Точки обмена интернет-трафиком: история и современность.

Введение

Интернет-инфраструктура, посредством которой интернет-провайдеры обмениваются трафиком.

Интернет-обменные пункты (IXes или IXPs) – это общие точки соединения IP-сетей, позволяющие участвующим интернет-провайдерам (ISPs) обмениваться данными, предназначенными для их соответствующих сетей. IXPs обычно располагаются в местах с уже существующими подключениями к нескольким различным сетям, то есть в центрах обработки данных, и используют физическую инфраструктуру (коммутаторы) для соединения своих участников. С организационной точки зрения, большинство IXPs являются независимыми некоммерческими объединениями, состоящими из участвующих сетей (то есть, совокупности ISPs, подключенных к данному IXP). Основной альтернативой IXPs является частный пиринг, при котором ISPs напрямую соединяют свои сети друг с другом. IXPs сокращают долю трафика провайдера, который необходимо передавать через провайдеров транзитных услуг, тем самым снижая среднюю стоимость доставки данных за бит. Кроме того, увеличение числа доступных маршрутов через IXP повышает эффективность маршрутизации (позволяя маршрутизаторам выбирать более короткие пути) и устойчивость к сбоям. IXPs демонстрируют эффект сетевого взаимодействия.

История

Интернет-обменные точки возникли из точек доступа к сети (NAP) – ключевого компонента плана Альба Гора по созданию Национальной информационной инфраструктуры (NII), который определил переход от эпохи NSFNET, финансируемой правительством США (когда доступ к Интернету был государственным и коммерческий трафик был запрещен), к современному коммерческому Интернету. Четыре точки доступа к сети (NAP) были определены как временные средства связи, на которых поставщики сетевых услуг (NSP) должны были обмениваться трафиком, заменяя финансируемую государством магистральную сеть NSFNET. Национальный научный фонд заключил контракты на поддержку четырех NAP: один с MFS Datanet для уже существующего MAE East в Вашингтоне, округ Колумбия, и три других – с Sprint, Ameritech и Pacific Bell – для создания новых объектов различной конструкции и технологий в Нью-Йорке (фактически, Пеннсаукен, Нью-Джерси), Чикаго и Калифорнии соответственно. В качестве переходной стратегии они оказались эффективными, обеспечив мост от истоков Интернета как правительственного академического эксперимента к современному Интернету, состоящему из множества частных конкурентов, сотрудничающих для формирования сети сетей, транспортирующих пропускную способность Интернета от точек ее производства в точках обмена Интернетом к местам потребления у пользователей. Этот переход оказался особенно своевременным, последовав сразу за спором вокруг ANS CO+RE, который дестабилизировал зарождающуюся отрасль, привел к слушаниям в Конгрессе, в результате чего был принят закон, разрешающий NSF продвигать и использовать сети, передающие коммерческий трафик, вызвал проверку управления NSFNET генеральным инспектором NSF (серьезных проблем выявлено не было) и заставил коммерческих операторов осознать необходимость обмена данными друг с другом независимо от третьих сторон или на нейтральных точках обмена. Хотя три NAP, управляемые телекоммуникационными компаниями, относительно быстро прекратили свое существование после истечения срока действия федеральных субсидий, MAE East процветала еще пятнадцать лет, а ее аналог на западном побережье, MAE West, продолжал функционировать более двадцати лет. Сегодня термин "точка доступа к сети" представляет лишь исторический интерес, поскольку четыре временных NAP давно исчезли, уступив место сотням современных интернет-обменных точек. Однако в испаноязычной Латинской Америке этот термин до сих пор используется в некоторой степени среди тех, кто отождествляет NAP с IXP.

Internet exchange points began as Network Access Points or NAPs, a key component of Al Gore's National Information Infrastructure (NII) plan, which defined the transition from the US Government paid for NSFNET era (when Internet access was government sponsored and commercial traffic was prohibited) to the commercial Internet of today. The four Network Access Points (NAPs) were defined as transitional data communications facilities at which Network Service Providers (NSPs) would exchange traffic, in replacement of the publicly financed NSFNET Internet backbone. The National Science Foundation let contracts supporting the four NAPs, one to MFS Datanet for the preexisting MAE East in Washington, D. C., and three others to Sprint, Ameritech, and Pacific Bell, for new facilities of various designs and technologies, in New York (actually Pennsauken, New Jersey), Chicago, and California, respectively. As a transitional strategy, they were effective, providing a bridge from the Internet's beginnings as a government funded academic experiment, to the modern Internet of many private sector competitors collaborating to form a network of networks, transporting Internet bandwidth from its points of production at Internet exchange points to its sites of consumption at users' locations. This transition was particularly timely, coming hard on the heels of the ANS CO+RE controversy, which had disturbed the nascent industry, led to congressional hearings, resulted in a law allowing NSF to promote and use networks that carry commercial traffic, prompted a review of the administration of NSFNET by the NSF's Inspector General (no serious problems were found), and caused commercial operators to realize that they needed to be able to communicate with each other independent of third parties or at neutral exchange points. Although the three telco operated NAPs faded into obscurity relatively quickly after the expiration of the federal subsidies, MAE East, thrived for fifteen more years, and its west coast counterpart MAE West continued for more than twenty years. Today, the phrase "Network Access Point" is of historical interest only, since the four transitional NAPs disappeared long ago, replaced by hundreds of modern Internet exchange points, though in Spanish speaking Latin America, the phrase lives on to a small degree, among those who conflate the NAPs with IXPs.

