Was ist ein Internet Exchange Point? | Cloudflare

Was ist ein Internetknoten Internet Exchange Point?

Ein Internetknoten (Internet Exchange Point, IXP) ist ein physischer Standort, über den Internet-Infrastrukturunternehmen wie Internetprovider (ISPs) und CDN miteinander verbunden sind. Diese Standorte befinden sich an der Edge (am „Rand“) verschiedener Netzwerke und ermöglichen Netzwerk-Providern den gemeinsamen Transit außerhalb ihres eigenen Netzwerks. Durch die Präsenz an einem IXP-Standort können Unternehmen ihren Pfad zum Transit aus anderen teilnehmenden Netzwerken verkürzen und so die Latenz verringern, die Roundtrip-Zeit verbessern und potenziell die Kosten senken.

Wie funktioniert ein Internetknoten?

Im Kern besteht ein IXP aus einem oder mehreren physischen Standorten mit Netzwerk-Switches, die den Traffic zwischen den verschiedenen Mitgliedernetzwerken weiterleiten. Über verschiedene Methoden teilen sich diese Netzwerke die Kosten für die Instandhaltung der physischen Infrastruktur und der damit verbundenen Dienste. Ähnlich wie bei der Verschiffung von Gütern über fremde Standorte, z. B. über den Panamakanal, Kosten anfallen, wird auch bei der Weiterleitung von Traffic über verschiedene Netzwerke manchmal Geld für die Lieferung verlangt. Um diese Kosten und andere Nachteile zu vermeiden, die mit der Übertragung des Traffics über ein fremdes Netzwerk verbunden sind, verbinden sich die Mitgliedsunternehmen über IXP miteinander, um Kosten zu sparen und die Latenz zu reduzieren.

IXPs sind große LANs auf der Ebene 2 (des OSI-Netzwerkmodells), die aus einem oder mehreren Ethernet-Switches bestehen, die über ein oder mehrere physische Gebäude miteinander verbunden sind. Ein IXP unterscheidet sich vom Grundkonzept her nicht von einem Heimnetzwerk, wobei der einzige wirkliche Unterschied in der Größe liegt. IXPs können zwischen 100 Megabits/Sekunde und vielen Terabits/Sekunde ausgetauschten Traffics liegen. Unabhängig von der Größe besteht ihr Hauptziel darin, sicherzustellen, dass die Router vieler Netzwerke reibungslos und effizient miteinander verbunden sind. Im Vergleich dazu haben wir zu Hause normalerweise nur einen Router und viele Computer oder Mobilgeräte.

In den letzten zwanzig Jahren hat es parallel zur enormen Ausdehnung des globalen Internets eine starke Expansion von Netzwerkverbindungen gegeben. Zu dieser Expansion gehören auch neue Rechenzentren, die für die Unterbringung von Netzwerkausrüstung entwickelt wurden. Einige dieser Rechenzentren haben eine enorme Anzahl von Netzwerken angezogen, was nicht zuletzt auf die florierenden Internetknoten zurückzuführen ist, die in diesen Zentren betrieben werden.

Warum sind Internetknoten wichtig?

Ohne IXPs wäre der Traffic, der von einem Netzwerk zu einem anderen geht, möglicherweise auf ein zwischengeschaltetes Netzwerk angewiesen, um den Traffic von der Quelle zum Ziel zu transportieren. Diese Netzwerke werden als Transit-Provider bezeichnet. In manchen Situationen ist das kein Problem: Ein großer Teil des internationalen Internet-Traffics fließt auf diese Weise, da direkte Verbindungen zu jedem einzelnen Internetprovider in der Welt zu teuer sind. Wenn Sie sich jedoch bei der Übertragung des lokalen Traffics auf einen Backbone-ISP verlassen, kann sich dies negativ auf die Performance auswirken, da der Backbone-Carrier manchmal Daten an ein anderes Netzwerk in einer völlig anderen Stadt sendet. Im schlimmsten Fall kann der Traffic aus einer Stadt, der für einen anderen ISP in derselben Stadt bestimmt ist, über weite Strecken ausgetauscht werden und dann wieder zurückkehren. Ein CDN mit IXP-Präsenz hat den Vorteil, dass es den Pfad, über den die Daten innerhalb seines Netzwerks fließen, optimiert und so ineffiziente Pfade vermeidet.

