真能重啟“互聯(lián)網(wǎng)”？你看懂流浪地球了嗎

  ICC訊 最近大火的電影《流浪地球 2》，各位粉絲有沒有看過啊?

  其中最令人驚心動魄的片段要數(shù)“重啟互聯(lián)網(wǎng)”了。

  在影片中的“重啟互聯(lián)網(wǎng)”，重啟的是位于中國、日本和美國的互聯(lián)網(wǎng)根服務器，恢復全球互聯(lián)網(wǎng)，保證分散在全球各地的上千臺行星發(fā)動機成功并網(wǎng)。

  即使是 5G 沖浪的小編看到“重啟互聯(lián)網(wǎng)”、“根服務器”這一段也有諸多疑問。

  激情二刷終于搞懂，在這里小編為大家答疑解惑~

  什么是根服務器?

  在現(xiàn)實中，根服務器全名叫根域名服務器(root name server)，它主要用來管理互聯(lián)網(wǎng)的主目錄，提供頂級域名解析服務。

  如果全球互聯(lián)網(wǎng)是座超大型圖書館，那么根服務器就是管理整個圖書館書籍的查詢系統(tǒng)，通過根服務器我們就能在茫茫書海中快速找到《流浪地球》這本小說。

  目前全球有 13 個 IPv4 根服務器，1 個為主根服務器在美國，其余 12 個均為輔根服務器，其中 9 個在美國，3 個分別在英國、瑞典和日本。

  每天主根服務器列表會被復制到分布在全球各地的 12 個輔根服務器上。

  Tips

  通常我們理解的服務器是某一臺主機，其實這 13 個根服務器是指 13 個根服務器的 IP 地址。我們訪問某個根服務器并不是訪問某一臺具體的主機，而是分布在全球各地擁有這個 IP 地址、內容相同且同步更新的多臺服務器。

  通過查閱影片中關于世界觀設定的資料，電影里根服務器并不是單指根域名服務器，而是同時擁有根域名服務器功能和骨干路由器功能的集合體。

  根服務器是如何工作的?

  這座龐大的“圖書館”的查詢系統(tǒng)是如何工作的?

  茫茫書海，如何快速找到一本《流浪地球》?

  我們要先從域名系統(tǒng)(DNS，Domain Name System)講起，計算機在網(wǎng)絡上進行通訊時只能識別 IP 地址(如：123.123.123.123)，全球大約有 43 億個 IPv4 地址，如此多的 IP 地址我們肯定是記不住的。

  于是我們將難以記憶的 IP 地址關聯(lián)到一組有意義且方便記憶的字符上，這組有特殊意義的字符就叫做域名。

  我們采用一個數(shù)據(jù)庫來管理域名和 IP 地址的對應關系，這個數(shù)據(jù)庫就是域名系統(tǒng)(DNS)。

  在我們上網(wǎng)時，DNS 自動把我們的域名“翻譯”成對應的 IP 地址，域名和 IP 地址間的翻譯轉換過程稱為域名解析，關于 DNS 的詳細介紹請戳《什么是 DNS?》。

  DNS 具有多層次結構，劃分如下：

  域名 DNS

  服務器說明根域名

  服務器域名系統(tǒng)的最上層。

  下層的某個 DNS 服務器無法解析某個域名時，從根域服務器逐層向下找，一定能找到對應的 IP 地址。頂級域頂級域名

  服務器由因特網(wǎng)域名與地址管理機構(ICANN)進行管理，某個國家或者組織使用的名稱類型。例如：

  域名DNS

  服務器說明

  根域根域名

  服務器域名系統(tǒng)的最上層。

  下層的某個 DNS 服務器無法解析某個域名時，從根域服務器逐層向下找，一定能找到對應的 IP 地址。

  頂級域頂級域名

  服務器由因特網(wǎng)域名與地址管理機構(ICANN)進行管理，某個國家或者組織使用的名稱類型。

  例如：

  國家頂級域名：.uk：英國.jp：日本.cn：中國。國際頂級域名：.com：企業(yè)、.edu：教育機構.gov：政府機構.mil：軍事部門.net：網(wǎng)絡運行服務機構.org：非盈利性組織

  二級域權威域名

  服務器頂級域名之下的域名。在國際頂級域名之下，表示域名注冊人在網(wǎng)上的名稱，例如：.zte、.163。在國家頂級域名之下，表示注冊企業(yè)類別的符號，例如：.com、.edu、.gov、.net。

  子域名

  (三級域及以上級別域)/隸屬于二級域。不需要通過管理域名的機構注冊，可以用來表示二級域管理員提供的服務。.www：普通網(wǎng)站.mail：郵箱。

  看完這些專業(yè)的術語，是不是還有一點迷惑呢?

  小編還是用圖書館來“舉栗”吧!

