【新感覚Study】DNSをマスターしよう！【応用情報/わかりやすく】

2024.05.06 2024.05.05

アバンタイトル
はじめに
1. DNSってなに？
2. DNSのまとめ
おわりに

アバンタイトル

IT分野は範囲がとても広いです。そのため、過去問を解いていると１ページに何個も理解できない単語が出てきます。それを一気に理解しようとするのはとても骨が折れるし、やる気も続きません。

しかし、そんな時は１周まわって１つのことに徹底集中してみるのはどうでしょうか？覚えなきゃいけないことが沢山あると、終わりが見えずモチベーションが続きません。

でも、「今日はこの１つをマスターしよう！」と１つにフォーカスすればゴールが見えて、集中力も続くようになります。また、一点集中型なので理解力も深まり応用も効くようになります。

ということで、当サイトでは１点集中をコンセプトに解説を展開しています。勉強法が定まっていなかったり悩んでいる方は是非、続きをご覧になってみてはいかかでしょうか？

はじめに

今回は、前回に引き続き応用情報の対策としてポート番号をStudyしていきます！
今日、ピックアップするのは、53番ポート番号として知られるDNS（Domain Name System）です。こちらも、出題頻度の高いポート番号の一つなのでしっかりStudyしてマスターしていきましょう！

【今までの復習】

【ここで取り扱う・解決するSMTPへの疑問点】

p.s.今回はけっこー、ボリューミーなので全体というよりも知りたい疑問点だけ見るっているのもありです。自分に合ったStudy法で進めてみましょう！

DNSってなに？

DNS（Domain Name System）は、インターネット上のドメイン名とIPアドレスの対応を管理するシステムです。ポート番号は53番です。

ポート番号53番は、通信プロトコルの一部であるDNS（Domain Name System）サービスを表します。

ポート番号

ポート番号は、コンピューターネットワーク上で通信を行う際に使用されるアドレスの一部であり、特定のプロトコルやサービスに関連付けられています。

Q.なんでDNSって必要なの？

そもそも、なんでIPアドレスとドメイン名を対応づける必要があるの？IPアドレスだけでよくね？そんな根本的な疑問をまずは解決していきましょう！

リンク

A.DNSは人間のためにつくられた！

DNS（53番ポート）が必要な理由はいくつかあります。

人間が覚えやすい名前とコンピュータが理解しやすい番号の対応付け：
- 例えば、ウェブサイトの名前（例：example.com）を覚えていても、そのサイトの実際の場所を示すIPアドレス（例：192.0.2.1）を覚えるのは難しいです。
- DNSを使うことで、名前と番号の対応を効率的に管理できます。
インターネット上のさまざまなリソースにアクセス：
- ウェブサイトや電子メールサーバーなど、多くのサービスはドメイン名で識別されます。
- DNSを介してドメイン名を解決することで、これらのサービスにアクセスできます。
リソースの移動や変更の管理：
- ウェブサイトやサービスが移動や変更されることがあります。その際、新しい場所に対応するIPアドレスを更新する必要があります。
- DNSを使用することで、ドメイン名を維持しつつ、新しいIPアドレスに対応付けることができます。

簡単に言えば、DNSはインターネット上の通信を円滑に行うために、名前と番号の対応付けを管理する必要があるため、必要不可欠なシステムとなっています。

DNSサーバは翻訳者！

人間はドメイン名を主に用いる。コンピュータはIPアドレスを用いる。両者が別々の言語を使っているから本来なら会話はできない。でも、その中間にDNSを置くことで、対応付けが成されて人間とコンピュータがやり取りできるようになります。こんなイメージでDNSサーバを理解しておきましょう！

Q. DNSのお仕事ってなーに？

DNS（53番ポート）の仕事内容って具体的に何なんでしょうか。ということで、DNSの仕事内容ってなーに？って疑問に答えていきましょう！

p.s.「なーに？」って、ちょっとかわいく質問してみました（笑）….

A.DNSは名前解決・問い合わせ応答…etc.

