因特网体系结构和骨干网简介.docx

因特网体系结构和骨干网简介目录1 因特网拓扑结构2 因特网交换局3 因特网交换局与 NAP（ 网络接入点 ）4 网络与自治系统5 POP 和因特网数据中心因特网（Internet ）又称国际计算机互联网，是目前世界上影响最大的国际性计算机网络它属于具有分布式网状拓扑结构的分组交换网络信息以分组的形式 通过由到达同一目的地的多个路径构成的网络传送网络通过路由器（它按照分组的目的地路径将信息转发）相连网状拓扑结构”提供了冗余链路如果某个 链路出现故障,分组会避开此链路按其他路径选择路由因特网有时被称为骨干网，但这是一种误导,因为因特网实际上是相互连接在一起形成网状的许多骨干网''骨干网"一词源自NSFNET,这是一种用于早期研究的 网络,该网络由美国国家科学基金会出资兴建它创建了至今仍在使用的分层结构模型这种模型中,本地服务提供商连接到区域服务,而后者又依次连接到全国 或全球的服务提供商目前,已有许多骨干网相互连接在一起,这就使得任何两台主机之间都可通信此外,许多区域性的网络避开了骨干网而直接彼此相连因特网的网络由大量独立的服务提供商（比如MCI WorldCom、Sprint、Earthlink、Cable and Wireless等）管理。

其中包括NSP（网络服务提供商）、ISP（因特网服务提供商）和交换点NSP构建全国或全球性的网络并向区域性的NSP岀售带宽区域性的NSP接着向本地ISP转售带宽而本地ISP则向终端用 户提供服务方面的销售与管理因特网拓扑结构NSFNET是美国国家科学基金会网这是在1986年到1995年，由NSF控制的大型网络，提供了联网服务以支持美国的教育和研究它重新定义了因特网的早 期体系结构和运作,并定义了沿用至今的网络和服务提供商分层结构美国的许多大学、政府资助的研究机构甚至一些私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFNet中，使得其迅速扩大当时，该网络被作为一种高速骨干网它的速度是56kbit/s，但到了 1991年，它在T3链路上运行，而T1处于坡道上各机构以28.8Kbit/s或56kbit/s连接该网络是分层结构的区域网络连接在顶级骨干网上然后,本地网络通过比较短的链路连 接到区域性网络骨干网和区域性网络由不同的受权机构管理,为本地网络提供带宽和传输 服务带宽再次转售 ISP 业务模型是由早期的网络提供商和服务提供商开发的企业主 可以各自在本地区建立设施并从更高一级的NSP购买带宽、路由和传输服务。

然后，这些本 地 ISP 向终端用户转售上述服务许多 ISP 起初都是由某人岀售多余带宽起家的典型的 I SP通常先安装拨号设备（调制解调器、调制解调器组合器、集中器、接入和身份验证服务器 等等），然后对用户的服务进行计量和收费因特网交换局NSFNET骨干网概念已深入人心其他的美国联邦机构，包括MILNET（军用网络）、NSI（NASA科学互联网）以及Esnet（能源科学网络）等，也创建了类似的骨干网 很明显，这时需要在这些网络间交换通信，因此就建立了两个被称作FIX （联邦因特网交换局）的相互连接点FIX—Wast”位于海湾地区，而““FIX—East”位于华盛顿 特区附近FIX是因特网交换局参加的机构利用交换局以对等方式相互连接起来对等是一种不同的网络受权机构同意交换路由广告和通信的关系在FIX处，每个机构 都有一个路由器用来与其他机构的路由器交换路由信息和通信如同联邦AUP（可接受使用政策）限制非联邦机构通信一样,这些路由器之间的通信受到各个机 构的政策限制通过不同骨干网的相互连接,因特网不再是一个单一的骨干网,而是变成了一个网状网络此时,任何所说的骨干网都仅指在中层网络间提供转接服务的骨干线之一。

