DNSの仕組みを基礎から理解する

Webサイトにアクセスする際、私たちはブラウザに「www.example.com」のようなドメイン名を入力します。しかし、コンピュータ同士が通信するためにはIPアドレスが必要です。このドメイン名からIPアドレスへの変換を担うのがDNS（Domain Name System）です。

本記事では、DNSの仕組みについて以下の内容を解説します。

• DNSの役割と名前解決の基本概念
• ドメイン名の階層構造とFQDNの仕組み
• DNSクエリの流れ（再帰クエリと反復クエリ）
• DNSサーバーの種類と役割
• 主要なDNSレコードの種類と用途（A/AAAA/CNAME/MX/TXT）
• nslookupとdigコマンドによるDNS問い合わせの実践

この記事を読むことで、ドメイン名からIPアドレスへの変換プロセスを理解し、DNSレコードの役割を説明できるようになります。

前提条件

本記事を理解するために、以下の知識があることを前提としています。

• IPアドレスの基本的な概念を理解している（前々回記事参照）
• OSI参照モデルまたはTCP/IPモデルの概要を把握している

実行環境

DNSの動作確認には以下の環境を使用します。

特別なソフトウェアのインストールは不要です。標準でインストールされているコマンドを使用します。

期待される学習成果

本記事を読み終えると、以下のことができるようになります。

1. DNSの役割と名前解決の仕組みを説明できる
2. ドメイン名の階層構造を理解し、FQDNを正しく読み解ける
3. 再帰クエリと反復クエリの違いを区別できる
4. 主要なDNSレコード（A/AAAA/CNAME/MX/TXT）の用途を説明できる
5. nslookupやdigコマンドでDNSレコードを確認できる

DNSとは何か

DNS（Domain Name System）は、ドメイン名とIPアドレスを対応付ける分散型データベースシステムです。インターネットの「電話帳」に例えられることが多く、人間が覚えやすいドメイン名を、コンピュータが理解できるIPアドレスに変換します。

graph LR
    A["ブラウザ"] -->|"www.example.com"| B["DNSサーバー"]
    B -->|"93.184.216.34"| A
    A -->|"HTTPリクエスト"| C["Webサーバー<br/>93.184.216.34"]
    
    style A fill:#e3f2fd
    style B fill:#fff3e0
    style C fill:#e8f5e9

DNSが必要な理由

IPアドレスは数字の羅列であり、人間にとって覚えにくいものです。一方、ドメイン名は意味のある文字列であり、記憶しやすく入力ミスも減らせます。

DNSは1983年に開発され、それ以前はHOSTSファイルと呼ばれるテキストファイルで名前とIPアドレスの対応を管理していました。インターネットの拡大に伴い、分散型のシステムであるDNSが必要となりました。

名前解決とは

ドメイン名からIPアドレスを取得するプロセスを名前解決（Name Resolution）または正引きといいます。逆に、IPアドレスからドメイン名を取得することを逆引き（Reverse DNS Lookup）といいます。

ドメイン名の階層構造

ドメイン名は階層構造を持っており、右から左に向かって上位から下位へと構成されています。各階層はドット（.）で区切られます。

ドメイン名の構成要素

「www.example.com」というドメイン名を例に、各構成要素を見てみましょう。

graph TB
    subgraph "ドメイン名の階層構造"
        ROOT["ルート（.）"]
        TLD["トップレベルドメイン<br/>（com）"]
        SLD["セカンドレベルドメイン<br/>（example）"]
        HOST["ホスト名<br/>（www）"]
    end
    
    ROOT --> TLD
    TLD --> SLD
    SLD --> HOST

トップレベルドメイン（TLD）の種類

TLDは大きく分けて以下の種類があります。

FQDN（完全修飾ドメイン名）

FQDN（Fully Qualified Domain Name）とは、ルートドメインからホスト名まですべてを含む完全なドメイン名です。厳密にはルートドメインを示す末尾のドット（.）を含みます。

www.example.com.

日常的にはルートドメインのドット（.）は省略されますが、DNS設定ファイルなどでは明示的に記述することがあります。

DNSサーバーの種類と役割

DNSの仕組みを理解するためには、複数の種類のDNSサーバーがどのように連携しているかを把握する必要があります。

DNSサーバーの分類

graph TB
    subgraph "クライアント側"
        STUB["スタブリゾルバ<br/>（PC・スマホ）"]
    end
    
    subgraph "キャッシュサーバー"
        FULL["フルサービスリゾルバ<br/>（キャッシュDNSサーバー）"]
    end
    
    subgraph "権威サーバー"
        ROOT["ルートDNSサーバー"]
        TLD_S["TLDサーバー<br/>（.com）"]
        AUTH["権威DNSサーバー<br/>（example.com）"]
    end
    
