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歡迎大家前往騰訊雲+社區，獲取更多騰訊海量技術實踐乾貨哦~
本文由9527發表
根功能變數名稱伺服器是功能變數名稱解析系統（DNS）中最為頂級的功能變數名稱伺服器，它們負責管理頂級域的權威功能變數名稱伺服器地址。作為互聯網基礎設施的重要部分，所有功能變數名稱的解析操作均離不開它們。下麵我們將從 DNS 協議實現的角度分析為什麼全球只有13組根功能變數名稱伺服器。
13組根功能變數名稱伺服器的信息
其中，13組根功能變數名稱伺服器以英文字母 a 到 m 順序命名，功能變數名稱格式為“a~m.root-servers.net”，如“b.root-servers.net”。
DNS 數據包的大小限制
我們知道 DNS 協議是應用層協議，大多數情況下依賴傳輸層的 UDP 協議進行數據的傳輸(僅在重試的情況下可能使用 TCP 協議)。根據RFC 791規定，未保證 UDP 數據包傳輸成功率，儘量數據包控制在 571 位元組以使數據包不會被分片傳輸。
除去 UDP 數據包自身包頭占用的位元組數，DNS 數據包被設計為不超過512位元組。
DNS 協議格式
下麵我們從根功能變數名稱解析的返回數據包截圖：
我們假設根功能變數名稱由 N 組，計算數據包各部分位元組占用的情況如下：
- Header 部分占用12個位元組，包括 Transaction ID (2位元組)，Flags (2位元組)，Questions (2位元組)，Answer RRs (2位元組)，Authority RRs (2位元組)，Additional RRs (2位元組)；
- Question Section 部分占用5個位元組，包括根標簽(1位元組)，Class (2位元組，基本取值都是IN)，查詢類型(2位元組)；
- Answer Section 部分占用的位元組數為所有記錄位元組數之和，每條記錄包括根標簽(1位元組)，TTL (4位元組)，Class (2位元組，基本取值都是IN)，查詢類型(2位元組)，功能變數名稱存儲占用的位元組數；因為功能變數名稱在 DNS 解析協議當中按照長度(2位元組)+數據的形式存儲，其中數據部分是分段存儲的，存儲格式如下所示，所以第一條記錄的功能變數名稱存儲占用22個位元組，繼而第一條記錄總共占用31個位元組；而從第二條記錄開始，因為記錄中出現的功能變數名稱存在部分內容與第一條記錄重覆，即“root-servers.net”部分，這部分可以利用 DNS 指針壓縮存儲，只需要存儲2個位元組的指針，指向第一條記錄出現的部分，而不需要存儲實際的內容，所以第二條記錄～N條記錄占用的位元組數分別為11+4=15個位元組；
- Additional Section 部分占用的位元組數為所有記錄位元組數之和，每條記錄包括功能變數名稱，TTL (4位元組)，Class (2位元組，基本取值都是IN)，查詢類型(2位元組)，IP 地址(2位元組長度+4位元組內容)；因為 Additional Section 記錄的功能變數名稱都在 Answer Section 中出現過，所以這部分都可以利用 DNS 指針壓縮存儲，只需要存儲2個位元組的指針即可表示對應的功能變數名稱，所以Additional Section 部分的記錄占用的位元組數為2+4+2+2+6=16個位元組；
綜上所述，數據包總長度為12+5+(31+(15(N-1))+16N，再根據前述 DNS 大小限制不超過512位元組的要求，可以得 N 不超過15組，再加上早期設計的時候考慮到預留一些 buffer 於是就有了現在全球13組根功能變數名稱伺服器的結果。
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