anycast技術(shù)在分布式域名解析系統(tǒng)的應(yīng)用

馮振

摘要：DNS域名解析系統(tǒng)是Internet上最基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之一，它負責(zé)將域名轉(zhuǎn)換成IP地址，也可以將主機名轉(zhuǎn)換成IP地址，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中必不可少。本文從Anycast技術(shù)在DNS系統(tǒng)中的應(yīng)用、Anycast技術(shù)工作機制、Anycast系統(tǒng)性能三個方面對anycast技術(shù)在分布式域名解析系統(tǒng)的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：IP城域網(wǎng)；Anycast；分布式；DNS

DNS域名解析系統(tǒng)是Internet上最基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之一，它負責(zé)將域名轉(zhuǎn)換成IP地址，也可以將主機名轉(zhuǎn)換成IP地址，幾乎每個用戶的每次訪問都會使用到域名解析，是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實現(xiàn)必不可少的前提。

1.Anycast技術(shù)及其在DNS系統(tǒng)中的應(yīng)用

Anycast最初是在RFC1546中提出并定義的，根據(jù)RFC1546的說明，IPv4的任播地址不同于IPv4的單播地址，它建議從IPv4的地址空間分配出一塊獨立的地址空間作為任播地址空間。RFC1546定義的這種任播沒有在IPv4網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛使用，但是它的最初語義在IPv4得到廣泛使用：在IP網(wǎng)絡(luò)上，通過一個Anycast地址標識一組提供特定服務(wù)的主機，同時服務(wù)訪問方并不關(guān)心提供服務(wù)的具體是哪一臺主機（比如DNS或者鏡像服務(wù)），訪問該地址的報文可以被IP網(wǎng)絡(luò)路由到這一組目標中的任何一臺主機上，它提供的是一種無狀態(tài)的、盡力而為的服務(wù)。在實際應(yīng)用中，Anycast采用將一個單播地址分配到處于Internet中多個不同物理位置的主機上，發(fā)送到這個主機的報文被網(wǎng)絡(luò)路由到路由協(xié)議度量的“最近”的目標主機上。

基于Anycast這一通信模式的特點，使它在IP網(wǎng)絡(luò)中具備了一定的應(yīng)用前景。例如DNS系統(tǒng)可以采用Anycast技術(shù)進行構(gòu)建，DNS系統(tǒng)的服務(wù)IP共享相同的IP地址，用戶不需要特殊配置也不用關(guān)心訪問的是哪一臺DNS服務(wù)器，路由系統(tǒng)幫助用戶選擇“最近”的服務(wù)，減輕了網(wǎng)絡(luò)的負載，相同的服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上冗余分布，增強了系統(tǒng)的可靠性。

2.Anycast技術(shù)工作機制

（1）根據(jù)最短路徑優(yōu)先原則，AS域內(nèi)不同位置的用戶所獲取的DNS服務(wù)器可能是不同的設(shè)備，該過程對用戶來說是透明的。

（2）當用戶向DNS服務(wù)器發(fā)起解析請求時，DNS服務(wù)器首先查詢設(shè)備緩存，尋找緩存中是否有用戶所需記錄，如果緩存中有該記錄，則直接返回給用戶，此次解析結(jié)束；如果緩存中沒有該記錄，DNS服務(wù)器則查詢本地ZONE，如果本地ZONE有該記錄，則直接返回結(jié)果給用戶，此次解析結(jié)束；如果本地ZONE沒有用戶記錄，則DNS服務(wù)器開始進行遞歸查詢，遞歸查詢所攜帶的源IP地址是互聯(lián)接口IP（必須是公網(wǎng)IP地址）而不是服務(wù)IP地址。

（3）當某一地市城域網(wǎng)內(nèi)一臺DNS服務(wù)器出現(xiàn)異常或宕機現(xiàn)象時，該服務(wù)器停止對外發(fā)布服務(wù)IP地址，地市IP城域網(wǎng)內(nèi)部通過路由收斂，訪問該服務(wù)器的的流量將自動引導(dǎo)到另外一臺DNS服務(wù)器，用戶的解析請求由另外一臺服務(wù)器自動接管。

