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互聯網交換中心

ISP之间用于交换网络通信流量的互联网基础设施

互聯網交換點（Internet exchange points，簡稱IXes或IXPs，或稱互聯網交換中心）是互聯網的物理基礎設施之一，允許參與的互聯網服務提供商（ISP）的自治系統網絡交換發往各自網絡的數據。[1] 這些交換點通常位於預先與多個不同網絡（數據中心）連接的地方，並運營着物理互聯基礎設施（交換機）以連接其參與者。大多數交換點是由獨立於參與者的非營利組織運營。互聯網交換點是公共對等互連的一種實現，其主要替代是私有對等互連，也就是某兩個ISP自行互聯。

互聯網交換點減少了ISP必須通過上游轉接（Transit）提供商傳輸的流量，從而降低了他們服務的傳輸成本（英語：Average Per-Bit Delivery Cost）。它還可以增加網絡可用路徑的數量，從而提高路由效率（允許路由器選擇更短的路徑）和容錯能力。互聯網交換點表現出網絡外部性的經濟學特徵。[2]

歷史

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大約1995年時的NSFNet網絡設施

互聯網交換點最初被稱為網絡接入點（Network Access Point，NAP），是阿爾·戈爾的國家信息基礎設施（英語：National Information Infrastructure）計劃（NII）的關鍵組成部分。該計劃定義了從由美國政府資助且禁止商業網絡流量運作的國家科學基金會網絡（英語：National Science Foundation Network）（NSFNET）過渡為現在的商業性互聯網。其中四個網絡接入點被定義為過渡數據通信設施，允許網絡服務商（NSP）在其中交換網絡流量，以取代原來公開資助的NSFNET互聯網骨幹網。[3][4]國家科學基金會簽訂了支持四個網絡接入點運作的合同，其中一個是華盛頓特區現有的由城域光纖系統（英語：Metropolitan Fiber Systems）（MFS）提供的「城域區域交換東區（英語：MAE-East）」（MAE-East），另外三個是Sprint、Ameritech（現AT&T）、太平洋貝爾（英語：Pacific Bell）分別在紐約、芝加哥、舊金山灣區利用新技術和新設備建設的新設施。[5]作為一種過渡戰略，它們有效地為互聯網，從最初作為政府自主的學術實驗性網絡，轉變為多個私營企業和競爭對手合作組建成網中之網，將互聯網流量從互聯網交換點上的提供點傳輸到用戶所在點的消費點。

這個轉變尤其及時，緊隨着ANS CO+RE風波之後，[6][7] 這場風波擾亂了新興行業，導致美國國會對此進行聽證，[8]批准了一項允許國家科學基金會推廣和使用承載商業流量的網絡，[9]促使基金會檢察長對NSFNET的管理進行審查（儘管未發現嚴重問題），[10]這使得商業網絡運營商意識到他們需要能夠獨立於第三方或在中立的網絡交換點進行通信。

當時由電信運營商建設的三個NAP設施在聯邦補貼到期後不久就銷聲匿跡，但MAE-East還是持續運營了十五年，在美國西海岸與其類似的城域區域交換西區（英語：MAE-West）（MAE-West）則持續運營了二十多年。[11]

功能

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互聯網交換點的主要目的是允許網絡之間通過交互設備直連互通，而不需要通過一個或多個第三方網絡[12][13]。

直連互通的主要優點在於成本、延遲和帶寬優勢。[4]在成本方面，通過交換設備的流量通常不會計算任何一方的收費，而流向上游ISP的流量則需要付費。[14]一般情況，這些直連互通通常兩個網絡在同一個城市內進行，避免需要將從一個網絡傳送到另一個網絡的數據流量需要傳輸過其他城市，甚至其他大陸，從而減少了延遲。[15]速度優勢在長距離連接不發達的地區最為明顯。連接質量較差地區的ISP可能需要比北美、歐洲、日本的ISP多支付10到100倍的數據傳輸費用。因此，這些ISP比其他地區的互聯網連接速度帶寬更有限和更慢。然而，通過本地互聯網交換點連接可以允許他們與限制無限制、無成本低在本地傳輸數據，從而極大地提高此類相鄰ISP的客戶之間的網絡帶寬和速度。[15]