BGP, das Backbone-Protokoll des Internets

Netzwerke kommunizieren untereinander über das BGP (Border Gateway Protocol). Mit diesem Protokoll können Netzwerke sauber zwischen ihren internen Anforderungen und ihren Netzwerk-Edge-Konfigurationen unterscheiden. Alle Peerings an IXPs verwenden BGP.

Wie teilen die Provider den Traffic über verschiedene Netzwerke?

Transit

Die Vereinbarung zwischen einem Kunden und seinem Upstream-Provider. Ein Transit-Provider bietet seinen Kunden vollständige Konnektivität mit dem Rest des Internets. Transit ist ein kostenpflichtiger Dienst. Das BGP-Protokoll wird verwendet, damit die IP-Adressen der Kunden an den Transit-Provider und dann weiter an den Rest des globalen Internets übermittelt werden können.

Peering

Die Art und Weise, wie Netzwerke IP-Adressen gemeinsam nutzen, ohne dass ein Vermittler zwischen ihnen steht. Bei Internetknoten fallen für die Übertragung von Daten zwischen den Mitgliedsnetzen überwiegend keine Kosten an. Wenn der Traffic kostenlos von einem Netzwerk zum nächsten übertragen wird, nennt man diese Beziehung Settlement-free Peering.

Peering vs. kostenpflichtiger Transit

Leider ist die Übertragung von Daten für einige Netzwerke nicht immer kostenlos. Große Netze mit relativ gleichem Marktanteil sind zum Beispiel eher zum Peering mit anderen großen Netzen bereit, verlangen aber von kleineren Netzen eventuell Gebühren für den Peering-Service. In einem einzelnen IXP kann ein Unternehmen unterschiedliche Vereinbarungen mit mehreren Mitgliedern haben. In solchen Fällen kann ein Unternehmen seine Routing-Protokolle so konfigurieren, dass sie für geringere Kosten oder geringere Latenz optimiert sind, indem es das BGP-Protokoll verwendet.

Depeering

Im Laufe der Zeit können sich die Beziehungen ändern, und manchmal wollen Netzwerke keine kostenlosen Interconnection mehr teilen. Wenn ein Netzwerk beschließt, seine Peering-Vereinbarung zu beenden, durchläuft es einen Prozess namens Depeering. Depeering kann aus verschiedenen Gründen erfolgen, z. B. wenn eine Partei aufgrund schlechter Traffic-Verhältnisse mehr profitiert als die andere, oder wenn ein Netzwerk einfach beschließt, von der anderen Partei Geld zu verlangen. Dieser Prozess ist manchmal sehr emotionsgeladen, und ein verschmähtes Netzwerk könnte den Traffic der anderen Partei absichtlich stören, sobald die Peering-Beziehung beendet ist.

Wie nutzen IXPs BGP?

Über das lokale Netzwerk eines IXP können verschiedene Provider mithilfe des BGP-Protokolls Eins-zu-Eins-Verbindungen herstellen. Dieses Protokoll wurde entwickelt, damit unterschiedliche Netzwerke einander ihre IP-Adressen und die IP-Adressen, die sie zum Downstream (d. h. ihren Kunden) zur Verfügung gestellt haben, bekannt geben können. Sobald zwei Netzwerke eine BGP-Sitzung einrichten, werden ihre jeweiligen Routen ausgetauscht und der Traffic kann direkt zwischen ihnen fließen.

IXP- oder PNI-Interconnection

Zwei Netzwerke können ihren Traffic als wichtig genug erachten, um von der gemeinsamen Infrastruktur eines IXP auf eine dedizierte Interconnection zwischen den beiden Netzwerken umzusteigen. Eine PNI (Private Network Interconnection) ist einfach eine Dark-Fiber-Verbindung (normalerweise innerhalb eines einzigen Rechenzentrums oder Gebäudes), die einen Port von Netzwerk A direkt mit einem Port von Netzwerk B verbindet. Das BGP ist fast identisch mit dem Setup eines gemeinsam genutzten IXP-Peering.