O que é um ponto de troca de internet? | Como funcionam os IXPs?

O que é um ponto de troca de internet?

Um ponto de troca de internet(IXP) é um local físico através do qual empresas de infraestrutura de internet, como Provedores de Internet (ISPs) e CDNs, se conectam. Esses locais existem na "borda" de diferentes redes e permitem que os provedores de rede compartilhem o trânsito fora de sua própria rede. Ao ter uma presença dentro de um local IXP, as empresas podem encurtar seu caminho para o trânsito vindo de outras redes participantes, reduzindo assim a latência, melhorando o tempo de ida e volta e possivelmente reduzindo custos.

Como funciona um ponto de troca de internet?

Em sua essência, um IXP é essencialmente um ou mais locais físicos contendo switches de rede que roteiam o tráfego entre as diferentes redes membros. Por meio de vários métodos, essas redes compartilham os custos de manutenção da infraestrutura física e serviços associados. Semelhante à forma como os custos são acumulados ao enviar carga por locais de terceiros, como o Canal do Panamá, quando o tráfego é transferido por redes diferentes, às vezes essas redes cobram dinheiro pela entrega. Para evitar esses custos e outras desvantagens associadas ao envio de tráfego por uma rede de terceiros, as empresas associadas se conectam via IXP para reduzir custos e reduzir a latência.

Os IXPs são grandes LANs de Camada 2 (do modelo de rede OSI) que são construídas com um ou mais switches Ethernet interconectados em um ou mais edifícios físicos. Um IXP não é diferente do conceito básico de uma rede doméstica, com a única diferença real sendo a escala. Os IXPs podem variar de 100s de Megabits/segundo a muitos Terabits/segundo de tráfego trocado. Independentemente do tamanho, seu objetivo principal é garantir que os roteadores de muitas redes estejam conectados de forma limpa e eficiente. Em comparação, em casa normalmente haveria apenas um roteador e muitos computadores ou dispositivos móveis.

Nos últimos vinte anos, houve uma grande expansão nas interconexões de rede, paralela à enorme expansão da internet global. Essa expansão inclui novas instalações de data center sendo desenvolvidas para abrigar equipamentos de rede. Alguns desses data centers atraíram um grande número de redes, em grande parte devido aos prósperos pontos de troca da internet que operam dentro deles.

Por que os pontos de troca da internet são importantes?

Sem IXPs, o tráfego que vai de uma rede para outra dependeria potencialmente de uma rede intermediária para transportar o tráfego da origem ao destino. Estes são chamados de provedores de trânsito. Em algumas situações, não há problema em fazer isso: é como uma grande parte do tráfego internacional da internet flui, pois é proibitivo manter conexões diretas com todos os provedores do mundo. No entanto, depender de um provedor de backbone para transportar tráfego local pode ser prejudicial à performance, às vezes devido ao fato de a operadora de backbone enviar dados para outra rede em uma cidade completamente diferente. Essa situação pode levar ao que é conhecido como efeito trombone, onde na pior das hipóteses, o tráfego de uma cidade com destino a outro provedor na mesma cidade pode percorrer grandes distâncias para ser trocado e depois retornar novamente. Uma CDN com presença em IXP tem a vantagem de otimizar o caminho pelo qual os dados fluem dentro de sua rede, reduzindo caminhos ineficientes.

BGP, o protocolo de backbone da internet

As redes conversam entre si usando o BGP (Border Gateway Protocol). Esse protocolo permite que as redes deliberem claramente entre seus requisitos internos e suas configurações de borda de rede. Todo o peering em IXPs usa BGP.

Como os provedores compartilham o tráfego em diferentes redes?

Trânsito

O acordo entre um cliente e seu provedor upstream. Um provedor de trânsito fornece a seus clientes conectividade total com o restante da internet. O trânsito é um serviço pago. O protocolo BGP é usado para permitir que os endereços de IP do cliente sejam anunciados para o provedor de trânsito e depois para o resto da internet global.

Troca de tráfego

O arranjo por trás de como as redes compartilham endereços de IP sem intermediários entre elas. Nos pontos de troca de internet, não há nenhum custo associado à transferência de dados entre as redes membros. Quando o tráfego é transferido gratuitamente de uma rede para outra, o relacionamento é chamado de peering sem restrições.

Trânsito de peering X trânsito pago

Infelizmente para algumas redes, a transferência de dados nem sempre é gratuita. Por exemplo, grandes redes com participação de mercado relativamente igual são mais propensas a fazer peering com outras grandes redes, mas podem cobrar redes menores pelo serviço de peering. Em um único IXP, uma empresa membro pode ter acordos diferentes com vários membros diferentes. Em casos como esse, uma empresa pode configurar seus protocolos de roteamento para garantir que eles otimizem custos reduzidos ou latência reduzida usando o protocolo BGP.

Depeering

Com o tempo, os relacionamentos podem mudar e, às vezes, as redes não querem mais compartilhar a interconexão gratuita. Quando uma rede decide encerrar seu arranjo de peering, ela passa por um processo chamado depeering. O depeering pode ocorrer por vários motivos, como quando uma parte está se beneficiando mais do que a outra devido a taxas de tráfego ruins ou quando uma rede simplesmente decide começar a cobrar dinheiro da outra parte. Esse processo pode ser altamente emocional e uma rede rejeitada pode interromper intencionalmente o tráfego da outra parte assim que o relacionamento de peering for encerrado.

Como os IXPs usam o BGP?

Na rede local de um IXP, diferentes provedores podem criar conexões um a um usando o protocolo BGP. Este protocolo foi criado para permitir que redes díspares anunciem seus endereços de IP entre si, além dos endereços de IP que forneceram conectividade para downstream (ou seja, seus clientes). Uma vez que duas redes configuram uma sessão BGP, suas respectivas rotas são trocadas e o tráfego pode fluir diretamente entre elas.

Interligação IXP ou PNI

Duas redes podem considerar seu tráfego importante o suficiente para que queiram migrar da infraestrutura compartilhada de um IXP para uma interconexão dedicada entre as duas redes. Uma PNI (Interconexão de rede privada) é simplesmente uma conexão de fibra escura (normalmente dentro de um único datacenter ou prédio) que conecta diretamente uma porta na rede A com uma porta na rede B. O BGP é quase idêntico a uma configuração de emparelhamento IXP compartilhada.