CN108768853B - 基于域名路由器的分布式混合域名系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于域名路由器的分布式混合域名系统及方法，混合域名泛指现有的以及将来新出现的域名的共存系统，包含现有的用点分隔的字符域名、实名域名及昵称域名；该系统支持混合域名共存，允许不同单位组织构建拥有自己特色的域名系统，满足他们不同的域名格式需求；所述基于域名路由器的分布式混合域名系统由分布在互联网上的若干个关系对等、互不隶属的域名路由器组成，提高了域名系统抗攻击和干扰的能力，同时本发明利用数字签名手段来确保过域名服务程中的数据完整性及解释方的真实性，提高用户访问互联网的安全。

Description

基于域名路由器的分布式混合域名系统及方法

技术领域

本发明涉及一种分布式混合域名系统及访问方法，特别是涉及一种基于域名路由器的分布式混合域名系统及方法。

背景技术

域名系统是当今互联网应用的关键组成部分，它将便于人类记忆的域名解析成被传输网络所能接受的可运行网络地址。目前的域名主要是由“点”分隔所组成的具有层次结构的字符串，如“shmtu.edu.cn”。对应于这种域名格式的域名解析系统是由顶级域名服务器为根（称为主根服务器）及其它不同层次的域名服务器所组成的树状系统。这种域名系统主要有以下缺点：一、根节点的脆弱性将直接影响到整个域名系统的可靠性，如果攻击者攻破或掌握了主根域名服务器，就会严重影响甚至控制用户对互联网的访问；二、该域名系统不易支持其它类型的域名格式，不能满足不同用户的个性化需求，例如，不同组织或个人无法拥有自己的域名格式，必须受限于由“点”分隔所组成的长形字符串，所以必须用缩写格式去组成域名，这个限制也为恶意抢注域名提供了空间；同时，相对于实名域名，这种层次性的域名还是欠直观，不易记忆；三、域名服务器直接暴露用户面前，使其容易被攻击，增加了域名系统的脆弱性；四、不能支持动态的域名服务系统，如移动的域名服务器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于域名路由器的分布式混合域名系统及访问方法，满足不同类型的域名服务需求，提高域名系统的可靠性，其能够利用数字签名手段来确保域名服务过程中的数据完整性及解释方的真实性，提高用户访问互联网的安全。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于域名路由器的分布式混合域名系统，所述基于域名路由器的分布式混合域名系统能够同时支持采用不同类型域名的域名服务系统，混合域名泛指现有的以及将来新出现的域名的共存系统，包含现有的用点分隔的字符域名、实名域名及昵称域名；这样允许不同组织和个人构建自己的域名系统，满足它们的不同的需求，例如，私属域名系统只针对特定用户群开放。不同类型的域名服务器通过上述系统与终端进行信息交换，为不同类型的域名进行解析；不同组织可以拥有自己独立的域名服务器，而且域名路由器和域名服务器可以设立多台备份，以保证域名系统的可靠性；所述域名服务器通过分布式域名系统通过网络与终端相连，这样终端能够获得不同类型的域名服务。

所述基于域名路由器的分布式混合域名系统由分布在互联网上的若干个关系对等、互不隶属的域名路由器组成，该域名路由器分成如下两类：著名域名路由器和普通域名路由器；著名域名路由器配备固定的网络地址，并且向外界公开该地址，使其它域名路由器和终端能通过网络与其连接, 它们由权威部门部署和监管，以确保系统的权威性，而且数量不限；其主要功能是存储普通域名路由器的网络地址，并且将寻找普通域名路由器的征询请求转发给其存储名单中所列出的普通域名路由器；普通域名路由器配备可变化的网络地址，可以支持动态的域名服务，例如在海洋互联网中的域名服务，它存储其所知道的其它普通域名路由器和域名服务器的网络地址及域名服务器所能解析的域名类型和工作时间，并根据域名解析请求所针对的域名类型将该请求适时地发送给对应的域名服务器；普通域名路由器回答其所收到的寻找普通域名路由器的请求，即将它所知道的普通域名路由器的网络地址告诉给征询方，如果它没有被征询的普通域名路由器的相关信息，将该请求转发给其它普通域名路由器，如果它没有任何其它普通域名路由器的信息，将该请求转发给著名域名路由器。