    STUB --> FULL
    FULL --> ROOT
    FULL --> TLD_S
    FULL --> AUTH
    
    style STUB fill:#e3f2fd
    style FULL fill:#fff3e0
    style ROOT fill:#e8f5e9
    style TLD_S fill:#e8f5e9
    style AUTH fill:#e8f5e9

フルサービスリゾルバ（キャッシュDNSサーバー）

フルサービスリゾルバは、クライアントからのDNSクエリを受け取り、必要に応じて複数のDNSサーバーに問い合わせを行い、最終的な結果をクライアントに返します。問い合わせ結果はキャッシュされ、同じクエリに対しては高速に応答できます。

代表的なパブリックDNSサービスには以下があります。

権威DNSサーバー

権威DNSサーバーは、特定のドメインに関するDNSレコードを管理し、そのドメインに関する問い合わせに対して正式な回答を返します。ドメインを取得すると、そのドメインのDNSレコードを管理する権威DNSサーバーを指定します。

DNSクエリの流れ

Webブラウザにドメイン名を入力してから、IPアドレスが解決されるまでの流れを見てみましょう。

再帰クエリと反復クエリ

DNSの問い合わせには2種類のクエリ方式があります。

名前解決の詳細な流れ

「www.example.com」のIPアドレスを解決する際の具体的な流れを見てみましょう。

sequenceDiagram
    participant Client as クライアント
    participant Resolver as フルサービスリゾルバ
    participant Root as ルートDNSサーバー
    participant TLD as TLDサーバー（.com）
    participant Auth as 権威DNSサーバー（example.com）
    
    Client->>Resolver: www.example.comのIPは？（再帰クエリ）
    
    Note over Resolver: キャッシュを確認
    
    Resolver->>Root: www.example.comのIPは？（反復クエリ）
    Root-->>Resolver: .comサーバーに聞いて（参照応答）
    
    Resolver->>TLD: www.example.comのIPは？（反復クエリ）
    TLD-->>Resolver: example.comの権威サーバーに聞いて（参照応答）
    
    Resolver->>Auth: www.example.comのIPは？（反復クエリ）
    Auth-->>Resolver: 93.184.216.34です（権威応答）
    
    Note over Resolver: 結果をキャッシュ
    
    Resolver-->>Client: 93.184.216.34です

この流れを段階的に説明します。

1. クライアントからの問い合わせ: ブラウザがフルサービスリゾルバに「www.example.com」のIPアドレスを再帰クエリで問い合わせる
2. キャッシュの確認: フルサービスリゾルバは自身のキャッシュを確認し、キャッシュがあればそれを返す
3. ルートDNSサーバーへの問い合わせ: キャッシュがない場合、ルートDNSサーバーに反復クエリを送信する
4. TLDサーバー情報の取得: ルートDNSサーバーは「.com」を管理するTLDサーバーの情報を返す
5. TLDサーバーへの問い合わせ: TLDサーバーに問い合わせを行う
6. 権威DNSサーバー情報の取得: TLDサーバーは「example.com」を管理する権威DNSサーバーの情報を返す
7. 権威DNSサーバーへの問い合わせ: 権威DNSサーバーに問い合わせを行う
8. 最終回答の取得: 権威DNSサーバーが「www.example.com」のIPアドレス（93.184.216.34）を返す
9. 結果のキャッシュと返却: フルサービスリゾルバは結果をキャッシュし、クライアントに返す

ローカルキャッシュの役割

上記の流れで毎回すべてのサーバーに問い合わせを行うわけではありません。以下の箇所でキャッシュが利用されます。

DNSレコードの種類

権威DNSサーバーは、さまざまな種類のDNSレコードを管理しています。各レコードには特定の役割があります。

主要なDNSレコード一覧

Aレコード

Aレコードは最も基本的なDNSレコードで、ドメイン名とIPv4アドレスを対応付けます。

example.com.    IN    A    93.184.216.34
www.example.com.    IN    A    93.184.216.34

1つのドメイン名に複数のAレコードを設定することも可能です。これはラウンドロビンDNSと呼ばれ、負荷分散に使用されます。

AAAAレコード

AAAAレコード（クアッドAレコード）は、ドメイン名とIPv6アドレスを対応付けます。

example.com.    IN    AAAA    2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946

IPv6アドレスは128ビットであり、IPv4の32ビット（Aレコード）の4倍であることから「AAAA」と名付けられました。

CNAMEレコード

CNAMEレコード（Canonical Name）は、ドメイン名の別名（エイリアス）を定義します。

www.example.com.    IN    CNAME    example.com.
blog.example.com.    IN    CNAME    example.com.

CNAMEレコードを使用すると、複数のサブドメインを1つのホストに向けることができます。ただし、CNAMEレコードには以下の制約があります。

• CNAMEレコードは他のレコードと共存できない（同じ名前でAレコードやMXレコードを持てない）
• ゾーンの頂点（example.com自体）にはCNAMEを設定できない

MXレコード

MXレコード（Mail Exchanger）は、ドメイン宛てのメールを受け取るサーバーを指定します。優先度（preference）を設定でき、数値が小さいほど優先度が高くなります。

example.com.    IN    MX    10    mail1.example.com.
example.com.    IN    MX    20    mail2.example.com.

