□ 文 | 湯子健 李向群
全球互聯(lián)網(wǎng)是由大大小小的網(wǎng)絡(luò)相互連接而成,目前全球7萬多個獨立網(wǎng)絡(luò)主要通過直聯(lián)或交換中心兩種方式實現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)。其中,交換中心自上世紀90年代出現(xiàn)以來,憑借其經(jīng)濟高效的優(yōu)勢,在國際上已成為電信運營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等各類網(wǎng)絡(luò)主體實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的重要手段,也是企業(yè)快速擴大網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通能力的首要選擇,為全球網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通和互聯(lián)網(wǎng)的繁榮發(fā)展做出了重要貢獻。
2019年,國家級(杭州)新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心獲批建設(shè),開啟了我國網(wǎng)間互聯(lián)架構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的新局面?;ヂ?lián)網(wǎng)交換中心的建設(shè),為各類網(wǎng)絡(luò)提供了靈活互聯(lián)的新平臺,降低了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)成本、提高了網(wǎng)絡(luò)通信效率。但目前我國新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心的建設(shè),還處于初期階段,需要結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,加強對交換中心布局、運營模式、業(yè)務(wù)創(chuàng)新等方面的研究,在構(gòu)筑國家競爭新優(yōu)勢、促進數(shù)字經(jīng)濟繁榮發(fā)展的關(guān)鍵時期,更好地發(fā)揮交換中心基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性作用,加速推動各行各業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的進程。
本文研究了國際互聯(lián)網(wǎng)交換中心整體發(fā)展趨勢,國際交換中心的布局、運營模式和業(yè)務(wù)發(fā)展情況,梳理了我國現(xiàn)有四個新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心的建設(shè)成果,分析了我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的新形勢、新需求及目前我國互聯(lián)網(wǎng)交換中心發(fā)展中存在的問題,最后結(jié)合國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)交換中心發(fā)展規(guī)律和經(jīng)驗提出后續(xù)發(fā)展建議。
全球互聯(lián)網(wǎng)是由大大小小的網(wǎng)絡(luò)相互連接而成,目前全球7萬多個獨立網(wǎng)絡(luò)主要通過直聯(lián)或交換中心兩種方式實現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)。
在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展早期,許多國家和地區(qū)本地的ISP考慮到競爭以及與多個本地網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)復(fù)雜、成本投入大等因素,本地ISP之間的互聯(lián)是通過繞轉(zhuǎn)國外完成的。隨著各個國家國內(nèi)通信流量的增加,這種方式不僅造成國際通信線路擁擠、傳輸速度下降、網(wǎng)絡(luò)運行效率降低,也使得網(wǎng)絡(luò)通信費用昂貴,于是交換中心應(yīng)運而生,解決了本地ISP之間的互聯(lián)問題,降低了ISP的運營成本。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,交換中心開始接入大量的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),成為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力、提高服務(wù)效率的重要手段。
