摘要：該文針對國外，或者偏遠地區(qū)電子郵件訪問速度慢的問題，提出了一種基于郵件系統(tǒng)的智能DNS解析。通過閱讀mydns軟件的源碼，在mydns源碼的基礎(chǔ)上進行修改，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫mysql，使得DNS服務(wù)器能夠智能識別出距離用戶物理位置最近的CDN服務(wù)器，用戶向此服務(wù)器提出發(fā)送或者接收郵件的請求，從而加快用戶發(fā)送或者接收郵件的速度，提高用戶體驗。

關(guān)鍵詞：郵件加速；DNS智能化；mysql數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）07-1481-04

互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)越來越普及，電子郵件已經(jīng)成為商務(wù)人士溝通、交流的重要方式。很多外貿(mào)公司在經(jīng)營對外貿(mào)易時，經(jīng)常需要工作人員出國參加展會。而電子郵件作為必要的通訊手段，在國外或者偏遠地區(qū)訪問的速度卻很慢，造成工作商務(wù)人士獲取有效信息的延遲，降低了工作效率。

隨著計算機和通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及各種新應(yīng)用的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日益復雜，對網(wǎng)絡(luò)資源的需求迅速增加。中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心CNNIC發(fā)布的《第30次中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》顯示：截至2012年6月底，我國網(wǎng)民規(guī)模已高達5.38億，較2011年底增加了5%；互聯(lián)網(wǎng)普及率達到39.9%，其中手機網(wǎng)民規(guī)模達到3.88億，超過臺式電腦網(wǎng)民數(shù)3.8億。如何緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞、提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，已成為困擾眾多服務(wù)提供商的一大難題。

內(nèi)容分布式服務(wù)是有效的有效解決方案，在這種背景下內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network，CDN）應(yīng)運而生。CDN概念的基本思想是通過實現(xiàn)用戶對內(nèi)容的就近訪問來減少核心網(wǎng)流量和中心服務(wù)器負載，從而大大提高用戶的感受度，從技術(shù)層面上解決了由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點分布不均勻、單點失效等帶來的服務(wù)質(zhì)量降低的問題。CDN的技術(shù)原理是通過在現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中在靠近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”放置適當數(shù)量的服務(wù)器，將網(wǎng)站的內(nèi)容從核心網(wǎng)推向這些代理，從而減小傳輸時延和網(wǎng)絡(luò)抖動等影響因素，使得用戶能得到高質(zhì)量的內(nèi)容服務(wù)。

DNS重定向是一個在多個地點之間進行網(wǎng)絡(luò)交通優(yōu)化，全球負載均衡，訪問重定向的內(nèi)容服務(wù)器。它與標準的DNS協(xié)議相兼容，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度、客戶的地理分布以及服務(wù)器的狀態(tài)選擇性能最優(yōu)的服務(wù)器來響應(yīng)客戶的DNS請求，加快用戶獲取所需服務(wù)的速度。

1 DNS服務(wù)器域名解析的基本知識

1.1 DNS的概念和基本組成

DNS又稱為域名系統(tǒng)，是域名系統(tǒng) （Domain Name System） 的縮寫。DNS又稱為域名系統(tǒng)，是域名系統(tǒng) （Domain Name System） 的縮寫。DNS是基于TCP/IP架構(gòu)的一項網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)，該系統(tǒng)用于命名組織到域?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)中的計算機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其功能就是將人類容易記憶的域名與不容易記憶的IP地址做轉(zhuǎn)換，它們之間的轉(zhuǎn)換工作稱為域名解析，域名解析需要由專門的域名解析服務(wù)器來完成，運行DNS軟件的這臺主機就稱作DNS服務(wù)器。

DNS由以下三部分組成：

1）域名空間和資源記錄，域名空間是一種樹狀層次結(jié)構(gòu)，資源記錄是與名字相關(guān)的一些數(shù)據(jù)。

2）域名服務(wù)器，它是認證權(quán)威，所有的認證信息組成一個單元稱為區(qū)，這些區(qū)可以分布于不同的服務(wù)器上以保證數(shù)據(jù)的冗余。

