根域名伺服器和對域名的查詢
名是網際網路的基礎設施，只要上網就會用到。
它還是一門利潤豐厚的生意，所有域名每年都必須交註冊費，這是很大的一筆錢。
這些錢交到了哪裡？到底誰控制域名的價格？為什麼有的域名註冊費很貴，有的便宜？......今天，我就來談談這些與根域名（root domain）相關的知識。
一、ICANN
全世界域名的最高管理機構，是一個叫做 ICANN （Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）的組織。它的總部在美國加州。
它原來是美國商務部下面的一個非盈利機構，所以有人說，美國政府控制了全世界的域名，這種說法是有根據的。2016年，美國政府宣佈，ICANN 不再隸屬於商務部，成為一個自我管理的獨立機構。但是可想而知，美國政府依然對它有絕對影響。
ICANN 負責管理全世界域名系統的運作。它的一項主要工作，就是規定頂級域名（top level domain，簡寫為 TLD）。
二、TLD
所謂頂級域名（TLD），就是最高層級的域名。簡單說，就是網址的最後一個部分。比如，網址www.example.com的頂級域名就是.com。
ICANN 就負責規定，哪些字串可以當作頂級域名。截至2015年7月，頂級域名共有1058個。
它們可以分成兩類。一類是一般性頂級域名（gTLD），比如.com、.net、.edu、.org、.xxx等等，共有700多個。另一類是國別頂級域名（ccTLD），代表不同的國家和地區，比如.cn（中國）、.io（英屬印度洋領地）、.cc
.tv（吐瓦魯）等，共有300多個。
三、頂級域名託管商
ICANN 自己不會去管理這些頂級域名，因為根本管不過來。想想看，頂級域名有1000多個，每個頂級域名下面都有許多批發商，如果每個都要管，就太麻煩了。
ICANN 的政策是，每個頂級域名都找一個託管商，該域名的所有事項都由託管商負責。ICANN 只與託管商聯絡，這樣管理起來就容易多了。舉例來說，.cn域名的託管商就是中國網際網路絡資訊中心（CNNIC），它決定了.cn域名的各種政策。
目前，世界最大的頂級域名託管商是美國的 Verisign 公司。
四、Verisign
Verisign 是一家商業公司，總部在美國維吉尼亞州。它託管了.com
.net 、.name、.gov這四個一般性頂級域名，以及.cc和.tv這兩個國別頂級域名。另外，.edu和.jobs的後臺管理工作，也外包給了它。
它對.com和.net的獨家壟斷是歷史形成的。最早的時候， Network Solutions 公司接受美國國家科學基金會的委託，管理頂級域名。2000年，Verisign 收購了這家公司，繼承了域名業務。2003年，Verisign 賣掉了域名註冊業務，只保留頂級域名管理。也就是說，它只做域名批發，不做域名零售了。
2010年，Verisign 又把網站安全和加密證書業務賣給了 Symantec 公司。後者又在2017年把這項業務賣給了 DigiCert。
五、ICANN 與 Verisign 打官司
按理說，Verisign 是 ICANN 最大的託管商，兩家的關係應該很好才對。事實卻是它們的關係很差，甚至還打過官司。
原因在於，ICANN 是政府支援的非盈利機構，不以盈利為目標，而 Verisign 是一家商業公司，追求利潤最大化，每年必須交大量的託管費給前者。兩家的矛盾就源於此。
2003年，Verisign 推出了一項新業務 Site Finder，使用者訪問沒有註冊過的.com或.net域名，都會被導向 Verisign 的網站。這意味著，它事實上擁有了所有沒有註冊過的.com和.net域名。 幾天之內，Verisign 就擠入了全世界的前10大網站。
ICANN 要求 Verisign 立刻停止該業務，否則將終止域名託管合同。Verisign 屈服了，停止了這項業務，但是接著就把 ICANN 告上了法庭，要求法庭釐請兩者之間的合同，ICANN 到底有沒有權力干涉它的業務。
2006年底，它們達成了庭外和解。ICANN 同意延長 Verisign 的頂級域名託管合同，並且同意 Verisign 向消費者收取的單個域名註冊費的上限，從6美元提高到了7.85美元。這個費用標準，一直沿用到了今天，你去註冊一個.com或.net域名，所交的錢有0.18美元是 ICANN 收取的管理費，7.85美元是 Verisign 收取的託管費，其餘的錢就是域名零售商的費用。
如果一個.com或.net域名售價10美元，ICANN 和 Verisign 合計拿走8.03美元。
後來，Verisign 的頂級域名託管合同又延長過兩次，當前合同要到2024年才會到期。
表面上看，ICANN 讓 Verisign 獲得了鉅額壟斷利潤。（曾經有公司提出，只要讓它來託管.com域名，單個域名的託管費，可以降低到每年1美元。）但是實際上，ICANN 通過另一種方式在發揮市場的力量，那就是它不斷提高頂級域名的數量和品種。如果你覺得.com域名太貴，你完全可以申請其他的頂級域名，有 1000多個頂級域名任你選擇。
六、根域名
由於 ICANN 管理著所有的頂級域名，所以它是最高一級的域名節點，被稱為根域名（root domain）。在有些場合，www.example.com被寫成www.example.com.，即最後還會多出一個點。這個點就是根域名。
理論上，所有域名查詢都必須先查詢根域名，因為只有根域名才能告訴你，某個頂級域名由哪臺伺服器管理。事實上也確實如此，ICANN 維護著一張列表，裡面記載著頂級域名和對應的託管商。
