В компьютерных сетях пиринг — это добровольное соединение административно отдельных сетей Интернета с целью обмена трафиком между «нисходящими» пользователями каждой сети. Пиринг не требует расчетов , также известный как «счет и хранение» или «отправитель сохраняет все», что означает, что ни одна из сторон не платит другой в связи с обменом трафиком; вместо этого каждый получает и удерживает доход от своих клиентов.
Соглашение двух или более одноранговых сетей реализуется посредством физического соединения сетей, обмена информацией о маршрутизации через протокол маршрутизации Border Gateway Protocol (BGP), молчаливого согласия с нормами поведения и, в некоторых чрезвычайно редких случаях (0,07 %), оформленный договорный документ. [1] [2]
В 0,02% случаев слово «пиринг» используется для описания ситуаций, требующих урегулирования. Поскольку эти выбросы можно рассматривать как создающие двусмысленность, фраза «пиринг без расчетов» иногда используется для явного обозначения обычного бесплатного пиринга. [3]
Первой точкой обмена Интернетом была Commercial Internet eXchange (CIX), созданная Alternet/UUNET (теперь Verizon Business ), PSI и CERFNET для обмена трафиком без учета того, соответствует ли трафик политике допустимого использования (AUP) NSFNet. или политика межсетевого соединения ANS. [4] Инфраструктура CIX состояла из одного маршрутизатора, управляемого PSI, и первоначально располагалась в Санта-Кларе , Калифорния. Платным участникам CIX было разрешено подключаться к маршрутизатору напрямую или через выделенные линии. Через некоторое время роутер также подключился к облаку Pacific Bell SMDS. Позднее маршрутизатор был перенесен в Интернет-биржу Пало-Альто , или PAIX, которая была разработана и эксплуатируется Digital Equipment Corporation (DEC). Поскольку CIX действовал на уровне 3 OSI , а не на уровне 2 OSI , и поскольку он не был нейтральным в том смысле, что им управлял один из его участников, а не все вместе, и он проводил лоббистскую деятельность, поддерживаемую некоторыми ее участников, а не других, сегодня она не будет считаться точкой обмена Интернетом. Тем не менее, это было первое, что носило это имя.
Первой точкой обмена, напоминающей современные нейтральные станции на основе Ethernet, была Metropolitan Area Ethernet , или MAE, в Тайсонс-Корнер , штат Вирджиния . Когда правительство Соединенных Штатов прекратило финансирование магистральной сети NSFNET , для замены ее функций потребовались точки обмена Интернетом, а первоначальное государственное финансирование было использовано для оказания помощи уже существовавшей MAE и запуска трех других станций обмена данными, которые они назвали NAP или « Точками доступа к сети ». «в соответствии с терминологией документа «Национальная информационная инфраструктура». [5] Все четыре в настоящее время не функционируют или больше не функционируют как точки обмена Интернетом:
По мере роста Интернета и увеличения уровня трафика эти NAP стали узким местом сети . В большинстве ранних NAP использовалась технология FDDI , которая обеспечивала каждому участнику пропускную способность только 100 Мбит/с . Некоторые из этих станций были модернизированы до технологии ATM , которая обеспечила пропускную способность OC-3 (155 Мбит/с) и OC-12 (622 Мбит/с).
Другие потенциальные операторы точек обмена перешли непосредственно к предложению технологии Ethernet, такой как гигабитный Ethernet (1000 Мбит/с), который быстро стал преобладающим выбором для точек обмена Интернетом из-за снижения стоимости и увеличения предлагаемой емкости. Сегодня почти все значимые точки обмена работают исключительно через Ethernet, а большинство крупнейших точек обмена предлагают услуги 10, 40 и даже 100 гигабит .
Во время бума доткомов многие точки обмена и поставщики колокейшн-услуг, не зависящие от оператора связи, планировали построить до 50 точек для продвижения межоператорского соединения только в Соединенных Штатах . По сути, от всех этих планов отказались после краха доткомов , и сегодня считается экономически и технически невозможным поддерживать такой уровень взаимосвязи даже между крупнейшими сетями.
Интернет представляет собой совокупность отдельных и самостоятельных сетей, называемых автономными системами , каждая из которых состоит из набора глобально уникальных IP-адресов и уникальной глобальной политики маршрутизации BGP .