DNS（53番ポート）は、主に以下のような仕事を担います：

名前解決（ドメイン名→IPアドレス）:
- DNS（53番ポート）は、ドメイン名とIPアドレスの対応関係を解決します。ユーザーがウェブサイトにアクセスする際に、ドメイン名をIPアドレスに変換するための問い合わせに応答します。
リゾルバーへの応答:
- クライアントからのDNS解決要求に応答する役割を担います。リゾルバーと呼ばれるクライアントサイドのDNSクエリ処理プログラムが、DNS（53番ポート）に問い合わせを行い、その結果を受け取ります。
キャッシュの管理:
- DNS（53番ポート）は、以前の解決結果を一定期間キャッシュに保存することができます。これにより、同じ問い合わせが再度発生した場合に、キャッシュから結果を返すことができ、応答時間を短縮することができます。
階層的な解決:
- DNS（53番ポート）は、階層的な構造を持ち、必要に応じて他のDNSサーバに問い合わせを行います。例えば、ルートDNSサーバ、トップレベルドメインDNSサーバ（TLD DNSサーバ）、権威DNSサーバなどに問い合わせを行い、ドメイン名の解決を行います。

DNS（53番ポート）は、名前解決のための問い合わせや応答に特化しており、インターネット上で広く使用されています。

逆引きDNS（IPアドレス→ドメイン名）

逆引き DNSは、IPアドレスからドメイン名を解決するための仕組みです。
通常の名前解決はドメイン名からIPアドレス（ドメイン名→IPアドレス）を解決するのに対し、逆引き DNSは逆の操作を行います。
つまり、与えられたIPアドレスから対応するドメイン名を見つけることができます。

Q.ルートDNS / TLD DNS / 権威DNSの違いは？

ルートDNSサーバと権威DNSサーバの違いがよくわかりません。それぞれの違いを教えてください！りょーかいしました！それでは、見ていきましょう！

A. 担当範囲が異なる！

ルートDNSサーバ:
- ルートDNSサーバはTLDサーバのアドレス情報を保持しています。ルートDNSサーバは、TLDサーバーのアドレス情報を提供する役割を果たし、名前解決の起点となります。
TLD DNSサーバ:
- TLD DNSサーバは、特定のトップレベルドメイン（.com、.org、.netなど）の情報を保持しています。ですので、TLD DNSサーバは、”.com”ドメインや”.org”ドメインなどの情報を提供します。
権威DNSサーバ:
- 権威DNSサーバは、特定のドメインの情報を保持しており、そのドメイン名の解決を行います。例えば、”example.com”ドメインの権威DNSサーバは、”example.com”ドメインに関する情報を保持し、クエリに応答します。

要するに、ルートDNSサーバは全体の起点であり、TLD DNSサーバはトップレベルドメインに関する情報を提供し、権威DNSサーバは特定のドメインに関する情報を提供します。これらのDNSサーバーは階層的な構造を持ち、協力してインターネット上のドメイン名の解決を実現しています。

Q.DNSサーバの連携の流れってどーなってるの？

先ほどで、ルートDNS、TLD DNS、権威DNSの違いを理解しました。きっと、次はこれらの連携の流れを知りたくなっているのではないでしょうか？

A.ローカル→ルート→TLD→権威

基本的に、ローカルDNSサーバがキャッシュやローカルデータベースに情報を保持していたら、そのままローカルDNSが名前解決を実施します。しかし、もし保持していなかったら以下の様な流れを踏むのが一般的です。

ルートDNSサーバーへの問い合わせ:
- 最初の段階では、通常、ローカルDNSサーバがリクエストを処理します。ローカルDNSサーバは、キャッシュに解決済みの情報がない場合にのみ、ルートDNSサーバに問い合わせを行います。
TLD DNSサーバーへの問い合わせ:
- ルートDNSサーバは、TLD DNSサーバのアドレス情報を提供します。ローカルDNSサーバは、TLD DNSサーバに問い合わせて、指定されたドメイン名の権威DNSサーバのアドレス情報を取得します。
権威DNSサーバーへの問い合わせ:
- ローカルDNSサーバは、TLD DNSサーバから得られた権威DNSサーバのアドレス情報を使用して、対象のドメイン名の権威DNSサーバに直接問い合わせを行います。この権威DNSサーバは、要求されたドメイン名の情報を保持しています。
名前解決:
- 権威DNSサーバは、要求されたドメイン名に関する情報を提供します。この情報には、目的のドメイン名に関連するIPアドレスなどが含まれます。ローカルDNSサーバは、この情報を取得して、クライアントに返します。

以上のプロセスに基づいて、名前解決が行われます。最初の段階で、ローカルDNSサーバがキャッシュやローカルデータベースをチェックし、必要に応じて階層的な問い合わせを行います。

