DNSのお話

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DNSについてのメモ。普段扱わない分野なので定期的にメモらんと死んでしまうのです。

DNSの概要

TCP/IPでの通信ではホストを識別するためにIPアドレスが用いられます。しかしIPアドレスは数字の羅列であったり、IPv6はもっと複雑な英数字とコロンの羅列であったりします。これでは人間様には都合が悪いため、ホストにわかりやすい名前をつけようということになりました。そのためにIPアドレスとホスト名を相互変換するシステム「DNS (Domain Name System)」が誕生しました。

DNSサーバの役割はIPアドレスとホスト名の相互変換です。この変換の処理のことを名前解決と呼びます。

ホスト名からIPアドレスを求めることを正引き
IPアドレスからホスト名を求めることを逆引き
といいます。
例えば、ウェブブラウザでネットサーフィンをしてる時などはブラウザのバックグラウンドで正引きが行われています。

ドメインの階層構造

ドメイン名は以下のような階層構造を成しています。

  • . ルートドメイン
    • ccTLD: Country Code Top Level Domain
      • jp
        • ac
          • kyoto-u
        • or
          • aikikai
        • ne
        • co
      • de
      • fr
      • kr
      • cn
    • gTLD: Generic Top Level Domain
      • org
        • kernel
      • com
        • google
        • youjo
      • asia
      • tokyo
      • biz
      • net

URLを直訳するとこのようになります。http://www.kyoto-u.ac.jpであれば
wwwホスト、kyoto-u、教育関係ドメイン、日本(、地球 = . 省略可能)

ドメインの左のwwwやftpはホスト名で、そのドメインに属するホストを識別する固有名です。www.example.comのようなホスト名とドメイン名がセットになったものをFQDN（完全修飾ドメイン名）といいます。

名前解決のプロセス

www.example.comにブラウザでアクセスした際の名前解決のプロセスを簡単に書いてみます。

  1. Webブラウザでwww.example.comにアクセス
  2. ブラウザがリゾルバに名前解決を依頼する
  3. リゾルバが/etc/resolv.conf「nameserver 192.168.1.1」の設定に従って192.168.1.1に名前解決を試みる
  4. 192.168.1.1がルートDNSサーバに問い合わせる
  5. ルートサーバはcomのDNSサーバのアドレスを返す
  6. comのDNSサーバに「example」を問い合わせるとexample.comのDNSサーバのIPアドレスを返す
  7. example.comのサーバに「www」を問い合わせるとwww.example.comのIPアドレスを返す
  8. 192.168.1.1はそのIPをキャッシュしリゾルバに返答する
  9. リゾルバがブラウザにwww.example.comのIPアドレスを知らせ、ブラウザはwww.example.comにアクセスする。

192.168.1.1はルートDNSサーバ以外のレコードを持たず代理で問い合わせるキャッシュサーバの役割を果たします。一方、途中のDNSサーバは自分の管轄（ゾーン）の範囲内で情報を他のDNSサーバに返答するゾーンサーバの役目を果たしています。

以上のようなDNS問い合わせを受けたDNSサーバがゾーンの権威がない場合に他のDNSサーバに問い合わせをすることを再帰的な問い合わせといいます。通常は、自分のドメインからの問い合わせにのみ応答するように設定します。

DNSクライアント

DNSサーバと対話できるツールにはdig,nslookup,hostがあります。

dig

トラブルシューティングにも大活躍。高性能なDNSクライアントコマンドです。

書式：
dig [@DNSサーバ] ドメイン名/IPアドレス [クエリタイプ]
オプション：
  • -x 逆引きを行う
  • -p 問い合わせるポート番号を指定する
クエリタイプ：
  • a 正引き
  • ptr 逆引き
  • ns DNSサーバ
  • mx メールサーバ
  • soa SOAレコードを取得
  • hinfo サーバ情報を取得
  • axfr ゾーン転送
  • txt テキスト情報を取得
  • any あらゆる情報を取得
例：
$ dig @216.239.32.10 google.com any 
; <<>> DiG 9.9.5-3ubuntu0.1-Ubuntu <<>> @216.239.32.10 google.com any
; (1 server found)
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 8454
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 14, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 0
;; WARNING: recursion requested but not available