新出现的普通域名路由器向著名域名路由器报告自己的网络地址，以申请加入域名系统，并同时向著名域名路由器发送寻找其它普通域名路由器的征询请求；著名域名路由器对新申请加入的普通域名路由器进行身份验证，验证成功后，著名域名路由器将该普通域名路由器列入到其认可的普通域名路由器清单中，并将该清单进行数字签名后发送给所有该名单中的普通域名路由器；普通域名路由器之间相互交换各自清单所列的普通域名路由器名称及其网址等相关信息以及域名解析服务器的网址及所能解析的域名类型和工作时间。

通过由若干上述域名路由器形成分布式域名系统，不同类型的域名服务器共同为互联网用户提供多样的域名服务以及进行相关数据交换。该系统不需要对域名的格式及域名服务器的内部运作方式以及它们之间的关系和数量进行任何限制，可以支持非互联网的域名服务，并大大增强了域名服务系统抗攻击能力和鲁棒性；同时，不同用户可建立和维护自身的域名系统，而且对现存的域名服务系统不产生影响。

域名服务通过域名路由器所组成的分布式系统连接的各种类型域名服务器来提供。这样，域名服务器不暴露给用户以减小域名服务器遭受攻击的风险。同时，域名路由器是相互独立、不存在依存关系，相互之间的数据交换关系可随着网络状况而自适应调整（但是这并不排除某一组织设立自己的有层次结构的域名路由器系统）；所以个别域名路由器的不良性能不会导致整个系统的瘫痪，而且通过增加域名路由器的数量可以进一步来保障系统的可靠性。

优选地，所述著名域名路由器和普通域名路由器组成一个分布式混合域名系统。

优选地，所述域名服务器通过分布式域名系统与终端通过网络相连，使终端获得不同类型域名服务。

本发明还提供一种基于域名路由器的分布式混合域名系统的方法，其特征在于，其包括普通域名路由器之间进行信息更新流程、域名服务器进入网络提供域名服务的流程、终端求解域名解析以进行网络访问流程，其中：

普通域名路由器之间进行信息更新流程包括如下步骤，如果一个需要信息更新的普通域名路由器是新加入的，它首先要向著名域名路由器发出一个征询其它普通域名路由器信息请求，著名域名路由器首先对新申请加入的普通域名路由器进行身份验证，只有当身份验证成功后，著名域名路由器将新加入的普通域名路由器列入到清单中，并将该清单进行数字签名后发送给所有在列的普通域名路由器，也包括该新加入的普通域名路由器；对一个已经存在的普通域名路由器，如果它缺乏其它普通域名路由器的网址等信息，它也要向著名域名路由器发出一个征询其它普通域名路由器信息请求，著名域名路由器将其现存的普通域名路由器清单进行数字签名后发给该普通域名路由器；普通域名路由器之间按照清单所列名单进行信息更新；更新的时间和频率根据记录的有效性和相关事件而定，系统也可以定义一些可触发更新的具体事件，例如，当有新的域名路由器/域名服务器加入服务后，或现有的域名路由器/域名服务器退出服务后，需要及时进行信息更新。

域名服务器进入网络提供域名服务的流程包括以下步骤：一个新加入的域名服务器向著名域名路由器报告其名称、网络地址、其所能解析的域名类型和其数字签名所用公钥及服务时间等信息；著名域名路由器将对该域名服务器进行身份验证，只有通过验证，其相关信息才被该著名域名路由器进行数字签名后广播给其所知道的普通域名路由器，并给该域名服务器返回确认，以及将其现存的普通域名路由器清单及相关信息进行数字签名后发送给该域名服务器，这便于该域名服务器与域名路由器以及其它域名服务器进行数据交换。

