CN103973834B - 一种基于家庭网关的dns域名解析加速方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于家庭网关的DNS域名解析加速方法及装置，涉及计算机网络技术领域。家庭网关监听用户的DNS域名解析请求，查找DNS缓存中是否存在与请求对应的响应信息，如果有，将缓存文件发送给用户；如果没有，家庭网关转发DNS域名解析请求给ISP提供给用户的DNS服务器，家庭网关接收来自DNS 服务器响应返回给用户并存入一份副本到DNS缓存中；定时计算DNS日志中所有域名的权值，设用户设置DNS缓存容量大小为N,将权值排名前N的域名做预取并更新到DNS缓存中。

Description

一种基于家庭网关的DNS域名解析加速方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机网络技术，尤其是涉及域名解析加速技术。
背景技术
通信上的宽带接入网是指宽带接入端局（或模块局接入交换机等）到最终用户的这一段传输线路，即“最后一公里”。“最后一公里”传输速度低，传输时延大，“最后一公里”已经成为各种业务的时延瓶颈。
传统的家庭宽带用户执行一个完整的DNS（计算机域名系统）域名解析过程如下：当用户发起DNS域名解析请求时，首先会用ISP（互联网服务提供商）提供的本地DNS服务器进行解析，如果在本地DNS服务器的域名和IP地址映射表中查询到相应的域名的IP（互联网协议地址）地址，则立即可以返回给用户，如果在本地DNS服务器上没有查找到相应域名所对应的IP地址，则本地DNS服务器转发查询请求到根DNS服务器进行查询。
“最后一公里”这一段链路时延大， 使用ISP提供给用户的本地DNS服务器进行DNS域名解析服务，花费时间直接受“最后一公里”这一段链路时延的影响，家庭网关处于家庭网络中，离用户的距离只有数米之间，在家庭网关上直接提供一种轻量级的DNS服务，并使用缓存和预取技术来减小DNS域名解析经历“最后一公里”的次数，从而提升用户DNS域名解析的速度。
发明内容
本发明要解决的技术问题：其一是在家庭网关上实现DNS服务；其二，由于家庭网关相对DNS服务器性能差很多，在家庭网关提供的DNS服务需要一种开销更小、效率更高的方法。
为了解决上述技术问题，本发明在家庭网关运用缓存和预取技术提高效率，一种基于家庭网关的DNS域名解析加速方法，包括步骤:家庭网关监听用户的DNS域名解析请求，查找DNS缓存中是否存在与请求对应的响应信息，如果有，将缓存文件发送给用户；如果没有，家庭网关转发DNS域名解析请求给ISP提供给用户的DNS服务器，家庭网关接收来自DNS服务器响应返回给用户并存入一份副本到DNS缓存中；定时计算DNS日志中所有域名的权值，将权值与DNS缓存容量N进行比较，权值排名前N的域名做预取并更新到DNS缓存中。
计算DNS日志中所有域名的权值具体包括：家庭网关记录用户DNS域名解析请求并更新域名解析次数到DNS日志，记录用户DNS域名解析响应并更新域名最近一次更新时间到DNS日志；根据域名n最近一次更新时间Tn，域名n总解析次数Cn，调用公式Rn=Cn/(T-Tn)计算域名n的权值Rn，其中，T为当前时间。对域名做预取包括步骤：对DNS日志中所有域名的权值从高到底进行排序，对权值排名前N名的域名通过调用域名解析命令nslookup执行DNS域名解析操作得到域名对应的IP地址信息，更新此IP地址信息到DNS缓存中。
另一方面，本发明还提出一种DNS域名解析加速装置，包括：监听模块，用于家庭网关监听用户的DNS域名解析请求；查找模块，查找DNS缓存中是否存在与请求对应的IP地址；转发模块，用于转发用户的DNS域名解析请求，如果DNS缓存中存在与请求对应的IP地址，将缓存文件发送给用户,如果没有对应的IP地址，家庭网关转发DNS域名解析请求给ISP提供给用户的DNS服务器；权值计算模块，根据域名被请求次数和域名最近一次更新时间作为基数计算DNS日志中所有域名的权值；预取模块，将权值与DNS缓存容量N进行比较，对权值排名前N的域名做预取并更新到DNS缓存中；缓存模块，用于缓存包括IP地址在内的所有DNS响应信息。
本发明在家庭网关上直接提供一种轻量级的DNS服务，并减小DNS域名解析经历“最后一公里”的次数，从而提升用户DNS域名解析的速度。对权值排名前N的域名进行预取操作，DNS缓存只需要存储N个域名的内存空间，家庭网关开销小，通过预取操作同时也提高了缓存命中率，缓存效率高；通过家庭网关提供DNS服务，用户能更快的获得域名对应的IP地址，提升用户DNS域名解析速度。
附图说明
图1为本发明一个实施例的应用场景图；
图2为本发明一个实施例的权值计算方法图；
图3 为本发明；方法一个实施例的流程图；
图4 为DNS域名解析加速设备一个实施例的装置结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例进行详细描述。
图1为本发明基于家庭网关的DNS域名解析加速方法一个实施例的应用场景图。在图1 中，家庭网关（家庭路由器）12充当DNS服务器，并执行DNS服务器的基本职能。它转发来自用户11的请求和接受来自本地DNS服务器13的响应，并将本地DNS服务器13的响应返回给用户和拷贝一份副本到家庭网关的DNS缓存14中。用户11可以更快地获得域名对应的IP地址，从而加快DNS域名解析速度。
图2为本发明基于家庭网关的DNS域名解析加速方法的一个实施例的权值计算方法图。在图2中，家庭网关记录用户的解析请求，记录最近一次更新时间和统计解析次数到DNS日志21中。对当前时间T，获取域名n最近更新时间Tn、域名n总解析次数Cn，根据公式Rn=Cn/(T-Tn)计算域名n的权值Rn。
图3 为本发明基于家庭网关的DNS域名解析加速方法一个实施例的流程图。现结合图2 和图3 阐述基于家庭网关的DNS域名解析加速方法，该方法包括如下步骤。
步骤301:客户端发送DNS域名解析请求；
步骤302：家庭网关监听用户的DNS域名解析请求，并把本次请求的域名和请求时间记录到DNS日志中；
步骤303：对本次DNS域名解析请求，在网关DNS缓存中查找是否有本域名对应的IP地址信息，如果找到则执行步骤306；否则执行步骤304；
步骤304：向DNS服务器转发客户端本次DNS域名解析请求；并得到DNS服务器的回复数据；
步骤305：将DNS服务器的回复数据拷贝一份到DNS缓存中,更新DNS日志中该域名最近一次更新时间；
步骤306：返回本次请求的域名对应的IP地址给客户端；
步骤307：根据用户设置的预取频率，开始定时执行步骤308；
步骤308：根据DNS日志中的域名最近一次更新时间和总访问次数计算权值；
步骤309：如果用户设置DNS缓存容量大小为N,选取权值最高的N个域名进行预取操作；对权值排名前N名的域名通过内置的域名解析命令nslookup命令执行DNS域名解析操作获得域名对应的IP地址；
步骤310：通过上述步骤得到的预取结果为域名对应的IP地址信息，并更新此预取结果到缓存容量为N个域名的DNS缓存中。
图4 为DNS域名解析加速设备一个实施例的装置结构图。如图4所示，该家庭网关包括以下模块：监听模块41、查找模块42、转发模块43、权值计算模块44、预取模块45、缓存模块46。监听模块41，用于监听家庭网中用户的DNS域名解析请求；查找模块42，用于查找DNS缓存中域名对应的IP地址，查找DNS缓存中是否存在与请求对应的响应信息，如果有，转发模块43：将缓存文件发送给用户，如果没有，转发用户的DNS域名解析请求给ISP提供给用户的DNS服务器；权值计算模块44，根据域名被请求次数和域名最近一次更新时间作为基数计算DNS日志中所有域名的权值，对当前时间T，获取域名n最近更新时间Tn、域名n总解析次数Cn，根据公式Rn=k1/(T-Tn)+k2*Cn计算域名n的权值Rn；预取模块45，将权值排名前N名的域名做预取并更新到缓存容量为N个域名的DNS缓存中；缓存模块46，用于缓存包括IP地址在内的所有DNS响应信息。
本发明把权值前N名的域名做预取操作，DNS缓存只需要存储N个域名的内存空间，家庭网关开销小，通过预取操作同时也提高了缓存命中率，缓存效率高；通过基于家庭网关的提供DNS缓存服务，用户能更快的获得域名对应的IP地址，提升用户DNS域名解析速度。

