Conexões de Internet: Peering e trânsito

Atualmente, a Internet é composta por mais de 25 sistemas autônomos (conjunto de redes e dispositivos gerenciados por uma ou mais entidades e que têm uma política comum para definir os caminhos da Internet). Que decidem com quem estabelecer conexões para poderem trocar informações na Internet. As ligações podem ser diretas, entre duas redes, ou indiretas, através de uma ou mais redes que permitem o envio e a recepção de informações. A maioria das conexões são indiretas porque é impossível conectar diretamente as redes do mundo entre si.

Para fazer essas conexões, existem dois mecanismos que discutiremos a seguir. Dependendo do custo econômico desses mecanismos, entre outras características, vamos chamá-los de peering ou trânsito.

Encarando envolve a conexão entre duas redes, com o objetivo de trocar informações entre os usuários de cada uma delas. Este mecanismo implica um acordo livre entre as redes, ou seja, nenhuma das redes paga a outra pela troca de dados, arcando apenas com os custos de infraestrutura, cabos, dispositivos, etc.

Transito é um mecanismo pelo qual um sistema autônomo permite a troca de informações entre a rede que o contrata e as redes às quais esse sistema autônomo está conectado. Ao contrário do peering, a rede que deseja se conectar ao sistema autônomo deve contratar um serviço que lhe permita enviar e receber uma determinada quantidade de informação, geralmente medida em Mbps. Caso a contratada ultrapasse os limites do valor estabelecido, serão cobrados custos adicionais em função da quantidade de informações ultrapassadas.

Provedores de serviços de Internet (ISPs) são empresas que oferecem aos seus usuários acesso à Internet. Essas empresas não fornecem apenas acesso à Internet, mas também aplicativos relacionados, como e-mail, hospedagem na web, etc. Um ISP se conecta a seus usuários por meio de tecnologias como ADSL ou modem a cabo, entre outras.

Pontos de troca de Internet (IXPs) são infraestruturas nas quais os provedores de serviços de Internet (ISPs) trocam informações pela Internet entre suas redes. O uso desses pontos melhora a transferência de informações e reduz os custos de envio e recebimento, eliminando a necessidade de estabelecer conexões diretas entre diferentes redes.

Figura 1. Emparelhamento versus trânsito

Nessas imagens podemos ver as diferentes conexões disponíveis entre as redes. A primeira imagem mostra o peering entre duas redes. A segunda indica o trânsito entre duas redes por meio de um terceiro intermediário. O terceiro diagrama mostra o trânsito entre duas redes por meio de dois outros recos conectados entre si por peering. Por fim, é mostrada a conexão de duas redes, por meio de outras duas, todas conectadas por trânsito.

Figura 2. Geminação versus trânsito

Emparelhamento

Conforme já explicado na seção anterior, o peering é um acordo entre duas redes para trocar informações entre elas gratuitamente e para um benefício comum. Esta é a principal motivação pela qual as redes preferem o peering ao trânsito.

Podemos dividir o peering em dois tipos, dependendo de como as redes estabelecem suas conexões e da infraestrutura usada, podemos distinguir o peering privado do peering público.

O peering público é caracterizado pelo uso de um switch múltiplo e compartilhado, como um switch Ethernet. Nesses switches, vários sistemas são conectados entre si por meio de uma única porta, localizada no que são conhecidos como Internet Exchange Points (IXPs) e que explicaremos mais tarde.

Apesar do peering público permitir a conexão de várias redes em um único ponto, isso significa que a capacidade de transmissão da informação é menor. Por esse motivo, é um método amplamente utilizado entre redes pequenas ou grandes redes que desejam ter acesso a muitas redes pequenas.

O peering privado é caracterizado pelo estabelecimento de uma conexão ponto a ponto entre duas redes. Atualmente, a maior parte do peering privado é feito nos chamados hotéis transportadores, um tipo de hospedagem na web que envolve aluguel ou venda de espaço físico em um data center para que o cliente coloque seu próprio computador, escolha o servidor e até o hardware.

