主程的晋升攻略(3)：IP、DNS和CDN

有段时间我面试程序猿时，喜欢问这个问题：局域网IP有哪些IP段？由这个问题再追问NAT（网络地址转换）。

为什么不是每一个设备一个公网IP？

先说个关于QQ的小故事，最早开发QQ时。小马哥他们也没想到QQ会发展成中国互联网基础设施，就用4字节整形表示QQ号了。早期内部的一些项目实用int表示QQ号。能表示的最大值是2^31-1，即21亿多。在QQ号发放近20亿时，腾讯内部搞了个22亿QQ号測试，要求每一个项目检查整改，使用unsigned int表示QQ号，以支持21亿以上的QQ号。

随着QQ号的不断增长，迟早会超出4字节的范围，那时预计得启动int64转换了。

能够看出在底层和协议设计中，字段的扩大是很麻烦的。IP地址也有类似问题。眼下广泛使用的是IPv4，一个IP地址4个字节，理论上共同拥有2^32个IP地址，接近43亿。这个数量还不到人均一个，远远不够，自然也不能每一个设备一个公网IP了。所以Internet规定了IPv4地址空间的一部份供专用地址使用。这些地址永远不会被当做公用地址来分配，局域网内部IP就是使用这些专用地址。

Internet规定的专用地址有：10.x.x.x。172.16-31.x.x，192.168.x.x。另外127.0.0.1表示本地回环地址，代表设备的本地虚拟接口。

了解这个后，假设你发现你在公司的IP是192.168.0.100，在家里的IP也是192.168.0.100时，就不会诧异了。局域网内部IP仅仅用于局域网内部通讯，要连接广域网，还要用到NAT（网络地址转换）技术。

NAT经常使用于局域网内部IP和局域网分配的公网IP之间进行转换。使用最多的是port多路复用（PAT）方式，简单的描写叙述就是，你在局域网内訪问百度时。路由器会记录你的内网IP和port（如果是192.168.0.100:12345），用路由器的公网IP和一个未使用的port向公网发网络包（如果是202.96.134.133:23456），路由器还会把202.96.134.133:23456~192.168.0.100:12345配对保存起来。

当百度的响应发到202.96.134.133:23456后，路由器通过查找配对表就知道是发给192.168.0.100:12345。

參考：百度百科内网IP http://baike.baidu.com/view/1233066.htm

參考：百度百科网络地址转换 http://baike.baidu.com/view/875777.htm

小问题：像华为这样的公司内部局域网能用192.168.x.x段么？

DNS有话说

搞网络管理的同学对DNS比較熟悉，程序猿也须要了解，无论是前端还是后端。

IP地址不好记，于是就有了域名。

浏览器訪问baidu.com时，会先做一次域名解析，把baidu.com这个域名解析成IP地址，然后才干发出IP包。

《DNS原理及其解析过程【精彩剖析】》对DNS介绍得挺具体的，这里就不再赘述。

在windows和linux下解析域名前，会先从本地hosts文件中查找网址映射关系，假设有，就先调用这个IP地址映射，完毕域名解析。我们在做web开发时，会用这样的方式来切换开发环境、測试环境、预公布环境和正式环境。

假设你在万网注冊了一个个人用的域名，通常会直接用万网的DNSserver来管理该域名的解析。

对于门户站点。则会自己搭建DNSserver来管理域名。比如baidu.com/qq.com。自建DNSserver既方便管理，又能提高安全等级，防范DDOS域名攻击。

假设域名的訪问量比較大，能够让域名相应多个IP地址。操作系统会随机选择当中一个。这是最常见的web负载均衡方式。但由于DNS的变更生效时间最长可达到24~48小时（自建DNSserver能够配置更短的生效时间）。一旦某个IP的机器故障，而DNS又不能马上刷新。会让部分用户服务不可用。于是就有了用LVS/nginx来动态负载均衡的方式，LVS的负载均衡基于IP层。nginx则是用HTTP层的反向代理机制。

參考：百度百科 LVS http://baike.baidu.com/subview/645050/6406092.htm

在中国搞互联网还要考虑到电信/联通/移动三大运营商跨网的问题（有的叫南北互通问题）。运营商因不公开的原因，他们之间的通讯带宽有限，假设你的server在广州的电信机房。那么北京的联通用户訪问就会比較慢。

所以就有了双线机房的出现。双线机房实际是一个机房有电信和联通两条线路接入。

通过双线机房内部路由器设置，及BGP自己主动路由的分析。实现电信用户訪问电信线路，联通用户訪问联通线路，这样实现电信联通均能够高速訪问。腾讯在搞开放平台后，还提供了TGW服务，实现了电信/联通/移动多网统一接入、外网网络请求转发、支持自己主动负载均衡。

參考：百度百科 BGP多线 http://baike.baidu.com/view/8584527.htm

參考：腾讯TGW简单介绍 http://wiki.open.qq.com/wiki/TGW%E7%AE%80%E4%BB%8B

CDN登场

为了给用户提供更快的訪问速度，人们发明了CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）。简单的说就是，一个域名相应有多个IP。这些IP分布在全国各地，用户訪问域名时，DNSserver依据用户的来源IP，返回一个就近的IP给用户，从而实现更快的訪问速度。

參考：百度百科内容分发网络 http://baike.baidu.com/view/8689800.htm

从上面的描写叙述能够知道，CDN要求各节点的内容是一致的。这样才干让各地用户訪问到一致的内容。所以CDN主要用于web静态资源的分发和加速。

web性能优化方案通常会有一条动静分离，即把静态资源使用的域名和动态脚本的域名分开。有了CDN后，通常会把静态资源的域名托管给CDN以提高更快的訪问速度和更低的成本。

聊完IP、DNS和CDN后，有啥意见或疑问，欢迎评论交流 ;)

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主程的晋升攻略(1)：重要的引言

 主程的晋升攻略(2)：技术篇概要

 主程的晋升攻略(4)：TCP、消息分包和协议设计

 主程的晋升攻略(5)：HTTP协议和二进制协议的对照

 主程的晋升攻略(6)：CGI和FastCGI

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