终端求解域名解析和网络访问流程包括以下步骤：如果终端收到一个域名输入，首先查看一下自己有没有针对该域名的有效解析；如果没有，该终端检查一下其有没有普通域名路由器的相关信息；如果没有，向著名域名路由器征求普通域名路由器清单，著名域名路由器将其普通域名路由器清单进行数字签名后发送给该终端；终端将域名解析请求以及该域名的类型等相关信息发给普通域名路由器清单中所列的一个或多个域名路由器，征询域名解析；所发普通域名路由器的个数取决于终端所知道的域名路由器个数、域名服务系统的规则以及终端用户对域名服务在时延和解析结果等方面的要求（例如，一个征询可以同时发给两个普通域名路由器，使得终端能到达较快的回复，并且通过比较两个回复的结果来确定解析结果的准确度）；收到该请求的普通域名路由器根据域名类型和属性，将该请求转发给相应的域名服务器；这里所提到的域名属性可根据域名的特性来定义，例如域名所指的地理区域、归属部门以及专属类别等；收到该请求的域名服务器进行域名解析，并将解析结果进行数字签名发给转发该请求的普通域名路由器，它再将数字签名后的解析结果发给请求终端；一种更加快捷的域名解析结果传输方法是普通域名路由器在将解析转发给域名服务器的同时，也将请求终端的网址告诉它，并将该服务器的公钥数字签名后发给该终端，这样域名服务器将解析结果数字签名后直接发给请求终端；如果当前域名服务器无法进行解析，它可将该请求转发给其它域名服务器，或者退回给转发该请求的普通域名路由器，由它再发给其它普通域名路由器；如果以上努力都失败，将该请求发给著名域名路由器，它可以将该请求发给其它普通域名路由器，普通域名路由器再发给其所知道的域名服务器；如果以上努力均失败，则判定该域名无法解析。

在上述数据交换过程中，数据的发送方用数字签名来确保所发送数据的完整性和域名服务路径的真实性，从而可保证终端对网络访问的安全性。对于安全性要求不高的网络访问，上述过程可以进一步简化。同时，解析结果的传递方式也可以由域名服务器进行数字签名后直接发给终端。根据不同的用户群的特点，也可让高级别的终端用户与相关的域名服务器直接联系，以提高域名服务的性能。

本发明的积极进步效果在于：能够支持不同类型域名服务系统的共存，满足不同域名格式需求，并解决了目前由单一类型域名所造成的其它问题（参见“背景技术”部分所描述的问题）；同时，本发明利用数字签名手段来确保过域名服务程中的数据完整性及解释方的真实性，提高用户访问互联网的安全。

附图说明

图1为本发明普通域名路由器之间进行信息更新方法的流程图。

图2为本发明域名服务器进入网络提供域名服务的方法的流程图。

图3为本发明基于域名路由器的用户终端访问网络的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本发明基于域名路由器的混合域名系统由若干著名域名路由器和普通域名路由器组成，是一个分布式域名系统；不同类型的域名服务器通过该系统与终端进行信息交换，为不同类型的域名进行解析；不同组织可以拥有自己独立的域名服务器，而且同种服务器可以设立多台备份，以保证域名服务系统的可靠性；主要的信息可以表格形式存储，主要包括普通域名路由器信息表和域名服务器信息表。

普通域名路由器信息表存于著名域名路由器和普通域名路由器中。这个表主要由下列信息成分组成：普通域名路由器名称、其网络地址和数字签名所用的公钥、相应记录所产生的时间和该记录的有效期；数字签名用来确保传输数据的完整性和来源的真实性，相应记录所产生的时间和该记录的有效期被用来确定相关记录的有效性，同时也用来决定信息更新的时间和频率；针对IP网络，有公共IP地址和私域IP地址之分，相应地，对外界服务的域名路由器，这里所述网络地址必须是公共IP地址，而组织设立的内部域名路由器可用私域IP地址，这也适应于域名服务器的IP地址设置。

