互联网基础设施

物理世界中,网络是如何连接的?是谁在管理网络资源的分配?

简介

今天看到了一篇文章白名单之殇:Specter僵尸网络滥用ClouDNS服务,github.com无辜躺枪,而且最近又在做很多IP情报相关的工作,突然脑海中想到一个问题:在物理层上,全球的网络是如何连接的?

按照ISO/OSI标准,网络分为7层,分别是:物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层和应用层。我平时打交道比较多的是,2-7层,最近一直在接触应用层,主要是HTTP协议;今天忽然想到,这么庞大的网络基础设施,在现实世界中,如何互相连接,支撑着全世界的互联网通信。 首先,我们需要搞清楚几个问题:

  • 哪些组织在管理ASN/CIDR/IP/Domain资源的分配?
  • 各个大陆板块之间的网络如何连接?
  • 各个ISP之间的网络如何连接?

互联网资源管理组织

ICANN

ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers/互联网名称与数字地址分配机构)是一家非营利机构,负责全球IP和域名资源的分配;2016年10月1日,美国商务部下属NTIA才把域名系统管理权移交给ICANN。

IANA

IANA(Internet Assigned Numbers Authority/互联网号码分配局)由ICANN管理,负责具体的资源分配工作,除了ASN,IP和域名资源的分配,其还负责端口号的管理,Linux中的/etc/services文件就是由IANA生成的。IANA会把ASN和IP资源分配给RIR。

NRO

NRO(Number Resource Organization/数字资源组织)建立于2003年,其目的主要是协调RIRs的工作。

RIR

RIR(Regional Internet registry/区域互联网注册管理机构)是管理ASN和IP资源的机构,现在全球一共有5个RIR:

  • ARIN(American Registry for Internet Numbers/美洲互联网号码注册管理机构)
  • NCC(RIPE Network Coordination Centre/欧洲IP网络资源协调中心)
  • APNIC(Asia-Pacific Network Information Centre/亚太网络信息中心)
  • LACNIC(Latin American and Caribbean Internet Address Registry/拉丁美洲及加勒比地区互联网地址注册管理机构)
  • AfriNIC(African Network Information Centre/非洲网络信息中心)

RIR会把分配到的ASN/IP资源分配给所在地区的国家,然后由该国的机构进行管理;比如,中国由CNNIC(中国互联网络信息中心)进行管理,然后CNNIC再把资源分配给ISP(联通,移动,电信,教育网),然后ISP通过宽带或者移动网络服务,把IP资源最终分配给用户。

海底光缆

海底光缆负责连接不同地区和国家的网络,你可以在InfraPedia上看到海底光缆的连接情况。中国的出口,大都在山东,上海,福建和广州。

看着这些密密麻麻的海淀光缆,不得不感叹,人类的工程能力真是太强了。

IXP

IXP(Internet Exchange Point/互联网交换中心)为ISP提供数据交换服务。我也没见过真实的IXP是什么样子,我只去过一些IDC;不过,根据CloudFlare的解释:

IXPs are large Layer 2 LANs (of the OSI network model) that are built with one or many Ethernet switches interconnected together across one or more physical buildings. An IXP is no different in basic concept to a home network, with the only real difference being scale.

根据Wikipedia List of Internet exchange points,中国共有4个IXP,分别位于北京(2个),广州(1个)和上海(1个),其中3个由ChinaCache(蓝汛)运营。

总结

通过介绍以上的概念,我们可以推测:通过ICANN->IANA->RIR->国家互联网信息中心->ISP分配资源后,ISP使用分配到的ASN/IP资源建立一个局域网,然后ISP的AS通过IXP进行数据交换,这样,我们就可以访问到全球的网络。

参考

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