ส่วนขอบและส่วนแกนของเครือข่าย

ส่วนขอบของเครือข่ายประกอบด้วยโฮสต์และเครือข่ายการเข้าถึงที่แอปพลิเคชันทำงานและมีการสร้างทราฟฟิกขึ้น ในขณะที่ส่วนแกนของเครือข่ายคือโครงข่ายของเราเตอร์และลิงก์ที่ส่งแพ็กเก็ตระหว่างส่วนขอบ; ทั้งสองส่วนนี้ร่วมกันอธิบายโครงสร้างขนาดใหญ่ของอินเทอร์เน็ต

Definition

ส่วนขอบของเครือข่ายคือชุดของระบบปลายทางและเครือข่ายการเข้าถึงที่เชื่อมต่อระบบเหล่านั้นเข้ากับอินเทอร์เน็ต; ส่วนแกนของเครือข่ายคือโครงข่ายของสวิตช์แพ็กเก็ต (เราเตอร์) และลิงก์ที่เชื่อมต่อเครือข่ายการเข้าถึงเหล่านี้และส่งต่อทราฟฟิกไปมาระหว่างระบบปลายทาง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการแบ่งโครงสร้างของเครือข่ายออกเป็นส่วนขอบและส่วนแกน ในส่วนขอบจะกล่าวถึงระบบปลายทาง (ไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์) และเครือข่ายการเข้าถึง — DSL, เคเบิล, ไฟเบอร์ถึงบ้าน, ไร้สาย, และอีเทอร์เน็ตองค์กร — ที่เชื่อมต่อระบบเหล่านี้ ในส่วนแกนจะกล่าวถึงเราเตอร์ที่เชื่อมต่อกันและโครงสร้างแบบลำดับชั้นของผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตและจุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ต หัวข้อนี้ไม่รวมถึงอัลกอริทึมการกำหนดเส้นทางและกลไกการส่งต่อที่ทำงานภายในส่วนแกน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพื้นที่ชั้นเครือข่าย

Core questions

• ระบบปลายทางและเทคโนโลยีการเข้าถึงใดบ้างที่ประกอบกันเป็นส่วนขอบของเครือข่าย?
• เครือข่ายการเข้าถึงสำหรับที่อยู่อาศัย, โทรศัพท์เคลื่อนที่, และองค์กรเชื่อมต่อโฮสต์เข้ากับอินเทอร์เน็ตได้อย่างไร?
• อุปกรณ์และลิงก์ใดบ้างที่ประกอบกันเป็นส่วนแกนของเครือข่าย?
• ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตมีการจัดระเบียบเป็นลำดับชั้นและเชื่อมต่อกันอย่างไร?
• จุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ตและการเชื่อมต่อโดยตรง (peering) มีบทบาทอย่างไรในส่วนแกน?

Key concepts

• ระบบปลายทาง (โฮสต์)
• เครือข่ายการเข้าถึง (DSL, เคเบิล, ไฟเบอร์, ไร้สาย)
• ส่วนแกนของเครือข่าย
• สวิตช์แพ็กเก็ตและเราเตอร์
• ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISPs)
• ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตระดับ 1, ระดับภูมิภาค, และการเข้าถึง
• จุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ต
• การเชื่อมต่อโดยตรง (peering) และการส่งผ่าน (transit)

Key theories

การแบ่งส่วนขอบ-ส่วนแกน

อินเทอร์เน็ตสามารถแบ่งออกเป็นส่วนขอบของระบบปลายทางและเครือข่ายการเข้าถึง ซึ่งเป็นที่ที่ข้อมูลเริ่มต้นและสิ้นสุด และส่วนแกนของเร้าเตอร์ที่ส่งต่อทราฟฟิกไปมาระหว่างส่วนขอบ; กรอบแนวคิดนี้ช่วยให้เข้าใจชัดเจนว่าแอปพลิเคชัน, เทคโนโลยีการเข้าถึง, และการส่งต่ออยู่ที่ใด

