はじめに

タイトルにもなっている「ネットワークはなぜつながるのか」を説明することができるようになるために、本書を読みました。

本記事では、その中でもデータ送信前の準備であるDNSについてピックアップし、自分なりに整理しながらまとめていきます。

DNSサーバー

DNSサーバーとは、ドメイン名とIPアドレスの対応関係を管理するサーバーです。

Webページにアクセスする際などに、ドメイン名から対応するIPアドレスを取得するために利用されます。

Webページ表示までの流れ

ここでは、Webページ表示するまでの流れを簡単に整理し、その中でDNSサーバーが果たす役割について見ていきます。

ユーザーがURLを入力する
ブラウザが入力されたURLからドメイン名を抽出する
- 例：https://example.com/page1 の場合、ドメイン名であるexample.com を抽出する
ブラウザがDNSサーバーに対して、ドメイン名の名前解決（IPアドレスの問い合わせ）を行う
DNSサーバーからIPアドレスの応答を受け取る
ブラウザが取得したIPアドレスを使ってWebサーバーに接続する
ブラウザがWebページのデータを取得し、画面に表示する

ドメインの階層化

ドメイン名の数が膨大であるため、すべてのドメイン情報を1台のDNSサーバーに登録することは現実的ではありません。

そのため、DNSでは複数のDNSサーバーが階層構造を成し、それぞれの役割を分担しながら連携しています。

DNSは以下のような階層で構成されています：

ルートDNSサーバー：すべてのドメイン名解決の起点となる最上位のDNSサーバー
TLD DNSサーバー：トップレベルドメインを管理するDNSサーバー
権威DNSサーバー：特定のドメインに関する最終的な情報を持つDNSサーバー

ドメイン名とIPアドレスとの対応の管理方法

DNSでは、あるドメインの情報を管理しているDNSサーバーの場所（IPアドレス）は、そのドメインの1つ上の階層にあたるDNSサーバーに登録されています。
例えば、.com のDNSサーバーには、sample1.com の情報を管理しているDNSサーバーのIPアドレスが登録されており、そこに問い合わせることで www.sample1.com のIPアドレスを取得できます。

登録のルールとして、以下の2点があります：

1つのドメインの情報は、1つのDNSサーバーにまとめて登録する（分割は不可）
- 例：sample1.com の情報（Webサーバー www.sample1.com やメールサーバー mail.sample1.com など）は、sample1.com のDNSサーバーにまとめて登録される
- www.sample1.com だけを別のDNSサーバーに分けて登録することはできない
1つのDNSサーバーには、複数のドメインを登録できる
- 例：.com のDNSサーバーは sample1.com だけでなく、sample2.com など複数のドメインを管理している
- .jp のDNSサーバーも同様に、example1.jp や example2.jp など複数のドメインを管理できる

ルートDNS
  ├── .comのDNS
  │    ├── sample1.comのDNS
  │    │    ├── www.sample1.com（Webサーバー）
  │    │    ├── mail.sample1.com（メールサーバー）
  │    │    └── sub.sample1.comのDNS
  │    │         ├── www.sub.sample1.com
  │    │         └── mail.sub.sample1.com
  │    └── sample2.comのDNS
  │         ├── www.sample2.com
  │         └── mail.sample2.com
  │
  └── .jpのDNS
       ├── example1.jpのDNS
       │    ├── www.example1.jp
       │    └── mail.example1.jp
       └── example2.jpのDNS
            ├── www.example2.jp
            └── mail.example2.jp

DNSの検索プロセス

最寄りのDNSサーバーへの問い合わせ
- ユーザーがドメイン名を入力すると、まず最寄りのDNSサーバーに問い合わせが行われる
ルートDNSサーバーへの問い合わせ
- 最寄りのDNSサーバーは、ルートDNSサーバーに問い合わせを行う
  - これらのルートDNSサーバーの情報は、DNSサーバーソフトをインストールした時点であらかじめ登録されている
- ルートDNSサーバーは、TLD（例：.com や .jp）を管理するDNSサーバーのIPアドレスを返す
TLDのDNSサーバーへの問い合わせ
- 最寄りのDNSサーバーは、ルートDNSサーバーから返された情報を基に、TLDのDNSサーバー（例：.com や .jp）に問い合わせを行う
- 該当ドメインを管理している次の階層のDNSサーバー（権威DNSサーバーなど）のIPアドレスを取得する
権威DNSサーバーへの問い合わせ
- 最寄りのDNSサーバーは、TLDからの応答に基づいて、該当ドメインのDNSサーバーに順に問い合わせを行い、最終的に目的のドメイン（例：www.sample1.com）のIPアドレスを取得する

感想

前回の記事では、既にIPアドレスが分かっている前提で、どのようにデータが相手に届くのかを学びましたが、今回は、そのIPアドレスを「どのように取得するのか」を理解できました。
一冊を通して学習には時間がかかりましたが、ネットワークの全体像を把握でき、以前よりも自信を持って説明できるようになったと感じています。