3）resolver是向域名服務(wù)器提出查詢請求并將結(jié)果返回給客戶的程序，將解析結(jié)果直接返回給用戶或向別的域名服務(wù)器進行查詢。

1.2 資源記錄

資源記錄是用于答復DNS客戶端請求的DNS數(shù)據(jù)庫記錄，每一個DNS服務(wù)器包含了它所管理的DNS命名空間的所有資源記錄。資源記錄包含和特定的主機有關(guān)的信息，如IP地址

提供服務(wù)的類型等。常見的資源記錄類型有：

1）其實授權(quán)結(jié)構(gòu)（SOA）：起始授權(quán)機構(gòu)。此記錄指定區(qū)域的起點。它所包含的信息有區(qū)域名、區(qū)域管理員電子郵件地址，以及指示輔助DNS服務(wù)器如何更新區(qū)域數(shù)據(jù)文件的設(shè)置等。

2）主機（A）：地址。主機（A）記錄是名稱解析的重要記錄，它用于將特定的主機名映射到對應(yīng)的主機IP地址上?？梢栽贒NS服務(wù)器中手動創(chuàng)建或通過DNS客戶端動態(tài)更新來創(chuàng)建。

3）別名（CNAME）：標準名稱。此記錄用于將某個別名指向到某個主機（A）記錄上，從而無需為某個需要新名字解析的主機額外創(chuàng)建A記錄。

4）郵件交換器（MX）：郵件交換器。此記錄列出了負責接收發(fā)到域中的電子郵件主機，通常用于郵件的收發(fā)。

5）名稱服務(wù)器（NS）：名稱服務(wù)器。此記錄指定負責此DNS區(qū)域的權(quán)威名稱服務(wù)器。

1.3 DNS服務(wù)器的解析原理

1）客戶端首先將其域名解析的請求發(fā)送到本地DNS服務(wù)器，本地DNS服務(wù)器將在本地數(shù)據(jù)庫中查詢是否存在客戶所要求的緩存記錄。

2）如果本地DNS服務(wù)器緩存中找不到客戶所需要的查詢信息，則將此客戶端的請求發(fā)送到跟域名的DNS服務(wù)器。

3）客戶端的DNS服務(wù)器利用跟域名服務(wù)器解析到的地址訪問下一級的DNS服務(wù)器，得到維護再下一級域名的DNS服務(wù)器地址。

4）按照上述遞歸方法逐級接近請求解析的目標，最后在維護有目標域名的DNS服務(wù)器上找到相應(yīng)的IP地址信息。

5）客戶端的本地DNS服務(wù)器將遞歸查詢得到的結(jié)果返回給客戶端。

6）客戶端利用本地DNS服務(wù)器查詢得到的IP地址訪問目標主機。

2 DNS服務(wù)器和代理緩存服務(wù)器之間距離參數(shù)的獲取

2.1 相對坐標的獲取

為了獲取DNS服務(wù)器和代理緩存服務(wù)器之間的距離，在地圖上把所有的省份進行坐標定位，獲得相對坐標值，并且把每一個省賦予唯一的一個id值。得到一張表，命名為region，region表信息如下（取前10行）：

表1

2.2 不同地區(qū)IP的獲取與處理

在互聯(lián)網(wǎng)上下載IP數(shù)據(jù)庫，保存為ip.txt。在IP數(shù)據(jù)庫中，某個地區(qū)的IP為幾個不連續(xù)的IP段。顯示IP數(shù)據(jù)庫中的前6行如表2所示。

對IP進行處理，轉(zhuǎn)化成可以使用的形式。處理方式如下：

把任意一個IP轉(zhuǎn)換成一個十進制的long long型的數(shù)。例如：IP為：192.168.1.1 。在程序中做相應(yīng)的處理使得：ip[0]=192，ip[1]=168，ip[2]=1，ip[3]=1。ip[i]中存儲的數(shù)據(jù)的二進制形式為：

ip[0]=11000000，ip[1]=10101000，ip[2]=00000001，ip[3]=00000001，

建立一個long long型的ip_long并初始化為0，接著通過位運算將ip_long左移八位并將ip[0]放在低八位，對ip[1]、ip[2]、ip[3]做相同處理，最后得到ip_long的二進制形式為11000000 10101000 00000001 00000001。以十進制的形式把此數(shù)取出，則ip_long= 3232235777。

