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DNS란? (도메인 네임 시스템 개념부터 작동 방식까지) - 하나몬

DNS란? (도메인 네임 시스템 개념부터 작동 방식까지) 작성자 하나몬 | 2022년 4월 10일 | 컴퓨터 네트워크 | 13 코멘트

**이 게시물의 중요 포인트 • DNS(도메인 네임 시스템)이 사람이 읽을 수 있는 도메인 이름(www.hanamon.kr)을 IP 주소로 변환하는 시스템이라는 것은 쉽게 알 수 있습니다. • 이번 글에서는 이렇게 도메인 주소를 IP 주소로 변환할 수 있게 하는 인프라가 어떻게 구성 되어있고 실제로 어떤 기계들이 어떤 과정으로 동작 하는지 알아보겠습니다. • 중요한 것은 왜 이러한 전세계적인 시스템을 인간들이 만들어냈는지, 그 많은 도메인 이름을 도대체 어디에 저장되어있는 것인지, 어떻게 효과적으로 찾는 것인지, 빠르게 찾아내는 것인지 등을 중점으로 살펴보면 좋을 것 같습니다. • 그리고 이러한 시스템의 한계는 없을지, 개선점은 없을지, 좋은 아이디어 같은지 등도 같이 생각해보면 좋을 것 같습니다. (준비중) 알아볼 것

1. DNS란?
2. DNS 구성 요소
3. DNS 동작 방식 설명
4. DNS 구성 요소: 도메인 네임 스페이스
5. DNS 구성 요소: 네임 서버
6. DNS 구성 요소: 리졸버
7. DNS 동작 과정 상세 설명 (재귀적, 반복적)     ❗️DNS(Domain Name Syetem)란? • 웹사이트에 접속 할 때 우리는 외우기 어려운 IP 주소 대신 도메인 이름을 사용한다. • 도메인 이름을 사용했을 때 입력한 도메인을 실제 네트워크상에서 사용하는 IP 주소로 바꾸고 해당 IP 주소로 접속하는 과정이 필요하다. • 이러한 과정, 전체 시스템을 DNS(도메인 네임 시스템)라고 한다. • 이러한 시스템은 전세계적으로 약속된 규칙을 공유한다. • 상위 기관에서 인증된 기관에게 도메인을 생성하거나 IP 주소로 변경할 수 있는 ‘권한’을 부여한다. • DNS는 이처럼 상위 기관과 하위 기관과 같은 ‘계층 구조’를 가지는 분산 데이터베이스 구조를 가진다.     ❗️DNS 구성 요소 • DNS는 아래 세가지 요소로 구성되어있다.
8. 도메인 네임 스페이스(Domain Name Space)
9. 네임 서버(Name Server) = 권한 있는 DNS 서버
10. 리졸버(Resolver) = 권한 없는 DNS 서버 • 우선 “이 도메인 이름은 이 IP 주소이다”라는 ‘텍스트’를 저장하는 데이터베이스가 필요하다. • 그리고 분산된 데이터가 어디 저장되어 있는지 찾을 프로그램들이 필요하고 찾았으면 해당 IP 주소로 이동할 프로그램(브라우저 등)이 필요하다. • 도메인 네임 스페이스라는 규칙(방법)으로 도메인 이름 저장을 분산한다. • 네임 서버(DNS 서버와 같은 말, 그런데 리졸버 서버 등 시스템 안에서 다른 역할을 하는 서버도 있기에 그냥 DNS 서버라고 하는 것보다 네임 서버라고 하는게 더 의미가 전달되는 듯)가 해당 도메인 이름의 IP 주소를 찾는다. • 리졸버가 DNS 클라이언트 요청을 네임 서버로 전달하고 찾은 정보를 클라이언트에게 제공하는 기능을 수행한다. • 어떤 네임 서버에서 찾아야하는지, 이미 캐시 되어있는지 등 어떻게든 찾아서 클라이언트에게 찾았으면 찾은 것을 못 찾았으면 못 찾았다고 전달하는 역할을 한다. • 리졸버는 단말에 구현하는 것은 무리수라 보통은 리졸버가 구현된 네임 서버의 IP 주소만을 파악한다. • 대표적인 것이 KT/LG/SK와 같은 ISP(통신사) DNS 있고, 브라우저 우회 용도로 많이 쓰는 구글 DNS, 클라우드플레어와 같은 Public DNS 서버가 있다. • 그래서 거의 Resolver = Recursive DNS Server = Local Server(of ISP) = Recursor • 어떤 자료에서는 리졸버라는 요소를 생략하기도 하는 듯하다. 용어 때문에 허우적거렸는데 위와같이 정리하였다.   왜 그렇게 할까? • “이 도메인 좀 IP 주소로 바꿔줄래?”라고 할 수 있는 서버(네임서버)가 한 대만 있지 않기 때문이다. (슈퍼 짱짱 컴퓨터면 가능할지도… 그래도 물리적 거리가 멀면… 느릴듯…) • 그렇다면 여러 서버(네임서버)를 만들면 되지 않을까? 그렇게 되면 해당 정보(도메인과 IP 주소)를 모든 서버에서 공유해야한다. 안그러면 어떤 서버(네임서버)에서는 ‘www.hanamon.kr’의 IP 주소를 모른다고 할 수도 있다. • 그래서 도메인을 계층적으로 구분하는, 정보(도메인과 IP주소)를 분산하는 구조를 선택하게 되었다. • 그래서 도메인에 닷(dot), 점이 있는 것이다. 점이 계층을 나타낸다.     ❗️DNS 동작 방식 설명💡 DNS 동작 방식은 아래와 같은 아이디어로 구현되었다. • 웹 브라우저는 해결사 서버에게 요청한다. ◦ “www.hanamon.kr의 IP 주소를 알려주세요.” • 해결사 서버는 최상위 기관에서 관리하는 네임 서버에게 요청한다. ◦ ”.kr 이라는 도메인 있나요?” • 최상위 기관에서 관리하는 네임 서버는 응답한다. ◦ “.kr 한국 국가 도메인 입니다. .kr 네임 서버로 가보세요~” • 해결사 서버는 이제는 .kr 네임 서버에게 요청한다. ◦ “hanamon.kr 있나요?” • .kr 네임 서버는 응답한다. ◦ “네 가비아로 가세요~” ◦ (”hakunamatata.kr 있나요?” 라고 물어봐도 “네 가비아로 가세요~”라고 응답한다.) • 해결사 서버는 가비아 네임 서버에게 요청한다. ◦ “www.hanamon.kr 있나요?” • 가비아 네임 서버는 응답한다. ◦ 네 12.345.678.900 으로 가세요!” • 해결사 서버는 웹 브라우저에게 알려준다. ◦ 네 12.345.678.900 으로 가세요!”     ❗️DNS 구성 요소 : 도메인 네임 스페이스(Domain Name Space)**

