根域名的知识

2020-06-28

Ann Ann

一、ICANN

全世界域名的最高管理机构,是一个叫做 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)的组织。它的总部在美国加州。

它原来是美国商务部下面的一个非盈利机构,所以有人说,美国政府控制了全世界的域名,这种说法是有根据的。2016年,美国政府宣布,ICANN 不再隶属于商务部,成为一个自我管理的独立机构。但是可想而知,美国政府依然对它有绝对影响。

ICANN 负责管理全世界域名系统的运作。它的一项主要工作,就是规定顶级域名(top level domain,简写为 TLD)。

二、TLD

所谓顶级域名(TLD),就是最高层级的域名。简单说,就是网址的最后一个部分。比如,网址www.example.com的顶级域名就是.com

ICANN 就负责规定,哪些字符串可以当作顶级域名。截至2015年7月,顶级域名共有1058个。

它们可以分成两类。一类是一般性顶级域名(gTLD),比如.com.net.edu.org.xxx等等,共有700多个。另一类是国别顶级域名(ccTLD),代表不同的国家和地区,比如cn(中国)、io(英属印度洋领地)、cc( 科科斯群岛)、tv(图瓦卢)等,共有300多个。

三、顶级域名托管商

ICANN 自己不会去管理这些顶级域名,因为根本管不过来。想想看,顶级域名有1000多个,每个顶级域名下面都有许多批发商,如果每个都要管,就太麻烦了。

ICANN 的政策是,每个顶级域名都找一个托管商,该域名的所有事项都由托管商负责。ICANN 只与托管商联系,这样管理起来就容易多了。举例来说,cn域名的托管商就是中国互联网络信息中心(CNNIC),它决定了cn域名的各种政策。

目前,世界最大的顶级域名托管商是美国的 Verisign 公司。

四、Verisign

Verisign 是一家商业公司,总部在美国维吉尼亚州。它托管了.com.net 、.name.gov这四个一般性顶级域名,以及.cc.tv这两个国别顶级域名。另外,.edu.jobs的后台管理工作,也外包给了它。

它对.com.net的独家垄断是历史形成的。最早的时候, Network Solutions 公司接受美国国家科学基金会的委托,管理顶级域名。2000年,Verisign 收购了这家公司,继承了域名业务。2003年,Verisign 卖掉了域名注册业务,只保留顶级域名管理。也就是说,它只做域名批发,不做域名零售了。

2010年,Verisign 又把网站安全和加密证书业务卖给了 Symantec 公司。后者又在2017年把这项业务卖给了 DigiCert。

五、ICANN 与 Verisign 打官司

按理说,Verisign 是 ICANN 最大的托管商,两家的关系应该很好才对。事实却是它们的关系很差,甚至还打过官司。

原因在于,ICANN 是政府支持的非盈利机构,不以盈利为目标,而 Verisign 是一家商业公司,追求利润最大化,每年必须交大量的托管费给前者。两家的矛盾就源于此。

2003年,Verisign 推出了一项新业务 Site Finder,用户访问没有注册过的.com.net域名,都会被导向 Verisign 的网站。这意味着,它事实上拥有了所有没有注册过的.com.net域名。 几天之内,Verisign 就挤入了全世界的前10大网站。

ICANN 要求 Verisign 立刻停止该业务,否则将终止域名托管合同。Verisign 屈服了,停止了这项业务,但是接着就把 ICANN 告上了法庭,要求法庭理请两者之间的合同,ICANN 到底有没有权力干涉它的业务。

2006年底,它们达成了庭外和解。ICANN 同意延长 Verisign 的顶级域名托管合同,并且同意 Verisign 向消费者收取的单个域名注册费的上限,从6美元提高到了7.85美元。这个费用标准,一直沿用到了今天,你去注册一个.com.net域名,所交的钱有0.18美元是 ICANN 收取的管理费,7.85美元是 Verisign 收取的托管费,其余的钱就是域名零售商的费用。

如果一个.com.net域名售价10美元,ICANN 和 Verisign 合计拿走8.03美元。

后来,Verisign 的顶级域名托管合同又延长过两次,当前合同要到2024年才会到期。

表面上看,ICANN 让 Verisign 获得了巨额垄断利润。(曾经有公司提出,只要让它来托管.com域名,单个域名的托管费,可以降低到每年1美元。)但是实际上,ICANN 通过另一种方式在发挥市场的力量,那就是它不断提高顶级域名的数量和品种。如果你觉得.com域名太贵,你完全可以申请其他的顶级域名,有 1000多个顶级域名任你选择。