互聯(lián)網(wǎng)交換中心自產(chǎn)生以來,覆蓋范圍從早期的歐美地區(qū)擴展到亞洲、非洲、拉丁美洲等地區(qū)。全球IXP數(shù)量快速增長,截至2023年2月,全球IXP數(shù)量達到1100多個,分布在170多個國家和地區(qū),連接了27000多個網(wǎng)絡(luò)。從IXP分布來看,IXP主要集中在少數(shù)國家,如IXP數(shù)量居全球前10的國家(如表1所示)的IXP之和約占全球IXP總數(shù)的一半,其中美國的交換中心數(shù)量遠高于其他國家。在國際上,交換中心的數(shù)量不受城市的影響,即一個城市可以設(shè)置多個IXP,比如法蘭克福設(shè)立了10個交換中心。一個交換中心也可以在多個城市設(shè)置節(jié)點,如巴西IX.br在國內(nèi)設(shè)置了30多個交換中心節(jié)點。
表1 IXP數(shù)量居前十的國家(數(shù)據(jù)來源:PCH)
從交換中心接入用戶數(shù)量來看,約有100個交換中心的接入用戶數(shù)超過100家(如圖1所示),其中巴西圣保羅、德國法蘭克福和印度尼西亞雅加達三個交換中心用戶數(shù)超過1000家,但大多數(shù)交換中心接入用戶小于50家。從流量規(guī)模來看,峰值流量超過T級別的交換中心有40多家,其中,巴西IX.br的峰值流量已經(jīng)超過25Tbit/s,是全球峰值流量最大的交換中心,但仍有大量的交換中心峰值流量在100Gbit/s以下。
圖1 交換中心用戶數(shù)分布(數(shù)據(jù)來源:PCH)
國際上,互聯(lián)網(wǎng)交換中心采用了多種運營模式。歐洲的交換中心多采用會員制,即交換中心運營由董事會、會員和贊助商參與,客戶多為交換中心會員,在交換中心運營中有投票權(quán),需要繳納會員費,收費標準根據(jù)運營成本確定,可享有端口費折扣??蛻粼诮粨Q中心的接入模式主要以公開對等互聯(lián)方式為主。交換中心通常不運營托管機房。
美國的交換中心采用更為商業(yè)的運營模式,交換中心自身運營托管機房。比如Equinix本身就是大型IDC服務(wù)商,同時也運營交換中心,接入企業(yè)是交換中心的客戶,需要交納端口費、場地費、設(shè)備租賃費等,交換中心為吸引更多的ISP接入,會制定有針對性的價格策略??蛻粼诮粨Q中心以私有對等互聯(lián)方式為多。
由高校、科研機構(gòu)運營的交換中心具有公益屬性,受到廣大電信運營企業(yè)的歡迎。HKIX是亞洲最大的交換中心之一,早期由香港中文大學(xué)負責運營,現(xiàn)由該大學(xué)基金會全資子公司運營。HKIX的設(shè)立完全以服務(wù)社會為出發(fā)點,早期免費為電信運營企業(yè)提供香港本地信息交換服務(wù),后續(xù)通過爭取政府支持和收取少量的端口費、遠端接入費等保障交換中心運營。
政府參與指導(dǎo)的交換中心也取得了突出的成績。巴西交換中心(IX.br)是由巴西互聯(lián)網(wǎng)指導(dǎo)委員會CGI.br和巴西網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC.br發(fā)起的非盈利交換中心,運營資金由NIC.br提供。除了大流量用戶外,一般情況下客戶不需要交端口費,但從2017年開始,位于圣保羅、里約熱內(nèi)盧和福塔雷薩的交換中心陸續(xù)開始根據(jù)端口收取維護費、操作費,但1G以下的端口仍然是免費的。
交換中心最基本的業(yè)務(wù)是實現(xiàn)接入方之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),互聯(lián)方式包括公開對等互聯(lián)、私有對等互聯(lián)、轉(zhuǎn)接互聯(lián)等。
交換中心最基本的業(yè)務(wù)是實現(xiàn)接入方之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),互聯(lián)方式包括公開對等互聯(lián)、私有對等互聯(lián)、轉(zhuǎn)接互聯(lián)等。一些大型的交換中心也在不斷創(chuàng)新服務(wù),比如DE-CIX推出虛擬PoP,即客戶可以租用交換中心的虛擬路由器接入交換中心,減少了用戶接入交換中心的成本并且縮短了接入交換中心的部署時間,從而方便用戶遠程互聯(lián)。此外,交換中心還可以提供其他增值服務(wù),比如安全服務(wù)、RPKI服務(wù)等。
隨著云服務(wù)的普及,交換中心也推出相關(guān)業(yè)務(wù)保障云連接的服務(wù)質(zhì)量。比如DierctCloud服務(wù),客戶只需通過VLAN連接到DECIX的Cloud Exchange,就可以實現(xiàn)對亞馬遜、谷歌、IBM、微軟和甲骨文等50多家云服務(wù)提供商的私有訪問。云互聯(lián)也可以針對某一個云提供服務(wù),比如Microsoft Azure Peering Service就是由DE-CIX和Microsoft共同開發(fā),專為Microsoft的云服務(wù)(例如Microsoft 365)提供高度可靠和優(yōu)化的連接。
面對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展及推廣,交換中心也表現(xiàn)出積極的態(tài)度。DE-CIX提出空間交換中心計劃,旨在打造衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)連接到地面的高性能基礎(chǔ)設(shè)施,改善網(wǎng)絡(luò)延遲和用戶體驗。DEC I X也建議衛(wèi)星地面站設(shè)立在IXP附近,便于連接到IXP或者與IXP互聯(lián)的數(shù)據(jù)中心。
