DNS名前解決を追体験する

ドメイン名を入力すると、デバイスは接続する前にそれをIPアドレスへ変換する必要があります。この処理がDNS検索であり、明確な手順に従って行われます。

目的は、途中でキャッシュを利用して処理を省きながら、できるだけ速く権威ある応答を見つけることです。

デバイスはまず、自身のローカルDNSキャッシュとhostsファイルを確認します。その名前が最近検索され、まだ有効であれば、キャッシュされたIPアドレスがすぐに使用されます。

これにより、ネットワークへの問い合わせを回避できます。2回目のサイト訪問が1回目より速く接続できることが多いのは、キャッシュがあるためです。

ローカルキャッシュに答えがない場合、デバイスは設定済みの再帰リゾルバーに問い合わせを送信します。通常はISPや、8.8.8.8のようなパブリックプロバイダーが運用しています。

リゾルバーは答えを見つける責任を担い、必要に応じて他のサーバーに問い合わせ、最終的なIPアドレスをデバイスに返します。

デバイスからリゾルバーへの要求は再帰的です。つまり「完全な答えを見つけてください」という要求です。その後、リゾルバーは階層に対して反復的に問い合わせを行い、各サーバーから答えに近づくための情報を得ます。

再帰的とはすべての処理を行うこと、反復的とは次の手順を示すことです。リゾルバーはこの2つの方式を仲介します。

リゾルバーにキャッシュが何もない場合、ルートサーバーから処理を開始します。ルートサーバーは最終的な答えを知りませんが、.comのようなドメイン末尾を担当するTLDサーバーを知っています。

ルートサーバーは、正しいTLDサーバーへ向かう紹介情報をリゾルバーに返します。

次にリゾルバーはTLDサーバー（たとえば.comのサーバー）に問い合わせます。TLDサーバーも最終的なレコードは保持していませんが、対象ドメインの権威ネームサーバーを把握しています。

TLDサーバーは別の紹介情報を返し、検索対象をそのドメイン自身のサーバーまで絞り込みます。

最後にリゾルバーは、実際のレコードを保持するドメインの権威ネームサーバーに問い合わせます。権威ネームサーバーは、要求された名前に対応する実際のIPアドレスを返します。

これが最終的な答えです。これでリゾルバーは、最初のデバイスが必要とする情報を取得しました。

リゾルバーはIPアドレスをデバイスに返し、デバイスは接続できるようになります。リゾルバーとデバイスの両方が、答えを一定時間キャッシュします。

同じ名前への次回以降の検索では、すべての経路をたどる必要がなく、キャッシュが使用されます。これによりシステムが高速になり、サーバーの負荷も軽減されます。

ほとんどのDNS検索はUDPポート53を通じて行われます。検索は小規模で頻繁なため、速度が重視されます。軽量でコネクションレスなトランスポートは、すばやい質疑応答に適しています。

より大きな応答やサーバー間のゾーン転送では、DNSはTCPポート53に切り替わります。DNSがポート53を使用することは、試験でよく問われるポイントです。

何もキャッシュされていない場合の完全な経路は、ローカルキャッシュ → 再帰リゾルバー → ルート → TLD → 権威サーバー → 応答です。

この順番を試験に向けて覚えておきましょう。各レベルはキャッシュから答えるか、権威レコードに到達するまでリゾルバーを1段階深い場所へ案内します。

検索経路を知っていると、トラブルシューティングに役立ちます。名前の解決に失敗した場合、リゾルバーが応答するか、権威サーバーに到達できるか、どの段階で連鎖が途切れているかを確認できます。

nslookupなどのツールを使えば、特定のサーバーに直接問い合わせて、検索のどの段階で失敗しているかを特定できます。

検索の順番を並べましょう。

DNS検索の流れを確認しました。

• 順序：ローカルキャッシュ → リゾルバー → ルート → TLD → 権威サーバー → 応答。
• デバイスは再帰検索を行い、リゾルバーは反復検索を行います。
• ルートサーバーはTLDサーバーを案内し、TLDサーバーは権威サーバーを案内します。
• 権威サーバーが実際のレコードを保持し、最終的なIPアドレスを返します。
• 将来の検索を高速化するため、応答はキャッシュされます。