通過交通の死？

トンネルの終わりに、交通機関のプロバイダー用のライトはありますか？



最近のNANOGミーティングで、ISPのスペースの問題やISPの運用に関連する問題に関するスピーチが少なく、データセンター環境でのスピーチがどれだけあったかには驚かされました。



私たちのコミュニケーションに決定的なトピックがある場合、これは確かにデータセンターの設計とネットワークの運用を支配していると思われる環境です。 そして、インターネットサービスプロバイダーの機能（ISP機能）、特に、トランジットトラフィックプロバイダーの機能は消滅したようです。 ユーザーをコンテンツに配信するタスクは、ユーザーにコンテンツを配信するタスクに変わります。 これは、インターネットユーザーの通過がもはや有効ではないことを意味しますか？ もう少し詳しく見てみましょう。



インターネットは、それぞれが役割を果たしている数万の個別のネットワークで構成されています。 インターネットルーティングシステムを適切な指標と見なす場合、55,400の個別のネットワーク（またはルーティングシステムの言語では「自律システム」）があります。



これらのネットワークのほとんどはネットワークの周辺に位置し、明らかに、他のネットワークへのパケット転送のサービスを提供しません-現在、47,700のそのような構造があります。 残りの7,700ネットワークは、わずかに異なる容量で動作します。 インターネット上で一連のアドレスを発行することにより、他のネットワークからメッセージを転送することもできます。つまり、中継トラフィックプロバイダーの役割を果たしていると言えます。



この区別が過去に重要だったのはなぜですか？ トランジットの何がそんなに特別でしたか？



問題の重要な部分は、プロバイダー間で動作するメカニズムの財務機能にありました。 クライアントへのサービスの提供に複数のプロバイダーが関与する多くの操作では、通常、クライアントから料金を受け取り、クライアントに提供されるこのサービスへの参加のために他のプロバイダーに配布するプロバイダーが存在します。



どんなに論理的に見えても、インターネットはそのようなメカニズムを認識する準備ができていません。 「サービス」コンポーネントが何であるかについての明確なモデルはありません-プロバイダー間の金銭的決済のあらゆる形式の基礎であるはずのサービスを記録する方法に関する一般的な合意はありません。



最終的に、インターネットはそのようなメカニズムを省き、相互接続の2つの形式のみに基づいたより単純なモデルを採用しました。 1つのモデルでは、1つのプロバイダーが、顧客になりサービスのプロバイダーに支払いを行う他のプロバイダーのプロバイダーとして位置付けられます。 別のモデルでは、2つのプロバイダーがほぼ同等の位置を占めると位置付けます。 この場合、トラフィックを無料で相互に交換する能力（いわゆるピアリング）で相互に受け入れられる結果を見つける必要があります（図1）。









図 1.インターネットサービスプロバイダー（ISP）の世界における「プロバイダー/クライアント」および「ピアリング」モデル



この環境では、プロバイダーが誰であり、クライアントが誰であるかを理解することが、場合によっては難しいタスクになります。 同様に、別のプロバイダーとのピアリングがあなたにとって有用であるか、その逆であるかを理解することもしばしば問題となります。 しかし、ほとんど自明であると思われる基準が1つありました。アクセスプロバイダーは、トラフィックに対して交通機関プロバイダーに支払います。



これらの取り決めの全体的な結果は、いくつかの「ティア」であり、あるレベルで一緒に存在したプレイヤーは通常、何らかの形の相互作用を見つけ、ピアリングに減少しましたが、いくつかのレベルが相互作用すると、より低いネットワークレベルがクライアントになりました、およびより高いプロバイダー。 これらのレベルは正式に定義されたものではなく、事前に決められた結果を持つレベルへの「入場」はありませんでした。



多くの点で、この階層モデルは交渉プロセスの結果を説明しました。各プロバイダーは、本質的には、そのレベルで、それがやり取りしたインターネットサービスプロバイダーに知られていました。 。









図 2. ISP環境のマルチレベル



この階層の最上位が主要な交通サービスプロバイダーだったため、このプロセスがどこに向かっているのかは明らかです。 「最高」レベルでは、いわゆる レベル1プロバイダー（Tier I）。 一緒に、これらのプロバイダーは、インターネットの非公式の「oli頭」を形成しました（Tier I Club）。



輸送がこのように重要な役割を果たした理由を理解するには、輸送コストがネットワークへのアクセスを提供するコストを完全に支配していた世界の比較的遠隔地を調べるだけで十分でした。 10年ほど前のオーストラリアでは、エンドユーザーに配信されたすべてのデータの約75％が、この中継機能に料金を請求したオーストラリアのインターネットサービスプロバイダーによって太平洋を越えて転送されました。 その結果、インターネットアクセスの小売価格が高くなり、データボリュームの制限が使用され、ローカルデータをキャッシュするためのあらゆる種類の取り組みが行われました。



