共通科目情報処理（上級）、インターネットの仕組み、2003年12月15日
電子・情報工学系
新城 靖
<yas@is.tsukuba.ac.jp>
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DNSの仕組み
- 木構造とドメイン
- 正引き、逆引
- ルート(root)
次の言葉の意味を理解すること。
インターネットで通信をプログラムを利用する時、
「クライアント」と「サーバ」という分けて考える。
例：
- ファイル・サーバ
- 名前サーバ
- ＷＷＷサーバ
- メール・サーバ
- クライアント・パソコン
コンピュータが１台しかない場合、プログラムは１つでよい。通信をする場合
には、プログラム（コンピュータ）が２つになる。そのうちの１つのプログラ
ム（またはコンピュータ）を、「クライアント」、もう１つを「サーバ」とい
う。
元々の意味
- クライアント(client)
- サービスを受ける方、顧客
- サーバ(server)
- サービス(service)を提供する方
図? サービスの授受によるクライアントとサーバの定義
サービスを提供する方は、１つのプログラム（コンピュータ）で複数の利用者
の面倒をみる。その結果、１台のサーバに複数のクライアントがつながる。
- クライアント
- 一人で使うもの
- サーバ
- 複数人で共有するもの
図? 複数のクライアントによるサーバの共有
TCP/IP では、通信するプログラムとプログラムの間は、電話で会話をするよ
うに通信が行われる。両方同時に話をすることは、（可能ではあるが）あまり
行われない。次のようなことを、繰り返すことになる。
- クライアント
- 先に要求を送る、後で結果を受け取る
- サーバ
- 先に要求を受け取る、後で結果を返す
図? 通信のパタンからみたクライアントとサーバの定義
TCP/IP の通信では、通信を始める前に、まず、通信路を作る作る必要がある。
これは、電話で話をする前に、まず、電話をかける操作を行うことと似ている。
- クライアント
- 電話を掛ける方に相当する
- サーバ
- 電話を待っている方
以上のように、クライアントとサーバは、いろいろな意味で使われる。これら
の意味は、多くの場合、一致しているが、一致していないこともある。
通信を開始するパタンで、コンピュータ、プログラム、人間は、次の２つに分
類される。
- 能動的(active)
- ほっといても自分でメッセージを発信し始める
- 受動的(passive)、受け身
- 何か言われると答えるが、自分ではメッセージを発信し始めることはない
クライアントとサーバから作られたシステムは、クライアントが能動的になり、
サーバは、受動的になることが多い。
図? 能動的なクライアントと受動的なサーバ
例：ＷＷＷサーバは、ＷＷＷクライアントから何か要求が来ない限り、ずっと
黙っている。
コンピュータを使う時には、人間が能動的になり、コンピュータが受動的にな
る。
テレビを見ている時には、人間が受動的になり、テレビが能動的になる。
講義形式の授業では、サービスの授受では、教官がサーバで、学生がクライア
ントになる。通信の開始の方法では、教官が能動的になり、学生が受動的にな
る。
大学以上では、学生は、能動的になることが求められている。
Windows 2000 を使っている時、Z: ドライブのデータは、ファイル・サーバに
置かれている。ここにあるファイルは、どのクライアントＰＣを使っていても、
同じように参照できる。
デスクトップに置いたデータは、ログオン時にサーバからクライアントへコピー
される。ログオフ時には、クライアントからサーバへコピーされる。大きなデー
タをデスクトップに置くと、ログオンとログオフが遅くなる。
Z: ドライブに置いたデータは、ログオン時／ログオフ時にコピーされない。
DNS は、世界中に分散された多くの名前サーバが協調しあって、全体として一
つの巨大な名前空間を実現している。
各名前サーバは、ゾーンと呼ばれる、木構造の節のデータを保持する。
- 下の節の名前サーバが動いているホストの名前
- IPアドレス
１つの名前サーバは、このようなゾーンのいくつかを管理することがある。
DNS のドメインとゾーンの関係
図? 名前サーバの動き
例：このクライアントが、「www.u-ust.ac.jp」というドメイ
ン名のホストの IP アドレスを調べる。
- クライアントの内部にリンクされた
リゾルバは、ローカルの名前サーバに、そのドメイン名を送る。
- ローカルの名前サーバは、ルート・ドメインの名前サーバに、このドメ
イン名を送る。
- ルート・ドメインの名前サーバは、自分ではIPアドレスを答えずに代わ
りにjp ドメインの名前サーバのIPアドレスを返す。
- ローカルの名前サーバは、今度は、それを使ってjpドメインの名前サー
バに、ドメイン名を送る。
