Cos'è un punto di scambio Internet? | Come funzionano gli IXP?

Cos'è un punto di scambio Internet?

Un punto di interscambio Internet (IXP) è un luogo fisico attraverso il quale le aziende di infrastrutture Internet, come i provider di servizi Internet (ISP) e le CDN, si connettono tra loro. Queste posizioni si trovano sul perimetro di diverse reti e consentono ai fornitori di rete di condividere il transito al di fuori della propria rete. Grazie alla presenza all'interno di una posizione IXP, le aziende sono in grado di accorciare il percorso verso il transito proveniente da altre reti partecipanti, riducendo così la latenza, migliorando il tempo di andata e ritorno e potenzialmente riducendo i costi.

Come funziona un punto di scambio Internet?

In sostanza, un IXP è costituito da una o più posizioni fisiche contenenti switch di rete che instradano il traffico tra le diverse reti membro. Attraverso vari metodi, queste reti condividono i costi di manutenzione dell'infrastruttura fisica e dei servizi associati. Similmente a come si generano i costi quando si spedisce una merce attraverso località di terze parti, ad esempio tramite il Canale di Panama, quando il traffico viene trasferito attraverso reti diverse, a volte queste reti addebitano un costo per la consegna. Per evitare questi costi e altri inconvenienti associati all'invio del traffico su una rete di terze parti, le aziende associate si collegano tra loro tramite IXP per ridurre i costi e la latenza.

Gli IXP sono grandi LAN di livello 2 (del modello di rete OSI) realizzate con uno o più switch Ethernet interconnessi tra loro attraverso uno o più edifici fisici. Il concetto di base di un IXP non è diverso da quello di una rete domestica; l'unica vera differenza è la scala. Gli IXP possono variare da centinaia di Megabit/secondo a molti Terabit/secondo di traffico scambiato. Indipendentemente dalle dimensioni, il loro obiettivo principale è garantire che i router di molte reti siano collegati tra loro in modo pulito ed efficiente. In confronto, a casa una persona normalmente avrebbe un solo router e molti computer o dispositivi mobili.

Negli ultimi vent'anni si è assistito a una notevole espansione delle interconnessioni di rete, parallelamente all'enorme espansione di Internet a livello globale. Questa espansione comprende nuovi datacenter in fase di sviluppo per ospitare le apparecchiature di rete. Alcuni di questi datacenter hanno attratto un numero enorme di reti, in gran parte grazie ai fiorenti punti di scambio Internet che operano al loro interno.

Perché i punti di scambio Internet sono importanti?

Senza gli IXP, il traffico che va da una rete all'altra potrebbe potenzialmente dipendere da una rete intermedia per trasportarlo dalla sorgente alla destinazione. Questi sono chiamati provider di transito. In alcune situazioni non ci sono problemi nel farlo: è il modo in cui scorre gran parte del traffico Internet internazionale, poiché mantenere connessioni dirette con tutti i provider di servizi Internet del mondo è proibitivo in termini di costi. Tuttavia, affidarsi a un ISP backbone per trasportare il traffico locale può avere effetti negativi sulle prestazioni, talvolta perché l'operatore backbone invia dati a un'altra rete in una città completamente diversa. Questa situazione può portare al fenomeno noto come tromboning, in cui, nel peggiore dei casi, il traffico proveniente da una città e destinato a un altro ISP nella stessa città può percorrere grandi distanze per essere scambiato e poi tornare indietro. Una CDN con presenza di IXP ha il vantaggio di ottimizzare il percorso attraverso il quale i dati fluiscono all'interno della sua rete, riducendo i percorsi inefficienti.

BGP, il protocollo backbone di Internet

Networks talk between each other using the BGP (Border Gateway Protocol). This protocol allows networks to cleanly delineate between their internal requirements and their network-edge configurations. All peering at IXPs uses BGP.

In che modo i provider condividono il traffico su reti diverse?

Transito

L'accordo tra un cliente e il suo provider a monte. Un provider di transito fornisce ai propri clienti la piena connettività al resto di Internet. Il transito è un servizio a pagamento. Il protocollo BGP viene utilizzato per consentire la comunicazione degli indirizzi IP dei clienti al provider di transito e quindi al resto di Internet.

Peering

L'accordo secondo cui le reti condividono gli indirizzi IP senza intermediari tra loro. Nei punti di scambio Internet, il trasferimento di dati tra le reti membri è in genere gratuito. Quando il traffico viene trasferito gratuitamente da una rete all'altra, la relazione è detta peering senza regolamento.

Peering e transito a pagamento

Sfortunatamente per alcune reti, il trasferimento dei dati non è sempre gratuito. Ad esempio, le reti di grandi dimensioni con una quota di mercato relativamente equivalente hanno maggiori probabilità di effettuare il peering con altre reti di grandi dimensioni, ma potrebbero addebitare il servizio di peering alle reti più piccole. In un singolo IXP, una società membro può avere accordi diversi con più membri diversi. In casi come questo, un'azienda può configurare i propri protocolli di routing per assicurarsi di ottimizzare i costi o la latenza utilizzando il protocollo BGP.

Depeering

Nel corso del tempo le relazioni possono cambiare e talvolta le reti non vogliono più condividere la libera interconnessione. Quando una rete decide di porre fine al proprio accordo di peering, avvia un processo chiamato depeering. Il depeering può verificarsi per vari motivi, ad esempio quando una parte trae più vantaggio dell'altra a causa di rapporti di traffico sfavorevoli o quando una rete decide semplicemente di iniziare a far pagare un prezzo all'altra parte. Questo processo può essere altamente emotivo e una rete rifiutata potrebbe intenzionalmente interrompere il traffico dell'altra parte una volta terminata la relazione di peering.

In che modo gli IXP utilizzano il BGP?

Attraverso la rete locale di un IXP, diversi provider sono in grado di creare connessioni uno a uno utilizzando il protocollo BGP. Questo protocollo è stato creato per consentire a reti diverse di annunciare reciprocamente i propri indirizzi IP, oltre agli indirizzi IP a cui hanno fornito connettività a valle (ad esempio, i loro clienti). Una volta che due reti stabiliscono una sessione BGP, i rispettivi percorsi vengono scambiati e il traffico può fluire direttamente tra di esse.

Interconnessione IXP o PNI

Due reti potrebbero ritenere che il loro traffico sia sufficientemente importante da voler passare dall'infrastruttura condivisa di un IXP a un'interconnessione dedicata tra le due reti. Una PNI (Private Network Interconnect) è semplicemente una connessione in fibra ottica (normalmente all'interno di un singolo datacenter o edificio) che collega direttamente una porta sulla rete A con una porta sulla rete B. Il BGP è quasi identico a una configurazione di peering IXP condiviso.