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Q.どんな時にDNSって使うの？

DNS（53番ポート）はドメイン名とIPアドレスを対応づけている。で、そうすることで多くのメリットが享受できる。ってことは分かりました。でも、いまいち具体的な実感が湧きませんよね？ということで、次は、DNS（53番ポート）の使用例を具体的にみてイメージをくっきりさせていきましょう！

A. DNSは通信の開始タイミングで使う！

ウェブブラウジング:
- ウェブブラウザを使用してウェブサイトにアクセスする際、ブラウザはDNSを利用して、入力されたドメイン名を対応するIPアドレスに解決します。例えば、”www.example.com”というドメイン名を入力すると、ブラウザはDNSサーバーに問い合わせ、そのドメイン名に対応するIPアドレスを取得します。
電子メール:
- メールクライアントやメールサーバーは、メールを送信する際や受信する際に、宛先のメールサーバーのIPアドレスを取得するためにDNSを使用します。メールアドレス（例：user@example.com）からドメイン名（example.com）を解決し、そのドメイン名に対応するメールサーバーのIPアドレスを取得します。
インターネット接続:
- コンピュータやネットワークデバイスがインターネットに接続する際、通常はDNSを使用してインターネット上のリソースにアクセスします。たとえば、ウェブサイトにアクセスしたり、リモートサーバーに接続したりする際にDNSが利用されます。

簡潔に言えば、DNS（53番ポート）は、ウェブブラウジング、電子メール、インターネット接続など、インターネット上のさまざまな通信に使用されます。

DNSは出発点

通常、DNSによってIPアドレスを取得した後は、

・ウェブブラウザの場合：ウェブサーバーとの通信が行わる
・電子メールの場合：メールサーバーとの通信が行わる。

つまり、DNSはこのプロセスの最初のステップであり、特定のサーバーに通信を確立するための出発点といえます。

Q.DNSのIPアドレスとドメインの対応は誰が管理しているの？

これは、誰しもが感じる疑問です。DNS（53番ポート）が用いるIPアドレスとドメインの対応関係って誰が管理してるの？どーいう仕組みになってるの？そんな疑問を以下で紐解いていきましょう！

A. ICANN・レジストリ・レジストラ…etc..

DNS（53番ポート）のIPアドレスとドメイン名の対応関係は、インターネット上のドメイン名システムを管理する組織によって管理されています。主な管理者は以下の通りです：

ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）:
- ICANNは、インターネット上のドメイン名とIPアドレスの割り当て、管理、ルートDNSサーバーの管理などを行う非営利組織です。ICANNは、ドメイン名システムのルールやポリシーを策定し、その運用を監督しています。
レジストリ:
- レジストリは、特定のトップレベルドメイン（TLD）の管理を行う組織です。例えば、”.com”、”.org”、”.net”などのTLDを管理する組織があります。レジストリは、そのTLDに登録されたドメイン名の管理や割り当てを行います。
レジストラ:
- レジストラは、ドメイン名を一般ユーザーや企業に提供するサービスプロバイダーです。レジストラは、ユーザーからのドメイン名の登録や更新のリクエストを受け付け、それをレジストリに提出します。
DNSサーバー管理者:
- DNSサーバー管理者は、特定のドメインやネットワーク内のDNSサーバーを管理する役割を担います。彼らは、ドメイン名とIPアドレスの対応関係を更新し、その情報を他のDNSサーバーと共有します。

これらの組織や管理者が協力して、インターネット上のドメイン名とIPアドレスの対応関係を管理しています。

トップレベルドメイン(TLD)

トップレベルドメイン（TLD）は、インターネット上のドメイン名システムで使用される最上位のドメイン名の部分です。TLDは、ドメイン名の階層構造の最上位に位置し、通常はドメイン名の末尾に位置します。例えば、”.com”、”.org”、”.net”、”.jp”などがTLDの一部です。

TLDは、インターネット上のさまざまな種類の組織や地域、目的を示すために使用されます。一般的なTLD（gTLD）は、特定の用途に関連付けられていない一般的なトップレベルドメインです。例えば、”.com”は商業目的、”.org”は非営利組織、”.net”はネットワーク関連などです。

国コードトップレベルドメイン（ccTLD）は、特定の国や地域を示すために使用されます。例えば、”.jp”は日本、”.uk”はイギリス、”.de”はドイツなどです。

