一种评估DNS根镜像服务的方法

页码卷X的计算机应用研究一种评估域名系统根服务质量的方法潘1人，颜志伟2人，胡3人，4人(中国互联网域名管理技术国家工程实验室中国互联网信息中心，北京100190)摘要：域名系统是互联网最重要的基础服务之一，其中根域名服务器是权威域名解析的起点。大约自2002年以来，根域名服务器已经使用任播镜像技术在全球广泛部署。然而，由于网络环境的复杂性，访问根映像的效果因地区而异。本文对部署在中国的根镜像服务器进行了全面的监测和分析，并提出了一种评估DNS根服务安全性和稳定性的方法。该方法能够有效检查本地根映像的有效性、不同省份运营商网络内部和跨网络访问的差异、根映像服务的异常路由等相关指标，对DNS根服务器的部署规划和性能评估具有指导作用。关键词：域名；根图像；任播；十进位计数制分类编号。第：TP391号文件标志第： A条。(不需要作者)作者未要求)一种域名系统根服务质量评估方法蓝蓝潘1，志伟燕2，安磊胡3，小董李2(中国互联网信息中心，国家命名与寻址工程实验室，北京100190):域名系统是互联网的重要基础设施，根服务器是权威域名解析的起点。自2002年以来，根服务器在全球范围内部署了选播技术，但是由于网络环境的复杂性，根镜像服务的质量在不同的区域是相当不均衡的。本文基于中国根服务的调查数据，提出了一种DNS根服务质量的评估方法。该方法可以检查本地根镜像的可用性，度量不同省份和不同ISP之间的差异，检测异常路由，并基于上述指标对本地根服务进行综合评估。关键字：域；根镜；任播；十进位计数制1背景域名系统是互联网的核心基础服务之一，主要负责将应用层服务的域名映射到网络层可寻址的IP地址。因此，域名系统能否快速、准确、有效地提供服务，将直接影响互联网服务的用户体验。域名系统协议的总体框架是在20世纪80年代1，2设计的。从根域名开始，通过顶级域名、次级域名及以下的分级域名空间授权，实现全球分布式域名分级管理。根域名服务器是域名解析迭代查询的起点，负责返回顶级域名(如COM、NET、CN等)的权威服务器地址。)。目前，世界上有13组根域名服务器，域名格式为A-M。，缩写为根a，根b，和根m，根据它们各自的字母标识符。考虑到DNS分布式解析查询性能的实际需求和分布式DDOS攻击的风险，11个根域名服务器采用了选播技术，在全球部署了500多个镜像节点，其中F、I、J和L在中国大陆共部署了7个镜像节点3、4。由于每个根镜像节点的服务能力、网络的带宽资源以及所属的国家和省级运营商不同(各省级运营商的网络环境、跨省和跨运营商以及跨境流量路由配置等诸多相关因素的综合影响)，中国大陆省级运营商接入根域名服务的质量并不均衡(5，6)。因此，通过对根域名服务器的探测和分析，研究如何有效评估不同区域根域名服务的服务质量，对于根服务器的位置部署和性能评估具有现实意义。根据域名系统根镜像7、8、9的分析特点，基于中国互联网络信息中心(CNNIC)在中国大陆多个省份监测根域名服务的数据，提出了一种评估域名系统根域名服务的方法。该方法基于根镜像查询延迟，能够快速有效地评估根镜像节点的分散部署、不同省份运营商之间的差异、路由异常、网内和跨网接入差异对根域名服务质量的影响。监测数据从各省运营商的监控节点，定期向移动发起域名系统查询。根镜像IP，记录每个查询延迟，并提取每个查询的格式化监控数据项，如表1所示：表1监控数据项的格式示例数据项目价值时间2015-03-24 00:00:32rtt80毫秒rtt _状态优秀的根服务器root_ipv441root_mirror_根_镜像_loc北京探测ipxxx.xxx.xxx.xxx探测国家中国probe_prov福建probe_isp电信上述数据的关键部分解释如下。2.1基本数据查询的时间戳是时间。每个根镜像DNS查询的时间延迟记录rtt，以毫秒为单位。根据rtt的大小，可以确定该查询的服务状态(rtt_status)。服务状态集标记为S，分为三个等级：良好、正常和不良。如表4所示：表4 rtt _状态判断伪代码rtt_status=(rtt 150)？你：(rtt 300)？“梁”:“可怜”；本文中的rtt_status阈值是根据历史根图像探测记录设置的。国内根映像的访问延迟基本上在150毫秒以内，而国外根映像的访问延迟一般在200毫秒到300毫秒之间。2.2根服务器根服务器和根服务器IP列表取自根服务器官方网站3。