**• DNS는 전세계적인 거대한 분산 시스템이다. • 도메인 네임 스페이스는 이러한 DNS가 저장 관리하는 계층적 구조를 의미한다. • 도메인 네임 스페이스는 최상위에 루트 DNS 서버가 존재하고 그 하위로 연결된 모든 노드가 연속해서 이어진 계층 구조로 되어있다. (폴더 구조와 비슷하다.) 계층적 도메인 레벨 (Hierarchical Domain Level) • 도메인 네임 스페이스의 트리 구조는 최상위 레벨부터 순차적으로 계층적 소속 관계를 나타낸다. • 하위 조직의 네임 스페이스를 할당하고 관리하는 방식은 각 하위 기관의 관리 책임자에게 위임된다. • 예를들어 hanamon.kr 도메인은 kr 도메인을 관리하는 네임 서버에 등록되어있고 www.hanamonr.kr 은 hanamon.kr 을 관리하는 네임 서버에 등록되어있다. • blog.hanamon.kr을 생성하기 위해서는 hanamon.kr 도메인을 관리하는 네임 서버의 레코드만을 수정함으로써 가능하다. • 이러한 위임 구조는 호스트의 증가에 대한 관리가 효율적으로 이루어지는 것을 가능하게 한다. • hanamon.kr 은 kr 도메인을 관리하는 네임 서버에 등록되어있는데 해당 하위 기관은 가비아로 되어있다. • 하나몬은 www.hanamon.kr 을 만들기 위해서 가비아에 가서 도메인 레코드에 하위 도메인을 추가하면 된다. (가비아가 하위 기관이다.) • (그래서 AWS 같은 호스팅에서 가비아에서 구매한 도메인을 사용하려한다면 route53에 생성된 네임서버를 가비아 도메인에 추가해야한다. “해당 도메인에 대한 IP 주소를 route53 네임서버에서 찾으시오”같은 것이다. route53에서는 해당 인스턴스나 버킷 등으로 연결되어있다.) • (또는 카페24 같은 호스팅에서 가비아에서 구매한 도메인을 사용하려한다면 카페24의 네임 서버를 가비아 도메인에 추가해야한다. “해당 도메인에 대한 IP 주소를 카페24 네임서버에서 찾으시오” 같은 것이다. 그리고 카페24에도 해당 도메인을 연결한다. “카페24에 추가가 가능하군요 추가하겠음, 그리고 사용중인 호스팅에 연결하세요”하면 끝난다.) Fully Qualified Domain Name(FQDN) 전체 도메인 이름 도메인의 전체 이름을 표기하는 방식을 말한다.일반적으로 도메인 이름은 www.hanamon.kr에서 hanamon.kr을 의미하기 때문에 이러한 용어가 나왔다고 본다. • 도메인 이름: hanamon.kr • 호스트 이름: www • FQDN : www.hanamon.kr     ❗️DNS 구성 요소 : 네임 서버(Name Server = DNS Server) • 문자열로 표현된 도메인 이름을 실제 컴퓨터가 통신할 때 사용하는 IP 주소로 변환시키기 위해서는 도메인 네임 스페이스의 트리 구조에 대한 정보가 필요한데 이러한 정보를 가지고 있는 서버를 네임 서버라고 한다. • 데이터베이스 역할(저장, 관리), 찾아주는 역할, 요청 처리 응답 구현 • 전 세계에 13개의 Root DNS 서버가 구축되어 있다. (패킷의 실질적인 크기 제한으로 인해 루트 DNS 서버 수를 13개 서버 주소로 제한하도록 결정되었다고한다.) • 그리고 DNS 서버를 복사하여 같은 기능을 담당하는 미러 서버가 있다고 한다.