此外,交換中心也在逐漸探索新型業(yè)務(wù),基于豐富的網(wǎng)絡(luò)連接為用戶提供算力按需對接,滿足用戶任務(wù)需求。如Equinix-ix結(jié)合“裸金屬”服務(wù),通過“權(quán)威數(shù)據(jù)核心”在云抽象層中決策工作負載的運行地點,實現(xiàn)任務(wù)分配與算力調(diào)度的目的。
在我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展早期,我國網(wǎng)絡(luò)之間互通需要通過美國網(wǎng)絡(luò)繞轉(zhuǎn),但通過美國網(wǎng)絡(luò)互通的方式時延長、質(zhì)量差,滿足不了用戶上網(wǎng)需求。2000年左右,我國在北上廣設(shè)立3個NAP點(即Network Access Point,即傳統(tǒng)交換中心),當時的骨干互聯(lián)單位(包括中國電信、教育網(wǎng)、科技網(wǎng)等)在NAP點進行互聯(lián)互通。
隨著我國互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展壯大,同時伴隨電信體制改革進程,我國陸續(xù)出現(xiàn)了中國移動、中國聯(lián)通等建立的公眾互聯(lián)網(wǎng),公眾網(wǎng)間交互流量逐漸增加,三個NA P點已經(jīng)不能滿足用戶需求。2002年,北上廣三地設(shè)立骨干直聯(lián)點,主要疏導(dǎo)三家基礎(chǔ)電信運營企業(yè)的骨干網(wǎng)網(wǎng)間流量。截至2022年底,全國已批復(fù)26個骨干直聯(lián)點,承載我國90%以上的網(wǎng)間流量,NAP點的作用逐漸減弱。
近年來,隨著我國互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的繁榮,涌現(xiàn)出一批大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),這部分企業(yè)擁有自己的自治域網(wǎng)絡(luò)(AS),具備開展網(wǎng)間互聯(lián)的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計,目前我國已有約500個活躍網(wǎng)絡(luò)。同時隨著云計算的普及以及互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的多樣化,傳統(tǒng)的通過運營商網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)間交換的方式已不能滿足企業(yè)發(fā)展需求,企業(yè)希望有更加便捷的方式直接打通企業(yè)與企業(yè)之間的流量交互。
結(jié)合我國網(wǎng)間互聯(lián)互通架構(gòu)的整體發(fā)展思路及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,2019年,工信部批復(fù)同意在杭州開展全國第一個新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心試點,之后陸續(xù)批復(fù)深圳前海、寧夏中衛(wèi)、上海臨港建設(shè)交換中心,形成我國第一批四個交換中心試點的整體格局。我國交換中心采用成立有限公司的模式,由運營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、IDC企業(yè)、國有企業(yè)等共同運營,運營初期由地方政府提供一定的資金補助。
現(xiàn)有四個交換中心的整體發(fā)展趨勢良好。因四個交換中心市場基礎(chǔ)及建成時間不同,其發(fā)展規(guī)模存在著一定差異。截至2023年2月,杭州交換中心已接入用戶企業(yè)160余家,峰值流量達到2.4Tbit/s,接入帶寬10T,從用戶規(guī)模及峰值流量來看,杭州交換中心已躋身全球互聯(lián)網(wǎng)交換中心百強。深圳交換中心接入用戶企業(yè)超過80家,峰值流量超過800Gbit/s,接入帶寬超過5T。上海交換中心接入用戶企業(yè)近30家,峰值流量達到200Gbit/s,接入帶寬超過1T。中衛(wèi)交換中心也已投入運營,正在積極發(fā)展客戶。
交換中心試點在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上積極探索各類增值服務(wù)。如多云互聯(lián)業(yè)務(wù),可以實現(xiàn)企業(yè)與不同公有云間的互通,涵蓋混合云、混合多云和多云互聯(lián)等類型。深圳交換中心設(shè)置了安全方面的增值服務(wù),如零信任訪問控制系統(tǒng)、脆弱性掃描與管理系統(tǒng)、黑洞路由等,增強用戶企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)安全,提高漏洞預(yù)警與排查、抗DDos攻擊能力等。交換中心也推出了內(nèi)容加速服務(wù),建立高速通道直接訪問主流互聯(lián)網(wǎng)廠商內(nèi)容,實現(xiàn)辦公、視頻、游戲等加速。
