国内外互联网交换中心发展现状及影响研究

国内外互联网交换中心发展现状及影响研究



导语



互联网交换中心凭借“一点接入、多点互联”等优势,成为全球互联网互联互通基本组成形式。近年来,我国也在积极探索打造新型关键网络基础设施,随着互联网交换中心建立的时机越来越成熟,国家推出了(杭州)新型互联网交换中心试点。总体来看,新型交换中心在接入单位类型、流量疏导范围、管理模式灵活度方面具有显著优势,有助于促进互联网整体通信效率,推动产业各方降本增效,服务数字经济发展。随着试点工作逐步深入,新型互联网交换中心必将成为我国互联网未来发展的重要趋势。



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 背景


随着互联网迅猛发展、内容爆炸式增长,网络生态也在悄然发生变化。从国际网络生态发展来看,进入21世纪后,电信运营商(ISP)不再是唯一主体,大量ICP、IDC、CDN独立成网参与网络生态,发挥的作用也越来越重要。随着下游网络数量的增加,原有分层网间架构成本高昂、效率低下的问题凸显,下游网络开始寻求更低层级的网间互联。由此,互联网交换中心凭借“成本低、覆盖广”的优势得到下游网络的青睐,在全球范围内迅速发展壮大,成为互联网网间架构的重要一环。


从国内网络生态的发展来看,我国互联网的互联互通长期以基础运营商为主导,发挥了疏导骨干网络间流量的重要作用。随着接入市场的开放以及“互联网+”、双创等国家战略的落地实施,我国的民营互联网服务商、ICP内容服务商、IDC/CDN服务商、云服务商也逐渐形成自组织网络,加入网间互联阵营。原本依托基础运营商的网间架构难以满足这些新兴网络的流量疏导需求,路由绕转、性能损失等问题开始暴露并日益严峻。


我国政府为提升互联网整体效率,一直积极推动打造新型关键网络基础设施,早在2012年工业和信息化部就确定了包括骨干直联、交换中心在内的“全方位、立体化、多层次”的网间互联目标架构。2019年10月19日,国家(杭州)新型互联网交换中心在乌镇正式揭牌,开启了我国新型交换中心发展的“元年”。未来,互联网交换中心将在我国生根发芽,成为网络架构变革的新趋势。


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  国际交换中心发展现状


国际通用的物理互联方式包含“直接电路互联”和“交换中心互联”两种。其中,直接电路互联方案实现简单、结构清晰,适用于大型网络互联,或者大型网络和数目较少的中小网络互联,但随着互联主体的增多面临扩展难题;而交换中心是多方集中互联互通的基础平台,具备接入成员多、业务种类丰富、灵活性和扩展性好等优势,是众多中小网络流量交换的主要场所。


在国际上,交换中心已经成为全球重要的信息基础设施。目前,全球交换中心总数已超过900个,遍及153个国家,且每年以20%左右的速度扩张,尤其非洲、拉美等新兴地区的发展速度不断加快。同时,国际交换中心的网络和流量聚集效应显著。一方面,交换中心吸引大量网络接入,全球接入网络超过500个的大型交换中心已达到6家;另一方面,大型交换中心峰值流量可达到Tbit/s量级,例如全球流量最大的DE-CIX法兰克福交换中心的峰值流量已超过7.6Tbit/s。


当前,全球交换中心正经历从流量本地化向疏导国际流量演进。大型交换中心通过加强与第三方网络运营商、数据中心、其他交换中心的合作,授权第三方,向全球用户转售端口,实现用户远程接入,使原本聚焦于疏导本地流量的交换中心向区域化、全球化演进。这种交换中心合作发展模式已经在全球得到广泛应用,以AMS-IX为例,2014年其75%新增用户源于第三方合作;在EURO-IX统计的70多个交换中心,近30%开展了类似的合作项目。


值得注意的是,交换中心更专注于多主体、小流量互通。从国际大型交换中心接入成员结构来看,交换中心接入主体数量多、平均交换流量小,交换中心更多是为中小网络提供互通场所。当互联双方网间流量达到一定规模后,直联方式成本相对更加低廉,因此未来直联方式不会完全被交换中心取代。