利用上述方法，把IP數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，得到某個地區(qū)的start_ip和end_ip（均為long long型數(shù)據(jù)），以及對應(yīng)的標示地區(qū)的唯一id。轉(zhuǎn)化后的ip數(shù)據(jù)庫命名為ipmapping，ipmapping中內(nèi)容如下（只顯示前十行）：

表3

其中region為ipmapping表的外鍵，與region表的主鍵id相關(guān)聯(lián)。最后把這兩張表導入mysql數(shù)據(jù)庫中。

2.3 距離DNS服務(wù)器最近的代理緩存服務(wù)器的獲取

舉例說明DNS服務(wù)器最近的代理緩存服務(wù)器之間物理距離Lmn的計算：

假如檢測到發(fā)送請求的用戶的IP為202.205.156.1，轉(zhuǎn)換為long long 型的數(shù)為ip_long=11001010110011011001110000000001，其十進制表示為3402472449，在ipmapping表中查找3402472449所屬的IP范圍。連接數(shù)據(jù)庫中ipmapping和region表，構(gòu)造SQL語句：select pos_x， pos_y from region inner join ipmapping on region.id=ipmapping.region where 3402472449>=start_ip and 3402472449<=end_ip。查找得到，start_ip =3402472448<=ip_long=3402472449<= end_ip =3402472959，此范圍的數(shù)在ipmapping中對應(yīng)的region為28；在region表中，對應(yīng)id=28的地點為北京，其坐標為request_x =58，request_y=27。再假設(shè)其中一個代理緩存服務(wù)器服務(wù)器部署的地址的IP為59.77.15.16，利用同樣的方法可以得到此IP在region表中的id=14，在福建，其坐標為pos_x=62，pos_y=50。用戶和代理緩存服務(wù)器之間的距離為dis= pow（request_x-pos_x，2）+pow（request_y-pos_y，2）。若要求最近距離，只需選擇用戶和各個代理緩存服務(wù)器之間距離最小的那個即可。

3 距離參數(shù)智能化之后的DNS服務(wù)器解析過程

在mysql數(shù)據(jù)庫存儲三張數(shù)據(jù)庫表：

SOA表：

舉例說明：假設(shè)請求的用戶IP是127.0.0.1，我們部署的3個代理緩存服務(wù)器服務(wù)器的IP分別為119.75.218.70 、59.77.15.16和221.2.108.132。

用戶發(fā)出請求，要求解析www.baidu.com。先在本地DNS服務(wù)器中查找是否存在關(guān)于此IP用戶的相關(guān)緩存信息，若存在，則直接返回給該用戶。若沒有，則進一步把請求發(fā)送給智能DNS服務(wù)器。智能DNS服務(wù)器在接收到域名解析請求之后，首先查找在智能DNS服務(wù)器的緩存區(qū)域中是否存在關(guān)于域名www.baidu.com的解析結(jié)果。調(diào)用reply_cache_find（）函數(shù)來查找，若緩存中存在相關(guān)信息，則直接返回給用戶；若在緩存區(qū)域中找不到關(guān)于此域名的緩存內(nèi)容，則調(diào)用resolve（）函數(shù)來對此域名進行解析。

