DNS의 구조와 동작

브라우저 주소창에 www.google.com을 입력하면 구글의 웹 페이지가 나타납니다.

하지만 TCP/IP로 패킷을 보내려면 먼저 목적지 IP 주소가 필요합니다.

사람이 쓰는 도메인 이름을 IP 주소나 다른 DNS 데이터로 해석해 주는 분산 시스템이 DNS(Domain Name System)입니다.

DNS는 전화번호부에 비유되곤 하지만, 실제로는 전 세계에 분산된 거대한 계층적 데이터베이스입니다.

도메인 이름 체계

도메인 이름은 오른쪽에서 왼쪽으로 계층 구조를 가집니다.

• 루트(Root): 도메인의 최상위입니다. 보통 표기하지 않지만, 정확히는 www.example.com.처럼 마지막에 점이 하나 더 있습니다. 이 마지막 점이 루트를 의미합니다.

• TLD(Top-Level Domain): com, org, net, kr 등 최상위 도메인입니다. .com은 일반 TLD(gTLD), .kr은 국가 코드 TLD(ccTLD)입니다.

• SLD(Second-Level Domain): example처럼 일반적으로 조직이나 서비스를 식별하는 부분입니다. .com 같은 gTLD에서는 보통 이 레벨을 등록하지만, co.kr처럼 국가 코드 도메인 정책에 따라 더 아래 레벨을 등록하는 경우도 있습니다.

• 서브도메인(Subdomain): www, api, mail 등 도메인 소유자가 자유롭게 설정하는 부분입니다.

이 계층 구조는 DNS 서버의 구조와 직접 대응됩니다.

DNS 서버 종류

DNS 질의를 처리하는 서버는 네 가지 유형으로 나뉩니다.

DNS 리졸버(Recursive Resolver): 클라이언트의 stub resolver가 보낸 질의를 받아, 답을 찾을 때까지 다른 DNS 서버들에게 반복 질의를 수행하는 서버입니다.

ISP가 운영하거나, 8.8.8.8(Google), 1.1.1.1(Cloudflare) 같은 공개 리졸버를 사용할 수 있습니다.

"대리 조회자" 역할입니다.

루트 DNS 서버(Root Name Server): 도메인 계층의 최상위를 담당합니다.

.com이면 어디로, .kr이면 어디로 가야 하는지를 알려줍니다.

루트 서버는 A부터 M까지 13개의 이름을 가지며, 각 이름은 애니캐스트를 통해 여러 물리적 인스턴스로 전 세계에 분산됩니다.

TLD DNS 서버: .com, .org, .kr 같은 최상위 도메인을 담당합니다.

example.com에 대한 질의를 받으면, example.com을 관리하는 권한 DNS 서버의 주소를 알려줍니다.

권한 DNS 서버(Authoritative Name Server): 특정 DNS zone의 내용을 알고 있는 서버입니다.

example.com의 IP 주소가 무엇인지, 메일 서버는 어디인지 등의 권한 있는 답변을 제공합니다.

도메인 소유자나 DNS 호스팅 사업자가 레코드를 관리합니다.

재귀 질의 vs 반복 질의

브라우저가 www.example.com의 IP 주소를 알아내는 전체 과정을 따라가 보겠습니다.

1단계: 브라우저나 운영체제의 stub resolver가 재귀 리졸버에게 재귀 질의(Recursive Query)를 보냅니다.

"내 대신 끝까지 찾아 달라"는 요청이므로, 리졸버는 최종 답변, 부정 응답(NXDOMAIN 등), 또는 오류를 클라이언트에게 돌려줍니다.

2단계: 리졸버의 캐시에 답이 없으면, 루트 DNS 서버에 반복 질의(Iterative Query)를 보냅니다.

루트 서버는 "나는 모르지만, .com TLD 서버의 주소는 이것이다"라고 응답합니다.

3단계: 리졸버가 .com TLD 서버에 같은 질문을 합니다.

TLD 서버는 "example.com의 권한 DNS 서버 주소는 이것이다"라고 응답합니다.

4단계: 리졸버가 example.com의 권한 DNS 서버에 질의합니다.

권한 서버가 "www.example.com의 IP 주소는 192.0.2.44입니다"처럼 예시 주소를 포함한 최종 답변을 제공합니다.

5단계: 리졸버가 이 답을 레코드의 TTL(Time To Live) 범위 안에서 캐시에 저장하고, 클라이언트에게 전달합니다.

이후 같은 질의는 TTL이 남아 있는 동안 캐시에서 빠르게 응답할 수 있습니다.

DNS 캐시 계층

실제로는 매번 루트 서버부터 질의하지 않습니다.

브라우저나 애플리케이션, 운영체제 stub resolver, hosts 파일, 재귀 리졸버 등 여러 지점에서 캐시나 로컬 규칙이 개입할 수 있습니다.

정확한 순서는 운영체제와 애플리케이션 설정에 따라 달라집니다.

# Windows: OS DNS 캐시 확인
ipconfig /displaydns | findstr "Record Name"

# Windows: OS DNS 캐시 초기화
ipconfig /flushdns

# Linux: systemd-resolved 캐시 통계
resolvectl statistics

# macOS: DNS 캐시 초기화
sudo dscacheutil -flushcache
sudo killall -HUP mDNSResponder

# hosts 파일 확인 (로컬 DNS 오버라이드)
# Windows: type C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
# Linux/Mac: cat /etc/hosts

import socket

def resolve_domain(domain):
    """도메인 이름을 IP 주소로 해석"""
    try:
        # getaddrinfo: IPv4 + IPv6 모두 조회
        results = socket.getaddrinfo(domain, None)

        seen = set()
        for family, _, _, _, sockaddr in results:
            ip = sockaddr[0]
            if ip not in seen:
                seen.add(ip)
                version = "IPv4" if family == socket.AF_INET else "IPv6"
                print(f"  {version}: {ip}")

        # gethostbyname: IPv4만 (간단한 조회)
        ipv4 = socket.gethostbyname(domain)
        print(f"\n  기본 IPv4: {ipv4}")

    except socket.gaierror as e:
        print(f"  해석 실패: {e}")

# 여러 도메인 조회
domains = ["google.com", "naver.com", "github.com"]
for domain in domains:
    print(f"\n{domain}:")
    resolve_domain(domain)

이 과정에서 재귀 리졸버가 대리 조회자로서 여러 권한 서버를 따라가며 답을 찾아오기 때문에, 클라이언트는 복잡한 위임 구조를 직접 순회하지 않고 하나의 질문만 던질 수 있습니다.

DNS 면접 포인트

마지막으로 이번 절의 핵심인 도메인 계층, 서버 역할, 재귀/반복 질의, 캐시 계층을 조회 흐름으로 한 번 묶어 봅니다.

다음 절에서는 DNS 서버가 저장하는 구체적인 레코드 유형과 실습 도구를 살펴보겠습니다.