什么是互联网骨干网，它是怎样工作的？

驰网飞飞

遨游世界对很多人来说是个美好的梦想，对数据包，却是再平常不过的事情，例如当你坐在家中打开美国的一个站点时，网站数据包正迅速经过多个城市的路由器和海底光缆，才能够送达硅谷的一个服务器

在这个过程中，不可忽视的就是交织成因特网的众多骨干网

互联网会产生大量的计算机到计算机的流量，要确保所有流量都可以在世界上任何地方之间传输，就需要大量汇聚的高速网络，这些网络统称为互联网骨干网，但是它是如何工作的呢？

骨干网的起源

局域网 | 城域网 | 骨干网 | 因特网
√ 连接几台计算机叫做局域网；
√ 连接整个城市的计算机叫做城域网；
√ 将城市与城市之间的网络连接起来则叫骨干网。
√ 因特网实际上就是相互连接在一起形成网状的许多骨干网

“骨干网”一词源于NSFNET, 是一种用于早期研究的网络，由美国国家科学基金会出资兴建，是一种大型网络结构组成的广域网，其作用能覆盖几千公里。至今仍在使用的分层结构模型，就是从早期的骨干网中脱胎而出。在这种模型中，本地服务提供商连接到区域服务，区域服务又依次连接到全国或全球的服务提供商

何为互联网骨干网？

顾名思义，这个稍显拗口的名词主要指的是国家级互联网业务提供商（Internet Service Provider， ISP），也就是在全国范围内拥有骨干网的互联网服务提供商，其中包括第一级骨干网和第二级骨干网

按国际通用互联方式分类

正如连接城市之间的交通方式一样，互联网之间也存在着相互连接和交换信息的方式，如果按照互联双方交换信息的方式，可分为：
√ 对等互联
√ 不对等互联
√ 部分对等互联
√ 付费对等互联
√ 部分不对称互联

按照互联网骨干网互联互通的维度分，又可以分为四种模式：
√ 按照物理连接方式的不同可分为直接互联和通过交换中心互联；
√ 按照互联双方交换信息的方式不同可分为不穿透互联和穿透互联√ 部分对等互联；
√ 按照结算模式的不同可分为付费互联和免结算互联；
√ 根据路由开放程度的不同可分为一方对另一方开放部分路由的互联和一方对另一方开放所有路由的互联

从这些如此复杂的分类，我们不难看出，建立一个运作良好的互联网骨干网，直接考验着运营商的管理能力和技术水平

互联网的骨干网是什么?

像任何其他网络一样，互联网由接入链路组成，这些接入链路将流量传输到高带宽路由器，路由器又将流量从源地址通过最佳可用路径传输到目的地址。其核心是由相互连接的、彼此对等的各个高速光纤网络而构成的互联网骨干网

单个独立的核心网络由一级互联网服务提供商（ISP）所拥有。他们的网络连接在一起。这些提供商包括 AT&T、CenturyLink、Cogent Communications,、Deutsche Telekom、Global Telecom and Technology (GTT)、NTT Communications、Sprint、Tata Communications,、Telecom Italia Sparkle、Telia Carrier和 Verizon

通过将这些长途网连接在一起，一级 ISP 们创建了一个他们可以访问整个路由表的单一的全球性网络，因此他们可以通过逐步层次化地增加本地 ISP 网络来有效地将流量传输到其目的地

除了物理连接之外，这些骨干网提供商还通过一致的网络协议 TCP/IP 融合在一起，这实际上是两个协议，传输控制协议(transport control protocol)和互联网协议(internet protocol)，它们在计算机之间建立连接，以确保连接可靠，并将消息格式化为数据包

互联网交接点（IXP）将骨干网连接在一起

骨干网 ISP 在中立位置的对等点通过高速交换机和路由器连接其网络。这些通常由第三方（有时是非营利组织）提供，以促进骨干网的统一

参与的一级 ISP 会帮助资助 IXP，但不向其他一级 ISP 收取流量传输费用，这种关系称为无结算对等。这种协议消除了可能导致互联网性能下降的潜在财务纠纷

在国内，互联网骨干网现状又如何？

中国互联网骨干网

截止到现在，中国已经拥有了九大骨干网，它们分别是：
※ 中国公用计算机互联网(CHINANET)
※ 中国科技网(CSTNET)
※ 中国教育和科研计算机网(CERNET)
※ 中国金桥信息网(CHINAGBN)
※ 中国联通互联网(UNINET)
※ 中国网通公用互联网(CNCNET)
※ 中国移动互联网(CMNET)
※ 中国国际经济贸易互联网(CIETNET)
※ 中国长城互联网(CGWNET)

就拿最典型的中国公用计算机互联网CHINANET来说，其骨干网核心层由北京、上海、广州、沈阳、南京、武汉、成都、西安等八大城市的核心节点组成。核心节点之间是为不完全网状结构的，以北京、上海、广州为中心的三中心结构。其他六个核心节点则分别以至少两条高速ATM链路与这三个中心相连，另外，各省还建立了二级节点——如此设计和建设，大大保证了互联网用户的上网体验

国外互联网骨干网现状

不管是亚洲还是其他欧美发达国家，根据各国的具体市场不同，经济制度的不同，互联网骨干网的发展也各有千秋，我们可以从下图的表格一窥究竟：
从上图可以明确看出，由于各国的规制者普遍担心严格的规定制度会阻碍网络科技的发展，所以各国基本上大多采取不规制的管制政策。但是这并不代表着自由放任，市场的运行仍然是有章可循的，反垄断法的存在迫使骨干网运营商不敢滥用其垄断优势

另外各国一级运营商大多都超过3家以上，这促进了互联网骨干网运营商之间的竞争。竞争是网络发展的关键，只有参与竞争的运营商越多，网间结算和用户接入的费用就越低，这对于市场健康有序的发展至关重要

无论地球有多大，互联网骨干网将其浓缩成一个村子，这就是网络带来的奇迹。随着现代通信技术的飞速发展、数据、语音、视频等业务传输快速增长，如何既能最大限度地利用资源、降低成本，又能确保网络的安全性和服务质量；如何更加智能的流量管控技术能够带来更好的服务质量；如何更加简洁的网络结构将带来更高的传输效率、更加可靠的网络管理队伍将带来更加安全的网络性能——相信这些带给互联网骨干网的不仅仅是挑战，还有前所未有的机遇

骨干网有多快?

互联网骨干网由最快的路由器组成，可以提供 100Gbps 的线路速度。这些路由器由包括 Cisco、Extreme、华为、Juniper 和 Nokia 在内的供应商制造，使用边界网关协议（BGP）在彼此之间路由流量

流量是如何进入骨干网的

在 1 级 ISP 之下是规模较小的 2 级和 3 级 ISP

3 级 ISP 为企业和消费者提供了互联网接入服务。这些提供商自己没有接入互联网骨干网，因此，他们自己无法将其客户连接到数十亿台互联网上的计算机
购买一级 ISP 提供商的接入非常昂贵。通常 3 级 ISP 与拥有自己网络的 2 级（区域）ISP 签订合同，利用 2 级 ISP 的网络将流量传输到有限的地理区域，但不能传输到所有互联网上的设备

为此，2 级 ISP 与 1 级 ISP 签约以访问全球骨干网，并以这种方式使客户可以访问整个互联网

这种方式使得来自世界一侧的计算机的流量能够连接到另一侧的计算机。流量从源计算机流向 3 级 ISP，再路由到 2 级 ISP，再路由到 1 级骨干网提供商，再路由到正确的 2 级 ISP，最后路由到提供该数据的 3 级接入提供商连接的目标计算机

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