交換中心在幫助企業(yè)提速降費、服務(wù)數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展中起到了積極地促進作用,對營造暢通高效的數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境具有重要意義。交換中心為企業(yè)互聯(lián)提供了新途徑,簡化了網(wǎng)間互聯(lián)路徑,減少了互聯(lián)成本。據(jù)杭州交換中心公開數(shù)據(jù)顯示,企業(yè)經(jīng)過交換中心互聯(lián),網(wǎng)絡(luò)平均時延下降26%,平均抖動下降37%,可靠性提高至99.99%,網(wǎng)絡(luò)成本減少約10%-50%。交換中心的各類創(chuàng)新服務(wù),為接入企業(yè)拓展自身業(yè)務(wù)提供了便利。如多云互聯(lián)業(yè)務(wù)可實現(xiàn)分鐘級開通上云服務(wù),減少了企業(yè)上云的時間成本,便于企業(yè)根據(jù)發(fā)展需求彈性部署業(yè)務(wù)??购诙绰酚煞?wù)可提高安全防御能力,減少接入企業(yè)的安全建設(shè)投入,將更多資金用于技術(shù)創(chuàng)新與業(yè)務(wù)發(fā)展。
交換中心發(fā)展迎來政策利好。地方政府高度重視數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)交換中心作為重要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成為新基建的重要內(nèi)容,列入多地的信息通信業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃或者成為地方新基建的重要內(nèi)容。2020年,國家發(fā)改委、工信部等四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》,明確提出要“推進新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心建設(shè),優(yōu)化數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)、跨地域數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn)更高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)”,為交換中心發(fā)展提供了政策指導(dǎo)。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展對交換中心建設(shè)提出迫切需求。5G、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、邊緣計算等新技術(shù)新業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)時延、可靠性等提出更高的要求。近期大熱的ChatGPT的出現(xiàn)及未來人工智能的進一步發(fā)展,對高性能網(wǎng)絡(luò)的訴求將更加迫切,交換中心能夠更好地滿足此類時延敏感業(yè)務(wù)的需求。面對企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展趨勢,企業(yè)上云、上多云成為趨勢,交換中心匯聚多個云資源,可以為企業(yè)一跳入云提供支撐。
新技術(shù)新業(yè)務(wù)為交換中心創(chuàng)新發(fā)展提供新機遇。交換中心獨有的網(wǎng)絡(luò)、云、算力資源集聚優(yōu)勢,是算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和業(yè)務(wù)融合創(chuàng)新的絕佳場所,具有形成多主體資源池、打通算力資源的商業(yè)模式潛力,可在算力路由、調(diào)度、交易等方面開展創(chuàng)新,成為全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。交換中心也可以為SRv6等新技術(shù)的驗證優(yōu)化提供試驗環(huán)境,加速新技術(shù)升級迭代。
目前,我國新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心投入運營已近3年,整體建設(shè)發(fā)展取得了顯著的成績。但新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心發(fā)展也面臨一些問題,需要政府以及產(chǎn)學(xué)研各界共同努力解決。首先是交換中心的經(jīng)濟模式仍在探索中,目前四個交換中心試點的發(fā)展都得到了當?shù)卣拇罅χС?,在運營方面獲得了政府補助,但在試點期后,交換中心將面臨如何實現(xiàn)盈虧平衡的現(xiàn)實問題。在交換中心疏導(dǎo)的流量中,轉(zhuǎn)接流量仍占大多數(shù),對等互聯(lián)的流量較少,網(wǎng)間對等互聯(lián)應(yīng)用場景仍需要進一步挖掘。其他如交換中心之間是否互聯(lián)也需要加強相關(guān)研究與評估。
