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來源：互聯(lián)網(wǎng)

根域名服務(wù)器（Root Domain Name Server）是最高層次的域名服務(wù)器，保存所有頂級(jí)域名服務(wù)器的域名和對(duì)應(yīng)的IP地址信息。

域名系統(tǒng)初創(chuàng)于1983年11月的美國(guó)，根域名服務(wù)器隨之誕生。1992年年底，NSF（美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)）與私營(yíng)公司NSI（網(wǎng)絡(luò)解決方案公司）簽署協(xié)議，授權(quán)NSI管理DNS的注冊(cè)和數(shù)據(jù)庫(kù)。1998年9月，互聯(lián)網(wǎng)域名與地址管理機(jī)構(gòu)成立。2011年2月，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號(hào)分配公司（ICANN）稱基于互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議IPv4已被清空。2013年，“雪人計(jì)劃”提出以IPv6為基礎(chǔ)、面向新興應(yīng)用、自主可控的一整套根服務(wù)器解決方案和技術(shù)體系，后于2015年6月23日正式對(duì)外發(fā)布。2016年，在與現(xiàn)有IPv4根服務(wù)器體系架構(gòu)充分兼容基礎(chǔ)上，“雪人計(jì)劃”全球16個(gè)國(guó)家完成25臺(tái)IPv6根服務(wù)器架設(shè)，形成了13臺(tái)原有根加25臺(tái)IPv6根的新格局，為建立多邊、民主、透明的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)治理體系打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。截至2017年8月，25臺(tái)IPv6根服務(wù)器在全球范圍內(nèi)已累計(jì)收到2391個(gè)遞歸服務(wù)器的查詢，主要分布在歐洲、北美和亞太地區(qū)。負(fù)責(zé)英國(guó)、歐洲、中東和部分中亞地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)資源分配的歐洲網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)中心通過郵件確認(rèn)，其最后的 IPv4 地址儲(chǔ)備池已于2019年11月25日完全耗盡。截至2023年，全球共有1000多個(gè)根鏡像服務(wù)器。

全世界有13臺(tái)IPv4根域名服務(wù)器，其中1個(gè)為主根服務(wù)器在美國(guó)，由美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)構(gòu)Network Solutions運(yùn)作，其余12個(gè)均為輔根服務(wù)器，其中美國(guó)有9臺(tái)，歐洲2臺(tái)（位于英國(guó)和瑞典），日本1臺(tái)；25臺(tái)IPv6根域名服務(wù)器，其專用域root-server.net，它們的名字是用一個(gè)英文字母命名，從A~M。由于根域名服務(wù)器保存所有頂級(jí)域名服務(wù)器的域名和對(duì)應(yīng)的IP地址信息，因此互聯(lián)網(wǎng)上任何域名服務(wù)器收到域名查詢請(qǐng)求后，若自己無法解析，就需首先求助于根域名服務(wù)器。根域名服務(wù)器對(duì)于DNS系統(tǒng)的整體運(yùn)行具有重要作用。任何原因造成的根域名服務(wù)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)DNS系統(tǒng)崩潰。根域名服務(wù)器可應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)攻擊、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件等領(lǐng)域。

概述

根域名服務(wù)器是最高層次的域名服務(wù)器，保存所有頂級(jí)域名服務(wù)器的域名和對(duì)應(yīng)的IP地址信息。Internet上共有13個(gè)不同的根域名服務(wù)器，其專用域?yàn)閞oot-server.net。它們的名字是用一個(gè)英文字母命名，從A~M。實(shí)際上，每個(gè)根域名服務(wù)器都是一個(gè)服務(wù)器集群。

所有IPv4根服務(wù)器均由美國(guó)政府授權(quán)的互聯(lián)網(wǎng)域名與號(hào)碼分配機(jī)構(gòu)ICANN統(tǒng)一管理，ICANN負(fù)責(zé)全球互聯(lián)網(wǎng)域名IPv4根服務(wù)器、域名體系和IP地址等的管理。全世界只有13臺(tái)IPv4根域名服務(wù)器，其中1個(gè)為主根服務(wù)器在美國(guó)，由美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)構(gòu)Network Solutions運(yùn)作，其余12個(gè)均為輔根服務(wù)器，其中美國(guó)有9臺(tái)，歐洲2臺(tái)（位于英國(guó)和瑞典），亞洲1臺(tái)（位于日本）。IPv6根服務(wù)器架設(shè)方面，基于全新技術(shù)架構(gòu)的全球下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPv6）根服務(wù)器測(cè)試和運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——“雪人計(jì)劃”，于2015年6月23日正式發(fā)布，在全球16個(gè)國(guó)家完成25臺(tái)IPv6根服務(wù)器架設(shè)，事實(shí)上形成了13臺(tái)原有根加25臺(tái)IPv6根的新格局。

