高校情報I DNSの名前解決—名前の問い合わせとWebの応答を通信順に切り分ける｜武蔵野個別指導塾

問い合わせ先とページの提供先を区別し、キャッシュの有無や失敗時の流れを通して学ぶのがDNSの名前解決です。

よくあるのは、ページを開くとき、名前の問い合わせ先からページ本文も届くと考える場面です。名前解決は、名前に対応する通信先を調べる段階です。その結果を使ってWebサーバへ要求を送り、ページの応答を受ける段階とは区別します。出方には、キャッシュがないときの通信順を並べる型、保存済みの対応が使えるときに省ける問い合わせを選ぶ型、途中の失敗からどこまで進んだかを説明する型があります。

名前から通信先をたどる

DNSの名前解決は、人が扱いやすい名前から通信に用いるアドレスなどを得る仕組みです。端末の利用者は名前を手掛かりにページを指定しますが、通信先を選ぶには対応するアドレスが必要です。名前とアドレスの対応は、名前解決のために問い合わせて得ます。名前そのものがページの本文に変わるわけではありません。

図1のように、端末Aは名前について問い合わせ、対応を受け取った後にサーバBへWebの要求を送ります。サーバBが返すのは、その要求に対するWebの応答です。図では学習のため問い合わせ先を1つにまとめています。実際の名前解決では問い合わせ先が別のサーバに尋ねる場合もあり、図の矢印だけですべての内部手順を表すわけではありません。

図1の問い合わせ先とサーバBは、役割を区別するため別のものとして描いています。名前解決の応答は通信先を決めるための情報です。Webの応答はページのデータなどを運びます。たとえ同じ機器が複数の役割を担う構成があっても、どの要求に対する何の応答かを分けて考えます。

一度得た対応を一定の条件で保存し、再利用する仕組みをキャッシュと呼びます。保存された対応がまだ使えるなら、改めて外部の問い合わせ先に尋ねずに進める場合があります。保存がない場合や使えなくなった場合は、問い合わせが必要です。保存期間の具体的な長さは条件や設定に依存するため、問題では「使える」「使えない」と指定して判定します。

キャッシュがあるという言葉だけでは、目的の名前に対する有効な対応があるかは決まりません。別の名前の対応が保存されていても、目的の名前の答えにはできません。また、問い合わせを省けても、ページを得るためのWebの要求と応答は別に必要です。以前のページ自体を再利用する仕組みはここでは条件に含めず、毎回サーバにページを要求するとします。

問題を解くときは、まず名前、対応するアドレス、問い合わせ先、ページを提供するサーバを区別して書きます。次に、使える対応がある場所を確認します。最後に矢印ごとに、送信元、宛先、内容の3点を記します。対応表は学習用に作ったものです。記号で表したアドレスは実際に接続する値ではありません。

基本例題：対応表から4つの通信を並べる

端末Aで展示案内を開きます。学習用の名前「案内」とアドレス「甲」はサーバBに対応するとします。端末Aにも問い合わせ先Dにも、この名前の使えるキャッシュはありません。Dは表を参照して「案内」に対し「甲」を返せるものとします。Webの応答は成功します。A、D、Bの間で生じる通信を、送信元、宛先、内容の順に4行で書いてください。

まずAには使える対応がないため、AはDへ「案内」のアドレスを尋ねます。次にDは表の行を見て、Aへ「甲」を返します。ここまでが名前解決です。続いてAは得た「甲」を使い、Bへ展示案内のページを要求します。最後にBがAへページのデータを含むWebの応答を返します。

1. AからDへ、「案内」のアドレスを問い合わせる。
2. DからAへ、対応するアドレス「甲」を返す。
3. AからBへ、展示案内のページを要求する。
4. BからAへ、ページのWeb応答を返す。

図2のように、前半の往復と後半の往復では、相手も内容も異なります。2行目の「甲」を対応表に戻すと「案内」の行に一致し、その提供先はBです。したがって3行目の宛先も条件に合っています。Dが表を参照する内部処理は通信として数えず、指定された3者の間の送受信を4行にしています。

もしDからの返事が届かず、ほかに使える対応もないなら、この条件ではBへの要求先を決められません。Dへの問い合わせを送った事実から、Bがページを返したとはいえません。反対に、Dが「甲」を返して名前解決に成功しても、その後のBへの要求や応答が失敗する可能性があります。名前を引けたこととページを読めたことを別々に判定します。

