为何根域名服务器只有13个？

两个月之前更新文章曾经说过，过一段时间会更新最终版。这篇文章是献给一直关注公众号的忠实读者一份福利，请尽快阅读！

熟悉DNS域名解析的同学应该知道，当主机想访问某个网站时，会使用本机配置的DNS服务器来将网站的域名解析成IP地址。获得了网站的IP地址，就可以使用IP报文与服务器进行通信了。

Q1: 主机是如何知道DNS服务器IP地址的？

这个问题难不住大家，一般是通过DHCP动态获得，或者手工配置获得。

Q2: DNS服务器如何知道网站域名、IP地址的映射关系？

DNS服务器上通常也配置有自己的DNS服务器，为了区别起见，称后者为“树干DNS服务器”，前者为“叶子DNS服务器”。

Q3: 树干DNS服务器天生就知道“网站域名、IP地址的映射关系”答案吗？

这里的天生是指，当树干DNS服务器从上电启动，完成DNS进程加载，这个时候树干DNS服务器如初生的婴儿，大脑一片空白。需要告诉这个小婴儿，一旦遇到不会的DNS查询问题，需要去求助大神，这个大神的名字就叫“树根DNS服务器”！

DNS查询原理

互联网的DNS域名查询系统如同一棵树一样，叶子问主干，主干问根，根将一级主干返回给主干，主干问一级主干，一级主干将结果返回给主干，主干将结果返回给叶子，叶子将最终查询结果返回给主机！

Q4: 小婴儿（树干DNS服务器）如何找到大神呢？

如果婴儿事先知道大神的IP地址，不就可以找到了吗？这个主意很好！

只要让小婴儿在初始化DNS进程时，读取这个配置文件，这个配置文件提供了大神的联系方式。大神的名字分别为：A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M，一共13个大神。以及13个大神对应的IPv4、IPv6地址。如下图所示，该图受限于屏幕尺寸，不能囊括13个大神完整的信息，有兴趣的同学可以前往下载（http://www.internic.net/domain/named.root）。

到目前为止，小婴儿已经获得了13位大神的联系方式，可以求助任意一位大神来回答DNS查询问题，然后再把DNS查询答案告诉叶子DNS服务器。这个故事到这里仿佛要结束了。。。

但是有一个问题，婴儿的配置文件是一个静态文件，不是实时更新的！如果其中有些大神的IP地址发生了变动，那么意味着婴儿拿着过期的配置信息，可能找不到大神！

婴儿一旦读取配置文件完成初始化，需要立马去任意一位大神，更新13位大神的实时联系方式！好累，终于讲到本文的主题了！

婴儿需要向大神发送DNS NS(Name Server) Query，大神将返回13位大神的实时联系方式，如下图所示，受限于图片尺寸，图中只包括A、B大神。他们的全名分别为“a.root-servers.net.”、 “b.root-servers.net.”

Q5: 每一个大神的联系方式占据多大的尺寸呢？

如下图所示，每一个大神占据的字节数 = 1 + 4 + 2 +2 + 2 + 20 = 31 个字节！

13位大神一共占据的字节数= 13 * 31 = 403 个字节！由于运输DNS查询结果的是UDP，由于历史原因，UDP被IETF限制最大发送尺寸为512字节。留给DNS其它协议字段的空间只有512-403 = 109个字节，这109个字节用来运输DNS其它协议字段，最终剩下几十个字节的空闲空间，足够容纳第14位大神。但是，IETF最终决定不再加入新的大神，空闲的空间保留给DNS协议的扩展！

需要指出的是，13位大神并不意味13个物理服务器，而是13个IP地址。每个IP地址都有几十甚至上百台物理服务器同时提供服务，记得6月份更新文章时，全球只有999个实例（Instance），到今天已经扩容到1011个实例了。

关于为何IETF要限制UDP的最大报文发送尺寸，请参阅这篇文章！

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