需要注意，根域名服務(wù)器并不是13臺(tái)服務(wù)器，而是13套裝置。例如，根域名服務(wù)器f就有40個(gè)地點(diǎn)安裝有機(jī)器，并分布在世界各地。這樣做是為了方便用戶，使世界上大部分DNS域名服務(wù)器都能就近找到一個(gè)根域名服務(wù)器。由于根域名服務(wù)器采用了任播（anycast）技術(shù)，因此當(dāng)DNS客戶機(jī)向某個(gè)根域名服務(wù)器進(jìn)行查詢時(shí)（用這個(gè)根域名服務(wù)器的IP地址），Internet上的路由器就能找到離這個(gè)DNS客戶機(jī)最近的一個(gè)根域名服務(wù)器。這樣做不僅加快了DNS的查詢過程，也更加合理地利用了Internet的資源。

IPv4地址

IPv4地址是一個(gè)32位數(shù)字，它可以用于標(biāo)識(shí)一個(gè)主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，也可以唯一標(biāo)識(shí)該主機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)接口。因此，具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（用于連接到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)）的主機(jī)具有多個(gè)地址。網(wǎng)絡(luò)地址由地區(qū)性互聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)機(jī)構(gòu)（RIR）按塊分配給ISP（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商），然后ISP再把地址分配給公司或個(gè)人用戶。IPv4地址被嚴(yán)格劃分為三類（A類、B類和C類），以滿足大、中、小型網(wǎng)絡(luò)的需求。在IPv4地址空間中，地址可以劃分為單播地址、廣播地址和多播地址。IPv4地址表示為點(diǎn)分十進(jìn)制格式，32位的地址分成4個(gè)8位分組，每個(gè)8位寫成十進(jìn)制，中間用點(diǎn)號(hào)分割。

IPv4尋址方案稱為CIDR（Classless Inter-Domain Routing，無類域間路由選擇）。在CIDR方案中，每個(gè)組織都有一組連續(xù)的地址，它由單個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)和一格網(wǎng)絡(luò)掩碼描述。使用CIDR，站點(diǎn)管理員可以創(chuàng)建多個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都有自己的網(wǎng)絡(luò)掩碼，而無須從ISP請(qǐng)求新的地址分配。網(wǎng)絡(luò)掩碼確定地址所屬的子網(wǎng)。例如，網(wǎng)絡(luò)可能具有由16位網(wǎng)絡(luò)掩碼定義的一組地址，這意味著網(wǎng)絡(luò)由前16位定義。其余16位可能用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，或用于創(chuàng)建一系列子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都有自己的更窄范圍的網(wǎng)絡(luò)掩碼。

分配給網(wǎng)絡(luò)接口的每個(gè)Internet地址都以一個(gè)in_ifaddr結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，該結(jié)構(gòu)包含與協(xié)議無關(guān)的接口地址結(jié)構(gòu)，也包含Internet域中使用的其他信息。指定接口的子網(wǎng)掩碼時(shí)，會(huì)將其記錄在地址結(jié)構(gòu)的ia_subnetmask字段中。只有在未指定網(wǎng)絡(luò)掩碼的情況下設(shè)置接口的地址，才會(huì)使用基于類的地址。系統(tǒng)使用ia_subnetmask值解釋本地Internet地址。如果子網(wǎng)掩碼下的字段與接口地址的子網(wǎng)字段匹配，則認(rèn)為該地址是子網(wǎng)的本地地址。