- jpドメインの名前サーバは、自分ではIPアドレスを答えずに代わりに
ac.jp ドメインの名前サーバのIPアドレスを返す。
- ローカルの名前サーバは、ac.jpドメインの名前サーバに、ドメイン名を
送る。
- ac.jpドメインの名前サーバは、自分ではIPアドレスを答えずに代わりに
u-ust.ac.jp ドメインの名前サーバのIPアドレスを返す。
- ローカルの名前サーバは、u-ust.ac.jpドメインの名前サーバに、ドメ
イン名を送る。
- u-ust.ac.jpドメインの名前サーバは、そのドメイン名のIPアドレスを
返す。
- ローカルの名前サーバは、リゾルバにそのIPアドレスを返す。
ローカルの名前サーバは、答え(IPアドレス)が見つかるまで繰り返し名前サー
バに要求を送る。
各ドメインの名前サーバは、単に次の名前サーバを返すだけで、自分で最終的
な答えが見つかるまで繰り返さない。
１つのドメイン名をIPアドレスに変換するたびに、該当する名前サーバに要求
を送っていると遅くなる。
ルート・ドメインの名前サーバの負荷が重たくなる。
実際の名前サーバでは、
キャッシング(caching)
を行なっていてる。
キャッシングとは、高速化にアクセスできる場所にコピーを持つことである。
一度知った情報は、メモリ中に保存しておき、次に必要になった時には、それ
を使う。（他の名前サーバには問い合わせを行なわない）。
キャッシュ（コピー）を持っていると、元の情報が更新され時に問題が起きる。
そこで、キャッシュには、
生存期間(TTL: time to live)
が決められていて、それを過ぎると自動的に捨てられる。
逆に考えると、この期限内では、たとえデータを更新したとしても、古いデー
タが参照される。
ネガティブキャッシュは、「そういう情報が存在しない」ということを示す情
報。
DNS では、「そういう名前が存在しない」という情報もキャッシュとして保存
している。これを保存しないと、存在しない名前をいちいちルート・ドメイン
の名前サーバに聞きにいく。
DNS では、主にドメイン名を IP アドレスへ変換するが、これは
ドメイン名ごとに IP アドレスのデータが定義されていることによる。
このような DNS で扱う１つひとつのデータを、
資源レコード(RR: resource recourd)
という。
表？ DNSでよく使われる資源レコード
--------------------------------------------------------------------
資源レコード 意味
--------------------------------------------------------------------
A アドレス
CNAME 正式名
HINFO ホスト情報
MX 電子メールの送り先
NS 名前サーバ
PTR ポインタ
SOA 権限開始
--------------------------------------------------------------------
標準(正引き)で引かれるものは、A レコードである。
逆引では、PTR レコードが引かれる。
１つのドメインについて、名前サーバは、普通は必ず２つ以上動作させる。
名前サーバを複数用意しておくと、それらの名前サーバのうちどれか１つでも
アクセスできれば、名前解決をすることができる。
名前サーバの種類：
- プライマリ(primary)
- あるドメインについて最終権限を持っている。世界でひとつだけ。
- セカンダリ(secondary)
- プライマリのコピー(複製、replication)を持つ。
プライマリの名前サーバは、ファイルからそのゾーンのデータを読み込む。
セカンダリの名前サーバは、プライマリの名前サーバや他のセ
カンダリの名前サーバからデータをコピーする。
このコピーのことを
ゾーン転送(zone transfer)
という。
ゾーン転送を制御するパラメタは、SOA レコードに含まれている。
----------------------------------------------------------------------
adonis1% nslookup
Default Server: orchid.jks.is.tsukuba.ac.jp
Address: 130.158.86.241
> set type=soa![[←]](http://www.coins.tsukuba.ac.jp/~yas/ipe/inet-2003/icons/screen-return.gif)
> ipe.tsukuba.ac.jp
Server: 130.158.65.2
Address: 130.158.65.2#53
ipe.tsukuba.ac.jp
origin = keyaki.ipe.tsukuba.ac.jp.
mail addr = root.keyaki.ipe.tsukuba.ac.jp.