互聯網交換點是多個網絡互聯的公共場所。公共對等互連就是在此類場所中，而私有對等互連則是通過兩個網絡的直連線路。[16][17]

操作方式

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技術層面

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互聯網交換點設施內由數量不少的交換機組成，用於給ISP等網絡連接其中。在交換機出現之前，會通過光纖中繼器間鏈接（FOIRL）集線器或者光纖分布式數據接口環（FDDI）相互鏈接，[18][19]直到1993至1994年後才遷移到基於光纖分布式數據接口或者以太網的交換機。1990年後期，異步傳輸模式交換機在一些IXP上短暫使用過[20][19]。位於斯德哥爾摩的Netnod（英語：Netnod）曾經使用SRP/DPT（英語：Spatial Reuse Protocol）（一種思科開發的網絡協議）來處理網絡流量，[21]但基於以太網更為主流。[19]

互聯網交換點設施提供各種速度的以太網端口，在一些小型發展中國家的互聯網交換點存在百兆以太網端口，而一些發達國家的大型互聯網交換點則主要是10G以太網端口，像阿姆斯特丹的AMS-IX（英語：AMS-IX）和法蘭克福的DE-CIX（英語：DE-CIX）則存在100G以太網端口。[22][23]

業務層面

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互聯網交換點的主要的業務和運營模式包括：[15]

  • 非營利協會（通常是參與設施的ISP組成）
  • 運營商中立的營利性公司（通常是託管這些交換點的數據中心的運營商組成）
  • 大學
  • 政府機構（通常是國家範圍內的通信部門或監管機構，或地方範圍內的市政府）
  • 非法人的非正式網絡聯盟（由開放式多方合同定義，沒有獨立的法律存在）

網絡之間流量交換的技術和業務物流受雙邊或多邊對等協議管轄。 根據此類協議，流量交換無需支付費用。[24]當交換點設施產生運營成本時，通常由所有參與者分攤。

在更昂貴的交換點設施，參與者需要支付年費或者月費，通常是針對其使用的端口速率或者數量，基於流量收費通常不常見，因為這會限制交換點的發展。部分設施會收取設備費，以抵消新參與者所需的交換機端口和任何接口適配器的成本。

流量交換

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互聯網交換點上兩個參與者之間通過邊界網關協議（BGP）配置相互的路由信息來控制相互的互聯網流量交換。通過宣告對等互聯關係（Peering），選擇將流量路由到他們自己的地址，或者他們連接的其他ISP地址，對等互聯關係的另一方也可以使用路由過濾，來選擇地接受這些路由信息從而相應控制接收路由到的流量，或者忽略這些路由信息並使用其他路由信息來轉發這些流量。例如一個企業網絡需要訪問公共雲網絡來獲得數據，正常情況下需要經過公共互聯網的網絡轉接訪問，但如果在IXP等位置建立直接對等互聯，該企業網絡就可以與公共雲網絡直接相連訪問，而不需要繞經公共互聯網等第三方網絡。[25]

  •  
    一種通過第一層（物理層）或者第二層（數據鏈路層）方式實現互聯的互聯網交換中心
  •  
    一種通過第三層（網絡層）方式實現互聯的互聯網交換中心

實例

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倫敦互聯網交換中心最初的設施位置：Telehouse在倫敦碼頭區的數據中心

中國大陸

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2000年左右，工信部在上海、北京、廣州三地先行設立骨幹直連點和互聯網交換中心（NAP）。[26][27][28]但是互聯網交換中心的容量遠遠低於國際出口帶寬，骨幹網間互聯帶寬一度成為瓶頸。從2019年起，該部門又開始啟動新型互聯網交換中心（IXP）試點。[28]2021年12月20日，國家（上海）新型互聯網交換中心在中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區揭牌並正式啟動運營。[29]除了最初的上海、北京、廣州三座城市外，已經在成都、西安、武漢、瀋陽、南京、重慶、鄭州、杭州、貴陽、福州、南寧、呼和浩特、太原、濟南、青島、哈爾濱等城市設立骨幹直連點。

