【网络是怎样连接的】第4章 - 通过接入网进入互联网（4）

4.4 网络运营商的内部

POP和NOC

ADSL、FTTH等接入网是与用户签约的运营商设备相连的，这些设备称为POP（Point of Presence接入点），互联网的入口就位于这里。

NOC（NOC:Network Operation Center，网络运行中心）是运营商的核心设备，从POP传来的网络包都会集中到这里，并从这里被转发到离目的地更近的POP，或者是转发到其他的运营商。这里也需要配备高性能的路由器。

NOC和POP并没有非常严格的界定。NOC里面也可以配备连接接入网的路由器，很多情况下是和POP共用的。从IP协议的传输过程来看，也没有对两者进行区分的必然性，因为无论是哪个路由器，其转发网络包的基本工作原理都是相同的。因此，大家可以简单地认为，NOC就是规模扩大后的POP。（从探索之旅的角度来看，运营商内部似乎只要有路由器就行了，但实际上POP和NOC中的设备不只有路由器。因为运营商还会提供如网站、邮件等各种服务，所以机房里面还会配备各种服务器。）

室外通信线路的连接

对于电话公司来说，其拥有的光纤不会全部自己使用，通过租借的方式也可以带来一定的收益，无论其业务本质是电话还是互联网，这一点都是共通的。这种服务就叫作通信线路服务。

图4.23 互联网内部概览.png

图4.24 POP概览.png

跨越运营商的网络包

运营商之间的连接

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。这样一来，我们就可以把包发到任何地方，包括地球的另一面。

运营商之间的路由信息交换

图4.25 运营商之间的路由信息交换.png

图4.26 路由信息交换的类型.png

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：转接、非转接。

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全部告知对方。例如图4.26中，如果运营商D将互联网上所有路由都告知运营商E，则运营商E不但可以访问运营商D，还可以访问运营商D后面的运营商B、A和C。然后，通过运营商D就可以向所有的运营商发送包。像这样，通过运营商D来发送网络包的方式称为转接。
另一种类型是两个运营商之间仅将与各自网络相关的路由信息告知对方。这样，只有双方之间的网络可以互相收发网络包，这种方式称为非转接，也叫对等。

与公司网络中自动更新路由表机制的区别

首先，互联网中可以指定路由交换的对象。公司中，路由信息是在所有路由器间平等交换的，但运营商之间的路由交换是在特定路由器间一对一进行的。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，那些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。

互联网中有很多运营商，每个运营商都和其他多个运营商相互连接。因此，如果一个运营商走不过去，可以走另一个运营商，无论网络包要发送到什么地方，都会确保能够获取相应的路由信息。如果某个运营商做不到这一点，那它也就该倒闭了。

IX的必要性

图4.27 IX的必要性.png

设置一个中心设备，通过连接到中心设备的方式来减少线路数量，这个中心设备就称为IX（Internet Exchange）。

现在日本国内有几个这样的设备，其中具有代表性的包括JPIX、NSPIXP-2、JPNAP。经过这3个IX的数据总量约为200 Gbit/s，而且还在持续增加。

运营商如何通过IX互相连接

图4.28 IX的实体是高性能交换机.png

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。
如果 noc 和 ix 不在同一幢大楼： 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（图4.28②），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（图4.28③）。

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步扩张，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（图4.28④）。IX已经从点扩张到线，甚至到面了。

IX的交换机和一般的交换机在工作方式上没有区别，路由器发送网络包时，先通过ARP查询下一个路由器的MAC地址，然后将其写入MAC头部发送出去即可。只要填写了正确的MAC地址，就可以向任何运营商的路由器发送包。不过实际上，要成功发送包还需要正确的路由信息，对于没有进行路由交换的运营商，我们是无法向其发送包的。这需要运营商之间通过谈判签订合约，然后按照合约来交换路由信息，实现网络包的收发。

运营商之间可以直接连接，也可以通过IX连接，无论是哪种方式，最终网络包都会到达服务器所在的运营商，然后通过POP进入服务器端的网络。