Взаимосвязь между автономными системами бывает ровно двух типов:
Следовательно, чтобы сеть могла связаться с какой-либо другой конкретной сетью в Интернете, она должна либо:
Интернет основан на принципе глобальной или сквозной достижимости , что означает, что любой пользователь Интернета может прозрачно обмениваться трафиком с любым другим пользователем Интернета. Следовательно, сеть подключена к Интернету тогда и только тогда, когда она покупает транзит или соединяется с любой другой сетью, которая также не покупает транзит (которые вместе составляют «свободную зону по умолчанию» или «DFZ»).
Пиринг предполагает объединение двух сетей для свободного обмена трафиком друг с другом для взаимной выгоды. [6] [7] Эта «взаимная выгода» чаще всего является мотивацией пиринга, который часто описывается исключительно как «снижение затрат на транзитные услуги». Другие менее ощутимые мотивы могут включать в себя:
Физические соединения, используемые для пиринга, делятся на два типа:
Публичный пиринг осуществляется с помощью технологии доступа уровня 2 , обычно называемой общей структурой . В этих местах несколько операторов связи соединяются с одним или несколькими другими операторами связи через один физический порт. Исторически общедоступные точки пиринга назывались точками доступа к сети (NAP). Сегодня их чаще всего называют обменными пунктами или интернет-биржами («IXP»). Многие из крупнейших обменных пунктов в мире могут иметь сотни участников, а некоторые охватывают несколько зданий и колокейшн- центров по всему городу. [8]
Поскольку публичный пиринг позволяет сетям, заинтересованным в пиринге, взаимодействовать со многими другими сетями через один порт, часто считается, что он предлагает «меньшую пропускную способность», чем частный пиринг, но для большего числа сетей. Многие небольшие сети или сети, которые только начинают пиринговую связь, обнаруживают, что общедоступные пиринговые точки обмена предоставляют отличный способ встретиться и установить соединение с другими сетями, которые могут быть открыты для пирингового взаимодействия с ними. Некоторые более крупные сети используют публичный пиринг как способ объединения большого количества «меньших одноранговых узлов» или как место для проведения недорогого «пробного пиринга» без затрат на обеспечение частного пиринга на временной основе, в то время как другие более крупные сети вообще не желают участвовать в публичных обменах.
Несколько точек обмена, особенно в США, управляются коммерческими третьими сторонами, нейтральными к операторам связи, что имеет решающее значение для достижения экономически эффективного подключения к центрам обработки данных . [9]
Частный пиринг — это прямое соединение только между двумя сетями через среду уровня 1 или 2, которое предлагает выделенную емкость, которая не используется другими сторонами. В начале истории Интернета множество частных одноранговых узлов возникало через каналы SONET , предоставленные телекоммуникационными компаниями , между отдельными объектами, принадлежащими операторам связи. Сегодня большинство частных межсоединений происходит в гостиницах операторов связи или в центрах колокейшн-услуг, нейтральных к операторам связи, где можно обеспечить прямое перекрестное соединение между участниками в одном здании, обычно за гораздо меньшую стоимость, чем в телекоммуникационных сетях.
Большая часть трафика в Интернете, особенно трафика между крупнейшими сетями, происходит через частный пиринг. Однако из-за ресурсов, необходимых для обеспечения каждого частного узла, многие сети не желают предоставлять частное соединение «маленьким» сетям или «новым» сетям, которые еще не доказали, что они принесут взаимную выгоду.