A maior parte do tráfego da Internet, principalmente entre grandes redes, ocorre por meio de peering privado, pois devido aos recursos necessários para estabelecer esse tipo de conexão, muitas redes não desejam se conectar por esse método com redes pequenas.

A conexão de peering será estabelecida no local que melhor se adapte às duas redes. No momento em que a conexão é estabelecida, este local se torna um ponto muito valioso para conectar outras redes por peering. Isso implica que mais e mais redes estão se conectando neste ponto, fazendo com que os IXPs se movam para cá para oferecer suporte ao número de redes conectadas entre si.

O grande número de redes conectadas entre si nesses locais não só atrai mais redes que desejam se conectar por peering, mas também redes que desejam estabelecer conexões do tipo trânsito, pois veem a possibilidade de aumentar sua rede sem aumentar muito o custo. . .

Quando duas redes, tendo estabelecido uma conexão do tipo peering entre si, pensam que não estão mais se beneficiando desse link, podem decidir encerrar o peering, o que é chamado de peering. Na maioria das vezes, trata-se de abuso de uma das redes em relação à outra, beneficiando-se do acordo de pagamento entre as redes.

trânsito

Como vimos na introdução, trânsito é um tipo de ligação que envolve o aluguer dos serviços de outra rede para que lhe dê acesso, permitindo o envio e recepção de informação por um custo específico, dependendo dos Mbps contratados.

Este tipo de conexão é composto por dois serviços básicos. Mostre a rede consumidora a outros ISPs aos quais a rede à qual o trânsito foi estabelecido está conectada. Mostre ao consumidor as redes às quais o ISP está conectado, para permitir a troca de informações.

Esse serviço é normalmente cobrado em megabits por segundo (Mbps) e os consumidores normalmente precisam consumir largura de banda mínima e, geralmente, vida útil mínima.

O problema de um provedor de serviços conectado ao trânsito é que os usuários estão sempre procurando maneiras de reduzir os custos de conexão, seja mudando de provedor ou até mesmo perdendo conexões.

A chave para evitar que os consumidores mudem de fornecedor é manter os preços baixos. Outra solução pode ser impedir que outros prestadores ofereçam os seus serviços, para que os consumidores não os possam aceder, o que significa minimizar os custos ao máximo para que os preços da ligação sejam baixos e não seja vantajoso para outros fornecedores se estabelecerem neste área.

Outro problema pode surgir quando vários fornecedores unem forças para competir com um único fornecedor. Portanto, há muitos fatores aos quais um provedor de serviços de transporte público precisa prestar atenção para evitar a perda de clientes.

ISP: provedor de serviços de Internet

Um Provedor de Serviços de Internet (ISP) é uma empresa que fornece uma conexão de Internet a seus clientes. Além de fornecer acesso à Internet, eles também podem oferecer serviços relacionados à Internet, como e-mail, hospedagem na web, registro de domínio, etc.

Os ISPs usam tecnologias diferentes para permitir que os consumidores se conectem à sua rede. Para os pequenos consumidores, as tecnologias mais utilizadas são ADSL, modem a cabo, wi-fi. Para consumidores que precisam de melhores recursos, tecnologias como Ethernet ou acesso à Internet via satélite.

Para fornecer serviços aos consumidores, os ISPs precisam de sua própria rede para conectar esses consumidores. Os custos de rede podem ser considerados fixos, eles não aumentarão com a quantidade de informações transferidas.

Em relação aos gastos que um ISP deve enfrentar, o custo de transporte de informações dentro da rede do provedor pode ser considerado zero, os custos de conexões de peering serão os da porta e da linha para se conectar a outro dispositivo, embora não haja nenhum adicional encargos pela transmissão de informações. A conexão de trânsito é a mais cara, porque você tem que calcular a quantidade de informação que vai ser transmitida e qualquer extra terá um custo adicional.