六、根域名

由于 ICANN 管理着所有的顶级域名,所以它是最高一级的域名节点,被称为根域名(root domain)。在有些场合,www.example.com被写成www.example.com.,即最后还会多出一个点。这个点就是根域名。

理论上,所有域名查询都必须先查询根域名,因为只有根域名才能告诉你,某个顶级域名由哪台服务器管理。事实上也确实如此,ICANN 维护着一张列表,里面记载着顶级域名和对应的托管商。

比如,我要访问www.example.com,就必须先询问 ICANN 的根域名列表,它会告诉我.com域名由 Verisign 托管,我必须去找 Verisign,它会告诉我example.com服务器在哪里。

再比如,我要访问abc.xyz,也必须先去询问根域名列表,它会告诉我.xyz域名由 CentralNic 公司托管。根域名列表还记载,.google由谷歌公司托管,.apple由苹果公司托管等等。

由于根域名列表很少变化,大多数 DNS 服务商都会提供它的缓存,所以根域名的查询事实上不是那么频繁。

七、DNS 根区

根域名列表的正式名称是 DNS 根区(DNS root zone),ICANN 官网可以查看这个根区文件

该文件保存所有顶级域名的托管信息,所以非常大,超过2MB。

举例来说,顶级域名.com可以查到13个域名服务器。

com.			172800	IN	NS	a.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	b.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	c.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	d.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	e.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	f.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	g.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	h.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	i.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	j.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	k.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	l.gtld-servers.net.
com.			172800	IN	NS	m.gtld-servers.net.

也就是说,.com域名的解析结果,可以到这个13个服务器的任一台查询。细心的读者可能发现,这些服务器本身也是使用域名(比如a.gtld-servers.net.)标识,那么还得去查询它们指向的服务器,这样很容易造成循环查询。

因此,DNS 根区还会同时提供这些服务器的 IP 地址(IPv4 和 IPv6)。

a.gtld-servers.net.	172800	IN	A	192.5.6.30
a.gtld-servers.net.	172800	IN	AAAA	2001:503:a83e:0:0:0:2:30
b.gtld-servers.net.	172800	IN	A	192.33.14.30
b.gtld-servers.net.	172800	IN	AAAA	2001:503:231d:0:0:0:2:30
c.gtld-servers.net.	172800	IN	A	192.26.92.30
c.gtld-servers.net.	172800	IN	AAAA	2001:503:83eb:0:0:0:0:30
... ...

八、根域名服务器

保存 DNS 根区文件的服务器,就叫做 DNS 根域名服务器(root name server)。

由于早期的 DNS 查询结果是一个512字节的 UDP 数据包。这个包最多可以容纳13个服务器的地址,因此就规定全世界有13个根域名服务器,编号从a.root-servers.net一直到m.root-servers.net

这13台根域名服务器由12个组织独立运营。其中,Verisign 公司管理两台根域名服务器:A 和 J。每家公司为了保证根域名服务器的可用性,会部署多个节点,比如单单 Verisign 一家公司就部署了104台根域名服务器(2016年1月数据)。

所以,根域名服务器其实不止13台。据统计,截止2016年1月,全世界共有 517 台根域名服务器。你可以在 http://root-servers.org 这个网站查到所有根域名服务器的信息。

根域名服务器虽然有域名,但是最少必须知道一台的 IP 地址,否则就会陷入循环查询。一般来说,本机都保存一份根域名服务器的 IP 地址的缓存,叫做 name.cache 文件。

A.ROOT-SERVERS.NET。3600000 A 198.41.0.4
A.ROOT-SERVERS.NET。3600000 AAAA 2001:503:ba3e :: 2:30

B.ROOT-SERVERS.NET。3600000 A 199.9.14.201
B.ROOT-SERVERS.NET。3600000 AAAA 2001:500:200 :: b

C.ROOT-SERVERS.NET。3600000 A 192.33.4.12
C.ROOT-SERVERS.NET。3600000 AAAA 2001:500:2 :: c

... ...

这个文件记录了13台根域名服务器的 IP 地址。

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