На протяжении всей истории Интернета между узлами существовал целый спектр видов соглашений: от соглашений о рукопожатии до письменных контрактов , требуемых одной или несколькими сторонами. В таких соглашениях описываются детали того, как должен осуществляться обмен трафиком, а также список ожидаемых действий, которые могут быть необходимы для поддержания пиринговых отношений, список действий, которые могут считаться неправомерными и привести к прекращению отношений, а также подробности. о том, как можно прекратить отношения. Подробные контракты этого типа обычно используются между крупнейшими интернет-провайдерами, а также теми, которые работают в странах с наиболее жестко регулируемой экономикой. По состоянию на 2011 год такие контракты составляют менее 0,5% всех пиринговых соглашений. [1]
По определению, пиринг — это добровольный и свободный обмен трафиком между двумя сетями для взаимной выгоды. Если одна или обе сети считают, что взаимной выгоды больше нет, они могут решить прекратить пиринг: это называется депирингом . Некоторые из причин, по которым одна сеть может захотеть обогнать другую, включают:
Известно, что в некоторых ситуациях сети, в которых происходит депирирование, пытаются бороться за сохранение пиринга, намеренно разрывая соединение между двумя сетями при удалении однорангового узла либо посредством преднамеренного действия, либо посредством бездействия. Цель состоит в том, чтобы заставить депиринговую сеть иметь столько жалоб от клиентов, что они будут готовы восстановить пиринг. Примеры этого включают принудительное прохождение трафика по пути, у которого недостаточно пропускной способности для обработки нагрузки, или намеренное блокирование альтернативных маршрутов в другую сеть или из нее. Некоторые примечательные примеры таких ситуаций включают:
Модель «пончикового пиринга» [22] описывает интенсивное соединение малых и средних региональных сетей, составляющих большую часть Интернета. [1] Трафик между этими региональными сетями можно смоделировать как тороид с ядром « бублика », которое плохо связано с окружающими его сетями. [23]
Как подробно описано выше, некоторые операторы связи пытались сформировать картель из самопровозглашенных сетей уровня 1 , номинально отказываясь сотрудничать с какими-либо сетями за пределами олигополии . [1] Стремясь снизить затраты на транзит, соединения между региональными сетями обходят эти «основные» сети. Данные проходят более прямой путь, что снижает задержку и потерю пакетов . Это также повышает отказоустойчивость между потребителями и поставщиками контента благодаря множественным соединениям во многих местах по всему миру, особенно во время деловых споров между основными поставщиками транзитных услуг. [24] [25]
Большинство смежностей BGP AS-AS являются результатом многосторонних соглашений о пиринге (MLPA). [1] При многостороннем пиринге неограниченное количество сторон соглашаются обмениваться трафиком на общих условиях, используя единое соглашение, к которому каждая из них присоединилась. Многосторонний пиринг обычно технически реализуется на сервере маршрутов или в отражателе маршрутов (которые отличаются от зеркал тем, что они обслуживают маршруты обратно участникам, а не просто прослушивают входящие маршруты) для перераспределения маршрутов через звездообразную топологию BGP. , а не топологию частичной сетки. Два основных критических замечания по поводу многостороннего пиринга заключаются в том, что он нарушает общую судьбу плоскостей пересылки и маршрутизации, поскольку соединение уровня 2 между двумя участниками гипотетически может выйти из строя, в то время как их соединения уровня 2 с сервером маршрутизации остаются включенными, и что они заставляют все участники должны относиться друг к другу с использованием одинаковой, недифференцированной политики маршрутизации. Основное преимущество многостороннего пиринга заключается в том, что он сводит к минимуму конфигурацию для каждого узла, одновременно увеличивая эффективность, с которой новые узлы могут начать вносить маршруты в обмен. В то время как факультативные многосторонние соглашения о пиринге и серверы маршрутизации в настоящее время широко признаны хорошей практикой, обязательные многосторонние соглашения о пиринге (MMLPA) уже давно признаны плохой практикой. [26]
Современный Интернет использует значительно больше пиринговых точек, чем когда-либо в прошлом, что приводит к повышению производительности и лучшей маршрутизации большей части трафика в Интернете. [1] Однако в целях снижения затрат и повышения эффективности большинство сетей пытались стандартизировать относительно небольшое количество мест в этих отдельных регионах, где они смогут быстро и эффективно взаимодействовать со своими партнерами по пирингу.
По состоянию на 2021 год крупнейшими обменными пунктами в мире являются Ponto de Troca de Tráfego Metro São Paulo в Сан-Паулу с 2289 пиринговыми сетями; OpenIXP в Джакарте с 1097 пиринговыми сетями; и DE-CIX во Франкфурте с 1050 пиринговыми сетями. [27] В Соединенных Штатах, где исторически больше внимания уделялось частному пирингу и коммерческому общедоступному пирингу, на публичных пиринговых коммутационных фабриках заметно меньше трафика по сравнению с другими регионами, где доминируют некоммерческие точки обмена членства. В совокупности многие обменные пункты, которыми управляет Equinix, обычно считаются крупнейшими, хотя данные о трафике обычно не публикуются. Другие важные, но более мелкие точки обмена включают AMS-IX в Амстердаме, LINX и LONAP в Лондоне и NYIIX в Нью-Йорке .
URL-адреса некоторых общедоступных статистических данных о трафике точек обмена включают:
Большая часть сложности протокола маршрутизации BGP предназначена для обеспечения соблюдения и точной настройки соглашений о пиринге и транзите. BGP позволяет операторам определять политику, определяющую маршрут маршрутизации трафика. Для определения маршрутизации обычно используются три вещи: локальные предпочтения, дискриминаторы с несколькими выходами (MED) и AS-Path. Локальные предпочтения используются внутри сети для различения классов сетей. Например, в конкретной сети будут установлены более высокие предпочтения для внутренней и клиентской рекламы. Затем бесплатный пиринг настраивается так, чтобы он был предпочтительнее платного IP-транзита.
