DNSサーバーとは何か？

目次

1. はじめに
2. DNSサーバーの基本概要
3. DNSの仕組みと役割
4. DNSの種類
5. DNSレコードの主な種類
6. DNSのセキュリティ上の注意点
7. DNSサーバーを選ぶときのポイント
8. 参考リンク

はじめに

インターネットでWebサイトを閲覧するとき、「ドメイン名」と呼ばれるわかりやすい文字列（例：example.com）を使います。しかし、実際にはコンピュータ同士がやり取りするには「IPアドレス」が必要になります。 この「ドメイン名」を「IPアドレス」へ変換（名前解決）する役割を担うのが、DNSサーバーです。

本記事では、DNSサーバーの概要や仕組み、種類、セキュリティ、選ぶときのポイントなどを解説していきます。

DNSサーバーの基本概要

DNSとは？

• Domain Name System（DNS） は、ドメイン名をIPアドレスに変換するための仕組み。
• ユーザーが「www.example.com」などのドメイン名でアクセスしやすいように、裏では「93.184.216.34」のような数字の列（IPアドレス）に変換している。
• インターネットの基盤を支える重要な技術であり、Webサイトやメール、その他のネットワークサービスを利用するときに必ず通る「入り口」的存在。

DNSサーバーの役割

1. 名前解決（ドメイン名→IPアドレス）の実行

• ドメイン名の利便性
  インターネット上で実際に通信する際は、ホスト（サーバー）の位置を表すIPアドレスが必要になります。しかし、人間にとっては長い数字の列（例：192.0.2.1 など）を覚えるのは大変です。そこで「www.example.com」のような分かりやすい文字列を使い、それを機械が理解できるIPアドレスへ変換する仕組みを提供するのがDNSサーバーです。

• 問い合わせの流れ

  1. ユーザーがWebブラウザなどでドメイン名を入力
  2. DNSリゾルバ（キャッシュDNSサーバー）やOSのキャッシュを参照
  3. 未キャッシュの場合はルートDNSサーバー、TLD DNSサーバーを経由し、最終的にはそのドメインを管理する権威DNSサーバーに問い合わせ
  4. 得られたIPアドレスがユーザーに返ってくる

• DNSがなければどうなる？
  もしDNSがなければ、ユーザーはIPアドレスを直接入力してサイトへアクセスする必要があります。これは覚えにくいうえ、サーバーのIPアドレス変更に伴う混乱も大きくなるでしょう。DNSがあることで、私たちは直感的な文字列（ドメイン名）でサイトやサービスにアクセスできるのです。

2. キャッシュ機能による高速化

• キャッシュとは？
  DNSサーバーは一度取得したドメインとIPアドレスの対応情報を一定時間保存（キャッシュ）します。キャッシュに保存しておくことで、同じドメイン名の再問い合わせが発生したとき、短時間で回答が返せるようになります。

• TTL（Time To Live）の活用

  • キャッシュ情報には有効期限（TTL）が設定されます。
  • 期限が切れるまではキャッシュを利用して高速応答が可能ですが、TTLが切れると改めて外部のDNSサーバーに問い合わせて最新の情報を取得します。
  • 適切なTTLの設定により、アクセス性能と情報の新鮮さをバランス良く管理できます。

• メリット

  1. 応答速度が速い
     • キャッシュがある場合は、わざわざ外部のDNSサーバーをたどらなくてもよい。
  2. ネットワーク負荷の軽減
     • 何度も同じ問い合わせを繰り返す必要がないため、全体としてのDNSサーバー負荷が下がる。

• デメリット

  • キャッシュが残っているため、ドメインのIPアドレスを変更した場合に反映が遅れることがある。
  • 不要になった情報をキャッシュし続けると、誤った情報を返すリスク（ただしTTLによって緩和される）。

3. ドメイン情報の管理（権威DNSサーバーの場合）

• 権威DNSサーバーとは？
  あるドメイン（例：example.com）の正しいDNSレコードを保持し、「そのドメイン名はどのIPアドレスか」を最終的に答える責任を持つサーバーを「権威DNSサーバー（Authoritative DNS Server）」と呼びます。

