IXP چیست؟

نقاط تبادل اینترنت یا Internet Exchange Point که به اختصار IXP نامیده می‌شود، به شرکت‌های تامین کننده خدمات اینترنت (ISP) این امکان را می‌دهد تا داده‌های مرتبط با شبکه مقصد را تبادل کنند. برخی از انواع شبکه که به IXP متصل می‌شوند عبارتند از: تامین کنندگان خدمات اینترنت (ISP) ، اپراتورهای موبایل و شبکه‌های تحویل محتوا (CDN).

IXP چگونه عمل می‌کند؟

اینترنت تعداد زیادی از شبکه‌های مستقل است که به هم متصل شده‌اند تا چیزی به نام «شبکه‌ای از شبکه‌ها» را تشکیل دهند. کاربران در شبکه‌های مختلف از طریق ایجاد ارتباط بین این شبکه‌ها به هم متصل می‌شوند. به عنوان مثال فردی به فرد دیگری یک ایمیل ارسال می‌کند. هر کدام از این دو نفر از یک تامین کننده اینترنت (ISP) متفاوت، خدمات اینترنت خود را تهیه کرده‌اند. در این مورد، ایمیل ارسالی باید از شبکه تامین کننده اینترنت فرد اول به شبکه تامین کننده اینترنت فرد دوم برسد تا ایمیل به دست فرد دوم برسد. برای تحقق این موضوع، دیتاسنتر یک مکان فیزیکی ایجاد می‌کند که در آن ارتباطات بین این دو تامین کننده برقرار می‌شود. این مکان فیزیکی با نام Internet Exchange Point یا IXP شناخته می‌شود. و پایگاه‌های داده‌ای که این IXP ها در آن قرار دارند، معمولا Interconnection Hub نامیده می‌شوند.

هدف اصلی یک IXP این است که به شبکه‌ها امکان ارتباطات متقابل مستقیم را بدهد تا نیاز به یک واسطه را کم کند. مزیت ارتباطات متقابل عبارتند از مقرون به صرفه بودن، کاهش تاخیر و بهبود پهنای باند.

به صرفه بودن: از آنجایی که ترافیک مبادله شده از این طریق، با از بین بردن واسطه، هزینه‌ای به دو طرف تحمیل نمی‌کند؛ هزینه‌ها نیز به تبع آن کاهش می‌یابند.

کاهش تاخیر: شرکت‌‌های تامین کننده اینترنت با استفاده از این نقاط تبادل می‌توانند تعداد فاصله‌ای که ترافیک داده لازم است طی کند تا به شبکه دیگر شرکت تامین کننده برسند، کاهش دهند. این ترافیک ممکن است برای انتقال به شهر دیگر، کشور دیگر یا حتی در برخی مواقع به قاره‌ای دیگر بروند و این مسئله باعث می‌شود تا تاخیر در زمان استفاده از اینترنت افزایش یافته و اطلاعات با سرعت بسیار کمتری به کاربر برسند.

بهبود پهنای باند: با ایجاد ارتباطات مستقیم، IXPها کیفیت دسترسی را برای کاربران بهبود می‌دهند. سرعت دسترسی به محتوای بومی تا ده برابر افزایش می‌یابد.

Peering چیست؟

به انتقال ترافیک بین این دو شبکه تامین کننده Peering گفته می‌شود که به وقتی گفته می‌شود که دو شبکه تامین کننده توافق می‌کنند تا ترافیک را در مقدار نسبتا یکسان، بدون هزینه مبادله کنند. در گذشته این شبکه‌ها عمل Peering را از طریق چیزی به نام Network Access Point یا NAP انجام می‌دادند. اما این NAP ها در نهایت نتوانستند با رشد بسیار زیاد اینترنت هماهنگ شوند. همچنین بعد از تلاش برای استفاده از روشی که با نام Private Circuit شناخته می‌شود به منظور Peering، تامین کننده‌ها  در نهایت با راه حلی که امروزه استفاده می‌شود، به توافق رسیدند که مقرون به صرفه‌تر و موثرتر است. این باعث به وجود آمدن  IXP ها شد که در پایگاه‌های داده چندمالکیتی قرار دارند. بنابراین امروزه بسیاری از تامین کننده‌های اینترنت از طریق تامین کنندگان پایگاه‌های داده عمل Peering را انجام می‌دهند.

عملیات فنی

یک IXP شامل یک یا چند سوئیچ شبکه می‌شود که هرکدام از ISP ها به آن متصل می‌شوند. قبل از وجود سوئیچ، IXP از هاب‌های FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) یا حلقه‌های FDDI (Fiber Distributed Data Interface) استفاده می‌کردند. در سال‌های 1993 و 1994 با ظهور اترنت و FDDI مهاجرت به این دو آغاز شد.

در اواخر دهه 90 سوئیچ‌های ATM (Asynchronous Transfer Mode) مدت کوتاهی توسط برخی IXP ها مورد استفاده قرار گرفتند که در دوران اوج خود چیزی در حدود 4% بازار را شامل می‌شدند. در حال حاضر IXP ها از انواع اترنت با سرعت‌های متفاوت بهره می‌برند. از پورت‌های با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه در مراکز کوچک‌تر تا پورت‌هایی با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه در مراکز عمده و مهم جهانی.

