近日，互聯網頂級域名“.net”在F根服務器(由互聯網基礎軟件研發機構ISC運行)以及E根(由美國國家航空航天局運行)的解析出現了故障。

　　由于“.net”和“.com”(通用頂級域名)以及“.cn”(中國的國家代碼頂級域名)一樣，是互聯網使用范圍最廣的頂級域名之一，有一千三百四十多萬注冊量，其解析故障導致了大量使用“.net”域名的網站和服務器從互聯網“斷開網絡連接”，持續3小時18分鐘。

　　這次事件在國際互聯網社群造成很大的影響，互聯網域名系統國家工程研究中心主任毛偉研究員，針對此次斷網事件進行了解讀和分析。

　　一、復盤：域名解析故障疊加路由控制失效導致的斷網事件

　　2月22日，F根的運行機構--互聯網基礎軟件研發機構ISC(Internet System Consortium，DNS開源項目BIND的維護單位) 發布了一份報告，對此次事件的原因進行了說明。

　　根據該報告披露，此次斷網的原因是：F根部分服務節點部署在美國CDN廠商Cloudflare的網絡中。由于Cloudflare在其網絡基礎軟件進行升級時，出現了故障，不能正常對互聯網返回F根服務器的尋址信息。

　　在故障修復之前，由于Cloudflare沒有及時停止對互聯網廣播F根的服務地址(F根的IP地址)，大量用戶流量仍然被路由到Cloudflare運行的故障F根節點訪問，導致無法訪問所有“.net”域名的互聯網服務。

　　1月23日，在收到用戶反饋“斷網”后，Cloudflare停止了對外廣播(BGP)F根的服務地址，互聯網用戶對F根的訪問流量被定位到其他機構運行的F根服務節點上。

　　完成故障修復后，Cloudflare重新對外廣播F根的服務地址，向互聯網用戶提供正常的根區解析服務。(報告原文地址：https://www.isc.org/docs/f-root/incident-2020-01.pdf)

　　由美國國家航空航天局(NASA)運行的E根的部分服務節點也部署在美國CDN廠商Cloudflare的網絡中，并受此次故障影響，其原因應該是一樣的。

　　二、啟示：“路由斷網”和“域名斷網”既相互區別，又有所聯系

　　此次斷網事件讓“域名系統”和“路由系統”再次成為高亮詞。

　　回顧互聯網的安全史，大概沒有哪個單一系統故障能像域名系統和路由系統，一旦出現故障就可以造成大面積的網絡癱瘓或服務中斷。

　　但這次事件的原因交織了兩個“斷網”要素：突然出現的“域名斷網”，需要通過“路由斷網”來終止不利影響。

　　在此次斷網事件中，首先是因為域名系統的解析故障，導致了根服務器(F根)反饋了錯誤的“.net”域名解析結果。

　　ISC官方說此次故障是由于F根節點(Cloudflare公司)的基礎軟件(underlying software)升級導致的：運行在cloudflare的F根節點軟件升級后出了bug，導致返回“.net” 頂級域名的NS 記錄時沒有反饋glue記錄(“.net”權威服務器的IP地址)從而導致用戶無法進行下一步DNS解析。

　　但這一配置故障并不是決定性的。全球的根服務器系統，早就通過部署“鏡像節點“并以BGP+Anycast的機制保證根服務器的解析，不會因為部分節點失效而出現故障。

　　但是，這一機制的前提是要駕馭好基于BGP的全球互聯網路由控制系統。在發現了Cloudflare運行的F根節點出現問題后，如果第一時間通過路由控制(BGP)停止對全球互聯網廣播服務地址(讓錯誤的F根節點“斷網”)，那么該節點提供的錯誤域名解析就不會影響到用戶。

　　用戶會通過BGP+Anycast機制找到提供正確域名解析的其他F根節點。

　　三、延伸：“斷網”是多種因素共同作用的復雜現象，要區別斷網的層次

　　“互聯網域名系統”(簡稱“域名系統”)和“互聯網路由控制系統”(簡稱“路由控制系統”)在全球網絡的互聯互通中扮演了什么角色?

　　一般來說，互聯網的用戶終端(電腦、手機等)要想訪問一個網頁(網站服務器)，

　　首先需要通過域名系統的“查詢功能”獲取網站的IP地址;

　　然后再在根據路由控制系統提供的“尋址功能”將消息(訪問請求)發送給網站。

　　類比郵政系統，域名系統類似收件人的地址查詢系統，根據收件人的名字反饋收件地址;路由控制系統類似于導航系統，根據收件地址，在實際的道路網中規劃處一條最合理的寄送道路。

　　域名系統故障，稱為“域名斷網”，也即，用戶無法查詢到通信對象的IP地址;路由控制系統故障，稱為“路由斷網”，也即用戶無法根據通信對象的IP地址發起訪問請求。

　　域名故障容易導致大面積斷網的本質，是因為域名系統是集中層次化管理，單點失效會傳導給所有依賴此服務的網絡。

　　路由故障容易導致大面積斷網，是因為互聯網是以“自治域”為單位互聯互通，路由控制一旦失效，就是一個自治域網絡級別的斷網。

　　同時，路由安全的保護機制RPKI(互聯網碼號資源公鑰基礎設施)使得路由控制系統也同域名一樣，依賴層次化的IP地址認證體系，這是全球互聯網的根本運行機制和資源分配體系決定的。

　　四、結束語：

　　由大量異構網絡互聯互通而成的“全球互聯網”，依舊會依賴互聯網域名系統提供的“統一命名空間”和互聯網路由系統提供的“統一尋址空間”。

　　此次根服務器故障和滯后的路由控制，導致的是一個“通用頂級域名”無法解析，如果影響的是一個國家代碼頂級域名，將會在國際上引來巨大的爭議。

　　盡管學術界和工業界已經不斷地提出安全解決方案，但在可預見的未來，伴隨著他們運行風險不會消失。域名系統和路由系統的安全保障工作，沒有終點，只有不斷出現的新的更高水平的起點。

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