• ゾーン情報（ゾーンファイル）の保持

  • 権威DNSサーバーは自分の管理下にあるドメインのゾーンファイルを保持しており、そこには以下のような情報が含まれます。
    • Aレコード（IPv4アドレスの指定）
    • AAAAレコード（IPv6アドレスの指定）
    • MXレコード（メールサーバー情報）
    • CNAMEレコード（エイリアス設定）
    • TXTレコード（任意のテキスト情報、SPFなど）
    • NSレコード（Name Server情報）
  • こうしたレコードを正確に管理・更新することで、ドメインに関するさまざまなアクセスが適切に処理されます。

• プライマリDNSとセカンダリDNS

  • 一般的に、権威DNSサーバーは冗長構成をとり、メインのプライマリDNS（Primary DNS）と複数のセカンダリDNS（Secondary DNS）を運用します。
  • ゾーン転送機能を使い、プライマリDNSの最新情報をセカンダリDNSへ複製することで、障害やトラフィック集中への耐性を高めています。

• 管理上の注意点

  • ゾーン転送の制限: 意図しない相手にゾーンファイルを渡さないように、アクセスを制限する。
  • TTL設定の調整: 変更が必要な時期にはTTLを短めに設定しておくと、切り替えがスムーズになる。
  • セキュリティアップデート: DNSソフトウェアのアップデートを怠ると、DNSキャッシュポイズニングなどの攻撃リスクが高まる。

DNSの仕組みと役割

DNS問い合わせの流れ

参考リンク

下記の解説は、GeeksforGeeksが提示している図をもとに、DNS問い合わせの流れを番号順に細かく説明したものです。
ユーザーが「https://geeksforgeeks.org」にアクセスする際、クライアント・DNSリゾルバ・ルートサーバー・TLDサーバー・権威DNSサーバー・実サーバーがどのようにやり取りをしているかを理解しやすくなります。

1. クライアントからのアクセス要求

• ユーザーの操作:
  PCやスマートフォンなどの端末のブラウザから「https://geeksforgeeks.org」にアクセスしようとする。
• 最初の確認:
  端末（OS）やブラウザはまず、ローカルキャッシュ（OSのDNSキャッシュやブラウザキャッシュ）を確認して、すでにgeeksforgeeks.orgのIPアドレスを知っているかどうかをチェックする。
• ポイント:
  キャッシュがある場合は後続の問い合わせが不要となるが、今回はキャッシュがヒットしない想定で次のステップに進む。

2. ローカルキャッシュ（OSキャッシュ、ルーターキャッシュ）の確認

• ローカルキャッシュの仕組み:
  端末（OS）がDNS解決結果を一時的に保存している場合がある。さらに自宅やオフィスのルーターがDNS情報をキャッシュしていることもある。
  ここでヒットすれば即座にIPアドレスを返して通信を完了できる。
• キャッシュミス時:
  ローカルキャッシュにgeeksforgeeks.orgの情報がない場合、次のステップへ進む。

3. ホストファイルの確認

• ホストファイルとは:
  OSの設定ファイルの一種（WindowsならC:\Windows\System32\drivers\etc\hosts、Linux/macOSなら/etc/hostsなど）で、特定のドメイン名とIPアドレスの対応を強制的に記述できる仕組み。
• ホストファイルにない場合:
  大半の一般ユーザーではホストファイルに独自設定をしていないため、この段階で何も見つからないケースが多い。
  見つからなかった場合はリゾルバ（DNSサーバー）へ問い合わせが移る。

4. DNSリゾルバがルートサーバーに問い合わせ

• DNSリゾルバ（キャッシュDNSサーバー）:
  クライアントの設定によって指定されたDNSリゾルバ（ISPやGoogle Public DNS、Cloudflare DNSなど）が外部問い合わせを行う。
  まだキャッシュされていないため、まずはルートDNSサーバーに「.orgドメインを管理するTLDサーバーはどこか？」と問い合わせる。
• ルートDNSサーバーの役割:
  ルートサーバーは「最上位の案内役」であり、.orgなどのTLDを管理するDNSサーバーを紹介するだけ。
  ここでは実際のIPアドレスは返さず、TLDサーバーのアドレスを返答する。