โครงสร้าง ISP แบบลำดับชั้นและการเชื่อมต่อโดยตรง (peering)

ส่วนแกนมีการจัดระเบียบเป็นลำดับชั้นหลวมๆ ของผู้ให้บริการการเข้าถึง, ระดับภูมิภาค, และการส่งผ่านระดับโลกที่เชื่อมต่อกันผ่านความสัมพันธ์แบบการส่งผ่านและการเชื่อมต่อโดยตรงที่จุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ต ซึ่งเป็นโครงสร้างทางเศรษฐกิจและทางภูมิประเทศที่เกิดขึ้นเองโดยไม่ได้ถูกออกแบบจากส่วนกลาง

Clinical relevance

มุมมองแบบส่วนขอบ-ส่วนแกนเป็นพื้นฐานสำหรับคำถามเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับการเข้าถึงและการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต: การเลือกและการจัดหาเทคโนโลยีบรอดแบนด์, การทำความเข้าใจว่าคอขวดและข้อจำกัดของ 'ไมล์สุดท้าย' เกิดขึ้นที่ใด, และการให้เหตุผลว่าเนื้อหาเข้าถึงผู้ใช้ได้อย่างไรผ่านผู้ให้บริการหลายระดับ มันเป็นกรอบสำหรับการอภิปรายเรื่องความเป็นกลางของเครือข่าย, ข้อพิพาทเรื่องการเชื่อมต่อโดยตรง (peering), และการวางเนื้อหาและการประมวลผลให้ใกล้กับส่วนขอบมากขึ้น

History

ARPANET ในยุคแรกมีส่วนแกนขนาดเล็กของโปรเซสเซอร์ข้อความอินเทอร์เฟซที่เชื่อมต่อโฮสต์เพียงไม่กี่เครื่อง เมื่ออินเทอร์เน็ตเข้าสู่เชิงพาณิชย์ในทศวรรษ 1990 ตลาดของผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตที่เชื่อมต่อกันได้เข้ามาแทนที่โครงข่ายหลักแบบเดี่ยว ทำให้เกิดโครงสร้างแบบลำดับชั้นในปัจจุบันที่มีผู้ให้บริการทรานสิตระดับโลก, เครือข่ายระดับภูมิภาค, และเทคโนโลยีการเข้าถึงที่หลากหลายในส่วนขอบ ซึ่งเชื่อมโยงกันที่จุดแลกเปลี่ยนอินเทอร์เน็ต

Key figures

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

Seminal works

• kurose2021
• peterson2021

Frequently asked questions

ส่วนขอบของเครือข่ายและส่วนแกนของเครือข่ายแตกต่างกันอย่างไร?

ส่วนขอบคือที่ที่ระบบปลายทางอยู่และที่ที่ข้อมูลถูกสร้างและบริโภค พร้อมกับลิงก์การเข้าถึงที่เชื่อมต่อระบบเหล่านั้น ส่วนแกนคือโครงข่ายภายในของเร้าเตอร์และลิงก์ความจุสูงที่ส่งทราฟฟิกไปมาระหว่างส่วนต่างๆ ของส่วนขอบ แอปพลิเคชันทำงานที่ส่วนขอบ; การส่งต่อเกิดขึ้นในส่วนแกน

เครือข่ายการเข้าถึงคืออะไร?

เครือข่ายการเข้าถึงคือลิงก์หรือชุดของลิงก์ที่เชื่อมต่อระบบปลายทางเข้ากับเร้าเตอร์ตัวแรกของผู้ให้บริการ — ตัวอย่างเช่น สาย DSL หรือเคเบิล, การเชื่อมต่อไฟเบอร์ถึงบ้าน, ลิงก์เซลลูลาร์, หรือ LAN อีเทอร์เน็ตขององค์กร มันคือ 'ไมล์สุดท้าย' ระหว่างโฮสต์กับอินเทอร์เน็ตในวงกว้าง