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No. 010ＪＰＲＳ トピックス＆コラム■ＤＮＳのしくみと動作原理～インターネットを支え続けるＤＮＳ～

ＤＮＳはインターネットにとって不可欠な存在です。しかし、その動作原理について正しく理解している人は意外に多くないようです。今回はＤＮＳのしくみと動作について解説します。

■インターネットにおける通信のしくみ

しかし、我々がインターネットを使う場合、このようなDNS について解説する前に、インターネットにおける形で IP アドレスを直接指定する必要はほとんどありませ

通信のしくみについて簡単におさらいしておきましょう。

ん。通常は http://jprs.jp/ のような覚えやすい名前

インターネットでは通信相手を「IP アドレス」という番（ドメイン名）を使って接続先を指定できるからです。

号で指定・識別しています。IP アドレスはインターネット

DNS（Domain Name System）はこのように、人間が記に接続しているすべての機器に割り当てられ、各機器憶しにくい IP アドレスに替え、より記憶しやすく使いやは割り当てられた IP アドレスによって識別されます。

すい「名前」をインターネット上で使えるようにするため

IP アドレスはインターネットに接続しているすべてのに開発されたシステムです（図 2）。

機器で異なっており、同じ IP アドレスが異なった機器に重複して割り当てられることは原則としてありません。

jprs.jp

そして、インターネットで機器同士が通信を行う場合、

DNS

202.11.16.167

ドメイン名からIPアドレスを得る(正引き)

送信側で受信側の IP アドレスを指定してデータを送信

202.11.16.167

します。そして、受信側で送信されてきたデータの IP ア

DNS

jprs.jp

IPアドレスからドメイン名を得る(逆引き)

ドレスを調べることにより、どの相手からデータが送られてきたのかを調べることができます（図１）。

図２: DNS の役割（名前と IP アドレスの関連付け）■DNS 開発物語―HOSTS.TXT から DNS へ
ここでは DNS が開発され、実際に使われるようになる
送信側

インターネット
インターネット

受信側までの歴史を振り返りながら、DNS の成り立ちについて解説します。

IPアドレスIPアドレス

図１: インターネットにおける通信のしくみ■DNS の役割

インターネットの前身であった ARPANET３では、ホスト名と IP アドレスの対応表として、HOSTS.TXT というテキストファイルを使っていました。

このようにインターネットでは、IP アドレスが送信先のARPANET が運用されていた 1970 年代から 80 年代指定や送信元の特定に使われています。実際に、ユーにかけ、HOSTS.TXT のマスターファイルは IP アドレス

ザーが接続先を、例えば http://192.0.2.1/ （IPv4 の場の国際割り当て機関であった米国の SRI-NIC４で管理合）や http://[ 2001:db8::1]/１ （IPv6 の場合）のように IPされ、FTP により公開されていました。新しく ARPANETアドレスで直接指定しても、Web サイトを見ることができに接続した組織は最新の HOSTS.TXT を SRI-NIC から２ます 。

入手し、自分のコンピューターに導入していました。

１

３

IPv6 接続環境が必要になります。
Web サーバー側でバーチャルホスト機能を使用している場合など、IPアドレスを直接指定して見ることができない場合もあります。

２Copyright © 2015 株式会社日本レジストリサービス

1969 年に米国国防総省高等研究計画局（ARPA）により構築されたコンピューターネットワーク。
４
Stanford Research Institute - Network Information Center※掲載内容は2014年12月現在のものです。

1

JAPAN REGISTRY SERVICES■DNS の基本―階層構造と委任の原理

HOSTS.TXT を入手し、自分のコンピューターに導入することにより、相手先のコンピューターを名前でDNS のしくみのうち最も重要な、「階層構造による指定することができるようになります（図３）。

分散管理」と「委任の原理」について解説しましょう。
従来からの HOSTS.TXT による集中管理方式では、

SRI-NIC

インターネット（ARPANET）におけるすべての名前とHOSTS.TXT
マスターファイル

IP アドレスの対応表を、SRI-NIC や DDN NIC において集中管理していました。そのため、インターネット自身の成長により名前の管理が限界に達してしまい

SRI-NICから入手ました。
そこで DNS では、この対応表を各組織において分HOSTS.
TXT

HOSTS.
TXTHOSTS.
TXTHOSTS.
TXT

散管理することにより全体の負荷を軽減し、かつネットワーク全体で一つの大きな対応表のように連携して動作するようにするための仕組みの開発が、重要

図３: HOSTS.TXT による名前管理なテーマとなりました。

名前と IP アドレスの対応に追加や変更などがあっ▼ドメイン名の導入と対応表の分散た場合、ユーザーはその変更内容を SRI-NIC に電子メールで通知します。SRI-NIC ではその都度そこで DNS では、「ドメイン名」と呼ばれる新しい概HOSTS.TXT の更新作業を行い、更新したファイルを念が導入されました。従来の HOSTS.TXT による名公開します。各組織では定期的に SRI-NIC から前管理方式ではすべての名前を一カ所で集中管理