1. Root DNS 서버 ◦ ICANN이 직접 관리하는 절대 존엄 서버이다. ◦ TLD DNS 서버 IP 주소를 저장하고 안내하는 역할을 한다.
2. Top-Level Domain(TLD) DNS 서버 ◦ 도메인 등록 기관이 관리하는 서버이다. ◦ Authoritative DNS 서버의 주소를 저장하고 안내하는 역할을 한다. ◦ 도메인 판매 업체(가비아 등)의 DNS 설정이 변경되면 도메인 등록 기관으로 전달되기 때문에 어떤 도메인이 어떤 판매업체(가바이 등)에서 구매했는지 알수 있는 것이다.
3. Second-Level Domain(SLD) DNS 서버 (Authoritative DNS 서버 라고도 함) ◦ 실제 개인 도메인과 IP 주소의 관계가 기록(저장, 변경)되는 서버이다. ◦ 그래서 권한의 의미인 Authoritative가 붙었다. 일반적으로 도메인/호스팅 업체의 네임서버를 말한다. ◦ 개인 DNS 구축해도 이 경우에 해당한다.
4. 권한 없는 DNS 서버 (리졸버 서버, 리컬시브 서버, 리커서) ◦ DNS 서버는 도메인 네임 스페이스를 위한 권한 있는 DNS 서버와 권한이 없는 DNS 서버로 구분된다. ◦ 위 1,2,3은 권한 있는 DNS 서버이다. ◦ 네임 스페이스를 위한 권한 있는 DNS 서버는 IP 주소와 도메인 이름을 매핑한다. ◦ 네임 스페이스를 위한 권한 없는 DNS 서버는 질의를 통해 IP 주소를 알아내거나 캐시한다.     ❗️DNS 구성요소 : 리졸버(Resolver) • 리졸버는 웹 브라우저와 같은 DNS 클라이언트의 요청을 네임 서버로 전달하고 네임 서버로부터 정보(도메인 이름과 IP 주소)를 받아 클라이언트에게 제공하는 기능을 수행한다. • 이 과정에서 리졸버는 하나의 네임 서버에게 DNS 요청을 전달하고 해당 서버에 정보가 없으면 다른 네임 서버에게 요청을 보내 정보를 받아온다. • 이렇듯 리졸버는 수많은 네임서버에 접근하여 사용자로부터 요청 받은 도메인의 IP 정보를 조회하는 기능을 수행한다. • 하지만 리졸버에 기능을 단말에 구현하는 것은 자원의 한계가 있기에 대부분 기능을 DNS 서버에 구현하고클라이언트 호스트는 리졸버의 단순한 기능만을 지닌 리졸버 루틴을 구현하는 옵션이 제시되어있다. • 이러한 단순화된 기능의 리졸버를 스터브 리졸버(Stub Resolver)라고 하며,스터브 리졸버는 수 많은 네임 서버의 구조를 파악할 필요없이 리졸버가 구현된 DNS 서버의 IP 주소만 파악하면 된다. • 클라이언트 호스트에서 설정하는 DNS 서버(Recursive DNS Server)는 이와 같은 서버를 의미하는 것으로,도메인에 대한 질의를 받은 스터브 리졸버는 설정된 DNS 서버로 DNS Query(질의)를 전달하고DNS 서버로부터 최종 결과를 응답 받아 웹 브라우저로 전달하는 인터페이스 기능만을 수행한다.     ❗️DNS 동작 과정 전체 설명**

