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互联网根服务器故障和滞后路由控制致“.net”顶级域名断网

  3月2日电 近日,互联网顶级域名“.net”在F根服务器(由互联网基础软件研发机构ISC运行)以及E根(由美国国家航空航天局运行)的解析出现了故障。由于“.net”和“.com”(通用顶级域名)以及“.cn”(中国的国家代码顶级域名)一样,是互联网使用范围最广的顶级域名之一,有一千三百四十多万注册量,其解析故障导致了大量使用“.net”域名的网站和服务器从互联网“断开网络连接”,持续3小时18分钟。

  3月2日电 近日,互联网顶级域名“.net”在F根服务器(由互联网基础软件研发机构ISC运行)以及E根(由美国国家航空航天局运行)的解析出现了故障。由于“.net”和“.com”(通用顶级域名)以及“.cn”(中国的国家代码顶级域名)一样,是互联网使用范围最广的顶级域名之一,有一千三百四十多万注册量,其解析故障导致了大量使用“.net”域名的网站和服务器从互联网“断开网络连接”,持续3小时18分钟。

  这次事件在国际互联网社群造成很大的影响,互联网域名系统国家工程研究中心主任毛伟研究员,针对此次断网事件进行了解读和分析。

  复盘:域名解析故障叠加路由控制失效导致的断网事件

  2月22日,F根的运行机构--互联网基础软件研发机构ISC(Internet System Consortium,DNS开源项目BIND的维护单位) 发布了一份报告,对此次事件的原因进行了说明。根据该报告披露,此次断网的原因是:F根部分服务节点部署在美国CDN厂商Cloudflare的网络中。由于Cloudflare在其网络基础软件进行升级时,出现了故障,不能正常对互联网返回F根服务器的寻址信息。在故障修复之前,由于Cloudflare没有及时停止对互联网广播F根的服务地址(F根的IP地址),大量用户流量仍然被路由到Cloudflare运行的故障F根节点访问,导致无法访问所有“.net”域名的互联网服务。1月23日,在收到用户反馈“断网”后,Cloudflare停止了对外广播(BGP)F根的服务地址,互联网用户对F根的访问流量被定位到其他机构运行的F根服务节点上。完成故障修复后,Cloudflare重新对外广播F根的服务地址,向互联网用户提供正常的根区解析服务。(报告原文地址:https://www.isc.org/docs/f-root/incident-2020-01.pdf)

  由美国国家航空航天局(NASA)运行的E根的部分服务节点也部署在美国CDN厂商Cloudflare的网络中,并受此次故障影响,其原因应该是一样的。

  启示:“路由断网”和“域名断网”既相互区别,又有所联系

  此次断网事件让“域名系统”和“路由系统”再次成为高亮词。回顾互联网的安全史,大概没有哪个单一系统故障能像域名系统和路由系统,一旦出现故障就可以造成大面积的网络瘫痪或服务中断。但这次事件的原因交织了两个“断网”要素:突然出现的“域名断网”,需要通过“路由断网”来终止不利影响。

  在此次断网事件中,首先是因为域名系统的解析故障,导致了根服务器(F根)反馈了错误的“.net”域名解析结果。ISC官方说此次故障是由于F根节点(Cloudflare公司)的基础软件(underlying software)升级导致的:运行在cloudflare的F根节点软件升级后出了bug,导致返回“.net” 顶级域名的NS 记录时没有反馈glue记录(“.net”权威服务器的IP地址)从而导致用户无法进行下一步DNS解析。

  但这一配置故障并不是决定性的。全球的根服务器系统,早就通过部署“镜像节点“并以BGP+Anycast的机制保证根服务器的解析,不会因为部分节点失效而出现故障。但是,这一机制的前提是要驾驭好基于BGP的全球互联网路由控制系统。在发现了Cloudflare运行的F根节点出现问题后,如果第一时间通过路由控制(BGP)停止对全球互联网广播服务地址(让错误的F根节点“断网”),那么该节点提供的错误域名解析就不会影响到用户。用户会通过BGP+Anycast机制找到提供正确域名解析的其他F根节点。

  延伸:“断网”是多种因素共同作用的复杂现象,要区别断网的层次

  “互联网域名系统”(简称“域名系统”)和“互联网路由控制系统”(简称“路由控制系统”)在全球网络的互联互通中扮演了什么角色?一般来说,互联网的用户终端(电脑、手机等)要想访问一个网页(网站服务器),首先需要通过域名系统的“查询功能”获取网站的IP地址,然后再在根据路由控制系统提供的“寻址功能”将消息(访问请求)发送给网站。类比邮政系统,域名系统类似收件人的地址查询系统,根据收件人的名字反馈收件地址;路由控制系统类似于导航系统,根据收件地址,在实际的道路网中规划处一条最合理的寄送道路。域名系统故障,称为“域名断网”,也即,用户无法查询到通信对象的IP地址;路由控制系统故障,称为“路由断网”,也即用户无法根据通信对象的IP地址发起访问请求。

  域名故障容易导致大面积断网的本质,是因为域名系统是集中层次化管理,单点失效会传导给所有依赖此服务的网络。路由故障容易导致大面积断网,是因为互联网是以“自治域”为单位互联互通,路由控制一旦失效,就是一个自治域网络级别的断网。同时,路由安全的保护机制RPKI(互联网码号资源公钥基础设施)使得路由控制系统也同域名一样,依赖层次化的IP地址认证体系,这是全球互联网的根本运行机制和资源分配体系决定的。

  结束语:

  由大量异构网络互联互通而成的“全球互联网”,依旧会依赖 互联网域名系统提供的“统一命名空间”和互联网路由系统提供的“统一寻址空间”。此次根服务器故障和滞后的路由控制,导致的是一个“通用顶级域名”无法解析,如果影响的是一个国家代码顶级域名,将会在国际上引来巨大的争议。尽管学术界和工业界已经不断地提出安全解决方案,但在可预见的未来,伴随着他们运行风险不会消失。域名系统和路由系统的安全保障工作,没有终点,只有不断出现的新的更高水平的起点。 【编辑:罗攀】

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