HOSTS.TXT を入手、更新することにより、常に最新していたのに対し、DNS ではドメイン名を用いた階層の情報に保つことができることになります。

構造の導入を行い、階層的な名前（名前空間）によ

しかしこの方法は、る分散管理を実現したわけです。

① 接続ホスト数の増加による、HOSTS.TXT ファ

DNS による管理では、まず名前空間の起点となるイル自身の肥大化「ルートサーバー」と呼ばれる DNS サーバーを配置し② HOSTS.TXT ファイルの更新頻度の増大によます。ルートサーバーは「jp」や「com」など、各ドメイン名の一番右側5のドメイン名（TLD）の DNS サーバ

る、SRI-NIC の作業量の増加③ マスターファイルを集中管理する、SRI-NICーが、インターネット上のどこにあるのか（どの IP アドのサーバーの負荷の増大レスにあるのか）を管理します。などの理由により、1980 年代の初頭には既に限界にそしてルートサーバーでは通常、各組織内の実際達していました。そのため当時、問題を解決するためのドメイン名と IP アドレスの対応表は管理しませんの新たな仕組みの開発が急務となっていました。

（図４）。

そして、問題解決の手段として DNS が開発され、ルートサーバー最初のバージョンが 1983 年に RFC 882 および RFC
883 として公開されました。その後、RFC 882 と RFC

jpkrcom

org

net

…

883 は 1987 年に RFC 1034 と RFC 1035 に改版され、現在の DNS になりました。DNS はその後も多くの機

図４: ルートサーバー

能付加や改良が施され、開発から 30 年以上が経過した現在も、インターネット上で広く使われています。

5
ドメイン名による管理方法では左から右に行くに従い、より広い名前空間を表します。

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次に「jp」や「com」などといったTLDを管理するDNSサーバー（TLDサーバー）では、自分が管理しているルートサーバーのIPアドレスが書かれた表

ルートサーバー③①

TLD内の情報のみを管理します。例えばjpのDNSサー④

問い合わせを行う
コンピューターバーではjpの下の階層、つまり「example.jp」や「日本⑤

www.example.jp?
⑦② ⑨語.jp」などのDNSサーバーがどこにあるか（どのIPアドレ名前解決を依頼スにあるか）という情報のみを管理します。
ドメイン名と IP アドレス対応表は管理しません（図５）。

サーバー

⑥

⑧

同じ内容の問い合わせを各サーバーに対して実施
ユーザーのコンピューター （反復検索：Iterative query）

TLD サーバーにおいても通常、各組織内の実際のjp DNS

example.jpサーバーに聞いてexample.jp
DNSサーバー

図７: 実際の問い合わせの流れ① まず「それぞれの DNS サーバーに対し、問い合わルートサーバーせを行うコンピューター」を用意します。そのコンピュ
jp

krcom

org

net

た表を、あらかじめ準備しておきます。

…

example.jp 日本語.jp

ーターにはルートサーバーの IP アドレスが書かれ…

② www.example.jp に対する IP アドレスの情報が必要になった場合、ユーザーは問い合わせを行うコンピ

図５: TLD サーバー

ューターに名前解決を依頼します。

その下の階層に準備される DNS サーバーでは、例
えば「example.jp」というドメイン名内の名前のみを管理③ 依頼を受けたコンピューターは、ルートサーバーにすることになります。例えば「www.example.jp」のようなwww.example.jp の IP アドレスを問い合わせます。

名前と IP アドレスの実際の対応表を持たせることもでき④ ルートサーバーはこの名前に対する IP アドレスの情ますし、「subdomain.example.jp」といった、更に深い階報を管理していません。しかし、jp を管理している層のドメイン名を設定することも可能です（図６）。

DNS サーバーの情報は知っているので、問い合わせ元に jp の DNS サーバーの情報を返します。

ルートサーバー

jpkrcom

org

net

…

⑤ 応答を受け取ったコンピューターはその情報を元にjp の DNS サ ー バ ー に 対 し 、 ③ と 同 様 の 形 でexample.jp
www日本語.jp…

subdomain.example.jp

www.example.jp の IP アドレスを問い合わせます。
⑥ ｊｐの DNS サーバーもルートサーバーと同様、自分が知っている example.jp の DNS サーバーの情報を、図６: 各組織の DNS サーバー（対応表を管理）問い合わせ元に返します。

DNS では、このようなドメイン名の委任（delegation）により、それぞれの名前の管理権限を明確にすることが⑦ 応答を受け取ったコンピューターはその情報を元にできます。そして、ドメイン名と IP アドレスの対応表は、example.jp の DNS サーバーに対し、③と同様の形各組織の DNS サーバーにおいて分散管理されるため、で www.example.jp の IP アドレスを問い合わせます。

