Domain Name System

DNS（Domain Name System）とは

Domain Name System（DNS）は、インターネット上でドメイン名とIPアドレスを対応付けるシステムです。Webサイトにアクセスする際、ブラウザに入力する「example.com」のようなドメイン名を、コンピュータが通信に必要な「192.0.2.1」のようなIPアドレスに変換する役割を担っています。

DNSの仕組み

DNSは、階層的な分散型データベースとして機能します。インターネットに接続されたすべてのコンピュータは固有のIPアドレスを持ちますが、人間がIPアドレスを覚えるのは困難です。そこで、覚えやすいドメイン名が考案されました。DNSは、このドメイン名からIPアドレスを検索する「正引き」という機能を提供します。

DNSの基本的な動作は以下の通りです。

1. ユーザーがWebブラウザにドメイン名（例：ja.wikipedia.org）を入力します。
2. ブラウザは、OS内のリゾルバAPIにドメイン名を渡します。
3. リゾルバAPIは、DNSサーバにドメイン名に対応するIPアドレスを問い合わせます。
4. DNSサーバは、ドメイン名に対応するIPアドレスをリゾルバAPIに返します。
5. ブラウザは、受け取ったIPアドレスを使用してWebサーバと通信を開始します。

DNSの階層構造とドメイン名

DNSのドメイン名は階層構造を持っています。例えば、「ja.wikipedia.org」というドメイン名は、「ja」「wikipedia」「org」という3つの階層に区切ることができます。この階層構造は、ドメイン名前空間と呼ばれ、頂点には「.（ルート）」があります。ルートの下には、.com、.org、.jpなどのトップレベルドメイン（TLD）があり、さらにその下にセカンドレベルドメイン、サードレベルドメインと続きます。

各ドメインは「ゾーン」と呼ばれる管轄に分けられて管理され、それぞれのゾーンは独立したDNSコンテンツサーバによって管理されます。DNSコンテンツサーバは、管理しているゾーンのホスト名とIPアドレスの組を記述したデータベースを持ち、クライアントからの要求に応じて、ホスト名に対応するIPアドレスを返します。

DNSサーバの種類

DNSサーバには、主に以下の2種類があります。

権威DNSサーバ（authoritative name server）: 自らが担当するドメイン名の名前解決を内部のデータベースを使って行い、その結果のIPアドレスを返します。
キャッシュDNSサーバ: 権威DNSサーバの回答結果を一定期間保存し、代わりに回答する機能を持っています。これにより、権威DNSサーバの負荷を分散させることができます。

DNSの再帰検索

DNSクライアントは、ルートサーバから複数のDNSサーバをたどり、最終的なホスト名のIPアドレスを得る「再帰検索」を行います。

例えば、「ja.wikipedia.org」のIPアドレスを検索する場合、まずルートサーバにorgドメインのDNSサーバのIPアドレスを問い合わせ、次にorgドメインのDNSサーバにwikipedia.orgドメインのDNSサーバのIPアドレスを問い合わせ、最後にwikipedia.orgドメインのDNSサーバにja.wikipedia.orgのIPアドレスを問い合わせます。

DNSの重要性

DNSは、普段意識することはありませんが、インターネットの利用には不可欠なシステムです。DNSサーバが停止してしまうと、そのドメイン内のホストへのアクセスやメールの送受信ができなくなってしまいます。そのため、重要なDNSサーバは二重化されるなど、可用性が確保されています。

DNSのセキュリティ

DNSは、情報を盗聴したり、改ざんしたりするリスクがあります。DNS偽装は、ユーザーを偽のWebサイトに誘導し、個人情報を盗むなどの被害をもたらす可能性があります。このため、DNSSEC（DNS Security Extensions）などのセキュリティ対策が重要です。また、コンテンツサーバのマスタ（プライマリ）はインターネットから隠匿し、スレーブ（セカンダリ）を公開するなどの構成で、情報漏洩を防ぐ対策が取られています。

DNS over HTTPS (DoH) / DNS over TLS (DoT)

DNSクエリのセキュリティとプライバシーを向上させるため、DNS over HTTPS (DoH) と DNS over TLS (DoT) が導入されています。

DoH: DNSクエリをHTTPS上でやり取りすることで、盗聴や改ざんを防ぎます。
DoT: DNSクエリをTLSプロトコル上でやり取りすることで、同様にセキュリティを向上させます。

これらのプロトコルは、ユーザーのプライバシー保護に役立ちます。

DNSの関連技術

Dynamic DNS (DDNS): IPアドレスが動的に変化する環境で、ドメイン名を維持するための技術。
DNSラウンドロビン: 複数のIPアドレスを登録することで、負荷分散を行う技術。
DNSブラックリスト（DNSBL）: スパムメール送信などに使われるIPアドレスを登録したリスト。
DNS-Pinning（DNSリバインディング）: DNSレコードの書き換えによる攻撃を防ぐ技術。

まとめ

DNSは、インターネットの根幹を支える重要なシステムであり、ドメイン名とIPアドレスを対応付ける役割を担っています。DNSの仕組みやセキュリティ対策を理解することは、安全で快適なインターネット利用に不可欠です。

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