Network: DNS

DNS (Domain Name System)

ホスト名からIPアドレスへの変換

ホスト名からIPアドレスを求めるには、次の2種類の方法があります。

ファイルを参照する方法
DNSに問い合わせる方法

ファイルを参照する方法

ホスト名とIPアドレスの対応が書いてあるファイルは

Linuxの場合 --- /etc/hosts
Windows95/98の場合 --- C:\Windows\hosts
WindowsXP/Vista/8/8.1/10の場合 --- C:\Windows\system32\drivers\etc\hosts

です。

/etc/hostsの例(Linux)

127.0.0.1	localhost	localhost.tsuda.ac.jp
192.168.0.1	soho.tsuda.ac.jp	soho
192.168.0.64	klimt.tsuda.ac.jp	klimt
	...

hostsのサンプルファイル (Windows)

# Copyright (c) 1993-1999 Microsoft Corp.
#
# This is a sample HOSTS file used by Microsoft TCP/IP for Windows.
#
# This file contains the mappings of IP addresses to host names. Each
# entry should be kept on an individual line. The IP address should
# be placed in the first column followed by the corresponding host name.
# The IP address and the host name should be separated by at least one
# space.
#
# Additionally, comments (such as these) may be inserted on individual
# lines or following the machine name denoted by a '#' symbol.
#
# For example:
#
#      102.54.94.97     rhino.acme.com          # source server
#       38.25.63.10     x.acme.com              # x client host

127.0.0.1       localhost

DNSに問い合わせる方法

昔はホスト名として短い名前をつけていました。その後、世界中の計算機が IP reachableとなり互いに直接通信ができるようになると「『ホスト名』と『IP Address』の対応」をいかにして保持するかが大問題となりました。たとえば、インターネットに接続している計算機全てのホスト名とIPアドレスをどこかに表にして置いておくやり方では、日々刻々変化するネットワーク構成には対応できないのは明らかです。

そこで使われるのが DNS (Domain Name System) サーバです。 DNS サーバとは、ホスト名を与えるとIPアドレスを返すサーバであり、Name Server や BIND (Berkeley Internet Name Domain) サーバなどとも呼ばれることもあります。

DNSは「ドメイン名とIPアドレスを対応づける」ための技術として 1983年に開発され、1987年11月に RFC1034「Domain Names - Concepts and Facilities」 (原文, 日本語訳) および RFC1035「Domain Names - Implementation and Specification」 (原文, 日本語訳) として策定されました。

パソコンなどが、「ホスト名からIPアドレスを調べるためにDNSサーバに質問を送り、 IPアドレスを知る」仕組みを「リゾルバ (resolver)」といいます。クライアントは、個々のコンピュータ上で動作しているリゾルバのおかげでDNSサーバと通信して、ホスト名からIPアドレスを得ることができるのです。

DNSは分散型のデータベースであり、各サイトは自分のサイトに属する計算機の情報だけを登録したDNSサーバを管理・運用します。それらのDNSサーバが階層的に構成されて、全体としてはインターネット全体の情報を保存しているデータベースに見えるのです。

DNSサーバはツリー状の階層構造を構成しています。

インターネットに接続した組織は独自のドメイン名を取得すると、そのドメイン内の計算機のホスト名やIPアドレスを登録した DNSサーバを運用します。 DNSサーバはドメイン名にしたがって階層的に構成されていて、そのサーバでわからないときは上位のサーバに問い合わせに行きます。ドメイン名は'.' ( = ドット) で区切って、後ろが上の階層になるように並べて記述されています(たとえば prep.ai.mit.edu)。この、ドメイン名まで含む長いホスト名を FQDN (= Fully Qualified Domain Name)といいます。最近ではホスト名は FQDN で表すのが普通です (DNS サーバに問い合わせるためには、ドメイン名が必要なので)。

    (例) www.netscape.com, www.tsuda.ac.jp, nw.tsuda.ac.jp 等

(上の図はDNSの動作する概念を表したものです。実際にはルートサーバは第2層までの全データをキャッシュしているので google.com のDNSサーバの IPアドレスを直接返すことができます。)

DNSサーバへの問い合わせ (Linux or cygwin)

$ nslookup www.google.com 
Server:		133.99.162.2
Address:	133.99.162.2#53

Non-authoritative answer:
www.google.com	canonical name = www.l.google.com.
Name:	www.l.google.com
Address: 66.102.7.104
Name:	www.l.google.com
Address: 66.102.7.147
Name:	www.l.google.com
Address: 66.102.7.99

Windowsでは一般に、hostsファイルがDNSより優先して参照されます。これを悪用して、ウイルスやスパイウェアなどのマルウェアが hostsファイルを書き換えて、ユーザを偽のホストへ誘導することがあります（ファーミング詐欺）。

