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網際網路交換中心

ISP之间用于交换网络通信流量的互联网基础设施

網際網路交換點（Internet exchange points，簡稱IXes或IXPs，或稱網際網路交換中心）是網際網路的物理基礎設施之一，允許參與的網際網路服務提供者（ISP）的自治系統網路交換發往各自網路的資料。[1] 這些交換點通常位於預先與多個不同網路（資料中心）連接的地方，並運營著物理互聯基礎設施（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。網際網路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。

網際網路交換點減少了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）。它還可以增加網路可用路徑的數量，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。網際網路交換點表現出網路外部性的經濟學特徵。[2]

歷史

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大約1995年時的NSFNet網路設施

網際網路交換點最初被稱為網路存取點（Network Access Point，NAP），是阿爾·戈爾的國家資訊基礎設施（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路流量運作的國家科學基金會網路（英語：National Science Foundation Network）（NSFNET）過渡為現在的商業性網際網路。其中四個網路存取點被定義為過渡資料通訊設施，允許網路服務商（NSP）在其中交換網路流量，以取代原來公開資助的NSFNET網際網路骨幹網。[3][4]國家科學基金會簽訂了支援四個網路存取點運作的合同，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裝置建設的新設施。[5]作為一種過渡戰略，它們有效地為網際網路，從最初作為政府自主的學術實驗性網路，轉變為多個私營企業和競爭對手合作組建成網中之網，將網際網路流量從網際網路交換點上的提供點傳輸到使用者所在點的消費點。

這個轉變尤其及時，緊隨著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路，[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]這使得商業網路業者意識到他們需要能夠獨立於第三方或在中立的網路交換點進行通訊。

當時由電信業者建設的三個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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網際網路交換點的主要目的是允許網路之間通過互動裝置直連互通，而不需要通過一個或多個第三方網路[12][13]。

直連互通的主要優點在於成本、延遲和頻寬優勢。[4]在成本方面，通過交換裝置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路在同一個城市內進行，避免需要將從一個網路傳送到另一個網路的資料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。連接品質較差地區的ISP可能需要比北美、歐洲、日本的ISP多支付10到100倍的資料傳輸費用。因此，這些ISP比其他地區的網際網路連接速度頻寬更有限和更慢。然而，通過本地網際網路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資料，從而極大地提高此類相鄰ISP的客戶之間的網路頻寬和速度。[15]

網際網路交換點是多個網路互聯的公共場所。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路的直連線路。[16][17]

操作方式

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技術層面

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網際網路交換點設施內由數量不少的交換機組成，用於給ISP等網路連接其中。在交換機出現之前，會通過光纖中繼器間連結（FOIRL）集線器或者光纖分散式資料介面環（FDDI）相互連結，[18][19]直到1993至1994年後才遷移到基於光纖分散式資料介面或者乙太網路的交換機。1990年後期，非同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）（一種思科開發的網路協定）來處理網路流量，[21]但基於乙太網路更為主流。[19]

網際網路交換點設施提供各種速度的乙太網路埠，在一些小型開發中國家的網際網路交換點存在百兆乙太網路埠，而一些已開發國家的大型網際網路交換點則主要是10G乙太網路埠，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乙太網路埠。[22][23]

業務層面

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網際網路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（通常是代管這些交換點的資料中心的運營商組成）
  • 大學
  • 政府機構（通常是國家範圍內的通訊部門或監管機構，或地方範圍內的市政府）
  • 非法人的非正式網路聯盟（由開放式多方合同定義，沒有獨立的法律存在）

網路之間流量交換的技術和業務物流受雙邊或多邊對等協定管轄。 根據此類協定，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埠速率或者數量，基於流量收費通常不常見，因為這會限制交換點的發展。部分設施會收取裝置費，以抵消新參與者所需的交換機埠和任何介面配接器的成本。

流量交換

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網際網路交換點上兩個參與者之間通過邊界閘道器協定（BGP）組態相互的路由資訊來控制相互的網際網路流量交換。通過宣告對等互聯關係（Peering），選擇將流量路由到他們自己的位址，或者他們連接的其他ISP位址，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資訊從而相應控制接收路由到的流量，或者忽略這些路由資訊並使用其他路由資訊來轉發這些流量。例如一個企業網路需要訪問公共雲網路來獲得資料，正常情況下需要經過公共網際網路的網路轉接訪問，但如果在IXP等位置建立直接對等互聯，該企業網路就可以與公共雲網路直接相連訪問，而不需要繞經公共網際網路等第三方網路。[25]

  •  
    一種通過第一層（實體層）或者第二層（資料鏈路層）方式實現互聯的網際網路交換中心
  •  
    一種通過第三層（網路層）方式實現互聯的網際網路交換中心

實例

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倫敦網際網路交換中心最初的設施位置：Telehouse在倫敦碼頭區的資料中心

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網際網路交換中心（NAP）。[26][27][28]但是網際網路交換中心的容量遠遠低於國際出口頻寬，骨幹網間互聯頻寬一度成為瓶頸。從2019年起，該部門又開始啟動新型網際網路交換中心（IXP）試點。[28]2021年12月20日，國家（上海）新型網際網路交換中心在中國（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網際網路交換中心。

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. 
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  15. ^ 15.0 15.1 15.2 Woodcock, Bill; Weller, Dennis. Internet Traffic Exchange: Market Developments and Policy Challenges. Digital Economy Papers. OECD Digital Economy Papers (OECD). 2013-01-29 [2021-08-10]. doi:10.1787/5k918gpt130q-en  . （原始內容存檔於2021-08-10）. 
  16. ^ Information Network Engineering. 株式會社 オーム社. 2015-07-20. ISBN 978-4-274-99991-8. 
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  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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  28. ^ 28.0 28.1 中国互联网网络基础技术起源及发展大事记. 光明網. 2024-05-01 [2024-05-23]. （原始內容存檔於2024-06-13）. 
  29. ^ 吳瓊; 成弈霖. 国家（上海）新型互联网交换中心揭牌并正式启动运营. 央視新聞. 2021-12-20 [2021-12-20]. （原始內容存檔於2021-12-20）. 

外部連結

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