標準例題：キャッシュが使える場所を変える

端末Aは学習用の名前「地図」のページを開きます。「地図」はアドレス「乙」、提供先サーバCに対応します。Aがページを開くたびにCへWeb要求を送るものとし、途中で対応は変化しません。次の各条件について、Aと問い合わせ先Dの間の問い合わせの有無、AとCの間のWebの往復の有無を答えてください。問い合わせ先の内部の通信は数えません。

条件アでは、Aに「地図」の使える対応があります。条件イでは、Aに使える対応はありませんが、Dには使える対応があります。条件ウでは、AにもDにも使える対応がなく、Dが必要な問い合わせを行って対応を得られるとします。いずれも通信は成功します。

アではAが保存済みの「乙」を使います。AからDへの問い合わせは不要です。AはCに要求し、Cから応答を受けるので、Webの往復はあります。

イではAに答えがないため、AはDへ問い合わせます。Dは自身にある対応を返せるので、AとDの間には問い合わせと応答があります。その後AとCの間にWebの往復があります。Dのキャッシュが役立つことと、AがDに尋ねる必要があることは両立します。

ウではAはDに尋ね、Dは必要な問い合わせによって「乙」を得てAに返します。AとDの間にもAとCの間にも往復があります。Dの先の通信は条件で数えないため、ア、イ、ウの比較に混ぜません。対応を表に戻すと、どの場合も「地図」から「乙」、さらにCへ進む点は同じです。

この比較で省ける通信は、どこに使える対応があるかによって変わります。Dに保存があるだけでは、Aが自分で答えを知っていることにはなりません。逆にAで対応を再利用できる場合、今回のモデルではDへ尋ねなくてもCに要求を送れます。

発展例題：名前解決の成功とページ取得の失敗

端末Aから学習用の「予定」のページを開きます。対応表では「予定」はアドレス「丙」、提供先はサーバEです。Aに使えるキャッシュはなく、問い合わせ先Dは正しい対応を返します。その後、AのWeb要求はEに届きますが、Eはページを返せず、取得できないことを示すWeb応答を返します。通信順を4行で書き、名前解決とページ取得の成否をそれぞれ答えてください。

1. AはDに「予定」のアドレスを問い合わせます。
2. DはAに「丙」を返します。
3. Aは「丙」に対応するEへページを要求します。
4. EはAへ取得できないことを示すWeb応答を返します。

名前解決は成功です。対応表の「予定」の行にある「丙」を受け取り、その提供先Eへ要求を届けられたからです。一方、求めたページの取得は失敗です。Web応答が届いた事実はありますが、その内容はページを取得できないという知らせです。応答があることと、要求した内容を得られたことは同じではありません。

別の条件として、Dへの問い合わせが時間切れとなり、Aにはほかに使える対応がない場合を考えます。AはDへ問い合わせを送っていますが、対応を受け取っていません。この条件からはEへ要求を送ったと結論できず、ページ取得の成否もその先の通信としては判定できません。時間切れは「名前が存在しない」という答えと同じではなく、応答を得られなかったという観察です。

さらに、受け取った応答が壊れていて対応を読み取れない場合も、正しい「丙」を得たとは扱えません。問い合わせ先が利用できずエラーを返した場合も同様に、エラーの内容と対応の取得を区別します。再試行や別の方法を使えるかは条件次第です。問題に書かれていない成功を補わず、確認できた最後の段階を答えます。

誤答を矢印から直す

基本例題で「Dが甲を返した後、DがAへ展示案内の本文を送る」と答えたとします。名前についてDに尋ねたため、その返事とページの返事を同じ相手からのものと考えた誤りです。Dからの応答の内容は対応するアドレスであり、条件ではページの提供先はBと決まっています。

図3のように、誤った矢印はDからAへの本文です。正しくはAが「甲」を使ってBへ要求し、BからAへWeb応答が返ります。対応表に戻って「案内」の行を見ると、甲とBの組が指定されています。問い合わせ先のDをそのまま提供先に置き換えていないか、矢印の始点と内容を同時に確かめます。