IPv6地址

IPv6地址總共有128位（16字節(jié)），用一串十六進(jìn)制的數(shù)字來表示，總共32個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，并且劃分成8個(gè)塊，每塊16位（2字節(jié)），塊與塊之間用“:”隔開。IPv6的128位地址長(zhǎng)度形成了一格巨大的地址空間。IPv6不對(duì)地址進(jìn)行分類，但是IPv6對(duì)地址的管理與IPv4的CIDR類似，將一個(gè)IPv6地址劃分成前綴和后綴兩部分，其中前綴用于指明一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，后綴用于指明網(wǎng)絡(luò)上的某臺(tái)主機(jī)，即采用層次化的地址結(jié)構(gòu)。在IPv6地址空間中，地址可以劃分為單播地址、泛播地址（也稱任播地址）和多播地址，取消了原來的廣播地址，增加了任播的概念。作為IPv4的替代者，IPv6具備海量IP地址、提高路由效率、自動(dòng)配置、更高安全性等特點(diǎn)。此外，IPv6報(bào)文頭簡(jiǎn)潔、靈活，效率更高，易于擴(kuò)展；還增加了增強(qiáng)的組播（Multicast）支持以及對(duì)流的控制（Flow Control），這使得網(wǎng)路上的多媒體應(yīng)用有了長(zhǎng)足發(fā)展的機(jī)會(huì)，為服務(wù)質(zhì)量控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。IPv6不僅是協(xié)議的升級(jí)、網(wǎng)絡(luò)的改造，更是網(wǎng)絡(luò)變革的契機(jī)。

發(fā)展歷史

互聯(lián)網(wǎng)起源于美國(guó)，且又由美國(guó)長(zhǎng)期監(jiān)管。域名系統(tǒng)初創(chuàng)于1983年11月的美國(guó)。1983年，由于數(shù)字形式的IP地址不易記憶，也不易于主機(jī)遷移，保羅·莫卡派喬斯（Paul Mockapetris）提出DNS（Domain Name System）域名系統(tǒng)方案，由DNS服務(wù)器負(fù)責(zé)管理域名與IP地址的轉(zhuǎn)換，從而可以通過域名來訪問計(jì)算機(jī)。隨著域名系統(tǒng)應(yīng)用的推廣，1992年年底，NSF（美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)）與私營(yíng)公司NSI（網(wǎng)絡(luò)解決方案公司）簽署協(xié)議，授權(quán)NSI管理DNS的注冊(cè)和數(shù)據(jù)庫(kù)，協(xié)議生效時(shí)間為1993年1月1日至1998年9月30日。此后，美國(guó)對(duì)于域名的管理工作逐步由政府行為向私營(yíng)部門的經(jīng)營(yíng)行為過渡。

從互聯(lián)網(wǎng)誕生以來，美國(guó)始終控制著1臺(tái)主根服務(wù)器和9臺(tái)輔根服務(wù)器，這些根域服務(wù)器的管理者都是由美國(guó)政府授權(quán)的互聯(lián)網(wǎng)域名與地址分配機(jī)構(gòu)（ICANN），該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)全球互聯(lián)網(wǎng)各根域名服務(wù)器、域名體系和IP地址的管理。1998年9月，互聯(lián)網(wǎng)域名與地址管理機(jī)構(gòu)成立，雖然ICANN自稱是非營(yíng)利性的私營(yíng)公司，卻是由美國(guó)商務(wù)部授權(quán)ICANN負(fù)責(zé)域名和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的國(guó)際管理。2005年11月，美國(guó)為維持其域名控制權(quán)，在突尼斯召開有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)問題的會(huì)議上，時(shí)任國(guó)務(wù)卿的賴斯專門寫信給當(dāng)時(shí)的歐洲輪值主席，要求他支持“互聯(lián)網(wǎng)域名與地址管理公司”管理互聯(lián)網(wǎng)。美國(guó)國(guó)會(huì)還以423票對(duì)0票通過決議，要求美國(guó)政府控制互聯(lián)網(wǎng)。2006年，美國(guó)政府進(jìn)一步表態(tài)，美國(guó)商務(wù)部無限期保留對(duì)13個(gè)根域名服務(wù)器系統(tǒng)的監(jiān)控權(quán)。

