互联网骨干网(及其终端)如何工作?

网络工程 路由 互联网 硬件
2022-03-02 01:13:19

如果我在澳大利亚家用笔记本电脑的网络浏览器和美国数据中心的网络服务器之间建立 TCP 连接,信号将通过什么物理硬件链发送


例如,考虑类似 Hawaiki 电缆:一条价值约 5 亿美元的电缆,用于跨越太平洋(从悉尼到波特兰)传输 70Tbps 的数据。

这些骨干现在是否完全是光纤?这条电缆的直径大约是多少?有多少条独立的光纤将携带信息?每根光纤是否携带许多单独的信息通道,如果是,如何携带(例如不同频率的光或其他模式)?在单个通道中发送的信息速率是多少,是否仅通过闪烁进行编码?是否需要某种形式的有源中继器以固定长度或信号可以在整个海洋下传播?

什么硬件连接到电缆的末端?我假设带宽最初分布在十几个较小的主干链路和数据中心之间。我认为没有传统的路由器可以处理 Tbps(因为它需要在每个现代 CPU 周期传输数千位)。经典 IP 路由是否真的大规模发生过,或者不同的子包是否直接(通过某种大规模中继器设备)传递到较小的主干链路?也许用辫子(在一端的任何端点和另一端的每个端点之间建立不同的物理路由)?或者它是否散布成数以万计的标准千兆连接,每个连接到自己的机架中......?换句话说,互联网骨干网的终端节点是如何实现的?

1个回答

细节显然会有所不同,我不是专家,但我会尝试根据我的理解回答这个问题。

澳大利亚家用笔记本电脑中的 Web 浏览器和美国数据中心中的 Web 服务器

来自您笔记本电脑的数据将通过一系列不同的网络,它首先会通过您的 ISP 接入网络,然后进入他们的核心网络。根据他们的规模和商业模式,他们可能会从当地较大的提供商那里购买 IP 传输服务,或者他们可能会购买自己的洲际航线容量以将其运往美国。

当它到达美国时,它可能会被传递给主要的 IP 传输提供商,然后从那里传递给托管服务器的提供商。

供应商将根据其容量需求选择设备。网络世界越来越倾向于基于以太网的技术,但我确信有很多遗留的东西。

这些骨干现在是否完全是光纤?

洲际互联网数据确实几乎总是在光缆上传输。铜缆没有容量,卫星通常有延迟问题。

这条电缆的直径大约是多少?

维基百科声称大约一英寸。其中很少是实际的纤维,大部分是机械增强材料和电力导体。

有多少条独立的光纤将携带信息?

通常,由于需要中继器,长距离海底电缆的光纤比陆地或短距离海底电缆少。您的特定电缆似乎在其路线的核心上总共有 3 对光纤。https://www.submarinenetworks.com/systems/australia-usa/hawaiki-cable

每根光纤是否携带许多单独的信息通道,如果是,如何携带(例如不同频率的光或其他模式)?

是的,使用波分复用。

单通道发送信息的速率是多少

它不断增加,我当然听说过每 lambda(波长)100GBPs,但现在可能会更多。

但是,您达到了收益递减点,因为一旦调制信号,它就不再具有单一波长。因此,当您增加每个 lambda 的容量时,您会发现您必须将它们间隔得更远。

它是简单地通过闪烁来编码的吗?

它曾经是(并且可能仍然在旧电缆上),但现在使用更先进的调制系统。

是否需要某种形式的有源中继器以固定长度

是的,使用了光放大器。据我了解,主要有两种类型。提供点放大的掺铒光纤放大器 (EDFA) 和在通向放大器的基础光纤中提供放大的拉曼放大器。据我了解,这两种类型经常结合使用。

至关重要的是,光放大器可以放大波分复用信号,而无需对其进行解复用和再复用。然而,它们确实有一个有限的波段,所以容量仍然有限制。

什么硬件连接到电缆的末端?

将有设备分离波分复用,然后有特殊的收发器单元将其转换为可用于将其传递到其他设备的格式。

我认为没有传统的路由器可以处理 Tbps

路由器越来越大,思科宣传容量高达 260TBPs 的路由器https://www.cisco.com/c/en/us/products/routers/8000-series-routers/index.html#~benefits

(因为它需要在每个现代 CPU 周期传输数千位)。

高端路由器不使用 CPU 进行路由。

经典 IP 路由是否真的大规模发生过,

有时确实如此,但海底电缆通常不由任何单独的 ISP 直接拥有。

因此,有线电视运营商将向需要它们的 ISP 出售波长。然后,各个 ISP 将根据自己的需要提供容量合适的自己的 IP 路由设备。

通常,ISP 将在长距离链路的两端拥有自己的设备。提供商之间的互连通常发生在城市内(甚至数据中心内)的本地链路上。