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大型互联网网站和服务采用cdn使用户就近访问资源以提高访问速度。cdn在各地区、各运营商部署的节点，大多通过dns进行流量调度。
权威dns服务器的分离解析（split dns）技术根据不同来源ip地址对同一域名返回不同的解析结果，实现了差异化的流量调度。
当用户使用运营商提供的本地递归dns服务器时，该方法能较好地将用户引导到最优的cdn节点，因为权威dns服务器看到的查询源ip即递归服务器ip与用户处于同一地区和运营商。
然而，随着公共dns服务的流行（如opendns、google public dns、114dns等），递归服务器的ip地址已无法代表用户所在的地区和运营商。
即使公共dns服务采用了anycast部署，其节点分布仍存在很大局限性，尤其是国外的opendns和google公共dns目前在中国大陆尚无节点。
为了给使用公共dns服务的用户提供更准确的cdn域名引导，edns client subnet（ecs）扩展允许递归dns服务器将用户ip子网信息包含在dns查询请求中，以帮助权威服务器识别用户位置和运营商，返回最优的解析结果。
ecs的工作机制在rfc 7871中定义，目前被google、opendns和腾讯dnspod等公共dns服务所支持。
支持ecs的权威解析方案
isc bind作为最流行的开源dns服务器软件，从2016年的9.11版本开始试验性地支持权威服务器的ecs功能；但由于geoip支持的局限性使其实现难以符合rfc规范，且配置效率低下，该功能在2018年9.13.1版本中被移除。
目前支持ecs的权威dns服务器软件有gdnsd和powerdns。
上海交通大学的邮件系统、入校vpn和开源软件ftp 镜像等访问量较大的服务配置有多个运营商的服务地址。
服务地址的选择过去采用isc bind的视图（view）功能实现dns分离解析，始终存在对公共dns用户的错误引导问题，尤其是将众多使用google等国外公共dns的国内用户，引导到邮件系统的海外镜像节点，造成访问速度显著下降。
为了解决该问题，学校权威域名服务引入支持ecs的方案来替代isc bind的视图功能。
新方案采用gdnsd软件，建立支持ecs的cname跳转专用子域ecslb.sjtu.edu.cn，对需要分离解析的如vpn.sjtu.edu.cn域名，首先cname指向由gdnsd提供服务vpn.ecslb.sjtu.edu.cn，再依据ecs或递归ip提供不同的解析结果，如图1所示。sjtu.edu.cn域仍由原先的isc bind服务器解析，且不再需要视图配置。
图1 权威解析ecs 配置示意
gdnsd的geoip插件用于支持gslb（全局负载均衡），但利用默认的maxmind geoip数据库不能实现国内几大运营商的区分（gdnsd尚不支持geoip asn数据库），因此我们使用clang.cn提供的国内运营商ipv4和ipv6地址段在gdnsd配置文件中定义“nets”实现自定义的ip段到“数据中心”的映射。
为了验证ecs权威解析的效果，从202.120.2.x的教育网地址发起对vpn.sjtu.edu.cn的dns请求，同时利用gdnsd的reflect插件配置whoami子域名返回递归服务器地址和ecs地址。
对于不支持ecs的百度公共dns（180.76.76.76），其递归地址111.1.52.5（图2-a）属于浙江省移动，因此解析的“cm.vpn”移动地址（图2-b），对教育网用户不是最优。
支持ecs的腾讯dnspod（119.29.29.29），尽管其递归来源183.57.53.63（图2-c）属于广东省电信，但根据其提供的ecs地址202.120.2.1仍可将用户引导到最优的教育网入口（图2-d）。
图2 vpn.sjtu.edu.cn 解析结果对比
ecs优化效果分析
jia zhang等人2017年对alexa排名前1万的网站域名进行了探测，结果显示在过去5年间cdn的使用率没有明显增长，但权威服务器支持ecs的比例有了显著提升，排名前100的网站有超过50%支持ecs。
过去的研究更多地关注cdn或网站侧支持ecs的情况，而学校权威域名服务启用ecs的效益取决于使用公共dns服务的用户规模和公共dns对ecs的支持情况。
通过对校园网dns服务器和校园网出口dns流量持续一个月的分析，9.38万个校园网用户中有1.87万使用校外公共dns服务（按独立ip统计），占比达20%。
各公共dns的用户数统计见表1，google和腾讯dnspod默认支持ecs，opendns申请后也对我校域名启用ecs，三者合并用户数8922个，由此计算学校权威域名kok手机登录入口的服务支持ecs后可使9.5%的校园网内用户受益。
表1 校园网用户dns 服务选择
图3显示了两台gdnsd权威服务器一个月内每小时的请求数，两台合计处理平均每秒204.5个请求，其中支持ecs的请求占25.1%。
图3 gdnsd 服务器请求量
全月处理的1.24亿个ecs查询请求，来自总共2038个ip地址，分属51个不同的自治系统，统计如表2。
表2 ecs请求源地址分布统计
其中来自google和opendns的请求最多，分别占总ecs请求数的73.50%和20.19%。支持ecs的请求中，来自中国大陆地区的仅占5.31%。ecs查询携带的用户地址信息，99.41%为ipv4地址，ipv6仅占0.59%。
使用支持ecs的权威服务器（如gdnsd等）替代传统的isc bind视图配置，可有效解决校园网用户及国内用户使用google、opendns等公共dns服务时的分区域、分运营商解析问题。
流量分析结果显示，上海交通大学校园网内有9.5%的用户使用支持ecs的公共dns服务，该改进可使8922位校园网用户受益。
与此同时，gdnsd权威服务器上线后，处理的校外递归dns服务器请求中，有25.1%的查询请求支持ecs，因此该方案的部署具有显著的意义。
（作者：上海交通大学网络信息中心 章思宇 封寒松 黄保青）
（基金项目：赛尔网络下一代互联网技术创新项目（ngii20170118）
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