CN104954507B - 数据优选的域名解析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据优选的域名解析方法及系统，通过布设并选择尽可能多的接近目标用户的探测点以探测和评估递归域名服务器解析所得的DNS数据，并将探测结果反馈给递归域名服务器以提高缓存数据的质量，从而尽可能让DNS服务器服务好用户，给用户提供安全和稳定的DNS服务。

Description

数据优选的域名解析方法及系统

技术领域

本发明属于DNS系统安全技术领域，涉及数据优选的域名解析方法及系统。

背景技术

作为互联网的重要基础设施，域名系统(Domain Name System，DNS)一直为全球互联网的运行提供关键性的基础服务。DNS系统的安全和稳定，对于互联网是很重要的。

域名解析服务器是DNS系统的一个重要角色，它转发接收客户端的域名解析请求，并向权威服务器做迭代查询，最终将解析数据返回给客户端。一般来说，一个域名某类型有多条资源记录，那么返回的解析数据就是由多条资源记录组成的资源记录集。

随着DNS的发展，出现了新的一种运营模式，权威服务器的运营者并不会将一个请求类型的所有资源记录应答，而只挑选部分应答给具有不同运营商、不同IP地址段的请求方，这就是view模式。此模式使不同IP地址段的请求方发送不同的资源记录，而不是全部数据。后来，随着像谷歌和opendns等的公共递归服务和大型递归服务的出现，因为用户和公共递归服务器可能位于不同的地理位置、不用的运营商，权威服务再按照递归服务器IP地址返回域名数据就不再靠谱了，这一点CDN行业从业者感受最深，给出的数据就可能比较差了。为了解决这个问题，另外一种模式——subnet模式出现了，权威服务器不再根据请求方的IP地址返回数据，而是根据递归服务器请求包里携带的客户端的IP地址段来应答。理论上说，subnet模式要比view模式准确很多。

不管是view模式，还是subnet模式，都是获取到权威服务器的一种设置数据，都是站在权威服务器的角度为客户端做出的判断。互联网是一个全球的网络，客户端可能来自不同运营商、不同国家地区和不同网络环境，权威服务器为千千万万客户端做出的判断和设置具有主观倾向性，并不能保证返回的数据是最优的。

发明内容

本发明的目的是提供数据优选的域名解析方法及系统，通过布设尽可能多的接近目标用户的探测点以探测和评估递归域名服务器解析所得的DNS数据，并将探测结果反馈给递归域名服务器以提高缓存数据的质量，从而尽可能让DNS服务器服务好用户，给用户提供安全和稳定的DNS服务。

考虑到大部分的DNS服务都是面向整个互联网的服务，在特定局部地理位置、有限的网络环境里部署数量有限的几个DNS服务监测点是无法做到对DNS服务的真正全方位监控的，这客观上要求DNS服务的运维方要在全球范围内的、不同网络服务商的网络里部署监测点，部署的越多、越接近DNS服务用户，越能代表性的了解DNS的服务质量。但是限于资金等的各方面的限制运维方可能并不能做到大范围的部署，但是要尽量在接近DNS用户的网络里部署监测点。虽然部署监测点很重要，但是本发明的目标问题不是判断在什么地方和什么网络部署监测点，而是基于监测点布局一定情形下通过用户就近探测点的辅助下如何优化解析数据。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

数据优选的域名解析方法，包括：在接收到用户的域名解析请求时，递归服务器递归解析域名，并将获得的域名数据返回给用户；以及递归服务器异步地将获得的域名数据发送给接近DNS用户的探测点,让其探测评估DNS数据的质量，并根据探测评估的结果优化和定制域名数据，并将相关数据存入缓存。

具体地，包括如下四个过程：

(一)解析过程

递归域名服务器接收到客户端发送的DNS请求之后，在当地缓存中查询是否存在有效的DNS数据，如果存在，则将其返回客户端，如果不存在，则向相关权威服务器发送迭代解析请求，并将获得的DNS数据返回客户端；

(二)探测评估过程

1)如果DNS请求的类型是A记录或者AAAA记录，相关权威服务器的应答里有对应的资源记录集，并且尚未向探测点发送探测请求，递归域名服务器就选择探测点并发送探测请求，探测请求中包含DNS应用服务器的IP地址信息；

