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2019年11月13日 星期三

什麼是「網際網路交換中心」Internet Exchange (IX)?

我們普通的網際網路使用者,只需要將網路連接到網際網路服務業者(Internet Service Provider,ISP),剩下的網際網路的連通工作,業者會在幕後幫我們完成。

但是站在網際網路服務業者的角度,業者不只是必須跟國際的ISP連接,在國內,也必須同時跟國內的其他業者ISP相連接。於是,我們需要一個額外的腳色,專門服務業者和業者之間的網路封包的連通和交換。這個額外的腳色,就是 Internet Exchange (IX),我稱為「網際網路交換中心」。

我藉著下面假想的、台灣的例子,我們就可以理解網際網路交換中心,扮演什麼重要的功能。


假想情境:五家業者


首先,我先假設台灣國內有五家網際網路服務業者。這五家業者,各自租用連接到外國的國際線路,來讓各自的租用客戶,可以跟國際的Internet 相接通。

這樣已經可以讓網際網路開始工作了。但是,並不是很有效率。

我假設台灣國內某個熱門的購物網站,伺服器架設在業者一(ISP 1)。熱門購物網站的用戶端,肯定不只是業者一自己內部的租用客戶,一定也有不少的用戶,是來自於業者三、或者是業者五。

這時候問題來了。業者三租用客戶的封包,必須先跑到國外,才能再連回到業者一。反方向的流量,或者是業者五的用戶,也有完全相同的困擾。

在這個情境下,網路依然可以接通,只不過,所走的路徑並不是最短路徑,網路延遲時間會非常高。同時,出國的國際線路,單價很高,頻寬很貴,這並不是最經濟的網路連接方式。

可能方案一 業者之間直拉國內線路


在這個假想的情境中,我假設業者一和業者三、業者五之間,願意投資直拉的線路。這時候,封包就可以改成走台灣國內的線路。國內的線路,跟國際的線路比較,相對的單價比較便宜,同時網路延遲時間也比較短。因此,流量最佳化的問題解決了。

下一個新的問題是,假設每一家業者,都有熱門的網站,都需要服務來自不同業者內的租用客戶,而且每一家業者之間,都願意投資直拉的線路。如果真的這樣拉線路,最後這個業者和業者之間的線路網,本身就會變得非常複雜。


我知道,很多讀者可能覺得,畫面中的拓樸只有10條線路,感覺起來不算很複雜。但是,當業者數目越來越多的時候,例如台灣國內有20家業者,這時候線路的數字,就來到了190條 (20X19/2) 了!

永久方案:網際網路交換中心


我們需要一個獨立的腳色,也就是本文的主角「網際網路交換中心」(Internet Exchange, IX)。

只要「網際網路交換中心」存在,業者和業者兩兩之間,不再需要拉直通的台灣國內線路了。每家業者,只需要分別拉通往「網際網路交換中心」的直拉線路,就可以同時達成,封包在比較近比較便宜的國內線路交換,而且線路網本身,又不會太複雜。

可能會有朋友擔心,單點故障全體故障 (Single Point of Failure, SPOF)的疑慮。事實上,網際網路交換中心的腳色,可以同時存在超過一個,對於網際網路業者來說,只要同時連接到超過一個的網際網路交換中心,問題就得到解決。

因為「網際網路交換中心」所連接的對象,都是網際網路服務業者,因此也有文件稱呼,網際網路交換中心就是ISP之間的Service Provider。


One more thing…


「網際網路交換中心」(Internet Exchange, IX),從前面的討論來看,的確扮演著「國內流量」的交換匯聚腳色,假設「網際網路交換中心」的管理上出現問題,被駭客植入監視系統,肯定所有業者下面的租用戶流量,都可能被駭客監看。

我個人的看法是,封包只要在網際網路上流動,內容被第三者監看,是很自然的結果。只要我們的封包,在送出我們自己的電腦之前,都已經得到加密、電子簽章的保護,例如IPSec、VPN、SSH、SSL/TLS等,一般的用戶,其實不需要特別擔心。

還有,網際網路交換中心,在國內也不會只有一個。只要別同時被駭客控制,就沒有完全斷網的可能。即便在最差的狀況下,失去了所有的網際網路交換中心,業者依然可以透過昂貴的國際Internet來接通。

我想說的是,保護好「網際網路交換中心」的確很重要,但是,也別恐慌於即將失去其中的一個。

我是洪李吉。我的網站是「Cisco學習資訊分享」。我們下次見!

「林蔭大道」
香港中文大學

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2 則留言:

  1. 感謝分享.我感覺IX有點像BGP protocol 裡解決IBGP fully mesh問題的RR角色..

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    1. 沒錯喔!我認為您的觀察十分正確!

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