輸送コストがそれほど普及していない市場でさえ、インフラストラクチャ資産の組み合わせ、直接および間接の顧客の合計数（言い換えれば、総市場シェア）、および障害を克服する能力が特定の位置を決定するレベルの間には依然として明確な区別がありました同じ市場スペースの他のインターネットサービスプロバイダー。 このような市場では、インフラストラクチャ資産の考慮にカバレッジインターバルの位置からの幅が含まれるため、通過が重要でした。 地域またはローカルのインターネットサービスプロバイダーは、たとえば全国にサービスを提供するなど、サービスプロバイダーとピアツーピアサービスを提供するのは問題があると考えます。



しかし、何があった-その後、合格し、このモデルでは多くのことが変わったようです。 元のインターネットモデルは転送機能に基づいて構築されており、その役割は、サーバーを配置できるすべての中間ポイントで両方向のクライアントトラフィックを提供することでした。 テッド・スティーブンス上院議員（彼の独白の文脈の外）によると、この転送指向のインターネットモデルは、実際、「多くのパイプ」でした。 サービスによってネットワークがいっぱいになり、ネットワークはどこにいてもユーザーをサービスに均等に接続できました。 しかし、あなたは機会と実際の仕事の違い、つまり能力を見なければなりません。



このモデルでは、すべてのユーザーがすべてのサービスを使用できますが、同じサービスにアクセスする場合、ネットワーク内の転送ルートはユーザーによって著しく異なります。 これにより、異常な機能が頻繁に発生し、ユーザーがサーバーから離れるほど、転送が遅くなりました。 たとえば、下の図は、NANOG 68のFacebookプレゼンテーションから抜粋したものです（図3）。









図 3.インターネットパフォーマンス、2011



静止衛星がサービスを提供するエリア、およびチャネル長の点で非常に長いルートを持つエリアは、もちろん、ユーザーとサービスポイント間で交換されるデータの送信および確認応答（RTT）時間ははるかに長くなりました。



当然、RTTのこのような増加は1回限りの発生ではありません。 拡張DNSトランザクションが発生し、その後TCP確認応答が発生し、その後にTLS確認応答が続き、クエリトランザクションが発生し、TCPの開始が遅い必要なコンテンツが配信されると考えられる場合、平均ユーザーのトランザクション遅延は少なくとも3 RTTSですおそらく2倍の大きさです。



サーバーと同じ都市にいるユーザーの場合、10分の1秒未満のトランザクションは、リモートユーザーの場合に最大6秒かかります。



これらの考慮事項も重要ですが、ルーティングシステムによる不十分なパス選択または基地局のまばらなために、これらの遅延が常に発生するとは限りません。 問題の一部は、地球の大きさと光の速度という単純な物理的現実です。



3分の1が静止衛星へのパケットパスに行き、戻ってきます。 衛星の遅延は、光の速度と静止軌道上の地球から衛星までの距離によって決まります。



海底ケーブルの場合、状況は良くなりますが、それほどではありません。 光ファイバケーブルの光の速度は、真空の光の速度の3分の2であるため、太平洋を往復するのに160ミリ秒しかかかりません。 ある意味で、これは、大陸のドリフトが完了するのを待つ準備ができていない限り、インターネットに最適なトランジットトポロジを整理しようとすることで到達できる境界であり、どこにも行けません。



サービスのパフォーマンスを本当に向上させたい場合は、次のステップが通過を完全に拒否し、コンテンツのコピーをユーザーの近くに移動することであることは明らかです。



これはまさに今起こっていることです。 現在、海底ケーブルプロジェクトは、リモートデータセンターへのユーザートラフィックの提供よりも、最大のプロバイダーのデータセンター通信の提供に重点を置いていることがわかります。 2008年、グーグルは海底ケーブルの所有権を引き継ぎ始め、現在6本のケーブルに位置を占めています（特にケーブル敷設に関する最近のレポート（図4）を参照）。









図 4. CDNケーブルメッセージ



WIREDによると 、TeleGeographyの副社長であるティムストロングは、この新しいケーブルは現在の傾向を継続すると述べています。

「大規模なコンテンツプロバイダーは、特に自社のデータセンター間で、膨大でしばしば予測不可能なトラフィック要件を提示しています。 彼らのパフォーマンス要件は、トラフィックを購入するのではなく、最も忙しいルートにケーブルを配線することが理にかなっています。 また、水中光ファイバーのペアを所有することで、アップグレードの際に適切であると判断された場合に、水中ケーブル通信のサードパーティオペレーターへの依存を排除​​して、操作の自由が与えられます。

