基于智能域名解析系統提升網絡訪問效率的應用與實踐

王　琪，史先娟，秦國剛

（江蘇農牧科技職業學院 圖信中心，江蘇 泰州　225300）

基于智能域名解析系統提升網絡訪問效率的應用與實踐

王琪，史先娟，秦國剛

（江蘇農牧科技職業學院 圖信中心，江蘇 泰州225300）

基于UNIX FreeBSD系統搭建的智能DNS應用平臺由策略域名解析與源地址IP庫兩部分組成，主要目的是解決傳統的單線路單運營商地址對外提供業務服務時所帶來的運營商之間互聯互通的訪問瓶頸，網絡擴展性差等關鍵問題。通過對用戶所在地網絡運營商的源地址判斷，針對性的進行域名記錄解析，使得用戶能夠通過策略解析實現就近訪問，提升用戶體驗與服務質量。

智能 域名解析 訪問速度

本文著錄格式：王琪，史先娟，秦國剛. 基于智能域名解析系統提升網絡訪問效率的應用與實踐[J]. 軟件，2016，37（8）：114-119

0　引言

域名解析是一種最互聯網中最常見的網絡日常應用服務，全球數億網絡用戶都是通過這一服務實現了通過記憶簡單的域名來訪問復雜的IP地址功能，每天域名解析在網絡流量中占了很重要的比重。早期各類網站系統的域名解析服務基本由運營商直接代為管理，但隨著終端用戶網絡的擴大、業務系統及網站的爆發式增長，每個二級域名后逐步需要開設如郵件、網站、FTP、辦公、論壇等各類資源的三級域名。由于需要的解析記錄越來越多，要求越來越精細化，解析逐步的工作逐步由各域名所有者自行管理。網絡運營商和域名運營商只負責將該域名的解析權指向到用戶自己的DNS服務器IP地址上，就可以通過各類windows或LINUX服務器開始搭建形成自己內部的分級的域名管理體系，單位較大的情況下甚至可以延伸至四級、五級域名。

隨著我們跨入互聯網+時代，用戶對網絡體驗要求越來越高，如訪問資源時的流暢度下載速度都要能越快越好，所以對傳統的域名解析的模式提出了新的要求，這些都對高校現有的域名資源管理帶來了新的挑戰。本文結合作者單位的具體業務需求，介紹了利用unix平臺技術結合多運營商線路資源來解決傳統域名解析模式下問題的思路和方案。

1　研究背景

當今網絡宣傳已經深入到社會生產生活的每個角落，幾乎每個單位都會擁有自己的門戶網站、微信公眾號或APP應用用于宣傳推廣業務開展，隨著招生工作的需求，高校也不例外的大力展開網上宣傳的工作。高校IT運維人員最直接的體會就是學院的各類網站必須密切配合招生就業、教育、社會服務和文化傳承等宣傳工作，如為學生提供全方位的學校歷史、專業設置、課程安排、就業前景、校園風貌、在線咨詢、招生考試安排、入學報到須知等各類官方權威信息。尤其是目前青年人都普遍使用手機瀏覽各類資源，如果訪問頁面速度慢，就會喪失興趣點擊，無形中流失很多潛在生源，這對于招生壓力巨大的高職高專類學院而言無疑是一個必須要優先保障的工作。

目前國內高校一般都采用中國教育科研網的edu域名來提供對外服務，域名及線路帶寬是屬于中國教育科研網來分配和管理的。大部分高校都是購買了10-100 Mb之間的教育網帶寬，附帶16-64個C類的教育網公網地址，所有的應用服務都是通過教育網地址進行發布。無論訪問者當前使用的運營商網絡或所在地理位置情況，訪問任何學院網站都是被解析為教育網公網地址，通過中國教育科研網帶寬線路進入內網。

