DNSとは何か

DNSは Domain Name System の略です。 初心者向けには、よく「インターネットの電話帳」と説明されます。

電話帳では人の名前から電話番号を調べます。 DNSでは、Webサイトなどの名前から、通信先を示すIPアドレスを調べます。

なぜDNSが必要なのか

DNSがなくても、IPアドレスを直接入力すれば通信できる場合があります。 しかし、すべてのWebサイトやサーバーのIPアドレスを人が覚えるのは現実的ではありません。

ドメイン名は階層構造になっている

DNSは、世界中の名前情報を1台のサーバーで管理しているわけではありません。 ドメイン名を階層に分け、それぞれの範囲を分担して管理しています。

たとえば www.example.com. という名前は、右側から次のように分けられます。

右側ほど上位の階層

ドメイン名は、右側から左側へ向かうほど具体的になります。 com の管理者が、その下にあるすべてのWebサーバーのIPアドレスを直接管理しているわけではありません。

上位のDNSサーバーは、目的の情報そのものではなく、次にどのDNSサーバーへ問い合わせればよいかを案内します。

FQDNとは

階層上の位置を省略せずに表した完全な名前を、FQDN（Fully Qualified Domain Name）と呼びます。

たとえば www.example.com. はFQDNです。 現場では末尾のドットを省略し、www.example.com と記載することが一般的です。

DNSで使われる4つの役割

DNSの名前解決を理解するには、問い合わせに登場する役割を分けて考えることが重要です。

DNSの名前解決はどのように進むのか

ここでは、利用者が www.example.com へアクセスする場合を例に、名前解決の流れを確認します。

1. ブラウザが名前解決をOSへ依頼する ブラウザは、接続先ホスト名 www.example.com のIPアドレスを知る必要があります。
2. 端末内の情報を確認する ブラウザやOSのキャッシュ、hostsファイルなどに利用できる情報があれば、その情報を使います。
3. キャッシュDNSサーバーへ問い合わせる 端末に情報がなければ、設定されているDNSサーバーへ問い合わせます。
4. キャッシュDNSサーバーがキャッシュを確認する 有効な回答が保存されていれば、外部へ問い合わせずに端末へ返します。
5. ルートDNSサーバーへ問い合わせる キャッシュに情報がなければ、ルートDNSサーバーへ問い合わせ、com を担当するDNSサーバーの情報を得ます。
6. comのTLD DNSサーバーへ問い合わせる TLD DNSサーバーから、example.com を担当する権威DNSサーバーの情報を得ます。
7. 権威DNSサーバーへ問い合わせる 権威DNSサーバーから、www.example.com に対応するIPアドレスなどの正式な回答を受け取ります。
8. 回答を端末へ返してキャッシュする キャッシュDNSサーバーは回答を一定時間保存し、端末へ返します。
9. 取得したIPアドレスへ通信を始める 名前解決が完了した後、ブラウザは取得したIPアドレスを使ってWebサーバーとの通信を始めます。

再帰問い合わせと反復問い合わせ

DNSキャッシュとTTL

DNSの問い合わせを毎回ルートからやり直すと、応答に時間がかかり、各DNSサーバーの負荷も高くなります。 そこで、問い合わせ結果を一時保存するキャッシュが使われます。

キャッシュがある場合

TTLとは

キャッシュをいつまでも使い続けると、DNSの登録が変更された後も古い情報が残ってしまいます。 そこで、DNSレコードにはキャッシュしてよい時間を示すTTL（Time To Live）が設定されます。

「DNSの浸透待ち」とは何か

DNS変更後に「浸透するまで待つ」と表現されることがあります。 実際には、変更情報がインターネット全体へ一斉に配送されているわけではありません。

多くの場合は、各場所に残っている古いキャッシュのTTLが切れ、新しい情報が再取得されるのを待っています。

主なDNSレコード

DNSに登録される情報をリソースレコード、またはDNSレコードと呼びます。 名前からIPアドレスを調べるAレコード以外にも、目的に応じて複数の種類があります。

AレコードとCNAMEレコードの違い

CNAMEで別名が返された場合、最終的なIPアドレスを得るために、その名前についてさらにAレコードやAAAAレコードを調べます。

正引きと逆引き

DNSが使うポート番号

DNSは、一般的にポート番号53を使用します。 通信にはUDPとTCPの両方が使われます。

DNSとURLの関係

DNSは、ブラウザに入力したURL全体をIPアドレスへ変換するわけではありません。 URLの中にあるホスト名の部分を名前解決します。

DNS障害はどのように見分けるのか

DNSに問題があると、ネットワーク自体は使えるのに、ドメイン名を使った通信だけ失敗することがあります。

代表的なDNSエラー

初心者向けの確認順序

1. 入力したドメイン名に誤りがないか確認する 文字の打ち間違いや、存在しない名前への問い合わせではないかを確認します。
2. 端末のDNSサーバー設定を確認する DNSサーバーのIPアドレスが正しく設定されているか確認します。
3. DNSサーバーへ到達できるか確認する 経路や通信制御に問題がないか確認します。
4. nslookupなどで名前解決を試す どのDNSサーバーが回答したか、どのIPアドレスが返ったかを確認します。
5. 別の名前でも同じ症状か確認する すべての名前で失敗するのか、特定のドメインだけ失敗するのかを分けます。
6. キャッシュの影響を確認する 古い回答が残っていないか、TTLや端末キャッシュを確認します。

nslookupでDNSを確認する

Windowsでは、nslookup コマンドを使ってDNSの名前解決を確認できます。

実行結果では、主に次の項目を確認します。

• 問い合わせに使用したDNSサーバー
• 回答された名前
• 回答されたIPv4またはIPv6アドレス
• エラーやタイムアウトの有無

上の例では、端末が 192.0.2.53 のDNSサーバーへ問い合わせ、 example.com に対応するIPアドレスとして 192.0.2.10 を得ています。

問い合わせ先DNSサーバーを指定する

DNSサーバーを明示すると、通常利用しているDNSサーバーと別のDNSサーバーで回答が異なるかを比較できます。

Windowsでキャッシュを確認・削除する

• ipconfig /displaydns：端末のDNSキャッシュを表示する
• ipconfig /flushdns：端末のDNSキャッシュを削除する

Linuxでよく使われる確認コマンド

Linuxでは環境によって使用できるコマンドが異なります。 中級編では、dig の出力から応答コード、TTL、権威情報などを読み取る方法を詳しく扱います。

DNSに関するよくある勘違い

自分の言葉で説明する課題

最後に、次の質問へ自分の言葉で答えてください。