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◆ DNSとは
DNS ( Domain Name System ) は、ドメイン名（コンピュータを識別する名称）をIPアドレスに自動的に
変換してくれるアプリケーション層プロトコルです。DNSの仕組みにより、覚えにくいIPアドレスではなく
ローマ字でURLを入力しWebアクセスしたり、ローマ字でメールアドレスを入力してメール送信ができます。
DNSの仕組みがないと、例えばYahooのWebサーバにアクセスするために https://www.yahoo.co.jp/ と
入力するのではなく「https://192.168.100.212」のようにIPを入力しアクセスすることが必要になります。
◆ ドメイン名の構造
DNSはドメイン名をIPアドレスに変換してくれるのですが、先ずそのドメイン名の構造について解説します。
ドメイン名は、コンピュータを識別する名称のことです。ドメイン名はホスト名や組織名を識別するために
階層構造がとられており、英字がピリオドによりつながれています。下図の通りドメイン名の一番右側から
トップレベルドメイン、第2レベルドメイン、第3レベルドメイン、第4レベルドメインと続きます。
「www」のホスト名を省略せずに指定した記述形式「www.yahoo.co.jp」は FQDN (Fully Qualified Domain Name) といいます。
| ドメインレベル |
説明 |
ドメイン名の例 |
トップレベルドメイン
( Top Level Domain ) |
トップレベルドメイン（TLD）では、国別、地域、
商用などを表すドメインとなっている。
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jp (日本) us (アメリカ) com (商用) |
| 第2レベルドメイン |
第2レベルドメイン(SLD)では、組織の種類を
表すドメインとなっている。ただしトップレベル
ドメインによりこのポリシーは異なる。 ※1
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co (一般企業) ac (教育機関) go (政府機関) |
| 第3レベルドメイン |
第3レベルドメインでは、具体的な企業名や
組織などを表すドメインとなっている。ただし、
トップレベルドメインによりこのポリシーは異なる。
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yahoo (ヤフー) keio (慶応義塾) ntt (NTT) |
| 第4レベルドメイン |
第4レベルドメインは、「ホスト名」に位置づけ
されるドメインです。一般的にWebサーバであれば
「www」として、FTPサーバであれば「ftp」とする。
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※1 トップレベルドメインに「com」を選んだ場合、セカンドレベルドメインは「cisco」等の組織名を表すドメイン名となります。
ドメインはツリー構造となっています。ドメインの頂点にルートドメインが存在し、ルートドメイン配下に
トップレベルドメインがありその配下に第2レベルドメインと続き、下図のように階層構造となっています。
◆ DNSの構成
DNS (Domain Name System) はDNSサーバとリゾルバにより構成されます。DNSサーバは各階層ごとに
存在します。ルートドメインに位置するルートDNSサーバは全世界で13組あります。ルートDNSサーバは、
下位のDNS（jp のDNSサーバ、com のDNSサーバ) のIPアドレスを管理しています。つまりDNSサーバは
そのドメインのドメイン名とIPアドレスの対応表だけでなく下位DNSサーバのIPアドレスも管理しています。
| DNSの構成 |
役割 |
使用される機器 |
| DNSサーバ |
ドメイン名とIPアドレスの対応表を保持するホスト、
またはソフトウェアのこと。各階層ごとに存在する。
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Windowsサーバ、Linuxサーバなど |
| リゾルバ |
DNSサーバに問い合わせを行うホスト、または
ソフトウェアのこと。DNSクライアントとも呼ばれる。
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Windows OSなどのパソコンなど |
各階層のDNSサーバは耐障害性を考慮して複数のDNSサーバにより構成されます。DNSサーバはゾーン情報の
マスターデータを管理するプライマリDNSサーバと、バックアップとなる１台以上のセカンダリDNSサーバに
よって構成されます。これらのサーバが同じ情報を共有するために、プライマリDNSサーバはセカンダリDNS
サーバに定期的にゾーン情報を転送することによって同期を取っています。このことをゾーン転送といいます。
※ ゾーン情報は、あるドメインについてその中のドメイン名とIPアドレスなどが対応付けられたデータベース。
※ ゾーン情報を管理するDNSサーバは、権威DNSサーバ（DNSコンテンツサーバ）と言います。
例えば yahoo.co.jp のDNSゾーンで、プライマリDNSサーバに ns1.yahoo.co.jp、セカンダリDNSサーバに
ns2.yahoo.co.jp、ns3.yahoo.co.jp、ns4.yahoo.co.jpがあるとします。ns1.yahoo.co.jpのサーバに障害が
発生しても ns1はns2,ns3,ns4と同期を取っているので yahoo.co.jp ドメインでは問題なく名前解決されます。
※ ゾーン転送は、セキュリティ上の観点からそのドメイン内のセカンダリDNSサーバ以外と行わないのが基本。
◆ DNSのパケット
リゾルバがDNSサーバに行うドメイン名からのIPアドレスの名前解決にはUDP（ポート番号53）を使用します。
一方、DNSサーバとDNSサーバとがゾーン情報のファイル転送を行う場合 TCP(ポート番号53）を使用します。
※ ゾーン情報のファイル転送を行わないDNS通信でも、512バイトを超えるDNS応答を取り扱う場合はUDPではなくTCPを使用。
◆ DNSによる名前解決の仕組み
ブラウザで「https://www.infraexpert.com/」と入力すると、PCで指定したDNSサーバに問い合わせます。
対応表がそのDNSサーバのゾーン情報になくキャッシュにもない場合、ルートDNSサーバへ問い合わせます。
同じような流れで問い合わせと通知が下図の通り行われます。しかし実際には、リゾルバやローカルのDNS
サーバに一度調べた情報がキャッシュに残っているため、毎回このようなルートへの問い合わせはしません。
キャッシュDNSサーバは、ドメイン名に対する名前解決の問い合わせを受け付けて、該当するドメイン名を
管理するDNSサーバに問い合わせをしていき、最終的にWebクライアントに結果のIPアドレスを応答します。
権威DNSサーバは、ドメイン名とIPアドレスを対応づけられたゾーン情報を管理して、問い合わせに対して
自身が管理する情報のみを応答します。
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