虽然NSFNET的分层式结构（具有顶层、中层和馈线网络）得到了保留，但是多个骨干网重叠起来，如图I—4所示注意下面：•主骨干网在因特网交换站点处相互连接并交换通信•区域性网络通过因特网交换站点或直接连接接入骨干网一些网络通过专有对等链路,避开骨干网络直接交换通信图 I-4 20 世纪 90 年代初期的因特网因特网交换局与NAP（网络接入点）到了 1993 年,NSFNET决定停止向NSHNFF提供基金,并废除AUP以促进因特网的商业化许多商业化因特网网络都是在这时岀现的事实上，那些起初由NSF 支持的区域性网络都变成了商业化服务提供商，包括UUNet、PSINet, BBN, Intermedia, Netcom和其他提供商它们连接这些商业骨干网，并为它们的终端用户 提供通信通道NSF的私有化计划包括创建NAP（网络接入点），这些是因特网交换局,具有支持商业和国际通信的开放接入策略°NAP就像疋为不同航空公司 服务的机场,航空公司租借机场空间并使用机场的设施同样地,NSP租借NAP的空间并使 用其交换设备与因特网的其他部分交换通信各个ISP是通过网络接入点（NAP）互相连接的，各NAP的任务是在各ISP和其他网络之 间交换业务量的。

NAP必须具有100 Mbit/s的链路速度，因此它的本地网是用分布式光纤 数据接口（FDDI）、100BASE-T （100 Mbit/s 快速以太网）或 1000BASE-T （吉位即 1 G bps以太网）实现的大多数NAP是用ATM交换和SONET （同步光纤网）连接到其他 的 NAP 和更大的 ISPNSF的策略之一是，所有获得政府基金的NSP必须与所有NAP连接起来1993 年,NFS将华盛顿特区、芝加哥、旧金山和纽约四处NAP的NAP合同分别给予 了 MFS （都市光纤系统［Communication、Ameritech、Pacific Bell和Sprint四家公司MFS已经运营华盛顿特区的MAE（城域交换局）（东部MAE）和加利福尼亚 州“硅谷”的MAE（西部MAE）MAE就是覆盖一个都市区域的光纤回路，它为本地服务提供商和公司提供连接点1999年初，NAP和城域交换局（MAE）被统 称为公共因特网交换点（IXP）NAP是物理设施，包括设备架、电源、电缆托架及用来连接到外部通信系统的设备NAP运 营商安装交换设备最初,NAP使用FDDI和交换“以太网”,但如今ATM交换机或“吉比特以 太网”交换机已非常普遍。

NSP在NAP处安装自己的路由器并将其连接到交换设备上，如图I -5所示因此,起始于ISP的通信经过NSP的路由器后，进入NAP的交换设备，到达其他NSP 在该NAP上的路由器ISC「5FKltiaisr ihl"SIr IS i-i (A■P. V2 LAU图 I-5 NAP 交换设备如今大多数NAP是由被路由器包围起来的核心ATM交换机所构成的通信通过ATM PVC（永久虚电路）来交换通常,NAP会提供一套默认的全网状PVC，它 提供到达该NAP上其他任何NSP路由器的电路但是,NSP能够删除PVC以封锁来自特定NSP的通信然而，由于没有平等的通信交换，所以较大的NSP可能 不想与小的NSP实行对等一条经验是,NSP通过其在每个NAP处的存在按平等的原则实现彼此对等NAP运营商不在NSP之间建立对等协议，而只提供能够实现对等的设施对等协议是NSP之间磋商的双边协议，该协议定义它们如何在NAP处交换通信此外, 所有的IP数据报路由选择都是由NSP的设备来处理的但是,NAP提供数据分组被路由后通过的交换设备NSF也为创建“路由仲裁”服务提供了基金,该服务以路由服务器和“路由仲裁数据库”（RADB）的形式提供路由协调。