WindowsNT系列であるWindowsXPの場合は C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts を、Windows95系列の場合は C:\Windows\hosts を参照してホスト名→IPアドレスを解決します。このファイルパスはレジストリの次の値で決められています。

キー: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters
名前: DataBasePath

hostsファイルの書き換えだとばれやすいので、巧妙なウィルスはレジストリを書き換えて、本来のhostsファイル以外のファイルを hostsファイルとして参照させることもあります。 WndowsNT系列でホストファイルとして実際に参照するのは標準では、「%SystemRoot%\System32\drivers\etc」という REG_EXPAND_SZ 値になっていますが、これが書き換えられているようだとウィルス感染を疑った方がよいです。 http://www.symantec.com/region/jp/sarcj/data/t/trojan.qhosts.html

Linuxの場合は /etc/resolv.conf ファイルで参照するDNSサーバを設定しています。

/etc/resolv.confの例(Linux)

search tsuda.ac.jp
nameserver 210.141.112.131
nameserver 210.141.112.163

RedHat Linuxの場合は /etc/host.conf でホスト名→IPアドレス解決の順番を設定しています。

/etc/host.confの例(Linux)

order hosts, bind
multi on

IPアドレスからホスト名への変換

IPアドレスからホスト名への変換も同様です。

ファイルを参照する方法

unixの場合 --- /etc/hosts
Windows95/98の場合 --- C:\Windows\hosts
WindowsXPの場合 --- C:\Windows\system32\drivers\etc\hosts

DNSに問い合わせる方法

IPアドレスからも情報が引けるように、 IPアドレスを 8bit毎に逆順に10進数で表して、最後に in-addr.arpa というドメイン名をつけて DNS に登録しています。これは、名前を引く時に「後ろから順に」サーバに問い合わせるためです。
IPアドレスが 133.99 で始まる計算機の一覧を表示させてみましょう。

DNSサーバへの問い合わせ (Linux or cygwin)

$ nslookup 
Server:  dnss161.tsuda.ac.jp
Address:  133.99.161.3

> ls 99.133.in-addr.arpa 
 2.22          host = davinci.tsuda.ac.jp           
 3.22          host = vermeer.tsuda.ac.jp           
    ...

「『ホスト名』から『IPアドレス』を調べるためにDNSサーバに問い合わせを出す」ことを「DNSの正引き」と、「『IPアドレス』から『ホスト名』を調べるためにDNSサーバに問い合わせを出す」ことを「DNSの逆引き」ということがあります。

「A.B.C.D」というIPアドレスを逆引きするためには、「D.C.B.A.in-addr.arpa.」という名前をDNSの木構造の中で探します。正引きと逆引きでは、DNSの木構造の異なる部分からデータを取り出していますので、「IPアドレスから逆引きしたホスト名」は正しいとは限りません。そのため、安全を確保するためには、逆引きからホスト名を得た場合は、その名前でDNSを正引きしてIPアドレスを求めて、元のIPアドレスと一致するか確認する必要があります。

    IPアドレス→(逆引き)→ホスト名→(正引き)→IPアドレス

DNSの基本

DNS は階層的な「名前空間(name space)」を持ちます。

全てのnodeは最大63文字の label を持ちます。
木構造の root は NULL label を持つ特殊な node です。
label では大文字と小文字を区別しません。
nodeの「ドメイン名」は、label のリストで構成されます。その node からrootへに遡る label を '.' でつないで表現します。
Fully Qualified Domain Name --- トップドメインまで '.' でつないで表現したドメイン名で、「絶対ドメイン名」、「完全指定ドメイン名」と呼ばれます。

トップレベルのドメイン名

arpa --- ipアドレスからホスト名へのマッピングに用います。
汎用ドメイン、または、組織ドメイン --- 7つの3文字ドメイン

com	商業組織
edu	教育機関
gov	米政府関係機関
int	国際機関
mil	米軍
net	ネットワーク
org	その他の組織

国ドメイン、または、地域ドメイン --- 国コード (ISO3166)を用いた2文字ドメイン

jp 日本

us 米国

uk 英国

to トンガ共和国

...

日本(jp) の第2レベルのドメイン名

co --- 営利組織
or --- 非営利組織
go --- 政府・地方自治体
ac --- 教育機関
ad --- ネットワーク管理組織
ne --- インターネット・サービス・プロバイダ
都道府県名 --- 地域型ドメイン名 (市町村名.都道府県名.jp)

世界には13のルートサーバ http://www.root-servers.org/ があります。 13番目のルートサーバは m.root-servers.org (http://m.root-servers.org/) と呼ばれていて、日本で1997年8月からWIDE Projectによって運用されています (最近はmサーバも韓国やフランスなど6カ国に分散配置されているようです)。ルートサーバの稼働状況は http://www.root-servers.org/を見るとわかります。

jp	日本
us	米国
uk	英国
to	トンガ共和国
...