什么是核心网络？

核心网络是负责路由网络流量的主要基础设施，通常由电信运营商或互联网服务提供商拥有。核心网络负责在接入网络、边缘网络及其他核心网络之间连接和路由流量，从而支持移动网络和蜂窝通信连接。核心网络处理来自多个接入网络的海量数据，为需要网络连接的移动通信、宽带及云原生架构提供骨干支撑。

核心网络（也称为骨干网）具有多项支持数据通信的关键功能。

流量路由和交换

核心网络负责在边缘节点、接入网络和核心域之间路由和交换数据包。它负责确定数据到达目的地的最高效路径，从而实现电信数据的传输。分组交换核心网络不同于主要仅用于电话通话的公共交换电话网络。

路由是指决定数据包的去向，而交换则是管理这些数据包在网络中的实际传输方式。

核心网络利用内部网关协议（IGP）、中间系统到中间系统协议（IS-IS）和开放最短路径优先协议（OSPF）等路由协议，在单一网络内部进行路由。对于网络之间更复杂的传输，核心网络也可使用外部网关协议（EGP），例如边界网关协议（BGP）。

在交换方面，核心网络通常采用多协议标签交换（MPLS）技术，通过短而定长的标签来转发数据包。该策略无需在数据包每次跳转时都耗时进行 IP 查找，从而使数据包能更快速地通过系统。

负载均衡

负载均衡系统旨在将网络流量分配到所有可用路径上，以确保没有任何一条路径因数据包过多而过载。通过均匀分配所有入站流量，路由能够保持更可预测且更稳定的速度。在核心网络中，负载均衡主要通过等价多路径（ECMP）路由以及由网络管理员定义的基于策略的负载均衡来实现。

网络弹性和失效转移

由于电信网络至关重要，核心网络内置了弹性机制，以防止主节点故障导致停机。如果网络中的某条路径、光纤链路或路由器离线，物理冗余（即备用路径）可确保数据流持续传输。高效的网络分段技术有助于降低网络某一部分中断所带来的影响。

系统管理员可以配置拓扑收敛，使路由协议在预定路径遇到故障时能够立即重新计算出新路径。

服务质量（QoS）管理

核心网络承载着多种多样的电信数据，涵盖从实时视频流到语音通话的各类业务。QoS 管理包含服务提供商用于确保重要数据包优先于其他数据包进行传输的各种机制。例如，您可以为某些高优先级数据标记特定的 MPLS 标签，以加速其在系统中的传输。

网络安全与访问控制

核心网络采用一系列网络安全和防御工具及系统，以防范未经授权的访问和违规操作。核心网络通常配备多种防御措施，例如入侵检测、访问控制、用于忽略潜在恶意路由的路由过滤器，以及用于抵御破坏性僵尸网络流量的控制面板监管机制。网络连接还会加密，以保护传输中数据和静态数据，并防止未经授权的各方访问这些数据。

核心网络包含四个主要部分，它们协同工作，在网络架构中传输路由流量。

摄取点和入口点

数据流量通过入口点进入核心网络，通常经由入口路由器或运营商边缘（PE）路由器。这些设备汇聚来自移动网络、云原生应用程序和其他网络的流量。这些入口点位于核心网络与接入网络（终端用户进行交互的区域）之间，负责处理所有传入的数据。

数据到达核心网络后，会经过汇聚和分类处理。如有必要，系统会利用 MPLS 等协议为数据包附加额外的标签。如果需要应用 QoS 策略，系统会在此时将相关元数据添加到数据包中。

基于控制面板的路由决策

控制面板是核心网络中负责管理路由选择与构建的部分，这些路由用于在网络中传输数据。当控制面板通过摄取过程接收到新数据包时，它会利用 OSPF、IS-IS 和 BGP 等路由协议，在所有可用路由器之间交换拓扑信息。路由器将这些信息接收并存入路由信息库（RIB），并据此计算通过网络的最佳路径。

最佳路径的选择取决于多种因素，例如某些路由器是否设有可能拦截特定类型数据的管理规则，或者各个路由器的当前链路指标。为了实现低延迟和成本效益，人工智能在路由决策中正发挥着越来越重要的作用。