コンテンツアクセステクノロジーのこの変化は、さまざまなオンライン交換の役割も変えています。



このような交換の最初の動機は、類似のボリュームを持つ特定数のローカルプロバイダーをグループ化し、互いに直接トラフィックを交換できるようにすることでした。 この交換により、バイパスプロバイダーは相互接続を行うときにトラフィックをバイパスできました。また、ローカルトラフィック交換のかなりの部分があったため、このような交換により、中継プロバイダーの役割の一部をローカルスイッチング機能に置き換えるという真のニーズが満たされました。



ただし、取引所の相互作用オペレーターは、データセンターサービスも取引所に含めると、ローカルの取引所参加者は取引所で提供されるユーザートラフィックの量が増え、この取引所の相対的な重要性が高まることにすぐに気付きました。



これらの特殊なコンテンツ配信システムにコンテンツとサービスをプッシュするもう1つの要因、悪意のある攻撃の脅威があります。 一部の企業、特に主な活動がオンラインサービスの提供ではない企業では、ネットワーク攻撃に耐えるためにスタッフのトレーニングとインフラストラクチャに多額の投資を行うのは問題があると考えています。



攻撃条件下でのサービスの安定性を高めたいという要望と、迅速なアクセスのためのユーザーの要件により、何らかの形のenikastサービスを使用する必要が生じます。このサービスでは、異なるユーザーグループに近い多くのアクセスポイントにサービスが分散されます。 したがって、アカマイやCloudflareなどのコンテンツを配信する企業（少なくともこれら2つを呼びましょう）がサービスに対する高い需要を持っていることは驚くことではありません。



しかし、その後、コンテンツがユーザーにより近い場所にあるデータセンターにシフトされた場合、トランジットプロバイダーは何をすべきでしょうか？



見通しはバラ色に見えませんが、これは最初の鐘にすぎないかもしれませんが、トランジットインターネットプロバイダーによって資金提供された長距離ケーブルの最新のインフラストラクチャプロジェクトを見た可能性があります（少なくとも現時点では）。



多くの先進的な消費者インターネット市場では、エンドユーザーが以前のように大量のリモートサービスにアクセスする必要がなくなりました。 代わりに、コンテンツプロバイダーはコアコンテンツをユーザーにずっと近づけ、将来の長距離インターネットインフラストラクチャへの参入に資金を供給する上で主要な役割を果たすコンテンツ配信システムに移行しています。



ユーザーにとって、これは生産性の向上と潜在的なコスト削減を意味します。特に送料の一部のみを考慮する場合。 長距離輸送インフラストラクチャの必要性は依然として存在しますが、このニーズの大部分を引き継ぐのはコンテンツプロバイダー次第です。 残りのユーザー定義の中継コンポーネントは、開始者のみが理解できるアクティビティのニッチになり、データサービスの主流をはるかに超えています。



その結果、インターネットのアーキテクチャ全体も変化しています。 90年代前半のインターネットのピアツーピアマルチポイントフラットネットワークから、主にクライアント/サーバーアーキテクチャに切り替えました。このアーキテクチャでは、トラフィックの大部分がクライアントとサーバー間の通信に当てられ、クライアント自体の間にはほとんどトラフィックがありません。



ネットワークアドレス変換（NAT）は、サーバーへの接続を開始するまでクライアントを効果的に非表示にすることでこれに貢献しました。 これらの翻訳者のおか​​げだけで、IPv4アドレスの枯渇は、私たち全員が予想したような悲惨な災害ではなかったと思われます。 新しいアドレスの提供が大幅に使い果たされる頃には、ピアツーピアネットワーク接続ノードのモデルから大きく遠ざかり、アクセスネットワークでのNATトランスレーターの使用が増加するモデルが実現し、最終的にクライアント/サーバーアクセスモデルと完全に互換性がありました。 NATを完全に使用し始めたとき、クライアント/サーバーネットワークサービスモデルは既にしっかりと定着しており、これら2つのアプローチは互いに補完し合っていました。



これで、クライアント/サーバーモデルをさらに小さな部分にさらに分割し、各クライアントをローカルデータセンターの組み合わせによって定義されたサービス「コーン」に効果的に導くことが完全に可能になります（図5）。









図 5.「サービスコーン」コンテンツ配信ネットワーク（CDN）



実際、インターネットサービスの世界が少数のCDNプロバイダーによって決定されている場合：Google、Facebook、Amazon、Akamai、Microsoft、Apple、Netflix、Cloudflare、および場合によってはそれ以上-そして他のすべてのサービスプロバイダーは基本的にこれらの巨大なコンテンツクラウドにサービスを提供するのに、なぜクライアントトラフィックはリモートデータセンターに行く必要があるのですか？ 長距離輸送の残りのニーズは正確に何ですか？ 交通交通サービスプロバイダーに将来はありますか？