2)被选择的探测点接收到探测请求之后对该域名的DNS数据进行探测评估，并将生成的探测评估报告返回给递归域名服务器；

3)递归域名服务器根据探测评估报告优化该域名缓存的DNS数据，将最终的域名解析结果返回给客户端；

(三)优化缓存数据

递归域名服务器接收到探测评估报告后，根据探测评估报告调整DNS资源记录以组成新的资源记录集，并将与该探测评估报告关联的探测点及相应的DNS数据缓存起来；

(四)缓存过程

递归域名服务器将解析过程中获得的或者探测评估过程中优化后的DNS数据保存在相应的缓存区域，作为该域名的缓存数据；

其中，解析过程和探测评估过程是异步的。当递归域名服务器获取到DNS数据之后，就向探测点发送探测评估请求，发送完之后就退出此次解析；探测点探测评估完毕，将探测评估结果发送给递归域名服务器，优化缓存数据。

进一步地，根据客户端IP地址的地理信息和网络信息选择接近DNS用户的探测点，查询客户端IP地址的国家、地区和城市，所在的AS(Autonomous System，自治域)和对应的运营商，将其与各个探测点的对应信息相比对，选出一个或几个在地理位置和网络环境上更接近的探测点。

进一步地，接近DNS用户的探测点为DNS数据里的每条记录通过ICMP、UDP或者TCP探测DNS应用服务器到探测点的RTT，并将包含有DNS数据和相应RTT评估数据的探测评估报告返回给递归域名服务器。

进一步地，如果是向一个探测点发送的探测评估请求，那么只需要根据其探测评估报告调整DNS资源记录就可以。如果同时有多个探测点探测，那么要综合它们的探测评估数据调整DNS资源记录。

数据优选的域名解析系统，包括探测子系统和域名解析子系统，其中：

所述探测子系统又包括：

探测模块，用于接收数据优选模块的探测评估请求，对域名解析子系统的DNS数据进行探测评估，并将形成的探测评估报告发送给域名解析子系统。

当探测子系统接收到域名解析子系统的探测评估请求时，就分别获取探测评估请求中的域名对应的DNS应用服务器，向这些服务器发送udp、icmp和tcp的RTT探测包，并且获取最小RTT值，将这个时延值作为DNS应用服务器的性能参数。

所述域名解析子系统又包括：

(1)查询处理模块

接收客户端的域名解析请求，并将获取的DNS数据返回给客户端；向缓存模块发送DNS数据查询请求并获取DNS数据；向递归查询模块发送递归查询请求并接收查询结果数据；向数据优选模块非阻塞地发送异步通知，通知其对消息中的DNS数据进行优化(如排序筛选)。

进一步地，所述查询处理模块通过转发获得的DNS数据的方式向数据优选模块发送异步通知，当数据优选模块接收到这样的DNS应答包，对DNS包的ANSWER段的数据进行排序筛选。

(2)递归解析模块

接收查询处理模块的递归查询请求，向相关权威服务器做迭代查询；将查询获得的DNS数据发送给缓存模块；从缓存模块中获取权威服务器的相关信息，如IP地址等。

存入缓存的DNS数据既有正域名数据，又有否定域名数据。这些DNS数据既包含域名的各种请求类型的资源记录集，又包含从各级权威服务器顺便获取的权威服务器的相关信息，如NS记录和Glue记录。

(3)缓存模块

接收查询处理模块和递归解析模块的查询请求，并在查找到相应数据时将其返回；从递归查询模块接收其迭代查询到的DNS数据，并将其存储到缓存中；从数据优选模块接收优化后的DNS数据，并将其保存在缓存中。

(4)数据优选模块

接收查询处理模块发送来的异步通知之后，将通知里的DNS数据转发给选定的探测点，并根据返回的探测评估报告优化选定探测点的DNS数据，同时请求缓存模块将其保存到缓存中。

本发明的优点如下：

由于采用了以上的方案，可实现以下优点：通过接近用户的探测点探测DNS应用服务器并调整DNS数据，使域名解析数据质量更高，用户访问DNS应用速度更快，从而从整体上提升了域名解析系统的服务质量。