TLDは、インターネット上でドメイン名を一意に識別するための重要な要素であり、ドメイン名の体系的な管理を可能にします。

Q.ルートDNSサーバってなに？

ルートDNSってちょくちょく出てくる単語ですよね？ということで、サッと頭に入れておきましょう！先ほども扱いましたが、もうちょっと深くやっていきましょう！

A.ルートDNSサーバは、トップレベルドメイン情報を持っている！

ルートDNSサーバは、インターネット上のDNS階層構造の最上位に位置するサーバーです。ルートDNSサーバは、全てのトップレベルドメイン（TLD）のDNSサーバーのアドレス情報を持っており、ドメイン名の解決要求を受け取ると、適切なTLDのDNSサーバーのアドレス情報を返します。

【TLDの具体例】

具体的には、ルートDNSサーバは、インターネット上で使われているトップレベルドメイン（TLD）に関する情報を保持しています。例えば、“.com”、”.org”、”.net”などの一般的なTLDや国コードTLD（例：“.jp”、”.uk”）などの情報を保持しています。

【DNSリクエストの流れ】

ユーザーがウェブブラウザなどでドメイン名を入力すると、そのリクエストはまずローカルなDNSサーバーに送られます。ローカルDNSサーバーは、そのドメイン名の解決に必要な情報を持っていない場合、ルートDNSサーバに対して問い合わせを行います。ルートDNSサーバは、適切なTLDのDNSサーバーのアドレス情報を返し、その後の解決プロセスが進行します。

つまり、ルートDNSサーバは、インターネット上のドメイン名解決の出発点となる重要な役割を果たしています。

Q. トップレベルがあるなら、中間とか最下層とかもあるってこと？

普通に、疑問に持ちますよね。トップレベルがあるなら、それに対するミドルレベルとかボトムとかの比較対象があるって思いますよね？ということで、以下ではトップレベルのほかにどのようなものがあるのかを紐解いていきましょう！

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A.DNSは階層構造になっている！

確かに、トップレベルドメイン（TLD）が最上位の部分であるなら、それに対して最下位や中間の部分も存在します。ドメイン名は階層的な構造を持っており、最上位のTLDから始まり、次にサブドメイン、さらにサブドメインのサブドメインといった形で階層的に構成されます。

以下に、ドメイン名の階層構造の具体的な例を示します：

最上位ドメイン（TLD）:
- 例: “.com”、”.org”、”.net”、”.jp”、”.uk”など
第二レベルドメイン:
- これは一般にドメイン名の中間レベルと見なされますが、厳密にはTLDの下の階層に位置します。
- 例: “example.com”、”example.org”、”example.net”、”example.co.jp”など
サブドメイン:
- 第二レベルドメインの下にさらに階層を持ったドメイン名が配置されます。
- 例: “www.example.com”、”blog.example.org”、”shop.example.net”など
サブドメインのサブドメイン:
- サブドメインの下にさらに階層を持ったドメイン名が配置されます。
- 例: “mail.corp.example.com”、”store.shop.example.net”など

このように、ドメイン名は階層構造を持ち、TLDから始まり、その下に第二レベルドメイン、さらにその下にサブドメインが配置されます。最下位の部分は、通常は具体的なサブドメイン名となります。

よくある勘違い！

ドメインの階層でよくする勘違いは、ドメイン名の範囲です。
例えば、www.example.comの場合で例を挙げます。これらの範囲は以下の通りです。

・トップレベルドメイン（TLD）: “.com”
・第二レベルドメイン: “example.com”
・サブドメイン: “www.example.com”

しかし、これを第二レベルは「example.com」であり、「example」のみと勘違いしてしまう人がいます。実際のところ、「www.example.com」の場合、TLDは「.com」であり、次のレベルのドメインは「example.com」となります。

DNSのまとめ

DNS（53番ポート）（Domain Name System）は、インターネット上のドメイン名とIPアドレスの対応関係を管理するシステムです。クライアントがドメイン名を解決する際には、ローカルDNSサーバがキャッシュや階層的な問い合わせを行います。このプロセスでは、ルートDNSサーバやTLD DNSサーバ、権威DNSサーバが関与します。DNSの通信には、ポート番号53番が使用されます。DNSはインターネット通信を円滑にするために不可欠な役割を果たしています。

キーワード：53番ポート、ローカルDNSサーバ、ルートDNSサーバ、TLD DNSサーバ、権威DNSサーバ