智能DNS服務(wù)器首先查找對于域www.baidu.com的解析。在zone_cache_find中查找，若zone_cache_find中找不到域www.baidu.com的信息，那么，連接SOA數(shù)據(jù)庫表，構(gòu)造SQL語句來查找域www.baidu.com的信息。可以看到，在SOA表中找不到此域的信息（這時，智能DNS服務(wù)器首先把域www.baidu.com添加到nagative_cache中。若再次查找域www.baidu.com，可以發(fā)現(xiàn)在nagative_cache中有緩存此域，那么本次不需要再次連接數(shù)據(jù)庫查找SOA表，直接根據(jù)nagative_cache中的信息返回給用戶。用戶接收到來自nagative_cache的信息，可知數(shù)據(jù)庫中不存在此域的任何信息）。然后，MyDNS內(nèi)部函數(shù)會做一些相應(yīng)的處理，查找下一個域baidu.com。同樣也是先在zone_cache_find中查找，若zone_cache_find中找不到域baidu.com的信息，那么，連接SOA數(shù)據(jù)庫表，構(gòu)造SQL語句來查找域 baidu.com的信息。這次在SOA表中找到滿足域baidu.com的一條記錄，且域baidu.com對應(yīng)的id是1（這時，智能DNS服務(wù)器先把這條記錄添加到zone_cache中。若再次查找域baidu.com，可以發(fā)現(xiàn)在zone_cache中有緩存此域，那么本次不需要再次連接數(shù)據(jù)庫查找SOA表，直接把zone_cache中的信息返回）。

接著label by label 地查找"www"主機。先查找域為1的"www"的ANY記錄。同樣也是先在zone_cache_find中查找，若zone_cache_find中找不到域為1的"www"的ANY記錄，那么，連接RR數(shù)據(jù)庫表，裝載RR記錄，構(gòu)造SQL語句來查找域為1的"www"的ANY記錄。可以看到，在RR表中找到滿足條件的兩條記錄，分別為"www"的A記錄和AAAA記錄，且兩條記錄對應(yīng)的data值均為1（這時，智能DNS服務(wù)器先把這兩條記錄添加到zone_cache中。若再次查找域為1的"www"的ANY記錄，可以發(fā)現(xiàn)在zone_cache中有緩存此域，那么本次不需要再次連接數(shù)據(jù)庫查找RR表，直接把zone_cache中的信息返回）。

智能DNS服務(wù)器在找到相應(yīng)lable的A記錄或者AAAA記錄時，則會轉(zhuǎn)到第三張EX表，調(diào)用源碼中添加的一些函數(shù)，把最優(yōu)的代理緩存服務(wù)器的IP返回給用戶。下面的解析過程就是我們對源碼做了相應(yīng)的修改之后的尋找最優(yōu)代理緩存服務(wù)器的過程（此處先考慮[Lmn]）。此處只介紹A記錄的處理過程（AAAA記錄的處理與A記錄的處理相同）。

在EX表中查找dns值為1的所有代理緩存服務(wù)器的相關(guān)信息（包括距離，服務(wù)器活動狀態(tài)，帶寬）?？梢钥吹剑贓X表中，dns值為1 的代理緩存服務(wù)器有3個。到底哪一個代理緩存服務(wù)器對該用戶來說是性能最優(yōu)的，我們根據(jù)下面的方法來判斷。系統(tǒng)首先根據(jù)用戶的IP得出用戶所在地的坐標，本例中假設(shè)為request_x =68，request_y=24（遼寧），dns值為1的三個代理緩存服務(wù)器的IP分別為：119.75.218.70，59.77.15.16，221.2.108.132，進一步可以得到三個代理緩存服務(wù)器的坐標為：

pos1_x=58，pos1_y=27（北京）；

pos2_x=62，pos2_y=50（福建）；

pos3_x=59，pos3_y=33（山東）

程序中最后返回給用戶的代理緩存服務(wù)器的IP是sel：119.75.218.70。實際判斷可知，遼寧的一個用戶發(fā)出請求，相比北京，福建，山東三個地方的代理緩存服務(wù)器，只從距離的角度考慮的話，北京的服務(wù)器是在距離因素上性能最優(yōu)的一個代理緩存服務(wù)器。

4 結(jié)束語

本文利用CDN內(nèi)容分發(fā)的思想，提出了一種基于郵件系統(tǒng)的智能DNS解析方法。該方法在mydns源碼的基礎(chǔ)上進行修改，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫mysql，實現(xiàn)了辨別距離DNS服務(wù)器物理位置最近的CDN服務(wù)器。用戶通過向此服務(wù)器提出發(fā)送或者接收郵件的請求，可以加快用戶收發(fā)郵件的速度，提高用戶體驗。

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