Figura 3. Rede de um provedor de serviços de Internet (ISP)

Cada ISP precisará adquirir uma certa quantidade de Mbps para poder se conectar a redes em todo o mundo, portanto, eles precisarão ter várias conexões de tipo de trânsito. Isso significa que conforme a rede cresce, o custo será maior. Para reduzir esse gasto, o ISP tentará encontrar conexões de peering, pois isso permite o envio de informações sem a necessidade de controlar a quantidade, deixando o trânsito como último recurso para estabelecer conexões, ou seja, quando o peering não for possível.

Uma limitação importante da rede conectada por peering é que ela só permite que as informações sejam compartilhadas com outra rede com a qual o peering foi estabelecido ou com as redes com as quais foi conectada em trânsito. Se uma rede estabelecida com trânsito mostrasse suas conexões, ela daria acesso gratuito às suas conexões.

Figura 4. Limites de peering em comparação ao trânsito.

Como podemos ver na figura 3, conforme explicamos antes, a Rede A pode ver a Rede F e seus consumidores, mas não pode ver a Rede B por meio da Rede F. A Rede C pode ver a Rede B pela rede D, mas não pela rede F. Na verdade , uma rede só pode conhecer as redes às quais está diretamente conectada por peering e suas redes de consumo direto.

Um caso especial é o que vemos na rede G, que tem acesso a todas as redes gratuitamente, já que todas as redes a acessam em trânsito, permitindo que todas as conexões sejam visualizadas. Esta rede é conhecida como ISP Nível 1 porque não compra serviços de ninguém e pode acessar todas as redes.

ISP nível 1

Um ISP Nível 1 (rede Nível 1) pode acessar qualquer outra rede na Internet sem ter que pagar por uma conexão. De acordo com esta definição, um ISP de nível 1 se conecta com o resto dos ISPs de nível 1 por meio de peering.

Como esses tipos de ISPs não têm caminhos de trânsito alternativos, o tráfego entre essas redes depende apenas do relacionamento dos ISPs e das conexões de peering entre eles. Se dois ISPs Nível 1 atingissem um ponto de ruptura, os usuários de cada rede não conseguiriam acessar a outra, dividindo a Internet em várias partes. Esta situação pode acontecer até que um dos ISPs queira estabelecer trânsito com o outro, ou o dano causado pela divisão da rede o obrigue a restabelecer o peering entre eles.

Aqui podemos ver uma tabela com os ISPs que podem ser considerados ISPs Nível 1, isso não pode ser garantido em todas as ocasiões porque normalmente os ISPs não fornecem todas as informações sobre suas despesas e conexões:

Por causa desta possibilidade de acesso a todas as redes, poder estabelecer uma conexão com um ISP nível 1 é uma vantagem para reduzir custos. Algumas táticas que foram usadas para obter uma conexão com um ISP Nível 1 são as seguintes:

1. Abordagem direta: a abordagem mais simples é perguntar. Isso envolve uma série de pré-condições que, se satisfeitas, o peering será negociado.
2. Migração de trânsito para peering: um acordo em que uma conexão do tipo de trânsito é alterada para uma conexão do tipo de peering, desde que as pré-condições sejam atendidas. Os problemas com essa tática são os pré-requisitos estritos.
3. Tática de fim de execução: consiste em reduzir a necessidade de estabelecer uma conexão de peering com um ISP, estabelecendo conexões de baixo custo para os consumidores daquele ISP. O problema com essa tática é que geralmente não é barata o suficiente para que os consumidores prefiram trocar de ISPs.
4. Dualidade de trânsito / peering: uma técnica que combina características de ambos os tipos. A dificuldade de realizar esta técnica se deve ao fato de alguns ISPs não possuírem os mecanismos internos para suportar esta dupla conexão.
5. Estabelecer peering com ISPs nível 2: Para aumentar a rede, pode ser mais eficiente fazer peering com um ISP nível 2 e, uma vez estabelecido, solicitar trânsito com ISPs nível 1.
6. Peering pago: Como o próprio nome sugere, trata-se de uma conexão por meio da qual os ISPs permitem o acesso às suas redes via peering, embora em troca de uma compensação financeira, sem estabelecer um tamanho de informação máxima que a diferencia do trânsito. Um exemplo seria quando um dos ISPs cobre os custos de conexão entre as duas redes.
7. Trânsito Parcial: Esta tática consiste em estabelecer uma conexão de trânsito, com um preço muito baixo para o tráfego de informações, com todas as redes de um IXP. É semelhante ao peering para um IXP, mas sem a necessidade de adquirir hardware adicional e sem ter que estabelecer e manter muitas conexões com o IXP.
8. Tática “galinha”: Esta tática ocorre quando uma das redes conectadas entre elas não está de acordo com o contrato estabelecido entre elas. Ele ameaça encerrar o vínculo e, temendo perdas, um novo contrato é negociado, mais justo para ambas as partes.
9. Manipulação de tráfego: envolve aumentar as informações necessárias em uma rede conectada em trânsito, aumentando seus gastos e tornando mais lucrativo estabelecer uma conexão de peering direto entre as duas redes.