もう1つの誤りは、キャッシュがあるとページの取得に通信が一切必要ないとすることです。名前の対応を再利用できるという条件は、ページ本文が保存されているという条件ではありません。問題がWeb要求を毎回送るとしていれば、問い合わせを省いた後も提供先との往復を残します。名前のキャッシュとページ自体の保存を混同しないよう、何が保存されているかを書き添えると修正できます。

練習：条件ごとに通信を作る

次の名前とアドレスは学習用の記号です。各問は独立し、ページ自体のキャッシュは使いません。指定のない通信が成功したとは仮定せず、問われた範囲で答えてください。

1. 名前「写真」はアドレス「丁」、提供先Fに対応します。端末Pに対応の保存はなく、問い合わせ先Qが正しい対応を返します。ページも正常に届きます。P、Q、Fの間の通信を送信元、宛先、内容の順に4行で書いてください。
2. 名前「音声」は「戊」、提供先Gに対応します。端末Pに使える「音声」の対応があり、ページは毎回Gへ要求します。Pから問い合わせ先Qへの問い合わせと、PとGのWebの往復の有無をそれぞれ答えてください。
3. 名前「記録」は「己」、提供先Hに対応します。Pに対応はなく、Qへの問い合わせは時間切れでした。ほかに使える対応はありません。名前解決の結果と、その条件からHへのWeb要求を送ったといえるかを答えてください。
4. 名前「配布」は「庚」、提供先Jに対応します。Pに対応はなく、Qは正しい「庚」を返しました。Jへの要求も届きましたが、応答が壊れてページを読み取れません。名前解決とページ取得をそれぞれ成功、失敗のどちらと判定するか、理由とともに答えてください。
5. 名前「連絡」は「辛」、提供先Kに対応します。Pに使える対応はなく、Qには使える対応があります。ある解答は「PはQに尋ねず、QがKにページを要求してPに返す」としています。指定された3者の間で正しい通信を順に4行で書き、誤りを説明してください。

練習の答えと解き方

1. PからQへ「写真」のアドレスを問い合わせます。QからPへ「丁」を返します。PからFへページを要求します。FからPへページのWeb応答を返します。「写真」の行に戻すと「丁」とFが対応し、要求先が合っています。Qの応答は名前の対応であり、最後の本文はFから届きます。

2. PからQへの問い合わせは不要です。Pは保存済みの「戊」を使い、条件に従ってGへWeb要求を送ります。ただし、Gから応答が戻るかは指定されていないため、Webの往復が完了するかは判断できません。名前の対応を再利用することと、応答を受け取ることは区別します。

3. 名前解決では対応を得られません。HへのWeb要求を送ったとは、この条件からはいえません。時間切れはQから答えを受け取れなかったことを示し、「記録」という名前が存在しないことを意味しません。対応表上の提供先がHであることを出題者が知っていても、Pがその対応を得たことにはなりません。

4. 名前解決は成功、ページ取得は失敗です。Qからの「庚」を「配布」の行に戻すと一致し、Jへ要求が届いています。一方、壊れた応答からページを読み取れないという条件なので、応答が来たことだけで取得成功とはできません。壊れた箇所や再取得の結果は与えられていません。

5. PからQへ「連絡」を問い合わせ、QからPへ「辛」を返します。PからKへページを要求し、KからPへWeb応答が返ります。Qに保存があってもPにはないので、PからQへの問い合わせが必要です。またQは名前の対応を返す役割で、条件ではPがKにページを要求します。「辛」を元の行に戻し、Kが提供先であることも確かめます。応答が正常に届くかは指定されていないため、通信の順序と取得の成否を分けます。

覚えておくこと

名前解決は名前に対応する通信先を得る段階です。
Webの要求と応答は、得た通信先との別の段階です。
使えるキャッシュの場所と保存内容で、省ける問い合わせが変わります。
時間切れや壊れた応答では、得られた情報と未確認の結果を分けます。

つまずきを見分ける

矢印の宛先は合っていても内容を取り違える場合は、各矢印に「名前」「アドレス」「ページ」のどれを運ぶか書きます。キャッシュの問題で迷う場合は、端末と問い合わせ先の欄を分け、目的の名前の対応が使える場所に印を付けます。個別指導では、成功した通信に続いて時間切れや壊れた応答の条件も置き、最後に確認できた段階を説明できるかを見ます。名前の答えとページの答えを分ければ、通信の途中で何が起きたかを追えます。