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网络基础知识讲座106:因特网路由与对等互联

IT知识路由

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息 。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等 。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段 。究竟什么是Internet?本文将阐述理解边界网关协议(BGP)所需了解的一些概念(BGP是下一期知识讲座的主题) 。在Internet中传送数据包需要因特网中各组织之间进行合作，所以这并不象学习内部网关路由(IGP)原理那么简单 。
让我们以一个规模并不是很大的本地ISP为例，从服务提供商的角度开始 。
JoeBob这个ISP需要另一个ISP才能把客户的数据流传送到Internet，为此，首先它应该与两个不同的一级ISP建立确切的关系，这可是一些大玩家，例如Level 3、AT&T、Cogent、XO等 。JoeBob ISP将与这些ISP通过BGP协议建立对等互联(peering)关系，这就意味着他们要建立一次BGP会话(session)，并与它们交换路由信息 。大型ISP向JoeBob发送所有的Internet路由，目前其数量将近200,000条 。这其中的详细工作原理将在下一期关于BGP的讲座中阐述 。
JoeBob ISP将对其向两个相连的ISP所发送的数据流以MB为单位支付一定款项 。因为它与两个ISP相连，所以很可能会有两个不同的定价 。如果是这样，你可以通过在BGP的设置来更多的选择最便宜的链路 。问题的关键在于JoeBob ISP从另一个ISP那里获得了路由，那么它就可以利用这些路由信息做想作的事 。一些数据流被发送给一家上级ISP，还有一些可以发送到另外一个ISP 。
这种对等互联(Peering)关系并不仅仅适用于ISP与ISP之间的BGP会话，它也可用于协商公司与公司之间的数据流量 。即使小规模的ISP有时也可能连上本地交换节点，与该区域的其它公司、学校或ISP建立对等互联关系 。交换节点是一个网络连接点，每个城市都至少拥有一个交换节点 。一个区域所有的主要ISP都会与此节点相连，并在其中维护着自己的路由器 。如果他们决定与一个同伴建立对等互联关系，他们只需让交换节点操作员将一些光纤连接到其同伴的设备支架上，同时还能获得免费的数据流量 。通常连接至交换节点需要收取端口费用，而且我还没有提及怎样使把你的站点连接到交换节点，那也是需要光纤(钱)的 。
对于小规模的本地ISP来说，与其它ISP建立对等互联关系并不是很常见，不过这确实是较大规模ISP(甚至包括学校)的运营方式 。有时ISP甚至将其对等互联中同伴的路由提供给客户，并且允许该数据流免费 。ISP在此方面的能力取决于签订对等互联协议中的各项细节说明 。
关于对等互联，目前有两类交换节点:公共(public)和专用(private) 。
公共交换节点几乎允许任何人成为对等互联关系中的一员 。公共对等互联(publicpeering)并不意味着你可以突然之间免费获得交换结点中每一个ISP的路由;而仅仅表示你能连接到此交换节点上，并且有时候是免费的 。目前一个很受欢迎的交换节点是SIX，即西雅图Internet交换中心(Seattle Internet Exchange)，如果你已经在西雅图Westin大厦(SIX所在地)租了房子，就可以花点钱把自己添加到SIX的机箱里 。一旦从SIX运营商手里拿到IP地址，你就准备就绪了，不过在此之后你必须与交换中心的其它BGP服务商签订对等互联协议 。
SIX和PAIX是美国西海岸最受欢迎的两个交换节点 。SIX由几位工作人员通过几台Cisco交换机操作 。目前基本上主要的运营商和服务提供商都已连接到SIX，其中包括Google、XO和AT&T宽带公司 。PAIX在美国Palo Alto市创立，目前由Switch and Data公司运作，它也是公共交换节点，并且在提供公共对等互联业务的同时还经营专用对等互联(private peering)业务 。
接着来讲讲专用对等互联 。
【网络基础知识讲座106:因特网路由与对等互联】大多数公共交换中心都拥有100Mb或1Gb的链路供客户使用 。而如果你是一个规模很大的ISP，就需要一条或多条10Gb的链路来处理你所有的数据流，问题是，公共交换中心通常都没有足够的资金来提供可靠的此类服务 。专用对等互联则规定了服务水平协议(SLA)，在此协议下，大多数时候都能有更好的硬件设备来处理数据流量 。一直以来公共和专用对等互联之间的争论喋喋不休，也相当有趣，却从未真正得出什么结论 。如果你需要定制的解决方案，比如把两条链路绑定(trunk)在一起，那么专用对等互联将是你最终的选择 。
与对等互联相对的是通路互联(transit) 。通路互联业务提供商，便如一级ISP，会把你付费的所有Internet路由都提供给你，并且负责其它的一切事务 。为公司提供服务的ISP通常是通路互联业务提供商，同样，为一家更小规模ISP提供服务的小型ISP也是通路互联业务提供商 。一般来说，同时提供对等和通路互联业务的ISP将把所有可以直接路由的数据通过对等互联服务提供商发送，而将其余的数据包发送给通路服务提供商 。
缺省路由器的概念是指可以获得整个Internet路由表的路由器 。如果你的通路互联业务提供商对部分网络没有发送路由，而且通过其它的对等互联关系你也无法了解其中情况，那么这部分网络就确实无法到达 。仅仅向路由器发送一切信息就指望它做对事情，这样的“缺省路由器”是不存在的 。
如果一个ISP规模足够大，令让其它一级ISP需要向其发送大量数据流量，那么双方一般都会签订对等互联协议 。建立对等互联关系的真正动力有两个:利润和传输效率 。两个ISP常常会发现他们之间的对话很频繁，但数据却要绕地球半圈才能到达对方 。如果这个不断发展壮大的ISP在地理位置上隔得够远，它们就可以在多个不同的交换中心建立对等互联关系，并且很快他们的数据将不再通路互联提供商传送 。任何一个ISP只要规模够大，能和大型ISP建立对等互联关系，并且自己的基础设施也都到位，那么它就可能已经是一个主要的服务提供商了 。
以上对Internet工作原理做了一个非常简明扼要的说明 。相比我们所提到的层，其实还有更多的层，但前面提到的却是Internet运作的关键所在 。下一期基础知识讲座将讨论各独立组织之间的路由是如何运作的，那是相当的吸引人啊 。
小结
Internet上没有所谓的缺省路由 。
交换中心里摆放着路由器，它们按合约与其它地方的路由器相连建立对等互联关系 。
公共对等互联大部分是免费的，但是可能会遭受资源的匮乏 。专用对等互联价格昂贵，却是必要的 。
 
网络基础知识讲座之五：学习生成树协议
网络基础知识讲座之四：理解数据链路层
网络基础知识讲座之三：理解OSI网络分层
网络基础知识讲座之二：理解子网和CIDR
网络基础知识讲座之一：理解IPv4地址的含义

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