Netzwerkrand und -kern

Der Netzwerkrand umfasst die Hosts und Zugangsnetzwerke, auf denen Anwendungen ausgeführt werden und Datenverkehr entsteht, während der Netzwerkkern das Geflecht aus Routern und Verbindungen ist, das Pakete zwischen den Rändern transportiert; zusammen beschreiben sie die großräumige Struktur des Internets.

Definition

Der Netzwerkrand ist die Sammlung von Endsystemen und den Zugangsnetzwerken, die sie mit dem Internet verbinden; der Netzwerkkern ist das Geflecht aus Paketvermittlern (Routern) und Verbindungen, das diese Zugangsnetzwerke miteinander verbindet und den Datenverkehr zwischen Endsystemen weiterleitet.

Scope

Dieses Thema behandelt die strukturelle Zerlegung eines Netzwerks in Rand und Kern. Am Rand werden Endsysteme (Clients und Server) und die Zugangsnetzwerke – DSL, Kabel, Fiber-to-the-Home, drahtlos und Unternehmens-Ethernet – behandelt, die diese verbinden. Im Kern werden die miteinander verbundenen Router und die gestufte Struktur der Internetdienstanbieter und Internetknoten behandelt. Ausgeschlossen sind die Routing-Algorithmen und Weiterleitungsmechanismen, die innerhalb des Kerns arbeiten, welche zum Bereich der Netzwerkschicht gehören.

Core questions

• Welche Endsysteme und Zugangstechnologien bilden den Netzwerkrand?
• Wie verbinden private, mobile und Unternehmens-Zugangsnetzwerke Hosts mit dem Internet?
• Welche Geräte und Verbindungen bilden den Netzwerkkern?
• Wie sind Internetdienstanbieter in Stufen organisiert und miteinander verbunden?
• Welche Rolle spielen Internetknotenpunkte und Peering im Kern?

Key concepts

• Endsysteme (Hosts)
• Zugangsnetzwerke (DSL, Kabel, Glasfaser, drahtlos)
• Netzwerkkern
• Paketvermittler und Router
• Internetdienstanbieter (ISPs)
• Tier-1-, regionale und Zugangs-ISPs
• Internetknotenpunkte
• Peering und Transit

Key theories

Edge-Core-Zerlegung

Das Internet wird sinnvoll in einen Rand aus Endsystemen und Zugangsnetzwerken, wo Daten entstehen und enden, und einen Kern aus Routern, die den Datenverkehr zwischen den Rändern weiterleiten, unterteilt; diese Einteilung verdeutlicht, wo Anwendungen, Zugangstechnologie und Weiterleitung angesiedelt sind.

Gestufte ISP-Struktur und Peering

Der Kern ist als lose Hierarchie von Zugangs-, Regional- und globalen Transit-Anbietern organisiert, die über Transit- und Peering-Beziehungen an Internetknotenpunkten miteinander verbunden sind, eine wirtschaftliche und topologische Struktur, die sich eher entwickelt hat, als zentral entworfen zu werden.

Clinical relevance

Die Edge-Core-Sichtweise liegt praktischen Fragen des Internetzugangs und der Konnektivität zugrunde: die Auswahl und Bereitstellung von Breitbandtechnologien, das Verständnis, wo Engpässe und Last-Mile-Grenzen entstehen, und die Überlegung, wie Inhalte Benutzer über verschiedene Anbieterstufen erreichen. Sie rahmt Diskussionen über Netzneutralität, Peering-Streitigkeiten und die Platzierung von Inhalten und Rechenleistung näher am Rand ein.

History

Das frühe ARPANET hatte einen kleinen Kern von Schnittstellen-Nachrichtenprozessoren, die eine Handvoll Hosts verbanden. Als das Internet in den 1990er Jahren kommerzialisiert wurde, ersetzte ein Markt miteinander verbundener ISPs das einzelne Backbone, wodurch die heutige gestufte Struktur mit globalen Transit-Anbietern, regionalen Netzwerken und einer Vielzahl von Zugangstechnologien am Rand entstand, die an Internetknotenpunkten miteinander verknüpft sind.

Key figures

• James F. Kurose
• Keith W. Ross
• Larry L. Peterson

Seminal works

• kurose2021
• peterson2021

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen dem Netzwerkrand und dem Netzwerkkern?

Der Rand ist der Ort, an dem Endsysteme angesiedelt sind und wo Daten erzeugt und konsumiert werden, zusammen mit den Zugangsverbindungen, die sie verbinden. Der Kern ist das innere Geflecht aus Routern und Hochleistungskabeln, das den Datenverkehr zwischen verschiedenen Teilen des Rands transportiert. Anwendungen laufen am Rand; die Weiterleitung erfolgt im Kern.

Was ist ein Zugangsnetzwerk?

Ein Zugangsnetzwerk ist die Verbindung oder der Satz von Verbindungen, die ein Endsystem mit dem ersten Router seines Anbieters verbindet – zum Beispiel eine DSL- oder Kabelleitung, eine Fiber-to-the-Home-Verbindung, eine Mobilfunkverbindung oder ein Unternehmens-Ethernet-LAN. Es ist die 'letzte Meile' zwischen einem Host und dem weiteren Internet.