層次交換網絡基本結構

無限層次樹形筆記本 　　早期設計Internet時，一個核心的思想就是要保證可靠性。這樣做有充足的理由：當時的信道失效率和誤碼率都很高；希望在自然災害或戰爭環境下網絡有很好的可存活性無限層次樹形筆記本。但絕對沒有一個設計者想到過將來這個網絡怎樣用于話音和視頻等實時多媒體應用。甚至連這個網絡的用戶群體和使用規模都是他們始料不及的，不然的話，很容易設計的地址空間問題，就不會讓后人這樣費盡周折了。他們從可靠性出發，各種設計都采取了無中心、分散、分布的思想。以太網是最典型的網絡結構，由粗纜或細纜相連的多臺計算機，沒有主次，沒有控制者或協調者，任何一臺計算機的失效，都不會影響其他計算機的通信。Internet網絡的拓撲結構，用的是格狀網(Mesh)任意連接結構，沒有中心，沒有層次無限層次樹形筆記本，想怎么連就怎么連，只要每個路由交換設備有兩條或兩條以上信道，就認為可靠性獲得了很大提高。IP地址的安排，以網號為基礎，輔以網內主機號。而在路由算法中起決定性作用的網號是一維平鋪(Flat)的，沒有任何結構，更沒有層次性。對一維平鋪的IP網絡地址，當其數量十分龐大時，既不能設計出高效的路由信息交換算法，也無法設計出快速的路由表查詢算法。這就是路由問題的癥結所在。

　　其實，任意連接的結構和一維平鋪的地址空間并不適合人類的思維模式和計算機高效處理的要求，更缺少可擴展性，只有在非常小的系統中才能以其簡易而獲得應用。人類社會的組織結構和地址空間，無一不是層次式的，例如一個國家、一個學校、一個企業、一支部隊、郵政地址空間、學科分類、圖書編目等等，幾乎找不出非層次性的組織。傳統的電話系統是一個可管可控、可擴展并能保證通信質量的成功系統，也是層次式的。Internet的域名系統，最初是一維平鋪的，連網計算機數量達到數百臺時，就無法使用了，不得不中途改為層次式結構。以太網的結構，再也沒有人用總線方式了無限層次樹形筆記本，改用集線器(HUB)或交換機，端口不夠或距離延伸時，將多個交換機級連，變成了典型的星形或樹形的層次結構。層次式結構無處不在。從管理的角度看，層次式結構本身代表了一種分散/分布性，該由下級完成的事情，上級不必操心也無法操心，下級在自己的管轄范圍內所做的變動，上級可以不知道，這使得系統充分可擴展。文獻[1]是最早建議層次式結構的，由于其編址方法不夠完善和靈活，沒有擺脫路由的影響，沒有得到重視。研究人員意識到當網絡規模巨大時，首先受到挑戰的是路由系統的擴展性，便都從層次化入手，提出了諸如地標分層[2]、地理分層、按因特網業務提供商(ISP)分層[3]等層次化方法。