路由服务器处理NAP处的路由选择任务，而R ADB生成路由服务器配置文件RADB是一组分布式数据库，即“因特网路由注册表”的一部分,该数据库是普通格式的公告的路由和路由策略的公共储存库NS P使用该注册表中的信息配置他们的骨干网路由器如今，因特网交换局只是因特网体系结构的一部分如前所说,许多的NSP之间建立了专用对等协议专用连接是直接的物理链路，它使通信避免通过经常处于超 负荷状态下的NAP交换设施来转发NSP以两种方式创建专用连接一种方法是在NAP设施处各自的路由器之间敷设电缆;另一种方法是在自己的设施之间铺 设电缆或租用线路，但花费比较昂贵Internap 网络服务公司提供了一项达到最佳性能的因特网交换业务它的 Assimilator （同化者）专有技术提供了智能的路由选择和路由管理以扩展和提高 BGP4 路由性能Assimilator技术允许P-NAP作岀明智的路由选择决定，如当目的地是多宿主时选择更快的多重主干网来路由数据Internap户分组立即被发送到正确 的因特网骨干网，而不是随机选择的公共的或专用的对等点网络与自治系统从选路的角度来说，处于一个管理机构控制之下的网络和路由器群组称为一个自治系统或 AS(autonomous system) 。

一个 AS 既是一个管理域,同时也是一个路 由选择域自制系统通常在统一的控制管理之下，例如大的公司或大学小的站点常常是其因特网服务提供商自制系统的一部分在一个自治系统内的路由器 可以自由地选择寻找路由、广播路由、确认路由以及检测路由的一致性的机制典型的AS是由NSP求ISP来运作的每个在因特网中的AS都由因特网授权 机构(现在的ICANN)分配的数值来标识一个AS可能会使用一个或更多内部路由协议以维护内部路由表通常的内部路由协议是OSPF(开放式最短路径优先)或者IS-IS(中间系统到中间系统)外部路由协议则处理AS之间路由信息的交换AS必须提供自己关于可达目的地的相关内部路由计划和相容性图最常见的外部协议是外部网关协议EGP(Ext ernal Gateway Protoco 1)和边缘网关协议BGP(Border Gateway Protocol)，BGP是较新的协议，在逐渐地取代EGPBGP运行于“边界路由器”中，该路由器将AS 与其他的AS连接起来一个AS边缘的边界路由器将其内部网络路由的相关信息告诉另一个AS边缘的边界路由器这些路由以地址聚合的形式公布类似于 用邮政编码934xx来表示加利福尼亚中海岸的一个邮政地区组。

路由聚合是一种更有效地使用IP地址空间的方法ISP可以聚合地址块，并在因特网上以单个网 络地址公布这些地址同时,ISP可以随心所欲地分配这些地址,如以单个地址、少数几个地址或者大地址块分配给更低一级的ISPPOP 和因特网数据中心PoP是客户可以连接到服务提供商的设备并获得对更大网络访问的任何设施一些PoP是为最终用户接入设计的，而另一些是为允许ISP连接到NSP网络而设计 的PoP不是因特网专有的实体ILEC与CLEC拥有自己的PoP,且装有语音和数据设备ISP可能足够的大，能建立自己的PoP设施，或者在现有PoP处租赁空间来并置其设备并置是明智之举，因为PoP设施提供了安全、后备电源、灾难防护、因特 网快速连接、因特网交换的交换机、因特网Web服务等等在有些情况下,ISP没有任何设备，而都是从NSP那里租用的这种ISP的业务主要是转售服务给终 端用户并提供用户持经过许多年以后，尤其是随着56K调制解调器技术的采用，终端用户拨号连接的方式发生了改变到20世纪90年代中期时,ISP就在自己的设施上安装一组的调制 解调器和接入服务器然后终端用户拨号连接到ISP的调制解调器上当56K调制解调器技术岀现时，只有将呼叫通过数字连接(T1或T3线路)从电信运营商的 PoP中继到ISP的设备上，才能达到调制解调器的最大速度。

在很多情况下,ISP简单地将调制解调器群和接入服务器并置到电信运营商的设施处，以避免。