グローバルアドレスとプライベートアドレス，ドメイン，DNS

【概要】 IPアドレスには，インターネット通信用のグローバルアドレスと内部ネットワーク用のプライベートアドレスがある．インターネット上のホストはIPアドレスとホスト名で一意に識別され，DNSによって分散管理されている．DNSでは，各ドメインのネームサーバがゾーン情報を管理する．ネームサーバには，プライマリサーバとセカンダリサーバがあり，BINDなどのソフトウェアの設定ファイルで動作を制御する．

グローバルアドレスとプライベートアドレス
ドメイン
DNS(Domain Name System)

グローバルアドレスとプライベートアドレス

IPアドレスには，グローバルアドレスとプライベートアドレスの2種類が存在する．インターネットに直接接続されるホストには，世界で一意のグローバルアドレスが割り当てられる．グローバルアドレスは，インターネットの管理組織によって重複が防止されている．一方，組織内のLANでは，システム管理者が規定された範囲内でプライベートアドレスを割り当てることができる．プライベートアドレスとして利用可能な範囲は以下の通りである．
(プライベートアドレスの範囲）
10.0.0.0∼10.255.255.255
172.16.0.0∼172.31.255.255
192.168.0.0∼192.168.255.255
例えば，3階の内部ホストには192.168.0.?，4階の内部ホストには192.168.33.?をプライベートアドレスとして割り当てることができる．また，server1，server2，server3，ns1，ns2などのインターネット接続ホストには，グローバルアドレスとして203.0.113.?が割り当てられている．プライベートアドレスは組織内ネットワークでのみ有効であるため，インターネット通信にはNAT（Network Address Translation：プライベートアドレスとグローバルアドレスを相互変換する技術）によるアドレス変換が必要である．

ドメイン

インターネット上のホストへのアクセスには，本来IPアドレスによる指定が必要である．しかし，実際にはユーザの利便性を考慮して，www.dept.example.ac.jpのような名前でアクセスできる．この例では，wwwがホスト名であり，dept，example，ac，jpの4つがドメイン名のラベルを構成する．以下の4つのドメインが形成される．

dept.example.ac.jp
example.ac.jp
ac.jp
jp

これらのドメインは階層的な木構造を形成しており，最上位にルートドメインが配置される．ドメイン名は，ルートに向かって順に記述し，ラベル間を"."で区切る．

DNS(Domain Name System)

ホスト名とドメイン名の組み合わせにより，ネットワーク上のホストを一意に特定できる．しかし，コンピュータによる通信処理には，ホスト名とIPアドレスの相互変換が必要である．小規模なLANでは，各ホストの/etc/hostsファイル（ホスト名とIPアドレスの対応表）にテーブルを作成して管理することも可能であるが，ホストの更新時に全ホストのテーブル更新が必要となり，運用管理が煩雑になる．また，特定のホストにテーブルを集中管理させる方式も考えられるが，インターネットのような大規模ネットワークでは，サーバ負荷と情報管理の観点から現実的ではない．この課題を解決するために設計されたのがDNSである．DNSは各ドメインで分散的にホスト名を管理することで，サーバ負荷を分散できる．

ネームサーバ

DNSのサービスを提供するサーバをネームサーバと呼び，各ドメインに設置される．ネームサーバは，自身が管理するゾーンの情報のみを保持する．ゾーン（zone）とは，ドメイン名空間においてネームサーバが管理権限を持つ範囲であり，その範囲内のホスト名とIPアドレスの対応関係を含む．

ネームサーバのサービスを利用するクライアントをリゾルバという．リゾルバからの変換要求に対し，ネームサーバはまず自身のゾーン情報を検索する．該当情報が存在する場合はそれを返し，存在しない場合は他のネームサーバに問い合わせを行う．ネームサーバには，プライマリサーバとセカンダリサーバの2種類が存在する．

プライマリサーバ
ドメインのゾーン情報を保持し管理する主サーバ．自身の管理情報に関する他のネームサーバからの問い合わせに応答する．通常，ドメインには1つのプライマリサーバが設置される．
セカンダリサーバ
プライマリサーバの障害発生時やアクセス集中時のバックアップとして機能する．プライマリサーバと定期的に通信を行い，ネットワーク経由でゾーン情報を同期する．

DNS関連設定ファイル

DNSサービスの代表的なソフトウェアBIND（Berkeley Internet Name Domain）の設定ファイルは，通常/etc以下に配置される．

ネームサーバ（ns1，ns2）の設定ファイル
- コンフィギュレーションファイル（/etc/named.conf）
  ネームサーバ起動時に最初に読み込まれ，データファイルの配置場所とファイル名を指定する．
- データファイル
  ホスト名とIPアドレスの対応関係を記述するファイルで，ゾーンデータファイルと逆引きデータファイルが存在する．
  - ゾーンデータファイル
    ネームサーバが管理するホストについて，ホスト名からIPアドレスへの変換（正引き）を定義する．
    各行の先頭にホスト名，末尾に対応するIPアドレスを記述する．主なレコードタイプとして，Aレコード（ホスト名とIPアドレスの対応）とCNAMEレコード（別名の定義）がある．
```
host1 IN A 192.168.33.1      # host1のIPアドレスは192.168.33.1
host2 IN A 192.168.33.17     # host2のIPアドレスは192.168.33.17
ns1   IN CNAME host1         # ns1はhost1の別名
```
  - 逆引きデータファイル
    ネームサーバが管理するホストについて，IPアドレスからホスト名への変換（逆引き）を定義する．
    各行の先頭にIPアドレス（ネットワーク番号は省略可能），末尾にホスト名を記述する．PTRレコードを使用する．
```
1  IN PTR host1.4f.dept.example.ac.jp.  # 192.168.33.1の逆引き
17 IN PTR host2.4f.dept.example.ac.jp.  # 192.168.33.17の逆引き
```
- ルートキャッシュファイル（/etc/namedb/named.root）
  ネームサーバが管理外ドメインの問い合わせを受信した場合，このファイルを参照して適切なサーバに問い合わせを転送する．ルートサーバ（DNSの階層構造の最上位に位置し，各トップレベルドメインのネームサーバ情報を管理するサーバ群）のIPアドレスとホスト名が記述されている．

リゾルバ（各ホスト）の設定ファイル（/etc/resolv.conf）
クライアントであるリゾルバの設定を管理する．所属するドメイン名と問い合わせ先ネームサーバのIPアドレスを指定する．複数のネームサーバを指定することが可能である．

domain 4f.dept.example.ac.jp                        # 所属ドメイン
search 4f.dept.example.ac.jp dept.example.ac.jp    # ホスト名検索時に補完するドメイン
nameserver 192.168.33.1                             # 問い合わせ先（ns1/host1）
nameserver 203.0.113.160                            # 問い合わせ先（server1）