5. ルートサーバーからの応答

• TLDサーバーへの道案内:
  ルートサーバーは「.orgを管理しているのは、このTLDサーバーだよ」という情報をDNSリゾルバに渡す。
• 次のステップへの橋渡し:
  実際にgeeksforgeeks.orgの情報を持っているわけではなく、あくまで「次にどこを尋ねるべきか」を教える。

6. 「権威DNSサーバーを教えてほしい」というリクエスト

• TLDサーバーへ問い合わせ:
  リゾルバはルートサーバーから得たTLDサーバー（.orgを管理するサーバー）に問い合わせを行う。
  「geeksforgeeks.orgの権威DNSサーバー（＝最終的に正解を知っているサーバー）はどこか？」と質問するイメージ。
• TLDサーバーの役割:
  .org配下の各ドメインを管理する権威DNSサーバーがどこにあるのかを知っており、リゾルバにそれを提示する。

7. TLDサーバーから権威DNSサーバーの情報取得

• 権威DNSサーバーを紹介:
  TLDサーバーは「geeksforgeeks.orgのゾーンを管理しているのは、この権威DNSサーバーだよ」という情報を返す。
• 実際のIPアドレスはまだ得られない:
  ここまでは「階層的に次に問い合わせるDNSサーバー」を教えてもらうステップであり、まだgeeksforgeeks.org自体のIPアドレスはわからない。

8. DNSリゾルバが権威DNSサーバーに問い合わせ

• 最終的な正解を持つサーバーへの問い合わせ:
  リゾルバがTLDサーバーから教えられた「geeksforgeeks.orgの権威DNSサーバー」に対し、「www.geeksforgeeks.orgのIPアドレスを教えてほしい」という問い合わせを送る。
• ゾーンファイルの参照:
  権威DNSサーバーは、該当ドメインのゾーン情報（Aレコード、AAAAレコードなど）を正確に保持しているため、ここで初めて最終的なIPアドレスが取得できる。

9. 権威DNSサーバーからの応答

• Aレコード（IPv4）などの情報:
  権威DNSサーバーは「www.geeksforgeeks.org → x.x.x.x（IPアドレス）」という対応関係をリゾルバに返す。
• リゾルバのキャッシュ更新:
  リゾルバは、この回答を自分のキャッシュに一定時間（TTL）保存しておくことで、後続の問い合わせを高速化する。

10. DNSリゾルバがクライアントへ応答

• クライアントへの最終回答:
  リゾルバは、権威DNSサーバーから得たIPアドレスをクライアント（ブラウザ）に返答する。
• クライアントから見ると:
  「一度DNSリゾルバに問い合わせると、あとはまとめて最終的なIPアドレスが返ってくる」形になるため、これを再帰問い合わせと呼ぶ（クライアントの視点）。

11. クライアントが実サーバーにリクエスト送信

• IPアドレスを使った通信:
  クライアント（ブラウザ）がgeeksforgeeks.orgに紐づく実際のIPアドレス（たとえば 93.184.216.34 など）に対して、HTTP/HTTPSリクエストを送る。
• Webサーバーとのやり取り開始:
  DNS解決が完了したことで、具体的なWebページ取得やAPIコールなどが行われ、ユーザーは目的のサイトを閲覧できるようになる。

12. 実サーバーからの応答（Webページ取得）

• Webページのデータ送信:
  実サーバーはクライアントからのリクエストを受け取り、WebページのHTMLやCSS、JavaScript、画像などのデータを返却する。
• ユーザーのブラウザで表示:
  受け取ったデータをもとにブラウザは画面を描画し、ユーザーは「https://geeksforgeeks.org」のページを閲覧できるようになる。