Ponto neutro: ponto de troca de Internet

Um ponto neutro (IXP) é uma infraestrutura por meio da qual os ISPs estabelecem conexões entre suas redes. Os IXPs reduzem a quantidade de informação que deve ser enviada por provedores conectados em trânsito, inclusive reduzindo a taxa de Mbps transmitida e, portanto, o custo dessas conexões.

O objetivo de um IXP é permitir uma conexão direta entre duas redes, em vez de usar redes intermediárias para se conectar uma à outra. As principais vantagens de usar um IXP são o custo e a largura de banda. O custo, já que a informação que passa pelo IXP não tem custo, ao contrário da passagem por outras redes. Quanto à velocidade, é mais perceptível em locais com ligações de longa distância menos desenvolvidas, a ligação a um IXP permite o envio de informações sem limite e sem custos, melhorando a largura de banda entre os ISPs.

Um ponto neutro é composto de um ou mais switches aos quais os ISPs se conectam. A tecnologia mais amplamente usada hoje é Ethernet, que responde por mais de 95% de todos os switches em diferentes IXPs.

A forma de conexão entre ISPs em pontos neutros é o peering. Isso implica que não há compensação financeira para estabelecer a conexão. Os custos do IXP são compartilhados entre todos os usuários. Nos pontos mais caros, os usuários pagam uma taxa anual, geralmente determinada pela velocidade das portas utilizadas.

A título de curiosidade, abaixo vemos uma lista de pontos neutros localizados na Espanha:

1. Catalunya Neutral Internet Exchange (CATNIX), Barcelona
2. Nap de las Americas (EARTHMARK), Madri
3. Espanha Internet Exchange (ESPANIX), Madrid
4. Galicia Neutral Internet Exchange (GALNIX), Santiago de Compostela
5. Ponto Neutro Basco (EuskoNIX), San Sebastian

Conclusão

As conexões entre as diferentes redes que compõem a Internet, como vimos anteriormente, podem ser feitas de diferentes formas, dependendo da tecnologia, da infraestrutura e do custo envolvido.

Embora tenhamos sido capazes de verificar que estabelecer conexões de peering pode ser a melhor opção ao comunicar várias redes entre si, também vimos que isso nem sempre é possível, com o qual uma conexão do tipo de trânsito deve ser estabelecida, cuja principal desvantagem é o preço da transferência de informações.

Por outro lado, vimos como os Provedores de Serviços de Internet (ISPs) estabelecem as conexões entre usuários e diferentes redes, bem como as estratégias a serem seguidas para obter o melhor serviço em troca do menor custo, conseguindo em alguns casos se tornar provedores com acesso total e custo quase zero (ISP nível 1).

Por fim, foi abordado o tema dos pontos mortos, locais onde se estabelecem as ligações das várias redes de forma a unificar as ligações e reduzir custos.