新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心是重要的國家通信基礎(chǔ)設(shè)施,前期試點承擔著探索模式、創(chuàng)新業(yè)務(wù)、打造生態(tài)和活躍市場的重要任務(wù),因此需建立交換中心評估指標體系,科學(xué)評價交換中心試點發(fā)展對我國網(wǎng)絡(luò)性能及數(shù)字經(jīng)濟的影響,以更好地指導(dǎo)交換中心今后的建設(shè)。如有國際研究提出,IXP和固定寬帶速率之間存在正相關(guān)關(guān)系,即每千萬人擁有的IXP數(shù)量每增加1%,固定寬帶的下載速率將提升0.14%。同時結(jié)合我國雙碳目標,研究交換中心在東部算力需求與西部算力供給之間的功能定位,進一步分析交換中心對“碳中和”的推動作用。
互聯(lián)網(wǎng)交換中心的發(fā)展將帶動產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立,引導(dǎo)企業(yè)打破傳統(tǒng)思維與互聯(lián)方式。需要鼓勵有需求的企業(yè)申請獨立AS,通過BGP開展靈活的網(wǎng)間互聯(lián),探索更多對等互聯(lián)的應(yīng)用場景;鼓勵I(lǐng)SP、IDC、云服務(wù)商、安全服務(wù)商等企業(yè)圍繞交換中心形成產(chǎn)業(yè)合作生態(tài)圈,帶動全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。同時也要看到,交換中心用戶發(fā)展符合梅特卡夫定律,需要一段培育期,如巴西IX.br建成第五年時接入單位不到100家,但第十年時接入單位已發(fā)展到近800家,2022年接入單位已超過2500家。目前,我國交換中心正處于發(fā)展階段,是打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)的關(guān)鍵期,在一段時間內(nèi)仍需得到包括社會各界的大力支持。
結(jié)合國際互聯(lián)網(wǎng)交換中心發(fā)展趨勢,我國新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心應(yīng)在基本互聯(lián)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上不斷結(jié)合新的應(yīng)用場景開展業(yè)務(wù)創(chuàng)新。如結(jié)合算網(wǎng)融合,創(chuàng)新算力調(diào)度相關(guān)業(yè)務(wù),充分發(fā)揮交換中心匯聚算力和網(wǎng)絡(luò)資源的天然優(yōu)勢;結(jié)合東數(shù)西算需求,創(chuàng)新交換中心跨地域互聯(lián)模式,為東部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與西部豐富的算力資源之間提供高速通路;結(jié)合新技術(shù)新業(yè)務(wù)發(fā)展,打造開放的創(chuàng)新平臺,激發(fā)更多企業(yè)在交換中心開展技術(shù)和模式的融合創(chuàng)新。
互聯(lián)網(wǎng)交換中心的發(fā)展將帶動產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立,引導(dǎo)企業(yè)打破傳統(tǒng)思維與互聯(lián)方式。
新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心是優(yōu)化我國網(wǎng)間架構(gòu)、提升網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)效率的重要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,能夠在企業(yè)降本增效、技術(shù)創(chuàng)新等方面產(chǎn)生直接或輻射帶動作用,為地方的數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展注入新動力。目前我國新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心仍處于初期階段,需要結(jié)合國際交換中心發(fā)展規(guī)律和經(jīng)驗以及我國產(chǎn)業(yè)環(huán)境,在模式創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)創(chuàng)新方面加強研究與實踐,聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界共同培育良好的互聯(lián)生態(tài),打造撬動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新支點?!?/p>