域名服务器信息表存于普通域名路由器中。这个表主要由下列信息成分组成：域名服务器名称、其所解析的域名类型、网络地址和数字签名所用的公钥、工作时间、相应记录所产生的时间和该记录的有效期等信息成分；同样，数字签名用来确保传输数据的完整性和来源的真实性，工作时间用来减少域名服务器的能量消耗及安排服务器的维护，相应记录所产生的时间和该记录的有效期信息成分被用来确定相关记录的有效性，同时也用来决定信息更新的时间和频率。

参照图1，如果一个需要信息更新的普通域名路由器是新加入的，它首先要向著名域名路由器发出一个征询其它普通域名路由器信息请求，著名域名路由器首先对新申请加入的普通域名路由器进行身份验证，只有当身份验证成功后，著名域名路由器将新加入的普通域名路由器列入到清单中，并将该清单进行数字签名后发送给所有在列的普通域名路由器，也包括该新加入的普通域名路由器；对一个已经存在的普通域名路由器，如果它缺乏其它普通域名路由器的网址等信息，它也要向著名域名路由器发出一个征询其它普通域名路由器信息请求，著名域名路由器将其现存的普通域名路由器清单进行数字签名后发给该普通域名路由器；普通域名路由器之间按照清单所列名单进行信息更新，更新的时间和频率根据记录的有效性和相关事件而定。

参照图2，一个新加入的域名服务器向著名域名路由器报告其名称、其网络地址、能解析的域名类型和其数字签名所用公钥及服务时间等信息；著名域名路由器将对该域名服务器进行身份验证，只有通过验证，其相关信息才被该著名域名路由器进行数字签名后广播给其所知道的普通域名路由器，并给该域名服务器返回确认，以及将其现存的普通域名路由器清单及相关信息进行数字签名后发送给该域名服务器。

参照图3，如果终端收到一个域名输入，首先查看一下自己有没有针对该域名的有效解析；如果没有，该终端检查一下其有没有普通域名路由器的相关信息；如果没有，向著名域名路由器征求普通域名路由器清单，著名域名路由器将其普通域名路由器清单进行数字签名后发送给该终端；终端将域名解析请求和域名类型发给普通域名路由器清单中所列的域名路由器，征询域名解析；收到该请求的普通域名路由器根据域名类型和属性，将该请求转发给相应的域名服务器；收到该请求的域名服务器进行域名解析，并将解析结果进行数字签名发给转发该请求的普通域名路由器，它再将数字签名后的解析结果发给请求终端；如果当前域名服务器无法进行解析，它可将该请求转发给其它域名服务器，或者退回给转发该请求的普通域名路由器，由它再转发给其它普通域名路由器；如果以上努力都失败，将该请求发给著名域名路由器，它可以将该请求广播给其它普通域名路由器，普通域名路由器再发给其所知道的其它域名服务器；如果以上努力均失败，则判定该域名无法解析。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于域名路由器的分布式混合域名系统，其特征在于，所述基于域名路由器的分布式混合域名系统同时运行不同类型的域名服务系统，混合域名泛指现有的以及将来新出现的域名的共存域名系统，包含现有的用点分隔的字符域名、实名域名及昵称域名；所述基于域名路由器的分布式混合域名系统由分布在互联网上的若干个关系对等、互不隶属的域名路由器组成，该域名路由器分成如下两类：著名域名路由器和普通域名路由器；著名域名路由器配备固定的网络地址，并且向外界公开该地址；其主要功能是存储普通域名路由器的网络地址，并且将寻找普通域名路由器的征询请求转发给其存储名单中所列出的普通域名路由器；普通域名路由器配备可变化的网络地址，它存储其所知道的其它普通域名路由器和域名服务器的网络地址及域名服务器所能解析的域名类型和工作时间，并根据域名解析请求所针对的域名类型将该请求适时地发送给对应的域名服务器；普通域名路由器回答其所收到的寻找普通域名路由器的请求，即将它所知道的普通域名路由器的网络地址告诉给征询方，如果它没有被征询的普通域名路由器的相关信息，将该请求转发给其它普通域名路由器，如果它没有任何其它普通域名路由器的信息，将该请求转发给著名域名路由器；新出现的普通域名路由器向著名域名路由器报告自己的网络地址，以申请加入域名系统，并同时向著名域名路由器发送寻找其它普通域名路由器的征询请求；著名域名路由器对新申请加入的普通域名路由器成功进行身份验证后，将它列入到其普通域名路由器清单中，并将该清单进行数字签名后发送给所有该名单中的普通域名路由器；普通域名路由器之间相互交换各自清单所列的普通域名路由器名称及其网址等相关信息以及域名服务器的网址及所能解析的域名类型和工作时间；不同类型域名的域名服务器连接到由上述域名路由器所组成的系统以提供不同类型域名的域名解析服务，相应地，终端通过该混合域名服务系统可获得至少一种类型域名的域名解析服务。

