（左边：互联网诞生前——美国的电话网络　　右边：兰德公司的“Baran 方案”）

有了兰德公司的方案，美国军方找到当时最大的电信公司 AT＆T，想要实现这个系统，结果被否决了。AT＆T 高层认为：搞这样一种系统根本不切实际。于是 Baran 的方案中途夭折。
为啥 AT＆T 反对这个方案捏？一方面，成功的大公司总是有很强的思维定势（关于这点，参见这篇文章）；另一方面，Baran 的设计方案确实很超前——其前瞻性不仅包括“拓扑结构”，而且把当时电信行业的几大核心观念完全颠覆掉了（具体如何颠覆，后续章节还会再聊）。
时间一晃又过了好多年，到了60年代末，由于一系列机缘巧合，英国佬发现了“Baran 方案”的价值，并据此搞了一个小型的 NPL 网络（NPL 是“国家物理实验室”的缩写）。然后在某次 ACM 会议上，美国佬看到英国佬的论文，才意识到：Baran 方案完全可行。经历了“出口转内销”的命运之后，该方案重新被美国国防部重视。之后，（国防部下属的）“高级计划研究局”（ARPA）开始筹建“阿帕网”（ARPANET），才有了如今的互联网。

聊完“拓扑”，再来聊“路由”。
当主机 A 向主机 B 发送网络层的数据时，大致会经历如下步骤：

1.
A 主机的协议栈先判断“A B 两个地址”是否在同一个子网（“子网掩码”就是用来干这事儿滴）。
如果是同一个子网，直接发给对方；如果不是同一个子网，发给本子网的【默认网关】。
（此处所说的“网关”指“3层网关/网络层网关”） 2.
对于“默认网关”，有可能自己就是路由器；也可能自己不是路由器，但与其它路由器相连。
也就是说，“默认网关”要么自己对数据包进行路由，要么丢给能进行路由的另一台设备。
（万一找不到能路由的设备，这个数据就被丢弃，于是网络通讯出错）
3.
当数据到达某个路由器之后，有如下几种可能——
3.1
该路由器正好是 B 所在子网的网关（与 B 直连），那就把数据包丢给 B，路由过程就结束啦；
3.2
亦或者，路由器会把数据包丢给另一个路由器（另一个路由器再丢给另一个路由器） …… 如此循环往复，最终到达目的地 B。
3.3
还存在一种可能性：始终找不到“主机 B”（有可能该主机“断线 or 关机 or 根本不存在”）。为了避免数据包长时间在网络上闲逛，还需要引入某种【数据包存活机制】（洋文叫做“Time To Live”，简称 TTL）。
通常会采用某个整数（TTL 计数）表示数据包能活多久。当主机 A 发出这个数据包的时候，这个“TTL 计数”就已经设置好了。每当这个数据包被路由器转发一次，“TTL 记数”就减一。当 TTL 变为零，这个数据包就死了（被丢弃）。

对于某些大型的复杂网络（比如互联网），每个路由器可能与其它 N 个路由器相连（N 可能很大）。对于上述的 3.2 情形，它如何判断：该转发给谁捏？
这时候，“路由算法”就体现出价值啦——
一般来说，路由器内部会维护一张【路由表】。每当收到一个网络层的数据包，先取出数据包中的【目标地址】，然后去查这张路由表，看谁距离目标最近，就把数据包转发给谁。
上面这段话看起来好像很简单，其实路由算法挺复杂滴。考虑到本文是“扫盲性质”，而且篇幅已经很长，不可能再去聊“路由算法”的细节。对此感兴趣的同学，可以去看《计算机网络》的第5章。

（技术菜鸟可以跳过这个小节）
由于互联网的 IP 协议已经成为“网络层协议”的事实标准，我简单聊一下互联网的路由机制是如何进化滴。

第1阶段：静态全局路由表
（前面说了）互联网的前身是“阿帕网/ARPANET”。在阿帕网诞生初期（上世纪70年代），全球的主机很少。因此，早期的路由表很简单，既是“全局”滴，又是“静态”滴。简而言之，每个路由器内部都维护一张“全局路由表”，这个“路由表”包含了全球所有其它路由器的关联信息。每当来了一个数据包，查一下这张全局路由表，自然就清楚要转发给谁，才能最快到达目的地。
早期的阿帕网，主机的变化比较少，也很少增加路由器。每当出现一个新的路由器，其它路由器的管理员就手工编辑各自的“全局路由表”。
为了加深大伙儿印象，特意找来两张70年代初的阿帕网拓扑图（注：图中的 IMP 是“Interface Message Processor”的缩写，也就是如今所说的“路由器”）。

（1973年的阿帕网）

（1977年的阿帕网）

第2阶段：动态全局路由表
后来，“阿帕网/互联网”的规模猛增，路由器数量也跟着猛增，隔三差五都有新的路由器冒出来。再用“静态路由表”这种机制，（编辑路由表的）管理员会被活活累死。于是改用“动态路由表”，并引入某种“路由发现机制”。但“路由表”依然是【全局】滴。

第3阶段：动态分级路由表
再到后来，全球的路由器越来越多，成千上万，再搞“全局路由表”已经不太现实了——
一方面，“全局路由表”越来越大（查询的速度就越来越慢）
另一方面，由于互联网的流量越来越大，每来一个数据包都要查表，查询越来越频繁。
于是，路由器开始吃不消了。为了解决困境，想出一个新招数：引入“分级路由”（hierarchical routing）。所谓的“分级路由”就是：把整个互联网分为多个大区域，每个大区域内部再分小区域，小区域内部再分小小区域 …… 看到这里，熟悉“数据结构与算法”的同学就会意识到——这相当于构造了一个【树状】层次结构。
有了这个层次结构，每个路由器重点关注：自己所在的那个最小化区域里面的网络拓扑。如此一来，每个路由器的“路由表”都会大幅度减小。

（全局路由表 VS 分级路由表）

如果把互联网视作一个系统，每个公网上的路由器都是一个自适应的主体。假如某个地区的网络流量突然暴涨，骨干网路由器会自动分流；假如因为地震或War，导致某个地区的骨干网路由器全部下线，周边地区的路由器也会自动避开这个区域 …..
所有这些工作，【不需要】依靠任何最高指挥中枢，去进行协调。
相反，如果互联网的路由系统中，设立了某种“Center委员会”进行实时调度，那互联网早就完蛋了，根本无法成长为今天这种规模。

（技术菜鸟可以跳过这个小节）
前面聊“互联网诞生”，说到兰德公司的“Baran 方案”。该方案对当时的电信系统提出几大革命性的变化，其中之一就是“分组交换”技术（也称“数据包交换”or“封包交换”）。
一般来说，网络层的设计有两种截然不同的风格：【电路交换 VS 分组交换】。有时候也分别称之为“有连接的网络层 VS 无连接的网络层”。此处所说的“连接”指的是某种“虚电路”（洋文叫做“virtual circuit”，简称 VC）。

要理解“虚电路”，首先要从老式的电话系统说起。
最早期的电话，既没有拨号盘也没有按键，全靠一张嘴。当你拿起电话，先告诉接线员你要打给谁，接线员会用一根跳接线，插入电话交换设备的某个插孔，从而把你的电话机与对方的电话机相连。于是建立了一条两人之间的电话通路，也就是“电路”。你可以把“接线员”想象成某种“人肉路由器” :)