附图说明

图1是本发明数据优选的域名解析系统的系统架构图。

图2是本发明数据优选的域名解析系统的系统模块图。

图3是本发明数据优选的域名解析系统的基本流程图。

图4是本发明数据优选的域名解析系统的解析流程图。

图5是本发明数据优选的域名解析系统的探测评估流程图。

具体实施方式

如图1所示，用户A和A'是两个位于互联网络上的互联网用户，A网络、B网络、C网络和D网络是互联网络中的四个局部网络，探测机是放置于A网络的一个探测机器，递归RDNS是一台递归服务器，权威ADNS是放置于D网络的example.com区的权威服务器，位于B网络的站点1和位于C网络的站点2是example.com应用的两个镜像站点。如果用户要访问example.com的应用，其终端就会向DNS系统解析该域名。数据优选的域名解析方法的具体步骤如下：

(1)用户A请求example.com解析；

(2)递归域名服务器RDNS接收到该请求之后，通过向相关权威服务器发送example.com的某类型的迭代解析请求，并获得权威数据，再将其返回用户A。

(3)RDNS异步地向近A探测点Ta发探测请求，探测请求中包含DNS应用服务器的IP地址信息。

(4)探测点Ta接收到探测请求之后，探测example.com的两个应用站点(包括站点1和站点2)的RTT，并将把收集的探测结果返回给递归域名服务器。

(5)RDNS根据探测报告优化该域名的缓存数据。

如图2所示，本发明数据优选的域名解析系统，包括探测子系统和域名解析子系统，其中：

所述探测子系统又包括：

探测模块，用于接收探测评估请求，对域名解析子系统的DNS数据进行探测和评估，并向域名解析子系统发送探测评估报告；当接收到域名解析子系统的探测评估请求时，就分别获取请求中的域名对应的DNS应用服务器，并且向这些服务器发送udp、icmp和tcp的RTT探测包，并且获取最小RTT值，将这个时延值作为DNS应用服务器的性能参数。

在本实施例中，探测子系统由分布在不同的地理位置，具有不同的运营商，不同的网络环境的多个探测机组成。

所述域名解析子系统又包括：

(1)查询处理模块

接收客户端的域名解析请求，并将获取的DNS数据返回给客户端；尝试向缓存模块发送DNS数据查询并获取DNS数据；向递归查询模块发送递归查询请求并接收查询结果数据；向数据优选模块非阻塞地发送异步通知，通知其对消息中的DNS数据进行排序筛选。

当向数据优选模块发送异步通知时，可以通过转发解析获得的权威域名数据的方式，当数据优选模块接收到这样的DNS应答包，就知道对DNS包的ANSWER段的数据进行排序筛选。

(2)递归解析模块

接收查询处理模块的递归查询请求，向相关权威服务器做迭代查询；将查询获得的DNS数据发送给缓存模块；从缓存模块中获取权威服务器的相关信息，如IP地址等。

存入缓存的DNS数据既有正域名数据，又有否定域名数据。这些数据既包含域名的各种请求类型的资源记录集，又包含从各级权威服务器顺便获取的权威服务器的相关信息，如NS记录和Glue记录。

(3)缓存模块

接收查询处理模块和递归解析模块的查询请求，并在查找到相应数据时将其返回；从递归查询模块接收其迭代查询到的权威域名数据，并将其存储到缓存中；从数据优选模块接收其定制的DNS数据，并将其保存在缓存中。

(4)数据优选模块

接收查询处理模块发送来的异步通知之后，通过探测点选择规则选择探测点，并转发通知里的DNS数据给选定的探测点，并等待它的探测评估报告。收到探测评估报告之后，就根据该报告为该选定的探测点定制特定的DNS数据，并请求缓存模块将其保存到缓存中。

当域名解析子系统要做探测评估时，就根据客户端来源选择一个或几个探测机发送探测评估请求。

探测机选择策略

当域名解析子系统选择探测机时，将根据IP地址的地理信息和网络信息进行选择，查询客户端IP地址的国家、地区和城市，所在的AS和所述的运营商，将其与各个探测机的对应信息相比对，选出一个或几个在地理位置和网络环境上更接近的探测机。

