IXP چیست؟ آشنایی با نحوه عملکرد و مزایای IXP

داده‌ها در اینترنت بین سرویس‌دهنده‌های مختلف از جمله ISPها، شبکه‌های توزیع محتوا (CDNها) و اپراتورهای تلفن همراه مبادله می‌شوند. نحوه ارتباط سرویس‌دهنده‌های اینترنت با یکدیگر از مهم‌ترین مواردی است که سرعت ارسال و دریافت داده‌ها را تعیین می‌کند. محیط‌های IXP برای ارتباط شرکت‌های زیرساخت اینترنت از جمله ISPها و CDNها به وجود آمده‌اند که بهینه‌ترین مسیر را برای تبادل داده‌ها انتخاب می‌کنند. اگر برایتان سوال پیش آمده که IXP چیست، این مقاله برای شما نوشته شده است. تا انتهای این مطلب همراه ما باشید تا به‌طور کامل با نقطه تبادل اینترنت یا IXP آشنا شوید.

IXP چیست؟ نقطه تبادل اینترنت

نقطه تبادل اینترنت (Internet Exchange Point) که به‌اختصار IXP نامیده می‌شود، یک مکان فیزیکی است که از طریق آن، شرکت‌های زیرساخت اینترنت مانند ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISP) و CDNها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این مکان‌ها روی لبه شبکه‌های مختلف قرار دارند و به ارائه‌دهندگان شبکه اجازه اشتراک‌گذاری انتقال (Transit) خارج از شبکه خود را می‌دهند.

با حضور در یک مکان IXP، شرکت‌ها می‌توانند مسیر خود را به سمت ترانزیتی که از سایر شبکه‌های مشارکت‌کننده می‌آید، کوتاه کنند. این کار باعث کاهش تاخیر (Latency)، بهبود زمان رفت و برگشت (RTT) و کاهش هزینه‌ها می‌شود.

اگر صاحب یک کسب‌وکار آنلاین هستید، با خرید CDN ایرانی می‌توانید سرعت و عملکرد وب‌سایتتان را بهبود بخشید و سرویس‌دهی بهتری به مخاطبان و مشتریان خود داشته باشید.

نحوه عملکرد IXP چگونه است؟

یک IXP در حقیقت یک یا چند مکان فیزیکی حاوی سوئیچ‌های شبکه است که ترافیک بین شبکه‌های اعضای مختلف را هدایت می‌کند. این شبکه‌ها از طریق روش‌های مختلف هزینه‌های نگهداری زیرساخت فیزیکی و سرویس‌های مرتبط را به اشتراک می‌گذارند. همان‌طور که هنگام عبور از یک مسیر یا بزرگراه باید عوارض بپردازید، گاهی اوقات شبکه‌های مختلف نیز برای انتقال و تحویل داده‌ها هزینه‌هایی دریافت می‌کنند. برای جلوگیری از این هزینه‌ها و سایر معایب مرتبط با ارسال ترافیک از طریق یک شبکه شخص ثالث (Third-party)، شرکت‌های عضو از طریق IXP با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند که این کار کاهش هزینه‌ها و تاخیر را به همراه دارد.

IXPها شبکه‌های محلی (LAN) لایه 2 (از مدل شبکه OSI) هستند که با یک یا چند سوئیچ اترنت متصل به هم در یک یا چند ساختمان فیزیکی ساخته شده‌اند. یک IXP از نظر مفهوم پایه با یک شبکه خانگی تفاوتی ندارد؛ اما از نظر مقیاس و اندازه با آن متفاوت است. میزان ترافیک مبادله‌شده IXPها می‌تواند از 100ها مگابیت بر ثانیه تا چندین ترابیت بر ثانیه متغیر باشد. فارغ از اندازه، هدف اصلی IXPها این است که مطمئن شوند روترهای شبکه‌های مختلف به‌صورت کارآمد به یکدیگر متصل شده‌اند.

ضرورت استفاده از IXP

بدون IXP، برای انتقال ترافیک از یک شبکه مبدا به مقصد به‌طور بالقوه به یک شبکه واسط نیاز است. این شبکه‌های واسط، ارائه‌دهندگان انتقال (Transit provider) شناخته می‌شوند. بخش بزرگی از ترافیک اینترنت بین‌المللی به همین شکل در حال جریان است؛ زیرا حفظ اتصالات مستقیم به همه ISPها در جهان هزینه بسیار بالایی دارد.

