DNS

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도메인 이름 시스템(DNS)는 사람이 읽을 수 있는 도메인을 머신이 읽을 수 있는 IP 주소로 변환

DNS 주요 개념

DNS: 사람이 읽을 수 있는 문자열과 Internet 프로토콜 기반 정보를 매칭 시켜주는 시스템
- ICANN 이라는 기관에서 관리 함
도메인: 대상의 IP 주소 체계를 매핑 하여 사람이 읽을 수 있는 문자열
- 서브 도메인: 도메인 정보의 추가 문자열이 붙은 도메인
  - e.g) test.example.com → 여기서 “test” 가 서브도메인에 해당
- APEX 도메인(Zone Apex, Root Domain): 도메인 이름 중 순수한 이름만 존재하는 최상위 도메인 이름
  - e.g) example.com
레코드(DNS Record): 도메인이 어떤 방식으로 데이터와 매칭 되는지 정의 하는 기록
- 다양한 레코드 종류가 있고 각각 다른 정보와 매칭 하게 됨
- A Record: IPv4 주소와 매칭
- MX Record: 메일 서버와 매칭
Domain Zone: 다양한 레코드들이 어느 다른 대상과 매칭 되는지의 집합
- e.g) www.example.com 이 어디와 매칭 되는지 등
Zone File: Domain Zone 정보를 저장 하고 있는 파일이며 일종의 데이터베이스와 같은 역할을 함
DNS Query: 특정 도메인에 매칭 되는 주소 정보를 요청 하는 쿼리로 “www.example.come”의 IP 주소를 묻는 행위
Name Sever(NS): Zone File을 기반으로 DNS Query의 질문을 응답 할 수 있는 서버
- Authoritative: DNS 정보의 원본을 보유한 최상위 NS 서버
- None-Authoritative: 최상위 NS 서버를 조회 하여 정보를 보관 하고 있는 서버로 캐시와 같은 역할을 함 → 해당 서버에 데이터가 없다면 최상위 NS 서버에 요청, 그 전 까진 해당 서버에서 처리
DNS Resolver: DNS Query를 요청 하는 것은 클라이언트의 컴퓨터가 아닌 DNS Resolver에서 요청을 보내며 사용자와 NS 서버 사이에 위치한 서버이며 실제 유저의 요청에 따라 IP 주소 등의 정보를 확보하는 서버
- 유저의 클라이언트가 제일 먼저 쿼리를 요청 하는 대상이며 보통 ISP가 관리

DNS의 규모

2024년 7월 기준 약 3억 6천만 개의 도메인이 존재
거의 모든 HTTP 통신에서 매번 활용
매우 큰 규모로 이를 호스팅 하기 위한 서버 구조에 큰 고민이 필요함
- 일반적인 서버 구조로 분산 처리를 하더라도 초당 요청 횟 수가 굉장히 많기 때문에 관리하는 데 어려움이 잇따르기 때문

DNS의 구성

DNS는 계층 구조를 띄고 있음
- 최상위 도메인부터 차례대로 계층 구조로 구성
- 실제 레코드는 마지막 계층에서 보관하고 처리 함
- 실제 모든 도메인은 ”.” 을 기준으로 하위 계층을 나누는 구조이며 흔히 입력하지 않는 마지막 ”.”은 생략 되어 사용된다.
- 도메인을 조회 할 때 아래와 같이 계층 구조로 접근 하여 맨 마지막(NS)에 도달 하여야 정보를 얻을 수 있음 → 최대한 트래픽을 효율적으로 처리하기 위한 방식

DNS Root

계층 구조 최상위 레벨에 위치
- DNS Query 수행 시 최초로 조회 되는 곳
- 다음 단계인 TLDs(Top Level Domain)의 Zone File을 가진 NS서버의 주소 정보를 보유 하고 있음
IANA에서 조율 하는 13개의 주체에서 관리
- A~M 까지 각 관리 주체별로 다른 서버 주소를 보유 함
Root Hints File
- DNS Root의 주소를 담고 있는 파일이며 각 DNS Resolver에 하드코딩 되어있음

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DNS Resolver가 맨 처음 DNS Query 정보를 요청 할 때 계층 구조의 첫 시작점을 안다는 것은 DNS Root의 주소를 담고 있는 파일을 자신이 보유 하고 있다는 것을 알 수 있다
도메인 정보를 잘 모르겠다면 위 사진에 있는 내용 중 가장 적절한 곳 부터 찾아보게 된다.