优化缓存

域名解析子系统收到探测子系统的探测报告之后，建立与该探测点相关的域名应答数据，并将其保存在本地缓存。下次与该探测点接近的客户端来请求该域名的该缓存类型的DNS数据时，将这个特定DNS数据直接返回给客户端。

DNS数据在域名解析系统里仍遵循已有的缓存机制，尊重权威服务器设置的TTL。

域名解析子系统接收并解析客户端的DNS请求，根据探测子系统的探测评估报告优化缓存的DNS数据，将最终的域名解析结果返回给客户端。当解析系统接收到客户端的解析请求时，具体的解析过程(如图3所示)包括：

(1)域名解析子系统接收到客户端的DNS请求之后，查找缓存，如果本地缓存中没有指定域名指定类型的资源记录，那么就向各级权威服务器迭代查询，并最终获取域名解析结果，将最终的域名解析结果返回给客户端。

与此同时，域名解析子系统和探测子系统还会进行另外一个过程——探测评估过程，这个过程包括：

(2)如果请求的是A记录或者AAAA记录，应答里有对应的资源记录集，并且尚未向探测系统发送探测请求，那么就选择性地向探测子系统的近A探测点发送探测评估请求，探测评估请求中包含DNS应用服务器的地址信息。

(3)探测点Ta接收到探测请求之后，探测example.com应用站点RTT，并将把收集的探测结果作为探测评估报告返回给递归域名服务器。

(4)域名解析子服务器根据探测评估报告形成与该探测点相关的定制化DNS数据，并将其保存在缓存中。

与数据优选的域名解析方法的两个过程相对应，数据优选的域名解析系统也又具有三个基本过程——解析过程、缓存过程和探测评估过程。

如图4所示，解析过程如下：

(1)查询处理模块接收到客户端的DNS请求之后，向缓存模块发送缓存查询请求，以查询是否缓存中存在请求类型的有效域名数据。

(2)缓存模块查找缓存，寻找请求类型的有效域名数据。如果存在且有效，那么将其返回给查询处理模块，否则，将空数据返回给查询处理模块。

(3)查询处理模块接收到缓存模块的响应，如果非空就将其返回客户端，否则，就通过递归解析模块向各级权威服务器迭代查询，将获取的域名解析结果返回给客户端。

缓存过程如下：

(1)递归解析模块解析获得了某个域名的某个类型的权威域名数据，就将其发送给缓存模块。

(2)缓存模块查找缓存，如果存在，就更新原有数据，否则就将其保存在相应的缓存区域。

如果请求的是A记录或者AAAA记录，应答里有对应的资源记录集，并且尚未向探测系统发送探测请求，如图5所示，探测评估过程如下：

(1)数据优选模块接收到查询处理模块的探测评估请求之后，就向探测模块发送探测请求，请求包中包含递归解析获取的DNS数据。

(2)探测模块从请求包中获取需要探测的DNS应用，通过UDP、TCP或者ICMP探测DNS应用服务器的时延，并将把收集的探测结果汇总评估，形成一个探测评估报告，再将其返回给数据优化模块。

(3)数据优化模块收到探测评估报告之后，根据探测报告定制与该探测点相关的DNS数据，并向缓存模块发送DNS数据存储请求，从而将其保存在缓存中。

协作机制

域名解析子系统和探测子系统之间共同完成域名解析和DNS数据的优选，两者是异步的。当域名解析子系统递归获取到DNS数据之后，就向探测子系统发送探测请求，发送完之后，域名解析子系统就退出此次解析。探测子系统探测完毕，将探测结果发送给递归解析子系统，递归解析子系统就优化缓存数据，优化过程与解析过程是无关的。

Claims (7)

1.数据优选的域名解析方法，包括：在接收到用户的域名解析请求时，递归域名服务器递归解析域名，并将获得的域名数据返回给用户；以及递归域名服务器异步地将获得的域名数据发送给接近DNS用户的探测点，让其探测评估DNS数据的质量，并根据探测评估的结果优化和定制域名数据，并将相关数据存入缓存，具体包括如下四个过程：