  根域服務器管理圖書館內中文區(qū)、英文區(qū)等各個區(qū)域。

  頂級域服務器管理中文區(qū)內的科幻區(qū)、歷史區(qū)等各個區(qū)域。

  權威域名服務器管理科幻區(qū)內所有書架里的書籍。

  當我用計算機接入互聯(lián)網(wǎng)時，因特網(wǎng)業(yè)務提供者(ISP，Internet Service Provider)就會為我這臺計算機分配一個本地域名 DNS 服務器的 IP 地址。

  這個 DNS 服務器不屬于以上結構，卻可以把我的 DNS 請求轉發(fā)到以上介紹的層次結構中。

  在我瀏覽網(wǎng)頁時，我的計算機首先會向本地域名服務器發(fā)送 DNS 請求，如果沒有查詢到目標 IP 地址，本地域名服務器就會請求根域服務器迭代查詢目標 IP 地址。

  就好比，我要在圖書館借閱一本《流浪地球》。

  如果我曾經(jīng)借閱過，我就會知道這本書在圖書館里的哪個位置，到達圖書館直接找到它，開心地閱讀。

  如果沒有借閱過，我不知道這本書在哪里，到達圖書館后可以通過圖書館里的查詢系統(tǒng)依次找到中文區(qū) → 科幻區(qū) →《流浪地球》的位置，最后開心地閱讀。

  根服務器我國到底有沒有?

  讀到這里，聰明的小伙伴可能有疑問了：前面講到過目前全球有 13 個根服務器，并且唯一的一個主根服務器在美國。

  電影中卻有 3 個根服務器且分布在中日美，這跟現(xiàn)實對照不起來啊!

  別急，讓小編我細細講來。

  互聯(lián)網(wǎng)通信離不開 IP 協(xié)議，目前被廣泛使用的 IP 協(xié)議是 IPv4，作為一個長度為 32bit 的地址，小編掐指一算，IPv4 最多可以有 43 億個不同的地址。

  IPv4 地址看著挺多，但實際上早就在 2019 年就已經(jīng)被使用殆盡了，為了解決網(wǎng)絡地址資源數(shù)量的問題，現(xiàn)在正在推行替代 IPv4 的下一代 IP 協(xié)議 —IPv6。

  基于全新技術架構的全球下一代互聯(lián)網(wǎng)(IPv6)根服務器測試和運營實驗項目 — “雪人計劃”在 2015 年 6 月 23 日正式發(fā)布。

  “雪人計劃”由我國下一代互聯(lián)網(wǎng)工程中心領銜發(fā)起，2017 年 11 月 28 日，在與現(xiàn)有 IPv4 根服務器體系架構充分兼容基礎上，已在全球完成 25 臺 IPv6 根服務器架設，IPv6 根服務器分布情況參見下表。

  國家主根服務器輔根服務器

  巧了么這不是，根據(jù)“雪人計劃”，3 個 IPv6 主根服務器分別架設在中國、美國、日本，真是科幻電影照進現(xiàn)實啦!

  這么看來《流浪地球 2》目前是一部科幻片，在未來幾十年后全球 IPv6 網(wǎng)絡普及，IPv6 根服務器測試和運營實驗順利完成，我們會發(fā)現(xiàn)《流浪地球 2》其實是紀錄片，嘻嘻~!

  “重啟互聯(lián)網(wǎng)”究竟是重啟什么?

  根據(jù)影片里的設定，重啟互聯(lián)網(wǎng)應該是重啟類似網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心樞紐，但現(xiàn)實中的互聯(lián)網(wǎng)是分布式、去中心化的。

  要實現(xiàn)兩地間網(wǎng)絡互通，可以實施的中轉方案眾多(例如：從北京到廣州，不僅可以直接連接，也可以從武漢或者成都中轉)。

  如果骨干網(wǎng)絡中的某一設備壞掉了只影響局部網(wǎng)絡，不會出現(xiàn)影片當中影響整個互聯(lián)網(wǎng)的情況。

  而且根服務器只是提供域名解析服務的，是互聯(lián)網(wǎng)中的一環(huán)，不是影片中設定的代表整個互聯(lián)網(wǎng)，DNS 在 GPRS 網(wǎng)絡中的位置如下圖所示。

  所以現(xiàn)實中可以有“重啟根服務器”卻沒有“重啟互聯(lián)網(wǎng)”這樣的說法。

  敲重點啦!

  現(xiàn)實中根服務器是指根域名服務器。

  DNS 服務器對于終端用戶來說就像電話號碼本，方便記錄聯(lián)系方式，不用根服務器也可以正常上網(wǎng)。

  目前全球有 13 個 IPv4 根服務器，其中 1 個 IPv4 主根服務器在美國。

  未來全球有 25 臺 IPv6 根服務器，其中 3 個 IPv6 主根服務器分別在中國、美國和日本。

  好啦，關于《流浪地球 2》的一個小小疑問，小編已經(jīng)搞懂了~