2011年，谷歌、臉譜、雅虎等知名網(wǎng)站呼吁將2011年6月8日設(shè)定為“世界IPv6日”，以提醒人們關(guān)注IP地址即將用完的窘境。同年2月，在美國(guó)邁阿密舉行的一個(gè)會(huì)議上，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)名稱和編號(hào)分配公司（ICANN）發(fā)布新聞公報(bào)稱，最后所剩的5組IP地址（基于互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議IPv4）被分配給了全球5大區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)，第一代互聯(lián)網(wǎng)地址的“池子”已經(jīng)清空。2013年，中國(guó)工程中心聯(lián)合日本和美國(guó)相關(guān)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)和專業(yè)人士發(fā)起“雪人計(jì)劃”，提出以IPv6為基礎(chǔ)、面向新興應(yīng)用、自主可控的一整套根服務(wù)器解決方案和技術(shù)體系。

2015年6月23日，基于全新技術(shù)架構(gòu)的全球下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPv6）根服務(wù)器測(cè)試和運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——“雪人計(jì)劃”正式對(duì)外發(fā)布。由中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)工程中心主任劉東擔(dān)任“雪人計(jì)劃”首任執(zhí)行主任，旨在打破國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)13臺(tái)根服務(wù)器的數(shù)量限制，克服根服務(wù)器在拓展性、安全性等技術(shù)方面的缺陷，制定更完善的下一代互聯(lián)網(wǎng)根服務(wù)器運(yùn)營(yíng)規(guī)則，為在全球部署下一代互聯(lián)網(wǎng)根服務(wù)器做準(zhǔn)備。2016年，中國(guó)主導(dǎo)“雪人計(jì)劃”在美國(guó)、日本、印度、俄羅斯、德國(guó)、法國(guó)等全球16個(gè)國(guó)家完成了25臺(tái)IPv6根服務(wù)器架設(shè)，事實(shí)上形成了13臺(tái)原有根加25臺(tái)IPv6根服務(wù)器的新格局，為建立多邊、民主、透明的國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)治理體系打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。中國(guó)部署了其中的4臺(tái)，由1臺(tái)主根服務(wù)器和3臺(tái)輔根服務(wù)器組成，打破了中國(guó)過去沒有根服務(wù)器的困境。

2017年，中國(guó)發(fā)布《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，推動(dòng)建設(shè)IPv6商用網(wǎng)絡(luò)。同年，基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)成為各國(guó)推動(dòng)新科技產(chǎn)業(yè)革命和重塑國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的先導(dǎo)領(lǐng)域，亞太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心預(yù)測(cè)，10年內(nèi)IPv4將全面退出歷史舞臺(tái)，互聯(lián)網(wǎng)將全面轉(zhuǎn)向IPv6。截至2017年8月，25臺(tái)IPv6根服務(wù)器在全球范圍內(nèi)已累計(jì)收到2391個(gè)遞歸服務(wù)器的查詢，主要分布在歐洲、北美和亞太地區(qū)，一定程度上反映出全球IPv6網(wǎng)絡(luò)部署和用戶發(fā)展情況。從流量看，IPv6根服務(wù)器每日收到查詢近1.2億次。

2019年6月26日，工信部同意中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心設(shè)立域名根服務(wù)器（F、I、K、L根鏡像服務(wù)器）及域名根服務(wù)器運(yùn)行機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)運(yùn)行、維護(hù)和管理編號(hào)分別為JX0001F、JX0002F、JX0003I、JX0004K、JX0005L、JX0006L的域名根服務(wù)器。同年11月，負(fù)責(zé)英國(guó)、歐洲、中東和部分中亞地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)資源分配的歐洲網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)中心通過郵件確認(rèn)，其最后的IPv4地址儲(chǔ)備池已于2019年11月25日完全耗盡。次月，工信部已批復(fù)同意中國(guó)信息通信研究院設(shè)立域名根服務(wù)器及域名根服務(wù)器運(yùn)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)要求其嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)、行政規(guī)章及行業(yè)管理規(guī)定，接受工信部的管理和監(jiān)督檢查。截至2023年，全球共有1000多個(gè)根鏡像服務(wù)器。

工作原理

根域名服務(wù)器保存所有頂級(jí)域名服務(wù)器的域名和對(duì)應(yīng)的IP地址信息。互聯(lián)網(wǎng)上任何域名服務(wù)器收到域名查詢請(qǐng)求后，若自己無法解析，就首先求助于根域名服務(wù)器，根域名服務(wù)器根據(jù)用戶請(qǐng)求，向用戶返回相應(yīng)頂級(jí)域名服務(wù)器的IP地址。根域名服務(wù)器對(duì)于DNS系統(tǒng)的整體運(yùn)行具有重要作用。任何原因造成的根域名服務(wù)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)DNS系統(tǒng)崩潰。

