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真能重启“互联网”?你看懂流浪地球了吗

中兴文档 2023/2/17 17:34:09 责编:梦泽

最近大火的电影《流浪地球 2》,各位粉丝有没有看过啊?

其中最令人惊心动魄的片段要数“重启互联网”了。

在影片中的“重启互联网”,重启的是位于中国、日本和美国的互联网根服务器,恢复全球互联网,保证分散在全球各地的上千台行星发动机成功并网。

即使是 5G 冲浪的小编看到“重启互联网”、“根服务器”这一段也有诸多疑问。

激情二刷终于搞懂,在这里小编为大家答疑解惑~

什么是根服务器?

在现实中,根服务器全名叫根域名服务器(root name server),它主要用来管理互联网的主目录,提供顶级域名解析服务。

如果全球互联网是座超大型图书馆,那么根服务器就是管理整个图书馆书籍的查询系统,通过根服务器我们就能在茫茫书海中快速找到《流浪地球》这本小说。

目前全球有 13 个 IPv4 根服务器,1 个为主根服务器在美国,其余 12 个均为辅根服务器,其中 9 个在美国,3 个分别在英国、瑞典和日本。

每天主根服务器列表会被复制到分布在全球各地的 12 个辅根服务器上。

Tips

通常我们理解的服务器是某一台主机,其实这 13 个根服务器是指 13 个根服务器的 IP 地址。我们访问某个根服务器并不是访问某一台具体的主机,而是分布在全球各地拥有这个 IP 地址、内容相同且同步更新的多台服务器。

通过查阅影片中关于世界观设定的资料,电影里根服务器并不是单指根域名服务器,而是同时拥有根域名服务器功能和骨干路由器功能的集合体。

根服务器是如何工作的?

这座庞大的“图书馆”的查询系统是如何工作的?

茫茫书海,如何快速找到一本《流浪地球》?

我们要先从域名系统(DNS,Domain Name System)讲起,计算机在网络上进行通讯时只能识别 IP 地址(如:123.123.123.123),全球大约有 43 亿个 IPv4 地址,如此多的 IP 地址我们肯定是记不住的。

于是我们将难以记忆的 IP 地址关联到一组有意义且方便记忆的字符上,这组有特殊意义的字符就叫做域名。

我们采用一个数据库来管理域名和 IP 地址的对应关系,这个数据库就是域名系统(DNS)。

在我们上网时,DNS 自动把我们的域名“翻译”成对应的 IP 地址,域名和 IP 地址间的翻译转换过程称为域名解析,关于 DNS 的详细介绍请戳《什么是 DNS?

DNS 具有多层次结构,划分如下:

域名 DNS

服务器说明根域名

服务器域名系统的最上层。

下层的某个 DNS 服务器无法解析某个域名时,从根域服务器逐层向下找,一定能找到对应的 IP 地址。顶级域顶级域名

服务器由因特网域名与地址管理机构(ICANN)进行管理,某个国家或者组织使用的名称类型。例如:

域名DNS
服务器
说明
根域根域名
服务器
域名系统的最上层。
下层的某个 DNS 服务器无法解析某个域名时,从根域服务器逐层向下找,一定能找到对应的 IP 地址。
顶级域顶级域名
服务器
由因特网域名与地址管理机构(ICANN)进行管理,某个国家或者组织使用的名称类型。
例如:
国家顶级域名:.uk:英国.jp:日本.cn:中国。国际顶级域名:.com:企业、.edu:教育机构.gov:政府机构.mil:军事部门.net:网络运行服务机构.org:非盈利性组织
二级域权威域名
服务器
顶级域名之下的域名。在国际顶级域名之下,表示域名注册人在网上的名称,例如:.zte、.163。在国家顶级域名之下,表示注册企业类别的符号,例如:.com、.edu、.gov、.net。
子域名
(三级域及以上级别域)
/隶属于二级域。不需要通过管理域名的机构注册,可以用来表示二级域管理员提供的服务。.www:普通网站.mail:邮箱。

看完这些专业的术语,是不是还有一点迷惑呢?

小编还是用图书馆来“举栗”吧!

