真能重啟“互聯(lián)網(wǎng)”？你看懂流浪地球了嗎

  ICC訊 最近大火的電影《流浪地球 2》，各位粉絲有沒有看過啊?

  其中最令人驚心動(dòng)魄的片段要數(shù)“重啟互聯(lián)網(wǎng)”了。

  在影片中的“重啟互聯(lián)網(wǎng)”，重啟的是位于中國(guó)、日本和美國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)根服務(wù)器，恢復(fù)全球互聯(lián)網(wǎng)，保證分散在全球各地的上千臺(tái)行星發(fā)動(dòng)機(jī)成功并網(wǎng)。

  即使是 5G 沖浪的小編看到“重啟互聯(lián)網(wǎng)”、“根服務(wù)器”這一段也有諸多疑問。

  激情二刷終于搞懂，在這里小編為大家答疑解惑~

  什么是根服務(wù)器?

  在現(xiàn)實(shí)中，根服務(wù)器全名叫根域名服務(wù)器(root name server)，它主要用來管理互聯(lián)網(wǎng)的主目錄，提供頂級(jí)域名解析服務(wù)。

  如果全球互聯(lián)網(wǎng)是座超大型圖書館，那么根服務(wù)器就是管理整個(gè)圖書館書籍的查詢系統(tǒng)，通過根服務(wù)器我們就能在茫茫書海中快速找到《流浪地球》這本小說。

  目前全球有 13 個(gè) IPv4 根服務(wù)器，1 個(gè)為主根服務(wù)器在美國(guó)，其余 12 個(gè)均為輔根服務(wù)器，其中 9 個(gè)在美國(guó)，3 個(gè)分別在英國(guó)、瑞典和日本。

  每天主根服務(wù)器列表會(huì)被復(fù)制到分布在全球各地的 12 個(gè)輔根服務(wù)器上。

  Tips

  通常我們理解的服務(wù)器是某一臺(tái)主機(jī)，其實(shí)這 13 個(gè)根服務(wù)器是指 13 個(gè)根服務(wù)器的 IP 地址。我們?cè)L問某個(gè)根服務(wù)器并不是訪問某一臺(tái)具體的主機(jī)，而是分布在全球各地?fù)碛羞@個(gè) IP 地址、內(nèi)容相同且同步更新的多臺(tái)服務(wù)器。

  通過查閱影片中關(guān)于世界觀設(shè)定的資料，電影里根服務(wù)器并不是單指根域名服務(wù)器，而是同時(shí)擁有根域名服務(wù)器功能和骨干路由器功能的集合體。

  根服務(wù)器是如何工作的?

  這座龐大的“圖書館”的查詢系統(tǒng)是如何工作的?

  茫茫書海，如何快速找到一本《流浪地球》?

  我們要先從域名系統(tǒng)(DNS，Domain Name System)講起，計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊時(shí)只能識(shí)別 IP 地址(如：123.123.123.123)，全球大約有 43 億個(gè) IPv4 地址，如此多的 IP 地址我們肯定是記不住的。

  于是我們將難以記憶的 IP 地址關(guān)聯(lián)到一組有意義且方便記憶的字符上，這組有特殊意義的字符就叫做域名。

  我們采用一個(gè)數(shù)據(jù)庫來管理域名和 IP 地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這個(gè)數(shù)據(jù)庫就是域名系統(tǒng)(DNS)。

  在我們上網(wǎng)時(shí)，DNS 自動(dòng)把我們的域名“翻譯”成對(duì)應(yīng)的 IP 地址，域名和 IP 地址間的翻譯轉(zhuǎn)換過程稱為域名解析，關(guān)于 DNS 的詳細(xì)介紹請(qǐng)戳《什么是 DNS?》。

  DNS 具有多層次結(jié)構(gòu)，劃分如下：

  域名 DNS

  服務(wù)器說明根域名

  服務(wù)器域名系統(tǒng)的最上層。

  下層的某個(gè) DNS 服務(wù)器無法解析某個(gè)域名時(shí)，從根域服務(wù)器逐層向下找，一定能找到對(duì)應(yīng)的 IP 地址。頂級(jí)域頂級(jí)域名