目前100 M網絡在當前運營商寬帶提速背景下越來越顯得單薄，在招生期間大量考生報名、咨詢、瀏覽訪問的情況下會導致帶寬瞬間滿載而無法繼續提供訪問，即使服務器資源還能夠繼續承載，但帶寬和跨運營商之間的互連速度成為了瓶頸。作者在《針對某高校一次網絡攻擊后的安全防御思考》一文中詳細描述了曾經發生過的網絡分布式攻擊案例，完全持續堵塞一條100 M線路所消耗的黑客資源僅僅為10個左右性能一般的僵尸機器就可以完全實現，所以這樣的單線路域名解析部署模式無論是可用性還是安全性方面都有所不足。本文中設計的智能域名解析系統也就是將多條運營商線路有機結合成一個資源來提供訪問，判斷來訪者的源，從而確定讓其走哪條線路更快。下圖中為未啟用只智能域名解析系統前從第三方網站17ce.com通過各運營商監測節點訪問學院教育網線路網站的測試情況，訪問延遲和下載速度均測試不理想。

在TCP/IP協議網絡中，用戶點擊的網站鏈接必須通過域名解析系統將域名轉換為IP地址，所以用戶訪問的網絡路徑是由最終解析的目的IP地址所決定。因為域名的所有權在單位管理者手中，如果本單位擁有各運營商的網絡IP地址和線路，則理論上可以實現身處不同運營商網絡內的用戶能夠就近訪問，避免了跨運營商流量瓶頸的限制和路由繞路情況，用戶體驗能夠得到極大的提升。所以域名智能解析已經成為一種當前的主流應用，目前市面上的類似成熟硬件產品也比較多，本文主要關注使用unix自行搭建一套智能域名管理軟件平臺。

2　運營商線路規劃和前置條件

相對于昂貴、帶寬小、互聯互通質量一般的教育網線路，電信、移動、聯通及廣電的四大運營商線路性價比已經比較高，在作者所在地以1 Gb的互聯網寬帶價格一般在20至30萬元每年。線路提供的上行與下載基本均等，這樣一來除了正常內部用戶使用下載方向流量，上行流量則可以提供給對外資源發布使用。理論上除了二級域名解析流量必須使用教育網之外，其他所有的網站、系統、應用資源都可以通過其他運營商線路發布使用。因為目前國家對網站管理越來越嚴格，任何使用TCP80與8080端口的web站點都必須先備案再上線，所以必須事先準備好運營商需要的各項資料，在工信部系統內部審核通過后，才能夠在備案通過的運營商上線運行。

域名的管理一般需要兩臺內部服務器，由于edu域名的特殊之處，這兩臺服務器必須使用教育網線路IP地址。我們需要另外收集當前域名解析系統中的所需的A記錄、MX記錄及PTR記錄條目，精確掌握當前域名、公網IP地址與應用服務的映射關系。如www對應教育網地址A1，對應電信地址B1，對應聯通地址C1，對應移動地址D1，對應廣電地址E1；mail對應教育網地址A2，對應電信地址B2，對應聯通地址C2，對應移動地址D2，對應廣電地址E2。以此類推，直至所有重要應用都擁有了相對應線路的公網IP地址，如果公網資源不足，亦可以使用Nginx反向代理技術來節約資源。按照此思路實現后的效果類似于sina.com網站對應的北美、北京、香港和臺北分站點，用戶具有選擇最近訪問的權利，但使用中訪問jsahvc.edu.cn時是根據策略自動識別選擇最優路徑，無需手動選擇。

3　智能解析規劃及搭建

圖1　域名解析到教育網地址時的訪問測試結果

UNIX freebsd系統對服務器CPU及內存的要求極低，內存128 M，硬盤空間2 G即可滿足500-800個用戶的并發域名解析請求。作者采用了虛擬服務器技術搭建服務平臺，以校園網1.5萬用戶基礎的40%規模來計算并發，并充分預留了后期擴充，計劃設置8臺內部DNS服務器（A-H節點）及2臺外部DNS服務器（主-輔節點）。其中內部DNS主要服務于校園網內部所有的用戶，外部DNS主要服務于公網用戶訪問及DNS上游擴散宣告。