2.一种基于域名路由器的分布式混合域名系统的方法，其特征在于，其包括普通域名路由器之间进行信息更新流程、域名服务器进入该系统以提供域名服务的流程、终端通过该系统求解域名解析以访问网络的流程，其中：

普通域名路由器之间进行信息更新流程包括如下步骤，如果一个需要信息更新的普通域名路由器是新加入的，它首先要向著名域名路由器发出一个征询其它普通域名路由器信息的请求，著名域名路由器首先对新申请加入的普通域名路由器进行身份验证，只有当身份验证成功后，著名域名路由器将新加入的普通域名路由器列入到清单中，并将该清单进行数字签名后发送给所有在列的普通域名路由器，也包括该新加入的普通域名路由器；对一个已经存在的普通域名路由器，如果它缺乏其它普通域名路由器的网址等信息，它也要向著名域名路由器发出一个征询其它普通域名路由器信息的请求，著名域名路由器将其现存的普通域名路由器清单进行数字签名后发给该普通域名路由器；普通域名路由器按照清单所列名单进行信息更新；

域名服务器进入该混合域名系统以提供域名服务的流程包括以下步骤：一个新加入的域名服务器向著名域名路由器报告其名称及网络地址、能解析的域名类型和其数字签名所用公钥及服务时间等信息；著名域名路由器将对该域名服务器进行身份验证，只有通过验证，其相关信息才被该著名域名路由器进行数字签名后广播给其所知道的普通域名路由器，并给该域名服务器返回确认，以及将其现存的普通域名路由器清单及相关信息进行数字签名后发送给该域名服务器；

终端求解某一类型域名解析以进行网络访问的流程包括以下步骤：如果终端收到一个域名输入，首先查看一下自己有没有针对该域名的有效解析；如果没有，该终端检查一下其有没有普通域名路由器的相关信息；如果没有，向著名域名路由器征求普通域名路由器清单，著名域名路由器将其普通域名路由器清单进行数字签名后发送给该终端；终端将域名解析请求及所对应的域名类型发给普通域名路由器清单中所列的域名路由器，征询域名解析；收到该请求的普通域名路由器根据域名类型和属性，将该请求转发给相应的域名服务器；这里所提到的域名属性可根据域名的特性来定义；收到该请求的域名服务器进行域名解析，并将解析结果进行数字签名发给转发该请求的普通域名路由器，它再将数字签名后的解析结果发给请求终端，域名服务器也可以将解析结果数字签名后直接发给请求终端；如果当前域名服务器无法进行解析，它将该请求退回给转发该请求的普通域名路由器，由它再发给其它域名服务器；如果以上努力都失败，将该请求发给著名域名路由器，它将该请求发给其它普通域名路由器，普通域名路由器再发给其所知道的域名服务器以求解域名解析；如果以上努力均失败，则判定该域名无法解析。

Images