**DNS Query(쿼리)란? • DNS 클라이언트와 DNS 서버는 DNS 쿼리를 교환한다. • DNS 쿼리는 Recursive(재귀적) 또는 Iterative(반복적)으로 구분된다. • 아래의 용어가 위 동작 과정에 이해를 방해할 수도 있기에 추가하였습니다. • 단순한 개념으로 아래와 같은 방식으로 요청과 응답을 한다고 이해하시면 됩니다. Recursive Query (재귀적 질의) • 결과물(IP 주소)를 돌려주는 작업이다. (결과적으로 Recursive 서버가 Recursive 쿼리를 웹 브라우저 등에게 돌려주는 역할을 한다.) • Recursive나 Iterative나 가가가가 아닌가? 뭐지? 엄청 혼란스러웠다… • Recursive 쿼리를 받은 Recursive 서버는 Iterative 하게 권한 있는 네임 서버로 Iterative 쿼리를 보내서 결과적으로 IP 주소를 찾게 되고 해당 결과물을 응답한다. • 사전적 의미로써 재귀로, 응답을 돌려주는 쿼리라고 생각하자. Iterative Query (반복적 질의) • Recursive DNS 서버가 다른 DNS 서버에게 쿼리를 보내어 응답을 요청하는 작업이다. • Recursive 서버가 권한 있는 네임 서버들에게 반복적으로 쿼리를 보내서 결과물(IP 주소)를 알아낸다. • Recursive 서버에 이미 IP 주소가 캐시 되어있다면 이 과정은 건너 뛴다. DNS 동작 과정 전체 예시

1. 웹 브라우저에 www.hanamon.kr을 입력한다.
2. 웹 브라우저는 이전에 방문한적 있는지 찾는다. ◦ 브라우저 캐시 확인 ◦ OS 캐시 확인 ◦ 라우터 캐시 확인 ◦ ISP 캐시 확인 (Recursive DNS Server)
3. ISP에서 DNS Iterative하게 쿼리를 날린다.
4. ISP는 Authoritative DNS 서버에서 최종적으로 IP 주소를 응답받는다.
5. ISP는 해당 IP 주소를 캐시한다.
6. 웹 브라우저에게 응답한다.     참고) DNS 레코드 종류 • SOA(Start of Authority) : 권한 시작 지정하고, 권한이 있는 서버를 가리킴. • A(Host Record) : FQDN과 32비트의 IPv4 주소를 연결 • AAAA(IPv6호스트) : FQDN과 128비트의 IPv6 주소를 연결 • CNAME(Alias Record) : 실제 도메인 이름과 연결괴는 가상 도메인 이름(별칭) • MX(Mail Exchane Record) : 주어진 사서함에 도달할 수 있는 라우팅 정보 제공. • SRV(Service Resources) : 비슷한 TCP/IP 서비스를 제공하는 다수의 서버 위치 정보를 제공. • NS(Name Servers) : 도메인 서버 목록을 지정.     Reference DNS(Domain Name System) 란? DNS란 뭐고, 네임서버란 뭔지 개념정리 루트 네임 서버 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전 FQDN(Fully Qualified Domain Name) 이란?  긴 글 읽어주셔서 감사합니다.부족한 부분이나 잘못된 설명이 있다면 언제든 댓글 남겨주십시오:)**