作者將訪問校園網站系統的用戶劃分為幾種不同的群體：第一類是校園網內部用戶，這些用戶群體人數最多，使用頻率最高，如使用了內部服務器作為DNS后，可以將DNS解析流量留在局域網內部，同時可以實現各類站點的域名解析為單位內部私有IP地址，避免了路由繞路和地址翻譯過程，節約了帶寬資源且降低了訪問延遲；第二類是國內互聯網用戶，根據接入運營商分為電信、聯通、移動、廣電和教育網等五大類型用戶，根據五大運營商的IP地址簇分別解析為相應運營商的公網IP地址,實現對源IP用戶的指定目的地控制；第三類是國外用戶，可以根據國際帶寬訪問效率來判斷，可以安排為電信或移動的公網IP地址作為資源目的地，實現相對較快的國外訪問體驗。

圖2　類似原理的sina站點

圖3　智能解析系統架構示意圖

4　應用上線、測試驗證

在內部DNS搭建完成后，如內部用戶是配置的靜態外網DNS地址，則需要手工設置為內部DNS服務器，或者在DHCP服務器上將內部用戶租賃地址釋放重新獲取即可正常應用。

圖4　根據不同區域用戶解析的ZONE

圖5　部署后訪問延遲效果圖

圖6　部署后域名智能解析IP效果

針對外網的同步請求，只需要將主輔DNS的IP地址設置為在教育網登記的域名解析管理IP，同時在外網防火墻上允許訪問該DNS服務器對應的IP地址TCP53和UDP53端口即可。在正式上線使用前可以在內外網對域名進行簡單的解析測試，如dig、ping、nslookup等常見命令工具。

5　反思與展望

經過一個多月的學習和工作，將基于unix平臺的智能域名解析系統完成了搭建和上線測試工作，目前已經運行使用正常。但還有不少后續問題值得思考和完善，

比如內網用戶訪問外部網站時是通過內部DNS轉發器去外網DNS解析所得，其實帶來了一些與出口線路的聯動問題，如何實現解析結果與線路的最佳匹配是一個必須要解決的流量均衡問題；如在某一條外網線路中斷的情況下，DNS服務器能夠動態監測并實時觸發更新，避免中斷期間部分用戶仍舊解析為問題線路的公網IP地址等。

[1] 盧添進. 校園網智能DNS策略解析的實現[J].科技資訊, 2012, 36: 25-26.

[2] 李馥娟. 智能域名解析技術在多出口校園網中的應用[J].計算機與數字工程, 2009, 37(11): 90-94.

[3] 周剛. 淺談智能域名解析技術在校園網中的應用[J]. 通信技術, 2015, 06.

[4] 陸云起. 智能域名系統的實現與域名體系安全研究[J]. 常州工學院學報, 2009, 22(5): 23-27.

[5] 張新剛. 智能域名解析技術在多出口校園網資源加速訪問中的應用[J]. 計算機技術應用, 2011, 30(8): 85-88.

[6] 劉璀. 基于BIND的局域網動態域名解析智能DNS的實現[J]. 信息科學, 2015, 34, (17): 140-141.

[7] 彭巍. 大型運營商DNS智能解析關鍵技術及方案[J]. 電信科學運營技術廣角, 2016, (1): 159-163.

[8] 申志偉. 一種智能動態域名系統在大型電子商務中的應用方法[J]. 電信科學運營技術廣角, 2014, (1): 128-135.

The Application and Practice of Improving Network Access Efficiency Based on Intelligent DNS Analysis System

WANG Qi, SHI Xian-juan, QIN Guo-gang
(Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College, Library Information Center, Taizhou, 225300, China)

Based on the FreeBSD UNIX systems to build Intelligent DNS application platform is composed of two parts, that is, the policy domain name resolution with a source address IP library, the main purpose is to solve the key problems that the access bottleneck in interconnection between operators and poor scalability of network when traditional single line single operator address to provide external services. Through the location of the user’s network operators to determine the source address, the domain name records for the analysis, so that users can achieve the nearest access through policy analysis to enhance the user experience and quality of service.

Intelligence; Domain name resolution; Access speed

TP393

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.025

王琪(1983-），男，工程師，主要研究方向計算機網絡、網絡安全。