Top Level Domains(TLDs)

DNS 계층 구조의 두 번째 계층
실질적으로 정보를 가지고 있는 최 상위 레벨임
- e.g) .com, .org, .net, .info 등
종류
- Country Code TLDs: 각 나라에 할당 된 두 자리 코드 정보
  - e.g) .kr, .jp, .uk, .ai
- Sponsored TLDs: 사설 조직이나 기관에 할당 된 TLDs
  - e.g) .edu, .gov, .mil
- New Generic TLDs: 기타 다양한 TLDs
  - e.g) .app, .tech, .xyz, .blog
관리 주체
- TLDs Registry
  - .com, .net: Verisign
  - .org: Public Interest Registry
  - .kr: Korea Internet & Security Agency(KISA)
- 실제 도메인의 레코드를 관리하는 NS서버의 주소 정보를 담은 Zone File들을 보유 하고 있음
- www.example.com 에서 www.example.com 을 누가 관리하고 있는지에 정보를 담고 있다

NS 서버

실제 도메인의 레코드를 가지고 있는 서버
- 이 NS서버의 주소를 TLDs에 등록 해두면 클라이언트에서 DNS 쿼리 요청에 따라 해당 계층으로 도착 할 수 있음
해당 도메인 및 서브 도메인들이 어떤 프로토콜의 어떤 주소로 매핑되는지(레코드)에 관한 Zone File을 보유 하고 있음
여기서 최종적으로 매핑된 주소(IP 등) 확보

도메인 등록

도메인 등록 대행을 통해 등록 하게 됨 → 일정 금액을 지불 하고 도메인을 구매 하면 대행 업체에서 도메인을 등록 하는 시스템
- 도메인 등록 대행: ICANN에게 인증 받고 TLDs Registry와 협의 하여 도메인 등록의 권한을 가진 주체
- e.g) 가비아, GoDaddy, Cafe24, AWS Route53 등
등록 할 때 TLDs Registry에 자신이 원하는 NS서버 주소를 등록
- 일종의 남은 슬롯에 자신의 NS서버를 예치 하는 개념
- NS서버는 자신의 개인 NS서버를 사용 하거나, DNS Hosting Service 업체에서 대여가 가능함
- DNS Hosting Service: DNS 기능을 제공 하는 주체

웹 브라우저에서 도메인을 입력 하면 어떤 과정을 거칠까?

예시 도메인: lecture.awsclassroom.kr

클라이언트 → DNS Resolver: 클라이언트가 DNS Resolver에게 lecture.awsclassroom.kr이 어떤 IP인지 물어봄
Root Hint File에서 DNS Root를 찾아 DNS Query를 처음 요청 하게 됨
DNS Root는 Client가 보낸 도메인 이름을 모르기 때문에 다음 계층(TLDs: kr)으로 갈 수 있는 내용을 응답 하게 됨
DNS Resolver → TLDs(.kr): DNS Resolver가 DNS Root를 통해 응답 받은 관리 주체에게 lecture.awsclassroom.kr이 어느 주소를 갖고 있는지 요청을 보냄
해당 계층에서도 도메인 이름의 전체적인 정보를 모르고 있기 때문에 awsclassroom.kr이 어떤 NS 서버에서 관리하고 있는지에 대한 정보를 알려줌
DNS Resolver → NS Server: DNS Resolver가 TLDs를 통해 응답 받은 관리 주체에게 lecture.awsclassroom.kr이 어느 주소를 갖고 있는지 요청을 보냄
- NS서버는 최종 주소 정보를 갖고 있기 때문에 레코드와 매핑 된 주소 정보를 DNS Resolver에게 전달함
- lecture.awsclassroom.kr → 203.0.113.14 라는 아이피 주소로 응답을 받음
DNS Resolver → Client: NS서버를 통해 응답 받은 값을 클라이언트에게 전달 하게 되며 실질적인 IP주소로 클라이언트가 접근하게 된다.

요약

우선 /etc/hosts 파일에 정적으로 설정한 정보를 확인한다.

해당 파일은 사용자가 직접 등록할 수 있기 때문에 최우선으로 사용되며 해당 파일에 도메인 주소가 존재한다면 이를 그대로 활용한다.
로컬의 DNS Cache 를 확인해봅니다.
/etc/resolv.conf 에 설정된 정보를 기반으로 DNS 서버 에 질의합니다.
DNS 서버는 정보가 있으면 반환하고, 없으면 본인의 상위 DNS 서버 에게 질의하여 정보를 알아옵니다.
도메인에 해당하는 IP를 알게되면 DNS Cache 에 추가합니다.

Cache에 등록하게 되면 이후 요청부터 캐시를 활용해서 DNS 서버에 다시 질의하지 않는다