比如，我要訪問www.example.com，就必須先詢問 ICANN 的根域名列表，它會告訴我.com域名由 Verisign 託管，我必須去找 Verisign，它會告訴我example.com伺服器在哪裡。
再比如，我要訪問abc.xyz，也必須先去詢問根域名列表，它會告訴我.xyz域名由 CentralNic 公司託管。根域名列表還記載，.google由谷歌公司託管，.apple由蘋果公司託管等等。
由於根域名列表很少變化，大多數 DNS 服務商都會提供它的快取，所以根域名的查詢事實上不是那麼頻繁。
七、DNS 根區
根域名列表的正式名稱是 DNS 根區（DNS root zone），ICANN 官網可以檢視這個根區檔案。
該檔案儲存所有頂級域名的託管資訊，所以非常大，超過2MB。
舉例來說，頂級域名.com可以查到13個域名伺服器。
com. 172800 IN NS a.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS b.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS c.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS d.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS e.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS f.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS g.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS h.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS i.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS j.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS k.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS l.gtld-servers.net. com. 172800 IN NS m.gtld-servers.net.
也就是說，.com域名的解析結果，可以到這個13個伺服器的任一臺查詢。細心的讀者可能發現，這些伺服器本身也是使用域名（比如a.gtld-servers.net.）標識，那麼還得去查詢它們指向的伺服器，這樣很容易造成迴圈查詢。
因此，DNS 根區還會同時提供這些伺服器的 IP 地址（IPv4 和 IPv6）。
a.gtld-servers.net. 172800 IN A 192.5.6.30 a.gtld-servers.net. 172800 IN AAAA 2001:503:a83e:0:0:0:2:30 b.gtld-servers.net. 172800 IN A 192.33.14.30 b.gtld-servers.net. 172800 IN AAAA 2001:503:231d:0:0:0:2:30 c.gtld-servers.net. 172800 IN A 192.26.92.30 c.gtld-servers.net. 172800 IN AAAA 2001:503:83eb:0:0:0:0:30 ... ...
八、根域名伺服器
儲存 DNS 根區檔案的伺服器，就叫做 DNS 根域名伺服器（root name server）。
由於早期的 DNS 查詢結果是一個512位元組的 UDP 資料包。這個包最多可以容納13個伺服器的地址，因此就規定全世界有13個根域名伺服器，編號從a.root-servers.net一直到m.root-servers.net。
這13臺根域名伺服器由12個組織獨立運營。其中，Verisign 公司管理兩臺根域名伺服器：A 和 J。每家公司為了保證根域名伺服器的可用性，會部署多個節點，比如單單 Verisign 一家公司就部署了104臺根域名伺服器（2016年1月資料）。
所以，根域名伺服器其實不止13臺。據統計，截止2016年1月，全世界共有 517 臺根域名伺服器。你可以在 http://root-servers.org 這個網站查到所有根域名伺服器的資訊。
根域名伺服器雖然有域名，但是最少必須知道一臺的 IP 地址，否則就會陷入迴圈查詢。一般來說，本機都儲存一份根域名伺服器的 IP 地址的快取，叫做 name.cache 檔案。
A.ROOT-SERVERS.NET. 3600000 A 198.41.0.4 A.ROOT-SERVERS.NET. 3600000 AAAA 2001:503:ba3e :: 2:30 B.ROOT-SERVERS.NET. 3600000 A 199.9.14.201 B.ROOT-SERVERS.NET. 3600000 AAAA 2001:500:200 :: b C.ROOT-SERVERS.NET. 3600000 A 192.33.4.12 C.ROOT-SERVERS.NET. 3600000 AAAA 2001:500:2 :: c ... ...
這個檔案記錄了13臺根域名伺服器的 IP 地址。