serial = 2001042001
refresh = 10800
retry = 3600
expire = 3600000
minimum = 86400
> ![[]](http://www.coins.tsukuba.ac.jp/~yas/ipe/inet-2003/icons/screen-cursor.gif)
----------------------------------------------------------------------
- serial
- セカンダリ名前サーバがゾーン転送の時に、データが更新されたかどう
かを判定する時に比較される番号。プライマリでデータを更新したら、忘れず
に増やさなければならない。
- refresh
- セカンダリ名前サーバは、ここで示された秒数ごとに、ゾーン転送を行
ないデータを更新する。
- retry
- リフレッシュしようとした時、転送元の名前サーバが落ちていたら、こ
こで示された秒数ごとに再実行する。
- expire
- ゾーン転送で得たデータを、転送元の名前サーバが落ちていても、ここ
で示された秒数は保持する。
- minimum ttl
- ネガティブキャッシュの生存期間。
(あるいは、レコードの標準の最小生存期間。この間はキャッシャが保持さ
れる。(個別のレコードごとにも ttl を設定できる))
ネガティブキャッシュは、「そういう名前が存在しない」ということを示す情
報。
WWW ブラウザは、WWW でのクライアントに相当する。
WWW サーバから、データを取り寄せ、表示する。
WWW ブラウザは、基本的には、直接WWWサーバに要求を送る。 WWW サーバ
(httpd)は、普通は、ファイルからデータを読み出し、WWWブラウザに返す
（図の(1)）。
図? クライアント、Proxy、WWWサーバ、キャッシュ
設定によっては、WWW ブラウザは、直接 WWW サーバに要求を送らずに、
WWW Proxy サーバ
に要求を送ることがある（図の(2)）。
proxy
(
プロキシ、
プロクシ
)
とは、「代理」という意味。
WWW Proxy は、 WWW ブラウザに代わって、WWW サーバと通信をするプログラ
ム。
WWW Proxy は、WWWブラウザから受け取った要求を、WWW サーバに送ります。
WWW サーバから送られた結果は、WWWブラウザに返す。
WWW Proxy の利用目的
-
キャッシング(caching)。
一度アクセスしたページの内容を、ローカル（同じホ
スト内）のファイルに保存し、もう一度要求が来た時には、それを返す。
保存されたものを
キャッシュ(cache)
という。
- より高速な通信経路を選ぶため。
- 「防火壁」を越えるため。
- データの加工（フィルタリング）。
キャッシングは、ブラウザのメモリやブラウザが動いているホストのディスク
(ファイル)に行なわれることがある。
この場合、WWWブラウザは、WWWサーバに要求を送る前に、まず、メモリやファ
イルに保存されていないかをチェックし、あれば、それを使う。
メモリ中のキャッシングは、かなり効くので、普通は使うとよい。
ディスク（ファイル）へのキャッシングは、電話回線のような遅い回線を使っ
ている時には、効きくことがあるが、イーサネットのような速い回線に繋がっ
ている時には、効かないことが多い。
気が付かない間に見えない所でディスク容量を消費して大事なデータが保存で
きなくなることがある。
空間と時間の交換
- キャッシングを行なうと、より多くの記憶容量が必要になる。空間的には
損。
- うまく働くと、速くなる。時間の点で得。
得をするのは、同じデータをもう一度使う時だけである。
同じデータを１度しか読まないなら、キャッシングをすると、ディスクに書き
込んだり、余計な中継のオーバーヘッドがあるので、時間的にも損になる。
データ圧縮は、空間的に得をするために、計算時間を犠牲にする。ただし、デー
タ圧縮を行うと、通信時間の節約になるので、時間的にも得をすることもある。
キャッシュは、元データが更新されると、古くなる。大学で教えている知識は、
キャッシュと思うこと。
デスクトップにある Telnet (Tera Term) を実行する。
サーバ icho (OS は Unix) に接続してログインする。
人間とコンピュータの対話方法 以下にあるいくつかの命令を試す。
終了は、exit 。
Unix (Linux) または、Windows 2000 のコマンドプロンプトから
nslookup プログラムを実行する。終了は、exit。
z:\>nslookup
>exit
z:\>
記号 > が出ている時には、nslookup プログラム特有の命令が使
える。
次のドメイン名を打ち、IPアドレスに変換しなさい。
- icho.ipe.tsukuba.ac.jp
- ran10.ipe.tsukuba.ac.jp
- www.ipe.tsukuba.ac.jp
次の IP アドレスを打ち、ドメイン名に変換しなさい。
- 130.158.65.1
- 130.158.65.10
- 130.158.66.10
ipe.tsukuba.ac.jp ドメインの名前サーバが２つあることを確かめる。
NS レコード(Name Server Record)を調べる。
z:\>nslookup
>set type=ns
>ipe.tsukuba.ac.jp
名前サーバを切替えてみる
z:\>nslookup
>server 130.158.65.2
>ipe.tsukuba.ac.jp
>server 130.158.65.3
>ipe.tsukuba.ac.jp
Netscape の場合
- 「編集」メニューから「設定」項目を選ぶ
- カテゴリーの「詳細」の「+」を選ぶ。
- 「詳細」の下の「キャッシュ」を選ぶ。
Internet Explore の場合
- 「ツール」メニューから「インターネットオプション」項目を選ぶ。
- 「インターネット一時ファイル」の「設定」ボタンを押す。
- キャッシュの容量（使用するディスク領域）を確認する。「ファイルの表示」で、キャッシュを保存しているディレクトリ（フォルダ）を開く。
- |「C:\Documents and Settings\ユーザ名\Local Settings\Temporary Internet Files\」というディレクトリ（フォルダ）の内容を確認する。
キャッシュを使うと、本当に得をするのか。
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Last updated: 2003/12/22 15:55:13
Yasushi Shinjo / <yas@is.tsukuba.ac.jp>