1)解析过程

递归域名服务器接收到客户端发送的DNS请求之后，在当地缓存中查询是否存在有效的DNS数据，如果存在，则将其返回客户端，如果不存在，则向相关权威服务器发送迭代解析请求，并将获得的DNS数据返回客户端；

2)探测评估过程

2-1)如果DNS请求的类型是A记录或者AAAA记录，相关权威服务器的应答里有对应的资源记录集，并且尚未向探测点发送探测请求，递归域名服务器就选择探测点并发送探测请求，探测请求中包含DNS应用服务器的IP地址信息；

2-2)被选择的探测点接收到探测请求之后对该域名的DNS数据进行探测评估，并将生成的探测评估报告返回给递归域名服务器；

3)优化缓存数据

递归域名服务器接收到探测评估报告后，根据探测评估报告调整DNS资源记录以组成新的资源记录集，并将与该探测评估报告关联的探测点及相应的DNS数据缓存起来；

4)缓存过程

递归域名服务器将解析过程中获得的或者探测评估过程中优化后的DNS数据保存在相应的缓存区域，作为该域名的缓存数据；

其中，解析过程和探测评估过程是异步的。

2.如权利要求1所述的数据优选的域名解析方法，其特征在于，根据客户端IP地址的地理信息和网络信息选择接近DNS用户的探测点，查询客户端IP地址的国家、地区和城市，所在的AS和对应的运营商，将其与各个探测点的对应信息相比对，选出一个或几个在地理位置和网络环境上更接近的探测点。

3.如权利要求1所述的数据优选的域名解析方法，其特征在于，接近DNS用户的探测点为DNS数据里的每条记录通过ICMP、UDP或者TCP探测DNS应用服务器到探测点的RTT，并将包含有DNS数据和相应RTT评估数据的探测评估报告返回给递归域名服务器。

4.如权利要求1所述的数据优选的域名解析方法，其特征在于，如果是向一个探测点发送的探测评估请求，那么只需要根据其探测评估报告调整DNS资源记录就可以；如果同时有多个探测点探测，那么要综合它们的探测评估数据调整DNS资源记录。

5.数据优选的域名解析系统，包括探测子系统和域名解析子系统，其中：

所述探测子系统又包括：

探测模块，用于接收域名解析子系统的数据优选模块的探测评估请求，对域名解析子系统的DNS数据进行探测评估，并将形成的探测评估报告发送给域名解析子系统；

所述域名解析子系统又包括：

(1)查询处理模块

接收到客户端的域名解析请求之后，并向缓存模块发送DNS数据查询请求以获取缓存中的DNS数据，如果获取到正域名数据或否定域名数据，就将其直接返回给客户端，否则向递归解析模块发送递归查询请求并接收查询结果数据，再将获取的DNS数据返回给客户端；向数据优选模块非阻塞地发送异步通知消息，通知其对消息中的DNS数据进行优化；

(2)递归解析模块

接收查询处理模块的递归查询请求，向相关权威服务器做迭代查询；将查询获得的DNS数据发送给缓存模块；从缓存模块中获取权威服务器的相关信息；

(3)缓存模块

接收查询处理模块和递归解析模块的查询请求，并在查找到相应数据时将其返回；从递归解析模块接收其迭代查询到的DNS数据，并将其存储到缓存中；从数据优选模块接收优化后的DNS数据，并将其保存在缓存中；

(4)数据优选模块

接收查询处理模块发送来的异步通知之后，将通知里的DNS数据转发给选定的探测点，并根据返回的探测评估报告定制优化选定探测点的DNS数据，同时请求缓存模块将其保存到缓存中。

6.如权利要求5所述的数据优选的域名解析系统，其特征在于，当探测子系统接收到域名解析子系统的探测评估请求时，就分别获取探测评估请求中的域名对应的DNS应用服务器，向这些服务器发送udp、icmp和tcp的RTT探测包，并且获取最小RTT值，将这个时延值作为DNS应用服务器的性能参数。

7.如权利要求5所述的数据优选的域名解析系统，其特征在于，所述查询处理模块通过转发获得的DNS数据的方式向数据优选模块发送异步通知，当数据优选模块接收到这样的DNS应答包，对DNS包的ANSWER段的数据进行排序筛选。