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本文由9527發表
根域名服務器是域名解析系統（DNS）中最爲頂級的域名服務器，它們負責管理頂級域的權威域名服務器地址。作爲互聯網基礎設施的重要部分，所有域名的解析操作均離不開它們。下面我們將從 DNS 協議實現的角度分析爲什麼全球只有13組根域名服務器。
13組根域名服務器的信息
其中，13組根域名服務器以英文字母 a 到 m 順序命名，域名格式爲“a~m.root-servers.net”，如“b.root-servers.net”。
DNS 數據包的大小限制
我們知道 DNS 協議是應用層協議，大多數情況下依賴傳輸層的 UDP 協議進行數據的傳輸(僅在重試的情況下可能使用 TCP 協議)。根據RFC 791規定，未保證 UDP 數據包傳輸成功率，儘量數據包控制在 571 字節以使數據包不會被分片傳輸。
除去 UDP 數據包自身包頭佔用的字節數，DNS 數據包被設計爲不超過512字節。
DNS 協議格式
下面我們從根域名解析的返回數據包截圖：
我們假設根域名由 N 組，計算數據包各部分字節佔用的情況如下：
- Header 部分佔用12個字節，包括 Transaction ID (2字節)，Flags (2字節)，Questions (2字節)，Answer RRs (2字節)，Authority RRs (2字節)，Additional RRs (2字節)；
- Question Section 部分佔用5個字節，包括根標籤(1字節)，Class (2字節，基本取值都是IN)，查詢類型(2字節)；
- Answer Section 部分佔用的字節數爲所有記錄字節數之和，每條記錄包括根標籤(1字節)，TTL (4字節)，Class (2字節，基本取值都是IN)，查詢類型(2字節)，域名存儲佔用的字節數；因爲域名在 DNS 解析協議當中按照長度(2字節)+數據的形式存儲，其中數據部分是分段存儲的，存儲格式如下所示，所以第一條記錄的域名存儲佔用22個字節，繼而第一條記錄總共佔用31個字節；而從第二條記錄開始，因爲記錄中出現的域名存在部分內容與第一條記錄重複，即“root-servers.net”部分，這部分可以利用 DNS 指針壓縮存儲，只需要存儲2個字節的指針，指向第一條記錄出現的部分，而不需要存儲實際的內容，所以第二條記錄～N條記錄佔用的字節數分別爲11+4=15個字節；
- Additional Section 部分佔用的字節數爲所有記錄字節數之和，每條記錄包括域名，TTL (4字節)，Class (2字節，基本取值都是IN)，查詢類型(2字節)，IP 地址(2字節長度+4字節內容)；因爲 Additional Section 記錄的域名都在 Answer Section 中出現過，所以這部分都可以利用 DNS 指針壓縮存儲，只需要存儲2個字節的指針即可表示對應的域名，所以Additional Section 部分的記錄佔用的字節數爲2+4+2+2+6=16個字節；
綜上所述，數據包總長度爲12+5+(31+(15(N-1))+16N，再根據前述 DNS 大小限制不超過512字節的要求，可以得 N 不超過15組，再加上早期設計的時候考慮到預留一些 buffer 於是就有了現在全球13組根域名服務器的結果。
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