探索接入网和网络运营商——跨越运营商的网络包

1、运营商之间的连接:

前面解释了什么是POP和NOC,让我们再回到运营商内部,看一看网络包到达POP路由器之后,是如何前往下一站的。

第一种情况,最终目的地Web服务器和客户端是连接在同一个运营商中的,那么POP路由器的路由表中应该有相应的转发目标。运营商的路由器可以和其他路由器交换路由信息,从而自动更新自己的路由表,通过这一功能,路由信息就实现了自动化管理。于是,路由器根据路由表中的信息判断转发目标,这个转发目标可能是NOC,也可能是相邻的POP。经过几次转发之后,网络包就到达了Web服务器所在的POP的路由器,然后从这里被继续转发到Web服务器。

第二种情况,服务器的运营商和客户端的运营商不同,这种情况下,网络包需要先发到服务器所在的运营商,这些信息也可以在路由表中找到,这是因为运营商的路由器和其他运营商的路由器也在交换路由信息(具体过程看下文)。这时网络包会被转发到对方运营商的路由器。

总之,对于互联网内部的路由器来说,无论最终目的地是否属于同一家运营商,都可以从路由表中查到,因此只要一次接一次按照路由表中的目标地址来转发包,最终一定可以到达Web服务器所在的POP。

2、运营商之间的路由信息交换:

(如下图)只要让相连的路由器告知路由信息就可以了。只要获得了对方的路由信息,就可以知道对方路由器连接的所有网络,将这些信息写入自己的路由表中,也就可以向这些网络发送包了。

获得对方的路由信息之后,我们也需要将自身的路由信息告知对方。这样一来,对方也可以将发往我们所在子网的包转发过来。这个路由信息交换的过程是由路由器自动完成的,这里使用的机制称为BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议)。

根据所告知的路由信息的内容,这种路由交换可分为两类。一类是将互联网中的路由信息全部告知对方,这种方式称为转接。另一类是两个运营商之间仅将各自网络相关的路由信息告知对方,这种方式称为非转接,也叫对等(对等的英文是peer,BGP规格中将互相交换路由信息的节点都称为peer,但BGP的peer实际上包含了转接和非转接两种节点,但“对等”的peer仅包括非转接的节点,它们的意思不同)。

3、与公司网络中自动更新路由表机制的区别:

公司中使用的方式是寻找与目的地之间的最短路由,并按照最短路由来转发包,因此,周围的所有路由器都是平等对待的。

公司内部采用的方式在运营商之间是不行的,因为涉及到运营商之间线路费用的关系,互联网中不能单纯采用最短路由,而是需要一种能够阻止某些来源的网络包的机制。

首先,互联网中可以指定路由交换的对象。这样一来,运营商就可以只将路由信息提供给那些交了费的运营商,那么没交费的运营商也就无法将网络包发送过来了。其次,在判断路由时,该机制不仅可以判断是否是最短路由,还可以设置其他一些判断因素。例如当某个目的地有多条路由时,可以对每条路由设置优先级。

4、运营商如何通过IX互相连接:

IX的核心是具有大量高速以太网(现在使用的一般是10Gbit/s端口)端口的二层交换机。二层交换机的基本原理和一般交换机相同,大家可以认为IX的核心就是大型的、高速的交换机。

各个运营商的路由器连接到IX核心交换机上的连接方法有多种。首先,当运营商NOC和IX位于同一幢大楼里时,只要从NOC中将光纤延长出来接到IX交换机就可以了。这种情况和公司、家庭网络中的路由器与交换机的连接方法是相同的。这种方法很简单,但如果NOC和IX不在同一幢大楼里又该怎么办呢?我们可以用通信线路将路由器和交换机连起来。这种情况下有两种连法,一种是从路由器延伸出一根通信线路并连接到IX交换机上,另一种是将路由器搬到IX机房里,用通信线路将路由器和NOC连起来,再将路由器连到IX交换机上。

以前IX交换机都是放在一个地方的,也就是呈点状分布的。现在这些点状设施已经逐渐扩张,在数据中心等网络流量集中的地方一般都会设置IX终端交换机,各运营商的路由器在这里连接到终端交换机上。IX已经从点扩张到线,甚至到面了。

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