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  国内交换中心发展现状


3.1    我国交换中心发展历程

2000年以来,我国陆续建成京沪穗国家级互联网交换中心(又称NAP点)及若干地区级交换中心。前者定位于解决骨干网互联问题,仅限具有骨干网牌照的单位接入(包括基础运营商、教育网、科技网等),但随着骨干直联点增设及扩容步伐加快,NAP点流量疏导作用逐渐减弱;而后者虽然允许非骨干网络接入,但由于当时国内自组织网络数量较少,下游网间互联需求不多,且主导运营商接入意愿不足,地区级交换中心大多不了了之。


2015年以后,随着各类新兴网络的蓬勃发展,网间互联需求愈加旺盛,互联网企业主导的交换中心雏形纷纷涌现。例如,多个互联网企业搭建了内容加速平台,打通与民营互联网服务商的互联通道;IDC/CDN服务商也搭建了一些商业平台,允许各类网络接入并进行流量交换。但总体来看,这些平台的接入主体十分有限,无法满足所有类型网络的互联互通需求。


2019年,随着国家(杭州)新型互联网交换中心的正式揭牌,国家级交换中心的成立夯实了我国互联网创新发展的网络基础,自此我国交换中心的发展进入新的历史阶段。


3.2    新型交换中心定位分析

与传统京沪穗NAP点相比,新型互联网交换中心的“新”体现在接入主体更多、流量疏导更广、管理模式更灵活。


(1)新型互联网交换中心的接入单位类型更多。传统NAP点要求接入单位具有骨干网络牌照,而新型交换中心的接入单位包括基础运营商、民营互联网服务商、ICP内容服务商、IDC/CDN服务商、云服务商,甚至高校、政务网络等,只要是具有独立自治域号码ASN的网络都可以接入。


(2)新型互联网交换中心的流量疏导范围更广。传统NAP点仅能疏导骨干互联单位的网间流量,而新型交换中心不仅可以疏导骨干互联单位高层级网络间流量,还可以疏导低层级网络间流量(如民营互联网服务商与ICP网络间),以及低层级与高层级网络间流量(如民营互联网服务商与基础运营商间)。


(3)新型互联网交换中心的管理模式更灵活。传统NAP点采用行政管理模式,工信部委托NAP点所在地的通信管理局负责交换中心建设、运行的管理和监督,同时要求所有骨干网络必须接入NAP点,网间结算费用由政府定价。而新型交换中心可采用更加市场化的运作模式,在政府引导下允许民间资本进入,同时各类网络可自由接入,网间结算费用由互联双方自行协商。


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  新型互联网交换中心的影响分析


4.1    总体影响

此次我国设立新型互联网交换中心对推动信息产业发展有着重要意义。


第一,新型交换中心允许各类大小网络接入,将有利于补充现有网间互联架构短板,实现各层级网络间流量的快速疏导,减少流量大网绕转,全面提升我国互联网互联互通效率(见图1)。

国内外互联网交换中心发展现状及影响研究

图1    交换中心减少大网绕转示意图


第二,新型交换中心可实现更便捷的数据互通、信息互通、资源互通(例如不同云服务商的互通),为中小企业提供便利的信息交换场所,降低企业多点部署难度,减少互联带宽费用,助推中小企业创新创业发展。


第三,新型交换中心作为我国新一代信息基础设施体系的重要环节,有利于提升区域乃至国家网络基础设施的服务能力,整合汇聚互联网网络和信息资源,为数字经济发展提供有力支撑,带动我国经济高质量转型发展。


4.2    对基础运营商的影响

对基础运营商而言,设立新型互联网交换中心利弊交织。


利空方面,新型交换中心的出现加速推动了网间架构格局升级。下游网络通过交换中心实现直联后,的确会对运营商现有的BGP/静态接入、IDC托管等业务带来一定影响,主要体现在以下两方面:


(1)对于BGP/静态接入业务来说,目前我国民营互联网服务商、ICP、IDC/CDN网络互联的绝大部分流量需通过运营商网络绕转,运营商从中获利。设立交换中心后,以上网络部分流量可实现直接相互疏导,运营商的BGP/静态接入业务将承受一定程度的经济损失。


(2)对于IDC托管业务来说,设立交换中心后,第三方IDC便可与更多网络实现直联,更加畅通的第三方IDC可能会吸引走少量部署在运营商机房的ICP,这将给运营商的IDC托管业务带来一定经济损失。


考虑到已独立成网的下层网络比例小,三家运营商仍将掌握全国最大的网络和用户资源,流量集中在三家运营商网内的格局在较长历史时期内不会改变。同时,从国际经验来看,交换中心接入带宽与骨干直联相比极为有限。由此,交换中心对基础运营商业务冲击较为有限。


利好方面,新型交换中心会给运营商创造新的经济增长点。如果运营商积极参与交换中心生态,接入新型交换中心的线路可由运营商提供,即新型交换中心的设立将直接为运营商带来线路接入业务收入。此外,随着5G和工业互联网等新技术、新应用的出现,交换中心存在新的发展机遇,同时也是运营商的新机遇,当然这需要运营商未雨绸缪,提前做好业务布局。


4.3    对其他产业主体的影响

具体来看,新型交换中心对其他产业主体的影响不尽相同。


(1)对于ICP、IDC/CDN企业,接入新型交换中心可与民营互联网服务商等更多中小网络实现直联,减少原本需要通过基础运营商网络绕转的流量,这将帮助企业节省与运营商的互联带宽成本。同时,减少绕转也可有效降低内容访问过程中的网络时延,提升其互联网用户的访问体验。


(2)对于云企业,与ICP、IDC/CDN企业类似,设立交换中心将帮助企业节省多点部署、互联带宽成本,提升用户访问性能;此外,云间互联可作为交换中心增值业务之一,未来发展潜力巨大。云企业接入新型交换中心,将有助于推动新业务发展,提升市场竞争力。


(3)对于民营互联网服务商,设立新型交换中心除降低企业与运营商互联带宽成本、提升用户访问体验外,还可帮助企业提升信源连通度,节省部署缓存和CDN节点、购买地下带宽的成本支出。


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  结束语


新型互联网交换中心加速发展不仅是国际主流,也将是我国互联网未来发展的重要趋势。新型交换中心在接入单位类型、流量疏导范围、管理模式灵活度方面都具有显著优势,对产业各方降本增效,推动数字经济发展方面有诸多利好。我国新型互联网交换中心的发展目前仍处于起步阶段,许多问题仍待探索。未来的研究方向可以考虑几个方面:交换中心多点部署技术方案,降低企业接入难度;交换中心新技术、新业务布局发展,包括云互联、5G、工业互联网等;交换中心中远期发展的经济模式。





论文引用格式:

王一雯, 张爱丽, 张子飞, 等. 国内外互联网交换中心发展现状及影响研究[J]. 信息通信技术与政策, 2019(12):13-16.





作者简介

王一雯:中国信息通信研究院产业与规划研究所互联网网络研究部工程师

张爱丽:中国信息通信研究院产业与规划研究所互联网网络研究部工程师

张子飞:中国信息通信研究院产业与规划研究所互联网网络研究部工程师

关鑫:中国信息通信研究院产业与规划研究所互联网网络研究部工程师

薛雪:中国信息通信研究院产业与规划研究所互联网网络研究部助理工程师


本文刊于《信息通信技术与政策》2019年第12期


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《信息通信技术与政策》是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主办的专业学术期刊。定位于“信息通信技术前沿的风向标,信息社会政策探究的思想库”,聚焦信息通信领域技术趋势、公共政策、 国家/产业/企业战略,发布前沿研究成果、焦点问题分析、热点政策解读等,推动5G、工业互联网、数字经济、人工智能、区块链、大数据、云计算等技术产业的创新与发展,引导国家技术战略选择与产业政策制定,搭建产、学、研、用的高端学术交流平台。



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原文始发于微信公众号(信息通信技术与政策):国内外互联网交换中心发展现状及影响研究


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