Claims (2)

1.一种基于家庭网关的DNS域名解析加速方法，其特征在于：所述方法包括:家庭网关监听用户的DNS域名解析请求，查找DNS缓存中是否存在与请求对应的响应信息，如果有，将缓存文件发送给用户；如果没有，家庭网关转发DNS域名解析请求给ISP提供给用户的DNS服务器，家庭网关接收来自DNS服务器响应返回给用户并存入一份副本到DNS缓存中；定时计算DNS日志中所有域名的权值，将权值与DNS缓存容量N进行比较，权值排名前N的域名做预取，预取结果为域名对应的IP地址信息，并更新此预取结果到缓存容量为N个域名的DNS缓存中，所述计算DNS日志中所有域名的权值具体包括：家庭网关记录用户DNS域名解析请求并更新域名解析次数到DNS日志，记录用户DNS域名解析响应并更新域名最近一次更新时间到DNS日志；根据域名n最近一次更新时间Tn，域名n总解析次数Cn，调用公式Rn＝Cn/(T-Tn)计算域名n的权值Rn，其中，T为当前时间；对域名做预取包括步骤：对DNS日志中所有域名的权值从高到底进行排序，对权值排名前N名的域名通过调用域名解析命令nslookup执行DNS域名解析操作得到域名对应的IP地址信息，更新此IP地址信息到DNS缓存中。
2.一种DNS域名解析加速装置，其特征在于，所述装置包括：监听模块，用于家庭网关监听用户的DNS域名解析请求；查找模块，查找DNS缓存中是否存在与请求对应的IP地址；转发模块，用于转发用户的DNS域名解析请求，如果DNS缓存中存在与请求对应的IP地址，将缓存文件发送给用户,如果没有对应的IP地址，家庭网关转发DNS域名解析请求给ISP提供给用户的DNS服务器；权值计算模块，根据域名被请求次数和域名最近一次更新时间作为基数计算DNS日志中所有域名的权值，权值计算模块计算DNS日志中所有域名的权值具体包括：家庭网关记录用户DNS域名解析请求并更新域名解析次数到DNS日志，记录用户DNS域名解析响应并更新域名最近一次更新时间到DNS日志；根据域名n最近一次更新时间Tn，域名n总解析次数Cn，调用公式Rn＝Cn/(T-Tn)计算域名n的权值Rn，其中，T为当前时间；预取模块，将权值与DNS缓存容量N进行比较，对权值排名前N的域名做预取，预取结果为域名对应的IP地址信息，并更新此预取结果到缓存容量为N个域名的DNS缓存中，对域名做预取包括：对DNS日志中所有域名的权值从高到底进行排序，选择出排名前N的域名，调用nslookup命令执行DNS域名解析操作得到含有域名对应IP地址的响应信息，并更新响应信息到DNS缓存中；缓存模块，用于缓存包括IP地址在内的所有DNS响应信息。
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