  服務(wù)器由因特網(wǎng)域名與地址管理機(jī)構(gòu)(ICANN)進(jìn)行管理，某個(gè)國(guó)家或者組織使用的名稱類型。例如：

  域名DNS

  服務(wù)器說明

  根域根域名

  服務(wù)器域名系統(tǒng)的最上層。

  下層的某個(gè) DNS 服務(wù)器無法解析某個(gè)域名時(shí)，從根域服務(wù)器逐層向下找，一定能找到對(duì)應(yīng)的 IP 地址。

  頂級(jí)域頂級(jí)域名

  服務(wù)器由因特網(wǎng)域名與地址管理機(jī)構(gòu)(ICANN)進(jìn)行管理，某個(gè)國(guó)家或者組織使用的名稱類型。

  例如：

  國(guó)家頂級(jí)域名：.uk：英國(guó).jp：日本.cn：中國(guó)。國(guó)際頂級(jí)域名：.com：企業(yè)、.edu：教育機(jī)構(gòu).gov：政府機(jī)構(gòu).mil：軍事部門.net：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)機(jī)構(gòu).org：非盈利性組織

  二級(jí)域權(quán)威域名

  服務(wù)器頂級(jí)域名之下的域名。在國(guó)際頂級(jí)域名之下，表示域名注冊(cè)人在網(wǎng)上的名稱，例如：.zte、.163。在國(guó)家頂級(jí)域名之下，表示注冊(cè)企業(yè)類別的符號(hào)，例如：.com、.edu、.gov、.net。

  子域名

  (三級(jí)域及以上級(jí)別域)/隸屬于二級(jí)域。不需要通過管理域名的機(jī)構(gòu)注冊(cè)，可以用來表示二級(jí)域管理員提供的服務(wù)。.www：普通網(wǎng)站.mail：郵箱。

  看完這些專業(yè)的術(shù)語，是不是還有一點(diǎn)迷惑呢?

  小編還是用圖書館來“舉栗”吧!

  根域服務(wù)器管理圖書館內(nèi)中文區(qū)、英文區(qū)等各個(gè)區(qū)域。

  頂級(jí)域服務(wù)器管理中文區(qū)內(nèi)的科幻區(qū)、歷史區(qū)等各個(gè)區(qū)域。

  權(quán)威域名服務(wù)器管理科幻區(qū)內(nèi)所有書架里的書籍。

  當(dāng)我用計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)提供者(ISP，Internet Service Provider)就會(huì)為我這臺(tái)計(jì)算機(jī)分配一個(gè)本地域名 DNS 服務(wù)器的 IP 地址。

  這個(gè) DNS 服務(wù)器不屬于以上結(jié)構(gòu)，卻可以把我的 DNS 請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到以上介紹的層次結(jié)構(gòu)中。

  在我瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，我的計(jì)算機(jī)首先會(huì)向本地域名服務(wù)器發(fā)送 DNS 請(qǐng)求，如果沒有查詢到目標(biāo) IP 地址，本地域名服務(wù)器就會(huì)請(qǐng)求根域服務(wù)器迭代查詢目標(biāo) IP 地址。

  就好比，我要在圖書館借閱一本《流浪地球》。

  如果我曾經(jīng)借閱過，我就會(huì)知道這本書在圖書館里的哪個(gè)位置，到達(dá)圖書館直接找到它，開心地閱讀。

  如果沒有借閱過，我不知道這本書在哪里，到達(dá)圖書館后可以通過圖書館里的查詢系統(tǒng)依次找到中文區(qū) → 科幻區(qū) →《流浪地球》的位置，最后開心地閱讀。

  根服務(wù)器我國(guó)到底有沒有?

