什么是互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)，它是怎樣工作的

遨游世界對很多人來說是個(gè)美好的夢想，但是對數(shù)據(jù)包，卻是再平常不過的事情，例如當(dāng)你坐在家中打開美國的一個(gè)站點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)站數(shù)據(jù)包正迅速經(jīng)過多個(gè)城市的路由器和海底光纜，才能夠送達(dá)硅谷的一個(gè)服務(wù)器

在這個(gè)過程中，不可忽視的就是交織成因特網(wǎng)的眾多骨干網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生大量的計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的流量，要確保所有流量都可以在世界上任何地方之間傳輸，就需要大量匯聚的高速網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)，但是它是如何工作的呢？

骨干網(wǎng)的起源

局域網(wǎng) | 城域網(wǎng) | 骨干網(wǎng) | 因特網(wǎng)

√ 連接幾臺(tái)計(jì)算機(jī)叫做局域網(wǎng)；

√ 連接整個(gè)城市的計(jì)算機(jī)叫做城域網(wǎng)；

√ 將城市與城市之間的網(wǎng)絡(luò)連接起來則叫骨干網(wǎng)。

√ 因特網(wǎng)實(shí)際上就是相互連接在一起形成網(wǎng)狀的許多骨干網(wǎng)

“骨干網(wǎng)”一詞源于NSFNET, 是一種用于早期研究的網(wǎng)絡(luò)，由美國國家科學(xué)基金會(huì)出資興建，是一種大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成的廣域網(wǎng)，其作用能覆蓋幾千公里。至今仍在使用的分層結(jié)構(gòu)模型，就是從早期的骨干網(wǎng)中脫胎而出。在這種模型中，本地服務(wù)提供商連接到區(qū)域服務(wù)，區(qū)域服務(wù)又依次連接到全國或全球的服務(wù)提供商

何為互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)？

顧名思義，這個(gè)稍顯拗口的名詞主要指的是國家級(jí)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商（Internet Service Provider， ISP），也就是在全國范圍內(nèi)擁有骨干網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，其中包括第一級(jí)骨干網(wǎng)和第二級(jí)骨干網(wǎng)

按國際通用互聯(lián)網(wǎng)方式分類

正如連接城市之間的交通方式一樣，互聯(lián)網(wǎng)之間也存在著相互連接和交換信息的方式，如果按照互聯(lián)網(wǎng)雙方交換信息的方式，可分為：

√ 對等互聯(lián)

√ 不對等互聯(lián)

√ 部分對等互聯(lián)

√ 付費(fèi)對等互聯(lián)

√ 部分不對稱互聯(lián)

按照互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)互聯(lián)互通的維度分，又可以分為四種模式：

√ 按照物理連接方式的不同可分為直接互聯(lián)和通過交換中心互聯(lián)；

√ 按照互聯(lián)雙方交換信息的方式不同可分為不穿透互聯(lián)和穿透互聯(lián)√ 部分對等互聯(lián)；

√ 按照結(jié)算模式的不同可分為付費(fèi)互聯(lián)和免結(jié)算互聯(lián)；

√ 根據(jù)路由開放程度的不同可分為一方對另一方開放部分路由的互聯(lián)和一方對另一方開放所有路由的互聯(lián)

從這些如此復(fù)雜的分類，我們不難看出，建立一個(gè)運(yùn)作良好的互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)，直接考驗(yàn)著運(yùn)營商的管理能力和技術(shù)水平

互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)是什么?

像任何其他網(wǎng)絡(luò)一樣，互聯(lián)網(wǎng)由接入鏈路組成，這些接入鏈路將流量傳輸?shù)礁邘捖酚善?，路由器又將流量從源地址通過最佳可用路徑傳輸?shù)侥康牡刂贰Ｆ浜诵氖怯上嗷ミB接的、彼此對等的各個(gè)高速光纖網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)

單個(gè)獨(dú)立的核心網(wǎng)絡(luò)由一級(jí)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）所擁有。他們的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。這些提供商包括 AT&T、CenturyLink、Cogent Communications,、Deutsche Telekom、Global Telecom and Technology (GTT)、NTT Communications、Sprint、Tata Communications,、Telecom Italia Sparkle、Telia Carrier和 Verizon

通過將這些長途網(wǎng)連接在一起，以及 ISP 們創(chuàng)建了一個(gè)他們可以訪問整個(gè)路由表的單一的全球性網(wǎng)絡(luò)，因此他們可以通過逐步層次化地增加本地 ISP 網(wǎng)絡(luò)來有效地將流量傳輸?shù)狡淠康牡?/p>

除了物理連接之外，這些骨干網(wǎng)提供商還通過一致的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 TCP/IP 融合在一起，這實(shí)際上是兩個(gè)協(xié)議，傳輸控制協(xié)議(transport control protocol)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(internet protocol)，它們在計(jì)算機(jī)之間建立連接，以確保連接可靠，并將消息格式化為數(shù)據(jù)包

互聯(lián)網(wǎng)交接點(diǎn)（IXP）將骨干網(wǎng)連接在一起

骨干網(wǎng) ISP 在中立位置的對等點(diǎn)通過高速交換機(jī)和路由器連接其網(wǎng)絡(luò)。這些通常由第三方（有時(shí)是非營利組織）提供，以促進(jìn)骨干網(wǎng)的統(tǒng)一