;; QUESTION SECTION:
;google.com.			IN	ANY

;; ANSWER SECTION:
google.com.		300	IN	A	216.58.220.238
google.com.		300	IN	AAAA	2404:6800:4004:814::200e
google.com.		600	IN	MX	40 alt3.aspmx.l.google.com.
google.com.		86400	IN	SOA	ns1.google.com. dns-admin.google.com. 2015032501 7200 1800 1209600 300
google.com.		345600	IN	NS	ns3.google.com.
google.com.		345600	IN	NS	ns4.google.com.
google.com.		600	IN	MX	30 alt2.aspmx.l.google.com.
google.com.		600	IN	MX	10 aspmx.l.google.com.
google.com.		345600	IN	NS	ns1.google.com.
google.com.		86400	IN	TYPE257	\# 19 0005697373756573796D616E7465632E636F6D
google.com.		600	IN	MX	20 alt1.aspmx.l.google.com.
google.com.		600	IN	MX	50 alt4.aspmx.l.google.com.
google.com.		345600	IN	NS	ns2.google.com.
google.com.		3600	IN	TXT	"v=spf1 include:_spf.google.com ip4:216.73.93.70/31 ip4:216.73.93.72/31 ~all"

;; Query time: 43 msec
;; SERVER: 216.239.32.10#53(216.239.32.10)
;; WHEN: Mon Mar 30 20:43:49 JST 2015
;; MSG SIZE  rcvd: 417

status:がNOERRORなら正常、DNSサーバが応答しなかった場合はSERVFAIL、ドメインが存在しない場合はNXDOMAINとなります。
flags:には回答の数が表示されます。

  • qr 問い合わせの回答
  • aa 権威ある回答
  • rd 再帰検索を希望
  • ra 再帰検索が可能

digの回答出力には4つのセクションがあります。

  • QUESTION SECTION 問い合わせ内容
  • ANSWER SECTION 問い合わせに対する回答
  • AUTHORITY SECTION 権威ある回答
  • ADDITIONAL SECTION 付属的な情報

nslookup

対話型に問い合わせが出来るのが特徴のDNSクライアントコマンドです。windowsにも実装されています。

書式：
nslookup [オプション] [ホスト名/IPアドレス]
nslookup <ホスト名/IPアドレス> <DNSサーバ>
例：
$ nslookup google.com 216.239.32.10 
Server:		216.239.32.10
Address:	216.239.32.10#53

Name:	google.com
Address: 216.58.220.238
$ nslookup 
> set type=a
> ns.google.com
Server:		10.0.1.254
Address:	10.0.1.254#53

↓10.0.1.254(キャッシュサーバ)に問い合わせたため権威が無いと表示された
Non-authoritative answer:
Name:	ns.google.com
Address: 216.239.32.10
>     
> 
↓ns.google.comに問い合わせるように指定すると権威がないという表示は出ない
> server 216.239.32.10
Default server: 216.239.32.10
Address: 216.239.32.10#53
> 
> 
> google.com
Server:		216.239.32.10
Address:	216.239.32.10#53

Name:	google.com
Address: 216.58.220.238
>

hostコマンド

シンプルな簡易DNSクライアントコマンドです。出力が完結なのでこれはこれで便利です。

書式：
$ host [オプション] ホスト名/IPアドレス [DNSサーバ]
例：
$ host -t any google.com 216.239.32.10

BINDの代替DNSサーバ

DNSサーバといえばBINDですが、その他にもdnsmasqやdjbdnsやPowerDNSなどがあります。これは202で知識として問われるので覚えておきたいところです。

Dnsmasq
軽量で比較的容易に設定できるDNSサーバのフォワーダとDHCPサーバをもつソフトウェア
djbdns
機能を分割してセキュアなサーバですが開発が終了しているためIPv6やDNSSECなどには非対応
PowerDNS
バックエンドとしてRDBが使用できるDNSサーバ
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