本APNIC文摘原標題為The root of the DNS revisited，由Geoff Huston撰文。
上篇Geoff Huston說明DNS解析流程及根區的重要性，本篇則探討如何有效達成根區規模化。
根區規模化
DNS權威伺服器的原始模型源自單點傳播路由的概念。單一伺服器名稱搭配單一IP位址，且此伺服器位於網路中的單一位置。要改變伺服器的負載量，就必須使用更大的伺服器，同時增加網路負載。然而，這個模型無法解決單一弱點或服務最佳化的問題。
DNS的解決方式是使用多筆域名伺服器紀錄。DNS解析器會在原始查詢沒有回應時轉向其他伺服器，如此一來，多個伺服器可以成為彼此的備案。解析器會保留各根區伺服器的查詢回應速度紀錄，並永遠選擇最快的伺服器。
利用多個伺服器擴大根區規模的問題，在於伺服器回應查詢時的完整性和大小。解析器向根區查詢域名伺服器時，需要一次知道所有符合的伺服器嗎？回應的大小取決於伺服器的數量，若伺服器太多，回應可能會超過DNS用戶資料報協定（user datagram protocol，UDP）的尺寸限制（512位元）。我們現在之所以有13個根伺服器，就是以512位元上限的DNS回應所能涵蓋的最多伺服器數量計算出來的。
而當時這個計算還只假設所有回應都只使用IPv4位址。一旦加上IPv6的AAAA紀錄，回應又會變得更大。遞迴解析器若向某個根伺服器查詢其他根伺服器，並取得所有同時支援IPv4與IPv6的13個根伺服器的回應，這個回應至少有823位元，若包含DNS安全擴充（DNS Security Extensions，DNSSEC）簽名則要1,097位元，若再加上DNS cookie，還會更大。
在今日的DNS環境中，如果查詢中並未特別標註他們可以接受超過512位元的回應，根伺服器通常只會回傳一部分：列出13個根伺服器但刪減位址清單，以符合512位元的尺寸限制。
如果不考慮新增根伺服器，有什麼其他擴大規模的方法？
第一反應可能是打造網路負載量、處理通量更大的伺服器。但在13的數量限制下，無論如何都跟不上網路擴大的速度。下一步擴大規模的方式，是將單點傳輸服務改成任意傳輸（anycast）。根伺服器單一IP位址可能只有26筆（13筆IPv4、13筆IPv6），但這些伺服器現在都使用任意傳輸技術，在多個不同地點複製提供根伺服器服務。root-servers.org 紀錄所有根伺服器服務地點數量。
根伺服器系統大力擁抱任意傳輸技術。目前全球共有1,396個根伺服器instance，相較於2020年9月的1,098個，在短短2年內新增30%。實際的權威伺服器主機會比instance地點數量更多，因為現在普遍做法是在同一個地點安裝多個伺服器引擎，將收到的查詢分散給多個備用引擎。
然而，這樣的擴張方式可能仍有不足。若2016年至2020年間的成長趨勢重現，兩年後的根伺服器負載至少必須翻倍，再兩年後再翻倍，以此類推。維持指數成長絕非易事。
任意傳播的模式可以無限擴張嗎？還是需要其他解方？
過去幾十年來有許多針對根區服務及DNS行為的服務。研究顯示，大部分根伺服器收到的查詢都是NXDOMAIN（無此域名）回應。也就是說，雖然理論上根伺服器僅需回應快取不知道的查詢，但事實上根伺服器絕大多數都在回應無此域名的查詢。
下篇將介紹現行根區規模化的做法，並分析利弊缺失。
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*台灣網路資訊中心（TWNIC）與亞太網路資訊中心（APNIC）合作，定期精選APNIC Blog文章翻譯摘要，提供中心部落格讀者了解目前亞太地區網路發展之最新趨勢。原文標題為The root of the DNS revisited。
圖片來源： APNIC Blog