  讀到這里，聰明的小伙伴可能有疑問了：前面講到過目前全球有 13 個(gè)根服務(wù)器，并且唯一的一個(gè)主根服務(wù)器在美國(guó)。

  電影中卻有 3 個(gè)根服務(wù)器且分布在中日美，這跟現(xiàn)實(shí)對(duì)照不起來啊!

  別急，讓小編我細(xì)細(xì)講來。

  互聯(lián)網(wǎng)通信離不開 IP 協(xié)議，目前被廣泛使用的 IP 協(xié)議是 IPv4，作為一個(gè)長(zhǎng)度為 32bit 的地址，小編掐指一算，IPv4 最多可以有 43 億個(gè)不同的地址。

  IPv4 地址看著挺多，但實(shí)際上早就在 2019 年就已經(jīng)被使用殆盡了，為了解決網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量的問題，現(xiàn)在正在推行替代 IPv4 的下一代 IP 協(xié)議 —IPv6。

  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”在 2015 年 6 月 23 日正式發(fā)布。

  “雪人計(jì)劃”由我國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)工程中心領(lǐng)銜發(fā)起，2017 年 11 月 28 日，在與現(xiàn)有 IPv4 根服務(wù)器體系架構(gòu)充分兼容基礎(chǔ)上，已在全球完成 25 臺(tái) IPv6 根服務(wù)器架設(shè)，IPv6 根服務(wù)器分布情況參見下表。

  國(guó)家主根服務(wù)器輔根服務(wù)器

 

  巧了么這不是，根據(jù)“雪人計(jì)劃”，3 個(gè) IPv6 主根服務(wù)器分別架設(shè)在中國(guó)、美國(guó)、日本，真是科幻電影照進(jìn)現(xiàn)實(shí)啦!

  這么看來《流浪地球 2》目前是一部科幻片，在未來幾十年后全球 IPv6 網(wǎng)絡(luò)普及，IPv6 根服務(wù)器測(cè)試和運(yùn)營(yíng)實(shí)驗(yàn)順利完成，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)《流浪地球 2》其實(shí)是紀(jì)錄片，嘻嘻~!

  “重啟互聯(lián)網(wǎng)”究竟是重啟什么?

  根據(jù)影片里的設(shè)定，重啟互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是重啟類似網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心樞紐，但現(xiàn)實(shí)中的互聯(lián)網(wǎng)是分布式、去中心化的。

  要實(shí)現(xiàn)兩地間網(wǎng)絡(luò)互通，可以實(shí)施的中轉(zhuǎn)方案眾多(例如：從北京到廣州，不僅可以直接連接，也可以從武漢或者成都中轉(zhuǎn))。

  如果骨干網(wǎng)絡(luò)中的某一設(shè)備壞掉了只影響局部網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)出現(xiàn)影片當(dāng)中影響整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的情況。

  而且根服務(wù)器只是提供域名解析服務(wù)的，是互聯(lián)網(wǎng)中的一環(huán)，不是影片中設(shè)定的代表整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，DNS 在 GPRS 網(wǎng)絡(luò)中的位置如下圖所示。

  所以現(xiàn)實(shí)中可以有“重啟根服務(wù)器”卻沒有“重啟互聯(lián)網(wǎng)”這樣的說法。

  敲重點(diǎn)啦!

  現(xiàn)實(shí)中根服務(wù)器是指根域名服務(wù)器。

  DNS 服務(wù)器對(duì)于終端用戶來說就像電話號(hào)碼本，方便記錄聯(lián)系方式，不用根服務(wù)器也可以正常上網(wǎng)。

  目前全球有 13 個(gè) IPv4 根服務(wù)器，其中 1 個(gè) IPv4 主根服務(wù)器在美國(guó)。

  未來全球有 25 臺(tái) IPv6 根服務(wù)器，其中 3 個(gè) IPv6 主根服務(wù)器分別在中國(guó)、美國(guó)和日本。

  好啦，關(guān)于《流浪地球 2》的一個(gè)小小疑問，小編已經(jīng)搞懂了~