（4）當某一地市城域網(wǎng)內(nèi)兩臺DNS服務(wù)器均出現(xiàn)異常或宕機時，兩臺服務(wù)器停止對外發(fā)布服務(wù)IP地址，地市IP城域網(wǎng)內(nèi)部通過路由收斂，訪問這兩臺DNS服務(wù)器的流量將通過缺省路由引導(dǎo)到省中心的兩臺DNS服務(wù)器，用戶的解析請求由省中心兩臺DNS自動接管。

（5）當省中心和某一地市的兩臺DNS服務(wù)器均出現(xiàn)異常或宕機時，通過路由收斂，省中心和該地市用戶的DNS域名解析請求流量將引導(dǎo)到其他的地市，由其他地市的DNS服務(wù)器提供解析服務(wù)（需從該地市向省中心通過EBGP發(fā)布DNS服務(wù)IP地址）。

3.Anycast系統(tǒng)性能

基于anycast技術(shù)的分布式域名解析系統(tǒng)整體架構(gòu)具有可靠性、高效性、均衡性和安全性。

（1）可靠性。基于anycast技術(shù)的分布式域名解析系統(tǒng)具備自動冗余的特性，因此系統(tǒng)具有很高的可靠性。每個區(qū)域內(nèi)的DNS服務(wù)器只為該區(qū)域內(nèi)的用戶提供服務(wù)，當服務(wù)器出現(xiàn)異常或宕機時，網(wǎng)絡(luò)就會收回其路由宣告，這一過程是由網(wǎng)管系統(tǒng)或路由協(xié)議自動來完成；如果路由宣告不因為服務(wù)器的異常或宕機而被收回，則會導(dǎo)致一些客戶端的附近形成“黑洞”，一個壞的DNS服務(wù)器節(jié)點將繼續(xù)接受用戶請求，導(dǎo)致附近的用戶無法得到服務(wù)，在發(fā)生這種情況下，也只會影響一個區(qū)域內(nèi)的部分用戶，而不會影響到整個區(qū)域的用戶，因此大大的提高了系統(tǒng)整體的可靠性。

（2）均衡性。當若干服務(wù)節(jié)點與客戶端距離相同時，網(wǎng)絡(luò)會根據(jù)路由協(xié)議的算法選擇負載相對較輕、響應(yīng)時延相對較短的節(jié)點進行服務(wù)，這一特性從全局來看起到了負載均衡的效果。

（3）高效性。由于anycast在工作時會自動將客戶端的請求路由至與其最近的服務(wù)節(jié)點，因此使得系統(tǒng)的整體服務(wù)時延有了大幅的降低，這一點經(jīng)過大量的測試得到了證明。

（4）安全性。基于anycast技術(shù)的分布式DNS域名解析系統(tǒng)安全性主要體現(xiàn)在防范DDos攻擊上。

4.結(jié)束語

綜上所述，基于anycast技術(shù)的分布式域名解析系統(tǒng)在可靠性、安全性、高效性、均衡性方面均有顯著的優(yōu)勢。由于Anycast節(jié)點上聯(lián)自治系統(tǒng)不同，接入方式存在多種多樣，很難形成統(tǒng)一、規(guī)范的節(jié)點部署方案，因此在利用IP anycast、BGP和OSPF技術(shù)部署分布式域名解析系統(tǒng)之前應(yīng)多方面考慮各種因素，在某一節(jié)點實施時，需要引起足夠重視，詳細了解網(wǎng)絡(luò)情況，切忌認為已形成統(tǒng)一模式而輕視單一節(jié)點建設(shè)。

參考文獻：

[1]鄭三軍 《Anycast在DNS系統(tǒng)中的實踐》 北京郵電大學(xué)2008年碩士論文

[2]華山 《Anycast技術(shù)在運營商DNS中的應(yīng)用》 電信技術(shù) 2009