Функция

Основная цель IXP – предоставить сетям возможность напрямую соединяться друг с другом через точку обмена трафиком, а не через одну или несколько сетей третьих сторон. Основными преимуществами прямого соединения являются стоимость, задержка и пропускная способность. Прямое соединение, часто расположенное в том же городе, что и обе сети, позволяет избежать необходимости передачи данных в другие города – и, возможно, на другие континенты – для обмена данными между сетями, тем самым снижая задержку. Третье преимущество – скорость – особенно заметно в регионах с недостаточно развитыми магистральными каналами связи. Интернет-провайдерам в регионах с плохим качеством связи может приходиться платить за передачу данных в 10–100 раз больше, чем провайдерам в Северной Америке, Европе или Японии. Поэтому у этих провайдеров обычно более медленные и ограниченные соединения с остальной частью Интернета. Однако подключение к локальному IXP может позволить им передавать данные без ограничений и без оплаты, значительно увеличивая пропускную способность между клиентами соседних провайдеров. Публичный пиринг осуществляется на IXP, а частный пиринг – через прямые соединения между сетями.

Технические операции

Типичный IXP состоит из одного или нескольких сетевых коммутаторов, к которым подключаются все участвующие интернет-провайдеры. До появления коммутаторов IXP обычно использовали концентраторы с оптоволоконными ретрансляционными линиями (FOIRL) или кольца Fiber Distributed Data Interface (FDDI), переходя на коммутаторы Ethernet и FDDI по мере их доступности в 1993 и 1994 годах. В конце 1990-х годов на нескольких IXP на короткое время использовались коммутаторы Asynchronous Transfer Mode (ATM), которые в пике занимали около 4% рынка, а также была предпринята попытка IXP NetNod из Стокгольма использовать SRP/DPT, однако Ethernet стал доминирующим, составляя более 95% всех существующих коммутационных матриц интернет-обменников. На современных IXP можно встретить порты Ethernet всех скоростей – от 10 Мбит/с, используемых в небольших IXP развивающихся стран, до агрегированных портов 10 Гбит/с в крупных центрах, таких как Сеул, Нью-Йорк, Лондон, Франкфурт, Амстердам и Пало-Альто. Порты со скоростью 100 Гбит/с доступны, например, на AMS IX в Амстердаме и на DE CIX во Франкфурте.

Деловые операции

Основные бизнес-модели и модели управления для IXP включают: Когда IXP несет операционные расходы, они обычно распределяются между всеми его участниками. На более дорогих площадках участники платят ежемесячную или годовую плату, как правило, определяемую скоростью используемого порта или портов. Тарифы, основанные на объеме трафика, встречаются реже, поскольку они создают препятствие для роста площадки. Некоторые площадки взимают плату за подключение, чтобы компенсировать затраты на порт коммутатора и необходимые медиаадаптеры (гигабитные преобразователи интерфейса, SFP-трансиверы, XFP-трансиверы, XENPAK и т.д.), которые требуются новому участнику.

Обмен трафиком

Обмен интернет-трафиком между двумя участниками IXP обеспечивается конфигурациями маршрутизации Border Gateway Protocol (BGP) между ними. Они выбирают анонсировать маршруты через пиринговые соединения – либо маршруты к своим собственным адресам, либо маршруты к адресам других провайдеров, к которым они подключены, возможно, иными способами. Другая сторона в пиринге может применять фильтрацию маршрутов, выбирая, принимать эти маршруты и маршрутизировать трафик соответствующим образом, или игнорировать их и использовать другие маршруты для достижения этих адресов. Во многих случаях интернет-провайдер имеет как прямое соединение с другим провайдером, так и принимает маршрут (обычно игнорируемый) к этому провайдеру через IXP; если прямое соединение выходит из строя, трафик начинает перенаправляться через IXP. Таким образом, IXP выступает в качестве резервного канала связи. Когда выполняются эти условия и существует договорная база для создания рынка сетевых услуг, IXP иногда называют «транзитным обменом». Например, Транзитный обмен Ванкувера описывается как «торговый центр» поставщиков услуг в одном месте, что упрощает смену провайдера – «так же просто, как получение VLAN у нового провайдера». VTE управляется BCNET, государственным учреждением. Сторонники экологичных широкополосных сетей и более конкурентных телекоммуникационных услуг часто выступают за активное расширение транзитных обменов в каждой муниципальной сети, чтобы конкурирующие поставщики услуг могли размещать такое оборудование, как серверы видео по запросу и коммутаторы PSTN для обслуживания существующего телефонного оборудования, не подчиняясь монополисту. С момента роспуска магистральной сети Интернет и перехода к системе IXP в 1992 году измерение интернет-трафика, обмениваемого на IXP, стало основным источником данных о наращивании пропускной способности Интернета: о том, как она растет со временем и где создается, и эти методы со временем совершенствовались.