Сети, которые используют BGP друг с другом, могут участвовать в обмене дискриминаторами с несколькими выходами, хотя большинство из них этого не делает. Когда сети соединяются в нескольких местах, MED можно использовать для обозначения стоимости протокола внутреннего шлюза этой сети . Это приводит к тому, что обе сети разделяют бремя транспортировки трафика друг друга в своей собственной сети (или « холодная картошка »). Маршрутизация «горячая картошка» или маршрутизация по ближайшему выходу, которая обычно является нормальным поведением в Интернете, заключается в том, что трафик, предназначенный для другой сети, доставляется в ближайшую точку соединения.
Межсетевое соединение Интернета не регулируется так же, как регулируется межсоединение сетей общего пользования . [28] Тем не менее, межсетевое соединение Интернета было предметом нескольких областей федеральной политики в Соединенных Штатах. Возможно, самым драматичным примером этого является попытка слияния MCI Worldcom и Sprint . В данном случае Министерство юстиции заблокировало слияние именно из-за влияния слияния на рынок магистральных сетей Интернета (тем самым потребовав от MCI отказаться от своего успешного бизнеса «internetMCI», чтобы получить одобрение). [29] В 2001 году консультативный комитет Федеральной комиссии по связи , Совет по надежности и совместимости сетей , рекомендовал магистральным сетям Интернета опубликовать свою политику пиринга, чего они не решались сделать заранее . FCC также рассмотрела конкуренцию на рынке магистральных сетей в своем разбирательстве по разделу 706, в котором проверяется, предоставляются ли передовые телекоммуникации всем американцам разумным и своевременным образом.
Наконец, подключение к Интернету стало проблемой на международной арене в соответствии с так называемым Международным соглашением о взимании платы за Интернет-услуги (ICAIS). [30] В ходе дебатов по ICAIS страны, недостаточно обслуживаемые магистральными сетями Интернета, жаловались, что несправедливо, что они должны оплачивать полную стоимость подключения к точке обмена Интернетом в другой стране, часто в Соединенных Штатах. Эти сторонники утверждают, что межсетевое соединение через Интернет должно работать так же, как международное телефонное соединение, при этом каждая сторона должна платить половину стоимости. [31] Те, кто выступает против ICAIS, отмечают, что большая часть проблемы может быть решена путем строительства местных обменных пунктов. Утверждается, что значительная часть трафика доставляется в США и обменивается, а затем покидает США, используя точки обмена в США в качестве коммутационных офисов, но не завершаясь в США. [32] В некоторых наихудших сценариях трафик с одной стороны улицы доводится до удаленной точки обмена в чужой стране, обменивается, а затем возвращается на другую сторону улицы. [33] Страны с либерализованными телекоммуникациями и открытыми рынками, где существует конкуренция между провайдерами магистральных сетей, как правило, выступают против ICAIS. [ нужна цитата ]
Из общего числа проанализированных договоров 1 347 (0,07%) были оформлены письменными договорами. Это меньше, чем 0,49% в 2011 году. Остальные 1 934 166 (99,93%) представляли собой соглашения «рукопожатия», в которых стороны соглашались на неформальные или общепонятные условия без создания письменного документа.
Из проанализированных нами соглашений 1 935 111 (99,98%) имели симметричные условия, в которых каждая сторона предоставляла и получала те же условия, что и другая. Только 403 (0,02%) имели асимметричные условия, в которых стороны предоставляли и получали условия с четко определенными различиями, и это количество исключений снизилось с 0,27% в 2011 году. Типичными примерами асимметричных соглашений являются соглашения, в которых одна из сторон компенсирует другую. для маршрутов, которые иначе она не получила бы (иногда называемых «платным пирингом» или «внутрисетевыми маршрутами») или в которых одна сторона обязана соблюдать условия или требования, налагаемые другой («минимальные требования к пирингу»), часто касающиеся объем трафика или количество или географическое распределение мест межсоединения.
Эффективность модели интернет-рынка резко контрастирует с эффективностью традиционных регулируемых форм обмена голосовым трафиком. Если бы цена интернет-транзита была указана в виде эквивалентного тарифа за минуту голосовой связи, она составила бы около 0,0000008 долларов США за минуту, что на пять порядков ниже обычных тарифов на голосовую связь. Это замечательное и недооцененное подтверждение многостороннего и рыночного характера Интернета.