データの一極集中を回避することができます。

⑧ example.jp の DNS サーバーは、自分が管理してい■DNS における実際の問合せの流れる対応表から www.example.jp の IP アドレス情報を、問い合わせ元に返します。

では、このようにデータが分散管理された DNS における名前解決（ある名前に対応する IP アドレスを得るこ⑨ 応答を受け取ったコンピューターは、入手した IP アドレスの情報をユーザーに返します。と）は、どのように行われるのでしょうか。

以上の①から⑨までの手順によりユーザーは、www.example.jp の IP アドレス情報を DNS で入手する場合を例に、順を追って解説しましょう（図７）。

www.example.jp の IP アドレス情報を入手できます。

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このように DNS では、問い合わせを行うコンピュータ■サーバーの機能の違いに注意―機能分割をーが、情報を管理しているそれぞれの DNS サーバーに

DNS リフレクター攻撃7やカミンスキー型攻撃手法8に

対 し 、 ル ー ト サ ー バ ーか ら 順に 反 復 検 索 （Iterative

対する防御のため、権威 DNS サーバーとキャッシュquery）を行うことにより、名前解決が行われます。

DNS サーバーを別のサーバー、あるいは別の IP アドレ■異なった機能を持つ 2 種類の DNS サーバー

スに機能分割し、そのうえでキャッシュ DNS サーバーに前述した「問合せを行うコンピューター」は、ユーザー適切なアクセスコントロールを実施し、オープンリゾルのコンピューターに対し名前解決のサービスを提供す

バー9 として利用されないように対策することが強く推奨る役割を備えていることから、階層構造を構成する DNSされています。

サーバーと同様、DNS サーバーと呼ばれています。

また、権威 DNS サーバーでは名前解決を行う必要が

しかし、この DNS サーバーはこれまでに説明したないため、階層構造をたどる反復検索機能は必要あり

DNS サーバーとは異なり、下の階層の DNS サーバーのません。そのため権威 DNS サーバーではオープンリゾ情報やホスト名と IP アドレスの対応表など、名前情報のルバーとして利用されないように、再帰検索要求の受実体は管理していないことに注意する必要があります。

け付けを無効に設定することが強く推奨されています。

すなわち DNS では、■重要な DNS サーバーの多重化と信頼性の向上①階層構造をたどり、名前解決を行うサーバー

DNS では階層構造によって名前が管理されているた②階層構造を構成し、情報を管理するサーバー

め、階層構造を構成している権威 DNS サーバーに障の、異なった機能を持つ 2 種類の「DNS サーバー」が存害が発生した場合、その影響はインターネット全体に及在することになります（図８）。

ぶことになります。
そのため、特に重要な役割を負っているルートサー
バーや TLD の DNS サーバーなどでは、権威 DNS サーバー自身の冗長化に加え、IP Anycast10 などの技術を導入することにより、DNS サービスが停止することがないよう、細心の注意を払った運用が行われています。

①キャッシュDNSサーバー ②権威DNSサーバー（緑）（青）■インターネットを支え続ける DNS
インターネットで DNS が運用され始めてから、既に 30

図８: 2 種類の DNS サーバー年以上が経過しています。しかし DNS は現在も運用開DNS で は ① の サ ー バ ー を 「 フ ル リ ゾ ル バ ー （ full

始当初と基本的に同じ仕組みで運用されており、最近resolver）」と呼びます。フルリゾルバーは名前解決の際

では電子メールの送信元認証（SPF や DKIM）に使われ6に得られた名前情報をキャッシュする機能 を備えているなど、その重要度がさらに高まっています。
DNS は今後も、成長し続けるインターネットを支える、ることから、キャッシュ DNS サーバー（caching DNSserver）と呼ぶことが一般的です。

重要な基本機能の一つであり続けることでしょう。

また、②のサーバーを、それぞれのドメイン名に対する管理権限（オーソリティ）を持つことから、「権威 DNSサーバー（authoritative DNS server）」と呼びます。
DNS を理解する場合、この 2 種類のサーバーの動作と役割をきちんと区別して把握することが重要です。
6

得た情報を一時的に記憶し、非効率な再検索を防ぐための機能。

7

DNS リフレクター攻撃については JPRS トピックス&コラム No.003「DDoSにあなたの DNS が使われる」をご参照ください。
8
カミンスキー型攻撃手法については JPRS トピックス&コラム No.009「新たなる DNS キャッシュポイズニングの脅威」をご参照ください。
9
必要なアクセスコントロールや機能制限が実施されておらず、インターネット上のどこからの名前解決要求であっても実行してしまう状態の DNSサーバー。
10
IP Anycast の詳細については JPRS トピックス&コラム No.005「DNS のさらなる信頼性向上のために」をご参照ください。

Copyright © 2015 株式会社日本レジストリサービス ※すべてのコラムは http://jprs.jp/related-info/guide/ でご覧いただけます。 4