ネットワーク

DNSとは？ドメイン名とIPアドレスの変換で実現するインターネット通信の基盤技術

DNS(Domain Name System)は、IPアドレスとドメイン名を結びつける仕組みです。

インターネットでは、通信相手のホストに接続する際、数字の羅列であるIPアドレスを利用しますが、覚えやすい文字列のドメイン名を使うことで利便性が向上します。

DNSサーバーがこの変換を担当し、ユーザーは簡単に目的のサイトへアクセスできます。

目次から探す

DNSの基本
DNSの仕組みと構造
- DNSサーバの種類
- DNSクエリの流れ
DNSレコードと運用管理
- 各種DNSレコードの種類
- ドメイン登録とDNS設定
DNSのセキュリティ対策
- 脅威とリスク
- セキュリティ技術
まとめ

DNSの基本

DNSはIPアドレスとドメイン名の間の変換を行い、インターネット通信の円滑な実現に欠かせない仕組みです。

ここではDNSの基本について、わかりやすく説明していきます。

DNSの目的と役割

DNSの主な目的は、以下の点に集約されます。

ユーザーが覚えやすいドメイン名を用いて、実際の通信先であるIPアドレスに変換すること
インターネット上のホストやサービスの識別と管理を容易にすること
階層構造により、ドメイン管理や通信ルートの整理を実現すること

このように、DNSはネットワーク上での「住所録」として機能し、ユーザーが直感的にウェブサイトにアクセスできる環境を提供しています。

ドメイン名とIPアドレスの関係

インターネット通信は主に数値の羅列であるIPアドレスを基に行われますが、数字のみでは記憶や確認が煩雑になるため、DNSは以下の役割を担います。

人間にとって覚えやすい文字列(例：ascii.jp)と対応したIPアドレス(例：59.106.77.201)とのマッピング
ユーザーがドメイン名を入力することで、自動的に対応するIPアドレスへ変換し、目的のサーバへアクセスできるようにする

この仕組みにより、ユーザーは専門的な知識がなくてもウェブサイトやサービスに容易にアクセスできるようになっています。

主要用語の定義

DNSを理解する上で押さえておくべき主要な用語は次の通りです。

ドメイン名：ウェブサイトやサービスの名称を表す文字列。例：example.com
IPアドレス：ネットワーク上の機器を識別するための数値列。例：192.0.2.1
DNSサーバ：ドメイン名とIPアドレスの対応情報を管理し、問い合わせに応答するサーバ
クエリ：DNSサーバに対して送信される問い合わせの要求

これらの用語を理解することで、DNSの基本的な仕組みや役割がより明確になります。

DNSの仕組みと構造

DNSは階層構造を持つ分散型データベースとして設計されており、各種DNSサーバが協力してドメイン名解決を実現しています。

以下ではDNSサーバの種類およびクエリの流れについて詳しく説明します。

DNSサーバの種類

DNSの仕組みの中心となる各種サーバは、役割ごとに分かれた階層構造を持っています。

ルートサーバ

ルートサーバはDNS階層の最上位に位置し、以下の役割を果たします。

全てのTLDサーバ(トップレベルドメインサーバ)への参照情報を保有する
問い合わせを最初に受け付け、適切なTLDサーバへ誘導する

世界中に複数存在し、高度な耐障害性と性能が求められます。

TLDサーバ

TLDサーバはルートサーバから指示を受け、特定のトップレベルドメイン(例：.com、.jp)に関する情報を管理します。

各TLDごとに専用のサーバが運用される
該当するドメインの権限サーバ(オーソリティブサーバ)の情報を返す

TLDサーバはドメイン解決の中間地点として重要な役割を果たします。

オーソリティブサーバ

オーソリティブサーバは、最終的なドメインの解決情報を保有するサーバであり、具体的なIPアドレスを返答します。

ドメインレジストラによって管理されることが多い
正確なDNSレコード情報を提供する

このサーバにより、ユーザーが求めるサービスへの正確なアクセスが保証されます。

DNSクエリの流れ

DNSクエリは、ユーザーが入力したドメイン名からIPアドレスを取得する一連の処理を指します。

この流れは以下の段階で構成されます。

ユーザーの端末がDNSキャッシュを確認する
キャッシュに情報がなければ、ローカルのDNSリゾルバに問い合わせる
リゾルバがルートサーバ、TLDサーバ、オーソリティブサーバと順次通信し、最終的に正確なIPアドレスを取得する

