Goで理解するDNSサーバー

要約

• DNSサーバーはドメイン名から複数のレコードを問い合わせることができる
  • IPアドレス（A）
  • 配送先のメールサーバー（MX）
  • 権威DNSサーバー（NS）等
• DNSサーバーではUDPとTCPプロトコルを使用する
  • UDP：通常の問い合わせのメッセージに使用する（軽量、低遅延）
  • TCP：問い合わせのメッセージ量が大きく応答しきれない場合や、権威DNSサーバー間のゾーン転送に使用する

背景

業務でメール送信サービスの設定をいじっていた際にDNSについて見ました。
今回はDNSについて概要を理解したいと思います。

DNS（Domain Name System）とは

サーバーのドメインをipアドレスにマッピングする機能です。
他にはドメインから配送先のメールサーバーにマッピングしてくれます。
DNSによってドメインから問い合わせることを名前解決（Name Resolution）と言います。

試しにdigコマンドでexample.comのipアドレスを取得します。
digコマンドを使うことでDNSサーバーにドメインのIPアドレスを問い合わせることができます（DNSクライアントという）。

dig example.com
~~~略~~~~~~~~~~~~
;; QUESTION SECTION:
;example.com.			IN	A

;; ANSWER SECTION:
example.com.		139	IN	A	104.18.26.120
example.com.		139	IN	A	104.18.27.120

ANSWER SECTIONというのが問い合わせしたドメインに対する回答です。
以下二つのIPアドレスが返ってきました。

• 104.18.26.120
• 104.18.27.120

今回の例だと1ドメインで複数IPという対応になっていました。

GoでDNSサーバーを実装する

こちらのライブラリを使って実装します。

以下が今回実装したものです。

コードの説明

TCPとUDPプロトコルでサーバーを立ち上げます。

DNSの問い合わせ応答は、軽量・低遅延で高速にやり取りするため、従来は主にUDPが使われてきました。
古典的なDNSでは、UDPで受け取れる応答サイズは512バイトが上限でした。
ただしEDNS0（DNSメッセージサイズの制限を緩和するための拡張機能）があるため現在は512バイト超も一般的になりました。
それでも大きすぎるとTC(Truncated)フラグが立ってTCPで再問い合わせになります（いわゆるTCPフォールバック）
なお、ゾーン転送は設計上TCPが使われます。

権威DNSサーバーとは
自分の管理する範囲内のIPアドレスとドメイン名の対応表（ゾーンファイル）を持っていて、問い合わせに対してはその対応表をもとに返事をするDNSサーバのこと

ゾーン転送とは
ゾーンファイルの中身を他のDNSサーバに伝えること

世界に13系統で存在する DNSルートサーバー（a〜m） の情報をすべて格納しています。実際のサーバーはanycastにより世界中に分散配置されています。

再帰的な名前解決を実装する際に使われます。ドメイン名を解決するとき、まずルートサーバーに問い合わせを行い、そこから順にTLDサーバー → 権威サーバーへと辿ります。

名前解決の処理を実装しています。
処理の概要は以下です。
example.com を解決する場合：

1. ルートサーバー（198.41.0.4）に問い合わせ

   • DNSレコードからcomドメインの権威サーバーについてのレコードを見つける
   • a.gtld-servers.net (192.5.6.30)を取得する

2. TLD（トップレベルドメイン）サーバー（192.5.6.30）に問い合わせ

   • DNSレコードからexample.comドメインの権威サーバーについてのレコードを見つける
   • ns1.example.com (93.184.216.34) を取得する

3. 権威サーバー（93.184.216.34）に問い合わせ

   • example.comドメインのipアドレスは93.184.216.34

4. キャッシュに保存して返却

TLD（トップレベルドメイン）とは
ドメイン名において、ドットで区切られた文字列の一番右の部分（ラベル）のこと

手動で登録するDNSレコードを管理するための処理です。

DNSによる名前解決の結果をメモリにキャッシュします。
同じドメインへの繰り返しクエリを高速化します。

DNSサーバー立ち上げから動作確認まで

DNSサーバーのIPアドレスをlocalhost(127.0.0.1)に設定します。

buildしたファイルを実行します。

sudo ./dns-server

example.comについてdigコマンドで実行します。

 dig @localhost example.com

サーバーのログを見ると以下が確認できます。

2026/01/18 14:41:33 Query: A example.com.
2026/01/18 14:41:34 Result: example.com. -> 104.18.27.120, 104.18.26.120

ドメインから配送先のメールサーバーのドメインを問い合わせる

digコマンドを使うと以下のように問い合わせることができます。
MXというのはMail eXhangeの略です。

dig MX gmail.com

~~~~~略~~~~~~~~
;; QUESTION SECTION:
;gmail.com.			IN	MX

;; ANSWER SECTION:
gmail.com.		1314	IN	MX	20 alt2.gmail-smtp-in.l.google.com.
gmail.com.		1314	IN	MX	5 gmail-smtp-in.l.google.com.
gmail.com.		1314	IN	MX	40 alt4.gmail-smtp-in.l.google.com.
gmail.com.		1314	IN	MX	30 alt3.gmail-smtp-in.l.google.com.
gmail.com.		1314	IN	MX	10 alt1.gmail-smtp-in.l.google.com.

今回作成したDNSサーバーにも問い合わせると以下のようになりました。

Query: MX gmail.com.
2026/01/19 20:56:38 Result: gmail.com. -> 20 alt2.gmail-smtp-in.l.google.com., 30 alt3.gmail-smtp-in.l.google.com., 10 alt1.gmail-smtp-in.l.google.com., 5 gmail-smtp-in.l.google.com., 40 alt4.gmail-smtp-in.l.google.com.

まとめ

• DNSサーバーはドメイン名から複数のレコードを問い合わせることができる
  • IPアドレス（A）
  • 配送先のメールサーバー（MX）
  • 権威DNSサーバー（NS）等
• DNSサーバーではUDPとTCPプロトコルを使用する
  • UDP：通常の問い合わせのメッセージに使用する（軽量、低遅延）
  • TCP：問い合わせのメッセージ量が大きく応答しきれない場合や、権威DNSサーバー間のゾーン転送に使用する

参考

• ネットワークはなぜつながるのか　第２版 | 日経BOOKプラス

• Windows の DNS コマンド | DigiCert

• DIGを使用したDNSサーバの確認方法について | セキュリティ専門企業発、ネットワーク・ログ監視の技術情報 - KnowledgeStare（ナレッジステア）

• GolangでDNS権威サーバを書いてfly.ioで動かす - so what

• JPRS トピックス＆コラム No.8 | ドメイン名やDNSの解説 | JPRS

• ＠IT：DNS Tips：DNSがUDPを使うのはなぜですか？

• DNS は TCP と UDP の両方で機能します - Windows Server | Microsoft Learn

• 権威DNSサーバとは｜「分かりそう」で「分からない」でも「分かった」気になれるIT用語辞典

• ゾーン転送とは｜「分かりそう」で「分からない」でも「分かった」気になれるIT用語辞典

• Goを使ってDNSで遊ぶ

• JPRS用語辞典｜TLD（トップレベルドメイン）

• JPRS トピックス＆コラム No.5 | ドメイン名やDNSの解説 | JPRS

最後に

• DNS、UDP、TCPプロコルについて概要を掴めました
• UDP、TCPの使い分けについても理解できました
• 深掘りが足りてないところを深ぼりたいです
• 逆引きについても勉強したいです