この例では、mail1.example.com（優先度10）が優先的に使用され、利用できない場合はmail2.example.com（優先度20）が使用されます。

TXTレコード

TXTレコードは、任意のテキスト情報を格納するためのレコードです。以下のような用途で使用されます。

example.com.    IN    TXT    "v=spf1 include:_spf.google.com ~all"

NSレコード

NSレコード（Name Server）は、ドメインの権威DNSサーバーを指定します。

example.com.    IN    NS    ns1.example.com.
example.com.    IN    NS    ns2.example.com.

通常、冗長性を確保するために複数のNSレコードを設定します。

nslookupコマンドでDNSを確認する

nslookupコマンドは、DNSの問い合わせを行うための基本的なツールです。Windows、macOS、Linuxで利用可能です。

基本的な使い方

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nslookup www.example.com

実行結果の例を示します。

Server:         8.8.8.8
Address:        8.8.8.8#53

Non-authoritative answer:
Name:   www.example.com
Address: 93.184.216.34

特定のレコードタイプを指定する

nslookupでは、-typeオプションを使って特定のレコードタイプを問い合わせることができます。

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# MXレコードを問い合わせる
nslookup -type=MX gmail.com

# TXTレコードを問い合わせる
nslookup -type=TXT example.com

# NSレコードを問い合わせる
nslookup -type=NS example.com

特定のDNSサーバーを指定する

特定のDNSサーバーを使って問い合わせを行うこともできます。

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# Google Public DNSを使用して問い合わせ
nslookup www.example.com 8.8.8.8

# Cloudflare DNSを使用して問い合わせ
nslookup www.example.com 1.1.1.1

digコマンドでDNSを確認する

digコマンド（Domain Information Groper）は、より詳細なDNS情報を取得できるツールです。macOSとLinuxに標準でインストールされています。Windowsでは、WSL（Windows Subsystem for Linux）やBINDパッケージをインストールすることで使用できます。

基本的な使い方

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dig www.example.com

実行結果の例を示します。

; <<>> DiG 9.18.18 <<>> www.example.com
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 12345
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 512
;; QUESTION SECTION:
;www.example.com.               IN      A

;; ANSWER SECTION:
www.example.com.        86400   IN      A       93.184.216.34

;; Query time: 23 msec
;; SERVER: 8.8.8.8#53(8.8.8.8) (UDP)
;; WHEN: Tue Jan 07 23:00:00 JST 2026
;; MSG SIZE  rcvd: 60

特定のレコードタイプを問い合わせる

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# Aレコードを問い合わせる
dig www.example.com A

# MXレコードを問い合わせる
dig example.com MX

# すべてのレコードを問い合わせる
dig example.com ANY

短縮形式で表示する

詳細な情報が不要な場合は、+shortオプションを使用します。

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dig www.example.com +short

実行結果の例を示します。

93.184.216.34

DNSの問い合わせ経路を確認する

+traceオプションを使用すると、ルートDNSサーバーからの問い合わせ経路を確認できます。

1

dig www.example.com +trace

このコマンドにより、ルートDNSサーバー、TLDサーバー、権威DNSサーバーへの問い合わせが順番に表示され、名前解決の流れを実際に確認できます。

DNSのセキュリティに関する補足

DNSは1983年に設計されたプロトコルであり、セキュリティ上の考慮が十分ではありませんでした。現在では以下のようなセキュリティ強化技術が利用されています。

これらの技術については、次回以降の記事で詳しく解説します。

まとめ

本記事では、DNSの仕組みについて基礎から解説しました。

• DNSの役割: ドメイン名からIPアドレスへの変換（名前解決）を行う分散型データベースシステム
• ドメイン名の階層構造: ルートドメイン、TLD、SLD、サブドメインで構成される
• DNSサーバーの種類: スタブリゾルバ、フルサービスリゾルバ、権威DNSサーバーが連携して名前解決を行う
• クエリの種類: クライアントは再帰クエリ、フルサービスリゾルバは反復クエリを使用
• DNSレコード: A、AAAA、CNAME、MX、TXTなど、用途に応じたレコードが存在
• 確認コマンド: nslookupやdigコマンドでDNSの動作を確認可能

次回記事「DNSキャッシュとTTLの仕組みを理解する」では、DNSキャッシュの詳細な動作、TTL（Time To Live）の役割、キャッシュのクリア方法、DNS伝播の遅延について解説します。

参考リンク

• RFC 1034 - Domain Names - Concepts and Facilities
• RFC 1035 - Domain Names - Implementation and Specification
• MDN Web Docs - DNS
• JPNIC - ドメイン名の基礎知識
• Google Public DNS
• Cloudflare 1.1.1.1 DNS