چرا IXP ها دارای اهمیت هستند؟

بدون IXP ها، ترافیک اینترنت برای انتقال به یک شبکه دیگر، به صورت بالقوه به یک شبکه واسطه نیاز دارد تا به مقصد برسد. در برخی مواقع، وجود این واسطه‌ها مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا در حال حاضر بخش عمده ترافیک اینترنت اینگونه در سطح جهان در جریان است و از لحاظ هزینه، منطقی نیست که ارتباط مستقیم بین هر ISP در سرتاسر دنیا برقرار شود. اگرچه وابستگی به یک واسطه به منظور انتقال ترافیک می‌تواند در عملکرد تاثیر منفی داشته باشد. در برخی از موقعیت‌ها، ترافیک به مقصد یک ISP در شهر دیگر، ممکن است یک مسیر طولانی را برای تبادل و بازگشت طی کند. وجود یک CDN با IXP می‌تواند مسیری که داده در آن جریان دارد را بهینه کرده و مسیرهای غیر کارآمد را از بین ببرد.

BGP چیست؟

BGP (Border Gateway Protocol) یک پروتکل زیربنایی سیستم مسیریابی بین‌المللی اینترنت است. وقتی بسته داده در اینترنت ارسال شود، BGP با ارزیابی مسیرهای متفاوت موجود، بهترین مسیر را برای انتقال انتخاب می‌کند. BGP داده‌ها را بین سیستم‌های مستقل هدایت می‌کند. سیستم‌های مستقل شبکه‌هایی هستند که توسط یک شرکت یا تامین کننده خدمات، مدیریت می‌شوند.

چگونه IXPها از BGP استفاده می‌کنند؟

در یک IXP تامین کننده‌های مختلف امکان این را دارند تا با استفاده از پروتکل BGP ارتباط یک به یک ایجاد کنند. این پروتکل به این دلیل ایجاد شده است تا به شبکه‌های مختلف امکان به اشتراک گذاشتن IP خود و همچنین آدرس IP مشتریانشان را با یکدیگر بدهد. وقتی دو شبکه یک نشست BGP ایجاد می‌کنند، مسیرهای مربوطه رد و بدل می‌شوند و ترافیک می‌تواند بین آن‌ها مستقیم جریان داشته باشد.

تامین کننده‌ها چگونه ترافیک در بین شبکه‌های مختلف به اشتراک می‌گذارند؟

Transit

توافق بین مشتری و تامین کننده را Transit می‌گویند. یک تامین کننده Transit ارتباط کامل مشتری را با شبکه اینترنت تامین می‌کند. این خدمات، از جمله خدمات غیر رایگان است. از پروتکل BGP به منظور ارائه آدرس‌های IP مشتری به تامین کننده Transit و سپس به شبکه اینترنت استفاده می‌شود.

Peering

توافق بین دو شبکه برای به اشتراک‌گذاری آدرس‌های IP بدون یک واسطه را Peering می‌گویند. در IXP یک IXP غالبا هزینه‌ای برای انتقال داده بین اعضا وجود ندارد. وقتی ترافیک از یک شبکه به شبکه دیگر به صورت رایگان منتقل می‌شود، به آن Peering بدون توافق گفته می‌شود.

Peering vs Paid Transit

در برخی از شبکه‌ها، انتقال داده همیشه بدون هزینه نیست. به عنوان مثال شبکه‌های بزرگ با مشتریان زیاد، بیشتر تمایل دارند تا با شبکه‌های بزرگ دیگر Peering داشته باشند اما ممکن است در ازای دریافت مبلغی، با شرکت‌های کوچک توافق کنند. در یک IXP یک شرکت عضو می‌تواند توافقات مختلفی با سایر شرکت‌ها داشته باشد.

Depeering

در طول زمان، رابطه‌ها ممکن است تغییر کنند و در برخی موارد ممکن است شبکه‌ها تمایلی برای به اشتراک گذاری ارتباطات رایگان نداشته باشند. وقتی یک شبکه تصمیم می‌گیرد تا توافقات Peering خود را پایان دهد، فرایندی به نام Depeering رخ می‌دهد. Depeering به دلایل مختلفی ممکن است رخ بدهد، به عنوان مثال وقتی یک شبکه بیشتر از دیگری به دلیل نسبت بد ترافیک سود می‌برد، یا یک شبکه تصمیم می‌گیرد تا از دیگری مقدار بیشتری پول دریافت کند.

نتیجه‌گیری

IXP ها برای ایجاد یک شبکه اینترنت پرسرعت‌تر و ارزان‌تر حیاتی هستند اما ایجاد یک IXP تنها نیازمند کار فنی و مهندسی نیست بلکه زمان و تلاش برای ایجاد اعتماد، فهم مشترک و توافق متقابل نیز هست. بسیاری از افراد و شرکت‌های ایجاد کننده IXP در اصل رقیب هستند که با هم به منظور ایجاد یک زیرساخت اینترنت محلی بهتر و منعطف‌تر تلاش می‌کنند.