层次交换网络基本结构

无限层次树形笔记本 　　早期设计Internet时，一个核心的思想就是要保证可靠性。这样做有充足的理由：当时的信道失效率和误码率都很高；希望在自然灾害或战争环境下网络有很好的可存活性无限层次树形笔记本。但绝对没有一个设计者想到过将来这个网络怎样用于话音和视频等实时多媒体应用。甚至连这个网络的用户群体和使用规模都是他们始料不及的，不然的话，很容易设计的地址空间问题，就不会让后人这样费尽周折了。他们从可靠性出发，各种设计都采取了无中心、分散、分布的思想。以太网是最典型的网络结构，由粗缆或细缆相连的多台计算机，没有主次，没有控制者或协调者，任何一台计算机的失效，都不会影响其他计算机的通信。Internet网络的拓扑结构，用的是格状网(Mesh)任意连接结构，没有中心，没有层次无限层次树形笔记本，想怎么连就怎么连，只要每个路由交换设备有两条或两条以上信道，就认为可靠性获得了很大提高。IP地址的安排，以网号为基础，辅以网内主机号。而在路由算法中起决定性作用的网号是一维平铺(Flat)的，没有任何结构，更没有层次性。对一维平铺的IP网络地址，当其数量十分庞大时，既不能设计出高效的路由信息交换算法，也无法设计出快速的路由表查询算法。这就是路由问题的症结所在。

　　其实，任意连接的结构和一维平铺的地址空间并不适合人类的思维模式和计算机高效处理的要求，更缺少可扩展性，只有在非常小的系统中才能以其简易而获得应用。人类社会的组织结构和地址空间，无一不是层次式的，例如一个国家、一个学校、一个企业、一支部队、邮政地址空间、学科分类、图书编目等等，几乎找不出非层次性的组织。传统的电话系统是一个可管可控、可扩展并能保证通信质量的成功系统，也是层次式的。Internet的域名系统，最初是一维平铺的，连网计算机数量达到数百台时，就无法使用了，不得不中途改为层次式结构。以太网的结构，再也没有人用总线方式了无限层次树形笔记本，改用集线器(HUB)或交换机，端口不够或距离延伸时，将多个交换机级连，变成了典型的星形或树形的层次结构。层次式结构无处不在。从管理的角度看，层次式结构本身代表了一种分散/分布性，该由下级完成的事情，上级不必操心也无法操心，下级在自己的管辖范围内所做的变动，上级可以不知道，这使得系统充分可扩展。文献[1]是最早建议层次式结构的，由于其编址方法不够完善和灵活，没有摆脱路由的影响，没有得到重视。研究人员意识到当网络规模巨大时，首先受到挑战的是路由系统的扩展性，便都从层次化入手，提出了诸如地标分层[2]、地理分层、按因特网业务提供商(ISP)分层[3]等层次化方法。