  • 根域服务器管理图书馆内中文区、英文区等各个区域。

  • 顶级域服务器管理中文区内的科幻区、历史区等各个区域。

  • 权威域名服务器管理科幻区内所有书架里的书籍。

当我用计算机接入互联网时,因特网业务提供者(ISP,Internet Service Provider)就会为我这台计算机分配一个本地域名 DNS 服务器的 IP 地址。

这个 DNS 服务器不属于以上结构,却可以把我的 DNS 请求转发到以上介绍的层次结构中。

在我浏览网页时,我的计算机首先会向本地域名服务器发送 DNS 请求,如果没有查询到目标 IP 地址,本地域名服务器就会请求根域服务器迭代查询目标 IP 地址。

就好比,我要在图书馆借阅一本《流浪地球》。

如果我曾经借阅过,我就会知道这本书在图书馆里的哪个位置,到达图书馆直接找到它,开心地阅读。

如果没有借阅过,我不知道这本书在哪里,到达图书馆后可以通过图书馆里的查询系统依次找到中文区 → 科幻区 →《流浪地球》的位置,最后开心地阅读。

根服务器我国到底有没有?

读到这里,聪明的小伙伴可能有疑问了:前面讲到过目前全球有 13 个根服务器,并且唯一的一个主根服务器在美国。

电影中却有 3 个根服务器且分布在中日美,这跟现实对照不起来啊!

别急,让小编我细细讲来。

互联网通信离不开 IP 协议,目前被广泛使用的 IP 协议是 IPv4,作为一个长度为 32bit 的地址,小编掐指一算,IPv4 最多可以有 43 亿个不同的地址。

IPv4 地址看着挺多,但实际上早就在 2019 年就已经被使用殆尽了,为了解决网络地址资源数量的问题,现在正在推行替代 IPv4 的下一代 IP 协议 —IPv6。

基于全新技术架构的全球下一代互联网(IPv6)根服务器测试和运营实验项目 — “雪人计划”在 2015 年 6 月 23 日正式发布。

“雪人计划”由我国下一代互联网工程中心领衔发起,2017 年 11 月 28 日,在与现有 IPv4 根服务器体系架构充分兼容基础上,已在全球完成 25 台 IPv6 根服务器架设,IPv6 根服务器分布情况参见下表。

国家主根服务器辅根服务器
中国13
美国12
日本10
印度03
法国03
德国02
俄罗斯01
意大利01
西班牙01
奥地利01
智利01
南非01
澳大利亚01
瑞士01
荷兰01

巧了么这不是,根据“雪人计划”,3 个 IPv6 主根服务器分别架设在中国、美国、日本,真是科幻电影照进现实啦!

这么看来《流浪地球 2》目前是一部科幻片,在未来几十年后全球 IPv6 网络普及,IPv6 根服务器测试和运营实验顺利完成,我们会发现《流浪地球 2》其实是纪录片,嘻嘻~!

“重启互联网”究竟是重启什么?

根据影片里的设定,重启互联网应该是重启类似网络数据中心枢纽,但现实中的互联网是分布式去中心化的。

要实现两地间网络互通,可以实施的中转方案众多(例如:从北京到广州,不仅可以直接连接,也可以从武汉或者成都中转)。

如果骨干网络中的某一设备坏掉了只影响局部网络,不会出现影片当中影响整个互联网的情况。

而且根服务器只是提供域名解析服务的,是互联网中的一环,不是影片中设定的代表整个互联网,DNS 在 GPRS 网络中的位置如下图所示。

所以现实中可以有“重启根服务器”却没有“重启互联网”这样的说法。

敲重点啦!

  • 现实中根服务器是指根域名服务器。

  • DNS 服务器对于终端用户来说就像电话号码本,方便记录联系方式,不用根服务器也可以正常上网。

  • 目前全球有 13 个 IPv4 根服务器,其中 1 个 IPv4 主根服务器在美国。

未来全球有 25 台 IPv6 根服务器,其中 3 个 IPv6 主根服务器分别在中国、美国和日本。

好啦,关于《流浪地球 2》的一个小小疑问,小编已经搞懂了~

本文来自微信公众号:中兴文档 (ID:ztedoc)

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关键词:互联网根服务器

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