1. 互联网的组织和连接

一、网络的基本自治架构

（一）自发形成的网络

  • 定义：先有人住，再把路连起来的网络模式（Nets）
  • 分类：LAN、CAN (Campus) -> MAN、WAN
  • 特点：under same administration
  • 参考资料：再看下这篇

（二）AS——自治基本单位

  • Autonomous System概念
    • 内部：内网，使用IGP协议
    • 外部：使用BGP协议
    • 地址空间：具有独立的地址空间
    • ASN：全世界总数约90000个
    • AS查询：查询地址
  • 举例：如ChinaNet DB IP AS等
  • 特殊情况：不注册的AS、Regional Internet Registry (RIR)、治理机构（ICANN(IANA) / APNIC / CNNIC）

（三）AS间的互联

在了解了单个AS的情况后，来看AS之间是如何互联的。

  • 互联协议：BGP协议
  • 互联原理：数据经过多个AS到达目的，内部和外部都进行路由
  • 具体路由方式
    • AS内：交换和路由，使用iBGP
    • AS外
      • 形式：交换和路由 (Dark Fiber/IXP)
      • 协议：BGP

二、互联网的运营体系

（一）运营商角色概述

互联网的运营离不开多个角色的参与，主要包括：

  • 内容提供商 （Providers）
    • 概念：涉及POP点（接入），汇聚机房，核心机房
    • 参考资料：参考
    • 机房一侧情况：（可进一步展开说明）
  • 用户 (Clients)
  • 运营商/接入服务商（Internet Service Providers, ISP）
  • 相关问题：The Internet is a network of networks that make up other networks.互联网到底是如何建立起来的？
  • 参考视频：视频

（二）运营商的分层

不同规模和功能的运营商可以进行分层，以便更好地理解其在互联网中的作用。

  • Tier 1 network
    • 定义：An Internet Protocol (IP) network that can reach every other network on the Internet solely via settlement-free interconnection (also known as settlement-free peering)
    • 特点：建好就免费，互相免费，全互联，只提升传递能力，不承载内容
    • 物理特性：光缆粗细，中继长度，对铜缆的替换
    • Backbone：海底电缆地图
    • 范围：跨国，跨洋，跨大洲，大国内主要骨干
    • 相关公司：AT&T, CenturyLink等
    • 总数：16 - 20个
  • Tier 2 network
    • 定义：A network that peers for free with some networks, but still purchases IP transit or pays for peering to reach at least some portion of the Internet.
    • 范围：省级，区域性
  • Tier 3 network
    • 定义：A network that solely purchases transit/peering from other networks to participate in the Internet.
    • 范围：面向用户接入需求
  • 国内情况说明：国内情况有所不同，后续先介绍一般情况，再说明特殊情况

（三）运营商间互联

各层级运营商之间的互联是互联网顺畅运行的关键。

  • 互联方式：Peering / Transit / IXP
    • 区别：Public Peering / Private Peering / Transit
  • IXP (IXs)
    • 定义：位于“边缘”的一个交换内网
    • 物理形式：可能是机房，可能是多个物理建筑
    • 功能：负责交换，保证SLA
    • 作用：避免所有流量到Backbone，提供换量服务场所，可抗DDoS，是放置服务器的好位置
    • 连接方式：PNI (dark fiber direct conect)
    • 建设步骤：先盖机房和交换设备，再联系运营商拉线，再订立接入协议，按网口带宽收费，保证SLA
    • 相关资源：IXP地图等
    • 样例：CHN-IX等

（四）最终用户接入

互联网的最终目的是服务用户，下面介绍用户接入互联网的方式。

  • 接入方式：Celluar 和 Landline
  • Celluar相关内容
    • 物理特性
    • 路由
    • 对高层协议的影响
    • 技术代际：2g/3g/4g/5g/LTE
    • 收费模式：by usage / by capacity / by 95th percentile capacity
  • Wifi相关内容：特征 / 802.11
  • PoP和最后几公里：（可进一步展开说明）
  • Landline相关内容
    • 接入形式：cable, (A)DSL, fiber, or wireless 等
    • FTTH和影响

（五）接入相关问题

在用户接入过程中，会遇到一些问题需要关注。

  • 区别分析：计费方式，延迟，负载瓶颈等
  • 限速问题
  • 免流量情况
  • 光纤同轴混合网(HFC)
  • FTTH/FTTX 和影响
  • 公网IP不足问题：NAT映射浮动IP，内网IP

三、互联的商业逻辑

（一）ISP互联的商业逻辑模式

ISP之间的互联存在多种商业逻辑模式。

  • 模式分类：provider-customer transit、peer -ing、multihome
  • ISP 和 Provider 的 Peering
    • 互利关系：Provider帮ISP减少transit费用，ISP给Provider同网免费带宽
    • 参考资料：Akamai的Content Partner政策
    • 潜在问题：（需要确认）胁迫：大Provider要ISP做 free peering，否则干扰
  • 连出的商业逻辑：Learn from customers、Learn from providers、Learn from peers (不挣钱)
  • 连入的商业逻辑：Customer 挣直接钱、Peer 免费扩大、Providers 不挣钱，但有内容吸引力

（二）ISP互联的商业考虑因素

在进行互联时，ISP需要考虑多方面因素。

  • 付费原因：为什么小接大要付费？
    • 规模/成本考虑：看网络资源在哪里，如大小运营商例子（向骨干连入）等
  • 互联策略：先 transit 再 逐步 peer
  • 质量收益：Peering 的 质量收益
  • 特殊情况：De-peer / 扰乱正常使用
  • 同级关系：同级间既竞争又合作

（三）ISP互联的付费形式

ISP互联的付费形式主要有以下几种。

  • Bandwidth / 95th / volume

（四）ISP互联的趋势

随着互联网的发展，ISP互联也呈现出一定的趋势。

  • 结构变化：树状走向扁平化
  • 目的和方式
    • 目的：商业考虑为主，国内存在更多政策考虑
    • 方式：互相连，或者多连几家 multihome
  • 相关问题：IPv6和IP地址问题