防火長城也部署於北京、上海和廣州的三個大型互聯網交換中心。

香港

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台灣

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新加坡

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參見

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參考資料

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  1. ^ The Art of Peering - The IX Playbook. [2015-04-18]. （原始內容存檔於2017-12-20）. 
  2. ^ Internet Service Providers and Peering v3.0. [2015-04-18]. （原始內容存檔於2015-04-20）. 
  3. ^ NSF Solicitation 93-52 Network Access Point Manager, Routing Arbiter, Regional Network Providers, and Very High Speed Backbone Network Services Provider for NSFNET and the NREN(SM) Program. 1993-05-06. （原始內容存檔於2016-03-05）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Woodcock, Bill. Prescriptive Policy Guide for Developing Nations Wishing to Encourage the Formation of a Domestic Internet Industry. Packet Clearing House. 2001-03 [2021-08-10]. （原始內容存檔於2021-06-03）. 
  5. ^ E-mail regarding Network Access Points from Steve Wolff (NSF) to the com-priv list. 1994-03-02. （原始內容存檔於2013-10-29）. 
  6. ^ The Cook Report on the Internet. [2021-08-10]. （原始內容存檔於2021-08-05）. 
  7. ^ Chetly Zarko. "A Critical Look at the University of Michigan's Role in the 1987 Merit Agreement": 9–17. 1995-01. （原始內容存檔於2021-08-10）. 
  8. ^ Management of NSFNET. （原始內容存檔於2013-07-28）. 
  9. ^ Scientific and Advanced-Technology Act of 1992 Public Law No: 102-476, 43 U.S.C. 1862(g). （原始內容存檔於2016-07-05）. 
  10. ^ Review of NSFNET. （原始內容存檔於2017-07-06）. 
  11. ^ Garfinkel, Simson. Where Streams Converge (PDF). 1996-09-11 [2021-11-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-11-11）. 
  12. ^ Network Routing: Algorithms, Protocols, and Architectures. Elsevier. 2010-07-19. ISBN 978-0-08-047497-7. 
  13. ^ Network Routing: Algorithms, Protocols, and Architectures. Elsevier. 2010-07-19. ISBN 978-0-08-047497-7. 
  14. ^ Ryan, Patrick S.; Gerson, Jason. A Primer on Internet Exchange Points for Policymakers and Non-Engineers. Social Science Research Network (SSRN). 2012-08-11. SSRN 2128103  . 
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  21. ^ Netnod Delivers World's Most Advanced Peering Point Solution With the Cisco ONS 15194 IP Transport Concentrator. 2002-03-11 [2024-11-02]. （原始內容存檔於2024-05-18）. 
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  24. ^ Woodcock, Bill; Frigino, Marco. 2016 Survey of Internet Carrier Interconnection Agreements (PDF). Packet Clearing House. 2016-11-21 [2021-11-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-07-07）. Of the agreements we analyzed, 1,935,111 (99.98%) had symmetric terms, in which each party gave and received the same conditions as the other. Only 403 (0.02%) had asymmetric terms, in which the parties gave and received conditions with specifically defined differences, and these exceptions were down from 0.27% in 2011. Typical examples of asymmetric agreements are ones in which one of the parties compensates the other for routes that it would not otherwise receive (sometimes called 'paid peering' or 'on-net routes'), or in which one party is required to meet terms or requirements imposed by the other ('minimum peering requirements'), often concerning volume of traffic or number or geographic distribution of interconnection locations. In the prevailing symmetric relationship, the parties to the agreement simply exchange customer routes with each other, without settlements or other requirements. 
  25. ^ What is Internet Peering / BGP Peering?. Kentik. 2024-07-15 [2024-11-02]. （原始內容存檔於2024-05-12） （英語）. 
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外部連結

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