DNSの種類

DNSサーバーは、その役割によっていくつかに分類されます。

1. ルートDNSサーバー

   • インターネット全体のドメイン空間の根本を担うサーバー。
   • 全世界に13系統存在し、運用者も分散している。

2. TLD（トップレベルドメイン）DNSサーバー

   • .com, .org, .net などのgTLDや、.jp, .us など国別ccTLDを管理するDNSサーバー。
   • ルートDNSサーバーからの問い合わせに対して、各ドメインを管理している権威DNSサーバーを教える役割。

3. 権威DNSサーバー（Authoritative DNS Server）

   • 特定のドメイン（例：example.com）の正しいDNS情報（ゾーン情報）を持つサーバー。
   • レコードの最終的な答えを返す。

4. リゾルバ（キャッシュDNSサーバー）

   • クライアントから問い合わせを受け、必要に応じて外部のDNSサーバーへ問い合わせを行う。
   • 得た情報をキャッシュして高速化する。

DNSレコードの主な種類

DNSで管理される情報を「DNSレコード」と呼びます。代表的なものは以下の通りです。

• Aレコード（Address record）
  ドメイン名をIPv4アドレスに紐付ける。

• AAAAレコード
  ドメイン名をIPv6アドレスに紐付ける。

• CNAMEレコード（Canonical Name record）
  別名（エイリアス）を正規のドメイン名に紐付ける。

• MXレコード（Mail Exchange record）
  ドメイン名のメールサーバーのホスト名を指定する。

• TXTレコード
  任意のテキスト情報を格納。SPF設定やドメイン所有証明などに利用される。

• NSレコード（Name Server record）
  そのドメインを管理するDNSサーバーを指定する。

これらのレコードを適切に設定することで、Webサイトのアクセスやメールの送受信などが円滑に機能します。

DNSのセキュリティ上の注意点

DNSはインターネットの根幹を支える重要な仕組みであるがゆえに、攻撃の標的にもなりやすいです。以下のようなセキュリティ上の注意点があります。

1. DNSキャッシュポイズニング

   • 攻撃者が偽のDNS応答をキャッシュDNSサーバーに送り込み、正規のドメイン名を不正なIPアドレスに誘導する攻撃。
   • 対策として、DNSSEC（DNS Security Extensions）の導入や、ソフトウェアを常に最新に保つことが重要。

2. DDoS攻撃（DNS Amplification Attack）

   • DNSの仕組みを悪用して、大量のトラフィックを特定のサーバーへ送り付ける攻撃。
   • オープンリゾルバ化しないように設定し、レートリミットを導入する。

3. ゾーン転送の制限

   • 権威DNSサーバーのゾーン転送がオープンな状態だと、外部にDNSレコードの詳細情報を渡してしまう危険がある。
   • アクセス制御を行い、転送先DNSサーバーを限定する。

4. DNS over HTTPS (DoH), DNS over TLS (DoT)

   • 通信を暗号化することでプライバシー保護や改ざん防止を図る技術。
   • 一部のDNSプロバイダやWebブラウザが対応しており、今後も注目されている。

DNSサーバーを選ぶときのポイント

1. 可用性と冗長構成

   • DNS障害を防ぐために、冗長化されたインフラを提供しているDNSプロバイダを選ぶ。
   • 複数のリージョンにサーバーを設置しているかも重要。

2. 速度とパフォーマンス

   • レイテンシを下げ、クライアントに近いエッジサーバーを用意しているか確認。
   • CloudflareやAWS Route53など、大規模CDNやクラウドが提供するDNSは、世界中に分散されたサーバーネットワークを持つ。

3. セキュリティ機能

   • DNSSEC対応、DDoS緩和策などを提供しているプロバイダが望ましい。
   • ゾーン転送や権限管理もチェックする。

4. 管理のしやすさ・運用コスト

   • DNSレコードの編集画面やAPIなど、運用管理のしやすさも考慮。
   • 無料プランと有料プランの違い、サポート体制などを比較。

参考リンク

• Cloudflare - What is a DNS Server?
• Fortinet - What is DNS?
• NordVPN - DNSとは？
• AWS Route53 - What is DNS?
• GeeksforGeeks - Domain Name System (DNS) in Application Layer