この一連のプロセスにより、ユーザーは入力したドメイン名に素早くアクセスできる仕組みとなっています。

再帰型問い合わせと非再帰型問い合わせ

DNSクエリには主に2種類の問い合わせ方法が存在します。

再帰型問い合わせ：クライアントがリゾルバに対して、最終的な解決結果が取得できるまで問い合わせを続ける方式

ユーザー側の負担が軽減され、容易に利用可能な形が整えられています。

非再帰型問い合わせ：クライアントがリゾルバから得られた部分的な情報を元に、必要に応じて複数の問い合わせを自ら行う方式

ネットワーク運用の専門知識が求められる場合もあります。

どちらの方式も、それぞれのメリットを活かしながら通信環境に適した形で利用されます。

キャッシュの役割

DNSクエリの高速化と負荷分散において、キャッシュは重要な役割を果たしています。

一度問い合わせた結果を一定期間保存し、再度の問い合わせ時に迅速な応答を実現する
ネットワーク全体のトラフィックを軽減する
サーバの負荷を分散し、信頼性を向上させる

キャッシュ機能により、インターネット上の通信効率が大幅に改善されています。

DNSレコードと運用管理

DNSレコードは各ドメインの詳細な情報を定義するためのデータセットであり、適切な運用管理により正確な名前解決が維持されます。

各種DNSレコードの種類

DNSレコードは多数存在しますが、代表的なレコードは次の通りです。

Aレコード

Aレコードは、ドメイン名に対してIPv4アドレスを関連付けるための基本的なレコードです。

example.comというドメインの場合、対応するIPv4アドレスを指定する
シンプルな名前解決を実現する基盤となる

MXレコード

MX(Mail Exchange)レコードは、特定のドメインにおけるメールサーバの優先順位と所在地を示します。

メール送信時に、どのサーバにメールを届けるかを指定するために使用される
複数のMXレコードが指定され、優先順位に基づく振り分けが行われる

CNAMEレコード

CNAME(Canonical Name)レコードは、あるドメイン名を別のドメイン名にエイリアスするために使用されます。

例として、www.example.comをexample.comに紐づける場合に利用される
ホスティングやサービス提供時の柔軟な運用が可能となる

TXTレコード

TXTレコードは、テキスト情報を格納するためのレコードであり、さまざまな用途に利用されます。

SPF(Sender Policy Framework)情報やドメイン認証情報の設定に使用される
ドメイン所有情報やセキュリティ対策の補助として重要な役割を果たす

ドメイン登録とDNS設定

ドメイン登録とDNS設定は、ウェブサイトやメールサーバなどインターネット上のサービス運用の初歩となる工程です。

以下の点が重要です。

ドメインレジストラを通じて、希望するドメイン名を登録する必要がある
登録後、DNSサーバ側で各種レコード(A、MX、CNAME、TXTなど)を正しく設定する
レコードの変更が反映されるまでには、一定の伝播時間(TTL)が存在する

適切なDNS設定管理により、安定したインターネット通信環境が維持されます。

DNSのセキュリティ対策

DNSはその重要性から、さまざまな脅威にさらされる可能性があります。

セキュリティ対策は安全な通信の維持に不可欠です。

脅威とリスク

DNSに関連する脅威は、正常なドメイン名解決を妨げるリスクを伴います。

代表的な脅威は次の通りです。

DNSキャッシュポイズニング

DNSキャッシュポイズニングは、DNSキャッシュに偽の情報を混入させ、ユーザーを意図しないサイトへ誘導する攻撃です。

悪意のある第三者がDNSキャッシュを改ざんする
誤ったIPアドレスを返答させることで、フィッシングやマルウェア拡散を促すリスクが発生する

DDoS攻撃

DDoS(分散型サービス拒否)攻撃は、DNSサーバを大量のリクエストで過負荷にさせ、サービス停止を狙う攻撃です。

複数の感染端末から同時に大量のリクエストを送信する手法
通常のユーザーからの問い合わせを妨げ、正規のサービス利用を困難にする

セキュリティ技術

DNSの安全性を確保するためには、さまざまなセキュリティ技術が導入されます。

DNSSECの基本

DNSSEC(DNS Security Extensions)は、DNSのデータが改ざんされていないことを保証するための技術です。

デジタル署名を利用して、DNS応答の正当性を検証する
中間攻撃やキャッシュポイズニングのリスクを大幅に低減させる
各DNSサーバが署名情報を管理することで、信頼性の高い名前解決を実現する

DNSSECの導入により、DNSによる通信の安全性が高まり、ユーザーはより安心してインターネットサービスを利用できるようになります。

まとめ

DNSは、IPアドレスとドメイン名の変換を通じて、インターネット通信をスムーズに実現する仕組みです。

階層構造の各DNSサーバ(ルート、TLD、オーソリティブ)が連携し、再帰型・非再帰型問い合わせやキャッシュ機能を活用して効率的な名前解決を行います。

また、各種DNSレコードの運用管理やDNSSECによるセキュリティ対策が施され、安全かつ確実な通信環境が保たれることが理解できます。