Как устроены dns сервера?
Не касаясь DNS, а вообще.
За одним IP-адресом может скрываться целая фабрика серверов, иногда сотни штук.
Приблизительный пример  - маскарадинг IP-адресом на роутерах и умных коммутаторах в сетях провайдеров, фирмах, и даже квартирах. Практически любой домашний роутер может маскарадить IP-адреса. Если сюда добавить распределение и балансировку нагрузки, и кеширование запросов (уже касательно DNS) на промежуточных серверах, то вполне можно жить в такой распределенной системе.
"...какая бы не была мощная одна нода, но она не способна обработать такое количество запросов в секунду..."
Для этого есть кэш, кэширует запросы ОС, роутер, провайдеровский DNS и так далее. Вроде так