每个根服务器的所有根镜像节点共享相同的IPv4/IPv6地址。根镜像标识(根镜像标识)和根镜像位置(根镜像位置)的标识通常可以采用以下两种方法：1)根域名服务器正式提供的镜像查询界面直接从监控点发出合同，查询当前访问的镜像标识4。以表2中的F根为例，我们发现根镜像id是pek2a。根据地名的缩写，我们假设根_镜像_loc是北京：表2查询当前访问的根镜像询问$ dig hostname . bind f . root-servers . net混沌txt short 2)提取出现在traceroute根域名服务器的对等第一和第二跳的反向域名中的机场代码，或者对等第一和第二跳的IP的地理位置。以表3中的根c为例，根据traceroute，提取第8跳节点的名称，并提取机场代码lax01。假设根镜像id是宽松的，根镜像loc是洛杉矶：表3Traceroute当前访问的根镜像询问$ traceroute traceroute到(192 . 33 . 4 . 12)，最大30跳，60字节数据包1 .(10)0.021毫秒0.007毫秒0.005毫秒2 10(25)1.248毫秒0.380毫秒1.276毫秒3 (1)0.162毫秒0.150毫秒0.144毫秒4 (69)0.218毫秒0.209毫秒0.248毫秒5 ()0.418毫秒0.304毫秒0.346毫秒6 (3)1.020毫秒10.177毫秒2.235毫秒7 (7)1.073 ms 1.081 ms 14.238 ms8 (38)9.344 ms 15.420 ms 15.473 ms9 (2)0.509毫秒0.590毫秒15.162毫秒2.3监控节点监控节点的ip地址被记录为探测IP。监测节点所在的国家列为探测国，省份列为探测省，运营商列为探测isp。3评估算法根域名服务器的服务质量主要取决于服务器本身能否快速有效地响应域名系统的迭代查询，并在各大运营商的不同省份实现相对均衡的网络接入体验。根据选播业务的特点，部署的根镜像越多，根镜像连接的运营商越多，区域分布越均衡，用户侧的就近接入效果越好。因此，可以根据根图像的访问延迟、运营商省份差异、根图像路由生效、网络间图像的访问质量等关键点来设计监控指标。具体评估方法如下。假设要评估的区域被标识为z，在z中选择的操作符集合被标识为I，省集合被标识为p。假设要评估的根域名服务器的集合被标记为r，总共可以选择从a到m的13个根和至少一个根。监测数据的时间间隔记录为Ts，Te。3.1访问延迟如果根域名服务器Ri在某一时间段内在某一省的Px运营商Iy的监控数据中具有良好的访问质量，则在该省的运营商检测点的监控数据中，服务状态(rtt_status)与良好和正常的比例应该相对较高。本文设计了以下定量指标：Lstatus _ rate (Px，iyi，ri，SJ，ts，te)表示服务状态(rtt_status)与根域名服务器Ri的监控数据中的Sj的比率，该根域名服务器Ri由位于省Px的运营商iyi中的探测点在时间间隔Ts，Te内访问。它可用于同一运营商不同省份的服务比较。Lisp _ status_rate (iyi，ri，sj，ts，te)表示操作员iyi所在省份的具有Ri状态Sj的status_rate平均值。它可用于同一地区不同运营商的服务比较。Lmirror _ status _ rate (Ri，sj，ts，te)表示区域z中每个运营商访问的Ri状态为Sj的isp_status_rate的平均值。可用于同一区域中不同根域名服务器的服务比较。L main_status_rate(Sj，Ts，te)表示访问z区域中具有Sj状态的每个根域名服务器的镜像状态速率的平均值。它可用于比较不同区域中的根服务。访问区域Z中每个根域名服务器的状态良好的镜像速率的平均值用作访问延迟级别的指标：rtt_status_level=主要状态速率(“优秀”，Ts，te)如果rtt_status_level的值较大，则表示访问区域Z中的根服务的延迟质量较好。3.2击中镜子由于特定路由策略和选播有效范围的影响，不同省份的运营商在访问同一根域名服务器时可能会有不同的图像。因此，对于在z区域部署了任播映像的根域名服务器，z区域中探测点命中映像的百分比越高，根解析最近解析服务的效果越好。本文设计了以下定量指标：local _ rate (Px，iyi，ri，ts，te)表示在时间间隔Ts，