域名解析可以有兩種實(shí)現(xiàn)方法：遞歸解析（recursive resolution）與反復(fù)解析（iterative resolution）。當(dāng)主機(jī)向本地域名服務(wù)器進(jìn)行查詢時(shí)，可以選擇采用遞歸解析還是反復(fù)解析。

遞歸解析

如果一位用戶希望訪問特定主機(jī)，客戶程序首先向本地域名服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)求。如果本地域名服務(wù)器查不到域名，則向根域名服務(wù)器進(jìn)行域名解析，根域名服務(wù)器向本地域名服務(wù)器提供下一級(jí)域名服務(wù)器的IP地址。本地域名服務(wù)器再向域名服務(wù)器進(jìn)行域名解析，域名服務(wù)器向本地域名服務(wù)器提供下一級(jí)域名服務(wù)器的IP地址。本地域名服務(wù)器進(jìn)一步向域名服務(wù)器進(jìn)行域名解析，域名服務(wù)器最終向本地域名服務(wù)器提供所查詢主機(jī)的IP地址，本地域名服務(wù)器將解析結(jié)果返回客戶。至此，遞歸解析的域名解析過程結(jié)束。

反復(fù)解析

反復(fù)解析也稱為迭代解析。在反復(fù)解析過程中，本地域名服務(wù)器僅須向根域名服務(wù)器發(fā)出一次查詢請(qǐng)求，后續(xù)的查詢過程是在其他域名服務(wù)器之間執(zhí)行，最終由根域名服務(wù)器向本地域名服務(wù)器反饋查詢結(jié)果。

分布地點(diǎn)

參考資料：

應(yīng)用領(lǐng)域

網(wǎng)頁(yè)瀏覽

互聯(lián)網(wǎng)用戶在瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)，必須在根域名服務(wù)器的指引下，通過不同級(jí)別的域名服務(wù)器，解析出正確的IP地址從而打開網(wǎng)頁(yè)。

網(wǎng)絡(luò)攻擊

根域名服務(wù)器屬于DNS技術(shù)工作原理的一環(huán)。由于DNS技術(shù)體系在設(shè)計(jì)之初并未考慮安全性方面的需求，導(dǎo)致其成為各種網(wǎng)絡(luò)攻擊的重要目標(biāo)與手段，主要包括針對(duì)DNS服務(wù)器的DDOS攻擊和針對(duì)用戶的DNS劫持兩方面安全問題。其中，針對(duì)DNS服務(wù)器的DDOS攻擊，包含基于主機(jī)耗盡型的DNS查詢拒絕服務(wù)攻擊與基于寬帶耗盡型的DNS反彈式拒絕服務(wù)攻擊（DNS reflection attacks，又稱DNS amplification attacks）。而針對(duì)用戶的DNS劫持，包含服務(wù)器地址劫持、hosts文件劫持、緩存投毒、Kaminsky緩存投毒攻擊、入侵DNS服務(wù)器等方式。

電子郵件

當(dāng)處在一個(gè)主機(jī)上的用戶先想要給另一個(gè)主機(jī)上的用戶發(fā)送電子郵件時(shí)，需要進(jìn)行域名解析，即發(fā)送者的主機(jī)需查詢某個(gè)域的主機(jī)信息，向根域名服務(wù)器詢問對(duì)應(yīng)域具有管理權(quán)限的服務(wù)器名字和IP地址，根域名服務(wù)器把相應(yīng)信息查詢并回復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)給查詢者，電子郵件的發(fā)送才能夠繼續(xù)。

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概述

IPv4地址

IPv6地址

發(fā)展歷史

工作原理

遞歸解析

反復(fù)解析

分布地點(diǎn)

應(yīng)用領(lǐng)域

網(wǎng)頁(yè)瀏覽

網(wǎng)絡(luò)攻擊

電子郵件

相關(guān)概念

域名解析系統(tǒng)

頂級(jí)域名服務(wù)器

權(quán)限域名服務(wù)器

本地域名服務(wù)器

IP地址