بااین‌حال، تکیه بر یک ISP اصلی برای انتقال ترافیک محلی ممکن است به دلیل ارسال داده‌ها به شبکه دیگری در یک شهر کاملا متفاوت برای عملکرد مطلوب نباشد. این وضعیت که در شبکه به آن Tromboning می‌گویند، حالتی است که ترافیک از یک شهر به یک ISP دیگر در همان شهر، باید مسافت بسیار طولانی را طی کند و دوباره همان مسیر را برگردد. یک CDN با حضور IXP از مزیت بهینه‌سازی مسیر برخوردار است که مسیرهای ناکارآمد را برای جریان داده‌ها کاهش می‌دهد.

تاثیر و مزایای IXPها در سرعت ارائه اینترنت

IXPها برای ارائه سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر اینترنت بسیار ضروری هستند که مزایای زیر را به همراه دارند:

• هزینه پایین: ازآنجایی‌که IXPها تضمین می‌کنند که ترافیک بین فرستنده‌های محلی و گیرندگان محلی به‌جای لینک‌های بین‌المللی گران، از ارتباطات محلی نسبتا ارزان استفاده می‌کند، صرفه‌جویی هزینه برای ISPها کاملا مشهود است. استفاده از IXP معمولا 20 درصد یا در بعضی از کشورها بیشتر از 20 درصد باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود.
• افزایش انعطاف‌پذیری: قابلیت‌های سوییچینگ نقاط تبادل اینترنت این امکان را فراهم می‌کند که هنگام بروز مشکلات ارتباطی در شبکه، ترافیک اینترنت به مسیر درست هدایت شود. به‌عنوان مثال، اگر مشکلی در اتصال بین‌المللی به وجود آید، یک IXP می‌تواند ترافیک محلی را داخل کشور حفظ کند. این موضوع به انعطاف‌پذیری بیشتر اینترنت کمک می‌کند.
• سرعت بیشتر: IXPها با ارائه اتصالات مستقیم‌تر شبکه، کیفیت دسترسی برای کاربران محلی را بهبود می‌بخشند. با نصب یک IXP در محل، سرعت دسترسی به محتوای محلی می‌تواند تا 10 برابر افزایش ‌یابد؛ زیرا ترافیک به‌طور مستقیم هدایت می‌شود.
• فرصت‌های جدید برای نوآوری: IXPها به دلیل ارائه راه‌حل مقرون‌به‌صرفه‌تر برای دسترسی به کاربران بالقوه اینترنت محلی، طیف وسیعی از اپراتورهای محلی و بین‌المللی را جذب می‌کنند. این موضوع باعث تحریک نوآوری، ایجاد فرصت‌های جدید برای کسب‌وکارها و همچنین تشویق مردم محلی به تولید محتواها و اپلیکیشن‌های محلی مرتبط‌تر می‌شود.

BGP؛ پروتکل اصلی اینترنت

شبکه‌ها با استفاده از BGP (Border Gateway Protocol) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این پروتکل سیستم جهانی مسیریابی اینترنت را فعال کرده و نحوه هدایت بسته‌ها از یک شبکه به شبکه دیگر را با تبادل اطلاعات مسیریابی و دسترسی بین روترهای لبه مدیریت می‌کند.

هنگامی که شخصی از طریق اینترنت داده‌هایی را ارسال می‌کند، BGP همه مسیرهایی که داده‌ها می‌توانند طی کنند را بررسی کرده و در نهایت بهترین مسیر را انتخاب می‌کند. این پروتکل با تضمین اینکه روترها می‌توانند با خرابی مسیرها سازگار شوند، باعث ثبات شبکه می‌شود؛ به‌طوری‌که اگر یک مسیر در دسترس نباشد، BGP به‌سرعت یک مسیر جدید پیدا می‌کند.