參與的一級(jí) ISP 會(huì)幫助資助 IXP，但不向其他一級(jí) ISP 收取流量傳輸費(fèi)用，這種關(guān)系稱為無結(jié)算對等。這種協(xié)議消除了可能導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)性能下降的潛在財(cái)務(wù)糾紛

在國內(nèi)，互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)現(xiàn)狀又如何？

中國互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)

截止到現(xiàn)在，中國已經(jīng)擁有了九大骨干網(wǎng)，它們分別是：

※ 中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)(CHINANET)

※ 中國科技網(wǎng)(CSTNET)

※ 中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)(CERNET)

※ 中國金橋信息網(wǎng)(CHINAGBN)

※ 中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)(UNINET)

※ 中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)(CNCNET)

※ 中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(CMNET)

※ 中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)(CIETNET)

※ 中國長城互聯(lián)網(wǎng)(CGWNET)

就拿最典型的中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET來說，其骨干網(wǎng)核心層由北京、上海、廣州、沈陽、南京、武漢、成都、西安等八大城市的核心節(jié)點(diǎn)組成。核心節(jié)點(diǎn)之間是不完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的，以北京、上海、廣州為中心的三中心結(jié)構(gòu)。其他六個(gè)核心節(jié)點(diǎn)則分別以至少兩條高速ATM鏈路與這三個(gè)中心相連，另外，各省還建立了二級(jí)節(jié)點(diǎn)——如此設(shè)計(jì)和建設(shè)，大大保證了互聯(lián)網(wǎng)用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)

國外互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)現(xiàn)狀

不管是亞洲還是其他歐美發(fā)達(dá)國家，根據(jù)各國的具體市場不同，經(jīng)濟(jì)制度的不同，互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)的發(fā)展也各有千秋，我們可以從下圖的表格一窺究竟：

從上圖可以明確看出，由于各國的規(guī)制者普遍擔(dān)心嚴(yán)格的規(guī)定制度會(huì)阻礙網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，所以各國基本上大多采取不規(guī)制的管制政策。但是這并不代表著自由放任，市場的運(yùn)行仍然是有章可循的，反壟斷法的存在迫使骨干網(wǎng)運(yùn)營商不敢濫用其壟斷優(yōu)勢

另外各國一級(jí)運(yùn)營商大多都超過3家以上，這促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)運(yùn)營商之間的競爭。競爭是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵，只有參與競爭的運(yùn)營商越多，網(wǎng)間結(jié)算和用戶接入的費(fèi)用就越低，這對于市場健康有序的發(fā)展至關(guān)重要

無論地球有多大，互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)將其濃縮成一個(gè)村子，這就是網(wǎng)絡(luò)帶來的奇跡。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展、數(shù)據(jù)、語音、視頻等業(yè)務(wù)傳輸快速增長，如何既能最大限度地利用資源、降低成本，又能確保網(wǎng)絡(luò)的安全性和服務(wù)質(zhì)量；如何更加智能的流量管控技術(shù)能夠帶來更好的服務(wù)質(zhì)量；如何更加簡潔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將帶來更高的傳輸效率、更加可靠的網(wǎng)絡(luò)管理隊(duì)伍將帶來更加安全的網(wǎng)絡(luò)性能——相信這些帶給互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)的不僅僅是挑戰(zhàn)，還有前所未有的機(jī)遇

骨干網(wǎng)有多快?

互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)由最快的路由器組成，可以提供 100Gbps 的線路速度。這些路由器由包括 Cisco、Extreme、華為、Juniper 和 Nokia 在內(nèi)的供應(yīng)商制造，使用邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）在彼此之間路由流量

流量是如何進(jìn)入骨干網(wǎng)的

在 1 級(jí) ISP 之下是規(guī)模較小的 2 級(jí)和 3 級(jí) ISP

3 級(jí) ISP 為企業(yè)和消費(fèi)者提供了互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。這些提供商自己沒有接入互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)，因此，他們自己無法將其客戶連接到數(shù)十億臺(tái)互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)

購買一級(jí) ISP 提供商的接入非常昂貴。通常 3 級(jí) ISP 與擁有自己網(wǎng)絡(luò)的 2 級(jí)（區(qū)域）ISP 簽訂合同，利用 2 級(jí) ISP 的網(wǎng)絡(luò)將流量傳輸?shù)接邢薜牡乩韰^(qū)域，但不能傳輸?shù)剿谢ヂ?lián)網(wǎng)上的設(shè)備

為此，2 級(jí) ISP 與 1 級(jí) ISP 簽約以訪問全球骨干網(wǎng)，并以這種方式使客戶可以訪問整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)

這種方式使得來自世界一側(cè)的計(jì)算機(jī)的流量能夠連接到另一側(cè)的計(jì)算機(jī)。流量從源計(jì)算機(jī)流向 3 級(jí) ISP，再路由到 2 級(jí) ISP，再路由到 1 級(jí)骨干網(wǎng)提供商，再路由到正確的 2 級(jí) ISP，最后路由到提供該數(shù)據(jù)的 3 級(jí)接入提供商連接的目標(biāo)計(jì)算機(jī)