选定路由后，相关信息会被写入转发信息库（FIB）。随后，数据面板利用这些信息开始转发数据包。由于数据面板独立于控制面板运行，两者各自处理任务，互不干扰，从而有助于确保系统的稳定性和可扩展性。

流量转发

数据面板全权负责数据在系统内部及跨越路由器跳数的实际传输。每台路由器的数据面板都配备专用集成电路（ASIC）等硬件，使其能够以线速转发数据包。线速是指数据传输的理论最大速率；借助 ASIC 或网络处理单元（NPU），路由器能够实现接近这一速率的性能。

当数据包到达路由器时，路由器会检查其目的地信息:这既可以通过查询转发信息库（FIB）来确定，也可以通过识别特定标签（若采用 MPLS 转发）来确定。随后，路由器会进行必要的处理（例如更新转发相关信息），再通过出口接口将数据包转发给下一跳路由器。这种从一台路由器到另一台路由器的传输过程被称为“跳转”。

出口点与切换

当数据在核心网络中向最终目的地移动时，它会到达一个需要离开的出口点。这些出口点通常是 PE（提供商边缘）路由器或边界路由器，它们充当核心网络与数据即将进入的下一个网络域之间的桥梁。

出口路由器负责处理即将离开核心网络的数据，将其转发至接入网络、另一家服务提供商的核心网络或云服务网络。出口路由器还会移除所有 MPLS 标签，因为数据已成功穿过核心网络，不再需要这些标签。

BGP 在此管理数据交换，使数据能够通过专用网络互连（PNI）或互联网交换点（IXP）继续传送到下一个位置。进入新的边缘网络或接入网络后，数据包会通过本地节点传输至最终用户或目标应用程序服务器。

以下是核心网络及通信数据路由中常用的一些核心网络技术。

MPLS（多协议标签交换）

MPLS 是一种 IP 路由的替代方案，它利用短标签为数据包添加元数据。这些标签决定了特定数据包在核心网络中的传输方式，例如是否需要优先处理或必须沿特定路径传输。MPLS 还能加快核心网络中的传输速度，因为标签查找比每一跳都进行完整的 IP 计算要快得多。

边界网关协议（BGP）

BGP 是一种负责处理大型网络间数据传输的路由协议。根据配置或适用策略，BGP 决定数据在互联网或不同网络提供商之间传输的最佳路径。BGP 在核心网络中至关重要，因为它能确保所有路由一致地遵循路由规则。当数据离开一个系统进入下一个系统时，它还能促进不同网络运营商之间的通信。

核心网络通常使用内部 BGP（iBGP），而网络间的链路则使用外部 BGP（eBGP）。

光传输网络

光传输网络（OTN）是一种标准的数字传输层，以光信号的形式承载数据。OTN 利用密集波分复用（DWDM）技术，可在单根光纤上同时传输多个信号，从而实现海量数据传输。这些网络是网络设计的核心技术，支持互联网和云服务进行大规模数据传输。

软件定义网络（SDN）

软件定义网络（SDN）是一种将控制平面与数据平面分离的网络架构。这种虚拟化的分离方式允许管理员优化性能，并利用网络自动化技术执行特定任务。您可以通过集中式软件控制器来管理 SDN。

核心网络、接入网络和边缘网络之间存在关键区别。

接入网络

接入网络是网络基础设施中的外层，充当终端用户与中央核心网络之间的桥梁。流入和流出的数据都会经过接入层。

核心网络

“核心网络”一词指的是网络系统的中央骨干部分，它提供了支持大规模数据传输和路由的大部分底层基础设施。对于移动通信，核心网络中的演进分组核心（EPC）架构负责处理服务提供商网络之间的 4G 和 5G 业务传输。核心网络可以位于分布式系统之间。

边缘网络

边缘网络通过在距离用户较近的位置提供计算和存储服务来帮助实现低延迟的数据传输。对于实时视频或云应用，边缘节点能够预处理数据，从而降低系统负载并提高速度。

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