IXPها چگونه از BGP استفاده می‌کنند؟

در سراسر شبکه محلی IXP، ارائه‌دهندگان مختلف قادر به ایجاد ارتباطات یک به یک (One-to-one) با استفاده از پروتکل BGP هستند. این پروتکل ایجاد شده است تا به شبکه‌های مختلف اجازه دهد آدرس‌های IP خود را به یکدیگر و همچنین آدرس‌های IP را که اتصال به پایین‌دست (مانند مشتریان) ارائه کرده‌اند، اعلام کنند. هنگامی که دو شبکه یک BGP session راه‌اندازی می‌کنند، مسیرهای مربوطه آن‌ها مبادله می‌شوند و ترافیک می‌تواند به‌طور مستقیم بین آن‌ها جریان پیدا کند.

ارائه‌دهندگان چگونه ترافیک را در شبکه‌های مختلف به اشتراک می‌گذارند؟

روش‌های مختلفی برای به اشتراک‌گذاری ترافیک در شبکه‌های مختلف توسط ارائه‌دهندگان وجود دارد که در این بخش به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

انتقال (Transit)؛ توافق بین مشتری و ارائه‌دهنده

یک ارائه‌دهنده Transit اتصال کامل به بقیه اینترنت را برای مشتریان خود فراهم می‌کند. انتقال (Transit) یک سرویس پولی و غیررایگان است. پروتکل BGP به آدرس‌های IP مشتری اجازه اعلام به سمت ارائه‌دهنده Transit و سپس بقیه اینترنت جهانی را می‌دهد.

همتاسازی (Peering)؛ ترتیب چگونگی اشتراک‌گذاری آدرس‌های IP توسط شبکه‌ها بدون واسطه

در IXPها عمدتا هیچ هزینه‌ای مرتبط با انتقال داده‌ها بین شبکه‌های عضو وجود ندارد. به رابطه شبکه‌ها هنگامی که ترافیک به‌صورت رایگان از یک شبکه به شبکه بعدی منتقل می‌شود، همتاسازی بدون پرداخت (Settlement-free peering) می‌گویند.

تفاوت همتاسازی و انتقال پولی

متاسفانه برای برخی از شبکه‌ها، انتقال داده‌ها همیشه بدون هزینه نیست. به‌عنوان مثال، شبکه‌های بزرگ با سهم بازار نسبتا برابر احتمال بیشتری برای همتا شدن با سایر شبکه‌های بزرگ دارند؛ اما ممکن است شبکه‌های کوچک‌تر برای سرویس همتاسازی مجبور به پرداخت هزینه باشند.

در یک IXP واحد، یک شرکت عضو ممکن است ترتیب‌های (Arrangements) متفاوتی با چندین عضو مختلف داشته باشد. در چنین مواردی، یک شرکت ممکن است پروتکل‌های مسیریابی خود را پیکربندی کند تا از بهینه‌سازی مسیرها برای کاهش هزینه یا کاهش تاخیر مطمئن شود.

لغو همتاسازی (Depeering)

با گذشت زمان، ارتباطات تغییر می‌کنند و گاهی اوقات شبکه‌ها دیگر نمی‌خواهند اتصال رایگان به اشتراک بگذارند. هنگامی که یک شبکه تصمیم بگیرد به ترتیب همتاسازی خود پایان دهد، باید فرایندی با نام Depeering را طی کند. تصمیم‌گیری برای لغو همتاسازی می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد، از جمله:

• زمانی که یک طرف به دلیل نسبت نامناسب ترافیک بیشتر از دیگری سود می‌برد؛
• زمانی که یک شبکه تصمیم می‌گیرد که پول طرف دیگر را شارژ کند؛
• یک شبکه از عمد ترافیک طرف مقابل را بعد از پایان یافتن رابطه همتاسازی مختل می‌کند.

اتصال PNI یا IXP

چنانچه ترافیک برای دو شبکه بسیار مهم باشد، آن‌ها می‌توانند به‌جای استفاده از یک زیرساخت مشترک IXP، از اتصال اختصاصی بین دو شبکه استفاده کنند. PNI یا اتصال شبکه خصوصی (Private Network Interconnect) یک اتصال فیبر تاریک (Dark fiber) در یک مرکز داده یا ساختمان است که به‌صورت مستقیم یک پورت در شبکه A را با یک پورت در شبکه B متصل می‌کند. BGP تقریبا مشابه راه‌اندازی همتاسازی IXP مشترک است.

منابع: CloudFlare | Internet Society