今、それについて話すのは少し時期尚早だと思われます-マーク・トウェインを思い出して、インターネット輸送トラフィックプロバイダーの死の報告は非常に誇張されていると言え、この声明はおそらく今日真実でしょう。 ただし、完全に接続されたインターネットを維持し、インターネット上の特定のサービスモデルを要求する上記の規範的なメッセージはないことを覚えておく必要があります。



民間投資と民間起業家精神の世界では、彼ら自身が自分自身で解決し管理することを選んだ問題を解決するプロバイダーが、この行動が利益をもたらすような方法で見かけることは珍しくありません。 同時に、彼らは目に障害となるものを無視し、時間とエネルギー資源が限られていることを考えると、彼らは商業的な利益を表さないものを無視します。 したがって、「ユニバーサルサービス」と「ユニバーサルコネクティビティ」は、テレフォニーシステムの規制された旧世界（およびこのシステムの基礎である明示的な社会契約）で重要な資質になる権利を持ちますが、そのような社会的義務の概念は疑いの余地がありませんインターネットでのパフォーマンス。 ユーザーがその代価を払うほどの価値を提供しない場合、サービスプロバイダーはそれを提供するインセンティブが限られています。



トランジットが低需要で使用頻度の低いサービスである場合、エンティティとして一般的にトランジットを排除するようなインターネットアーキテクチャを提供できますか？



もちろん、ローカルデータ配布ポイントを一時停止するクライアント「コーン」のグループの方向にインターネットが発展している様子を見るのは現実的であり、センター間のデータ移動を調整または同期するためにまったく異なるメカニズムを使用する機会を得ます。 単一のインターネットの代わりに、基本的には今日動作するクライアント/サービス環境のように見えるが、これらの各サービス「クラウド」間にある程度の暗黙的なセグメンテーションを備えた分散構造があります。 ここでは、現在の状況にかなり強い外挿を適用して画像を取得しますが、それでも結果は可能な範囲を超えないことを認識しておく必要があります。



この場合、このようなサービスコーンのコレクションでは、グローバル指向のアドレス空間に何か価値がありますか？ すべてのトラフィックフローが各サービスコーンのスコープによって制限される場合、永続的なアドレス指定要件は、せいぜい、ネットワーク全体の一意性に関する特定の要件なしに、コーン内でのみエンドポイントを区別する要件です（「ネットワーク全体」に関係なく）そのようなシステムで意味する可能性があります）。 RSIP（Realm-Specific IP、 RFC 3102 ）でのIETFの作業を誰かがまだ覚えているなら、大体これは、これらの考慮事項を表しています。



しかし、これは、一般的に実現できるのであれば、数年でしか実現できません...



今日、データ転送とコンテンツの間で進行中の緊張がさらに変化しています。 主にデータ転送に投資するモデルの使用が減少し、ユーザーがコンテンツのあるバンカーのドアに「運ばれ」ます。



代わりに、既存のデータ転送機能の多くをバイパスして、コンテンツのコピーをユーザー側に転送するモデルがあります。 つまり、コンテンツが市場の上流セグメントにあり、データ伝送、特に長距離輸送の分野でのサービスの価値が著しく低下していることがわかりました。



ただし、このモデルでは、オンラインの一貫性に関する興味深い質問もいくつか発生します。 すべてのサービスが同じというわけではなく、すべてのコンテンツが同じ方法で配信されるわけでもありません。 コンテンツ配信ネットワークは、サーバーを表すために使用されるデフォルトの言語について想定したり、地域のコンテンツライセンスに準拠したりする場合があります。 たとえば、Netflixは世界のさまざまな場所でさまざまなディレクトリを使用しています。 異なる場所での最終的なサービスはわずかに異なります。



より一般的なレベルでは、サービスの提供に特化した結果、インターネットのアーキテクチャにある程度のセグメント化または断片化が見られます。 ほぼ自律的なサービスコーンに分割されているこのような環境で、サービスの各配信ポイントにダウンロードされたすべての可能なサービスを見ることができる市場の原動力は何ですか？ そのような重複したサービス条項の費用は誰が負担しますか？ そして、「ユニバーサル」コンテンツのこのモデルに誰も行く準備ができていない場合、「インターネット」は地球上のさまざまな場所でどの程度異なるでしょうか？ このセグメント化された環境では、すべてのドメイン名に一貫してアクセスし、均一に変換されますか？



明らかに、個々の地域で提供されるローカルサービスを適応させるためのこのような考慮事項は、インターネットのかなり急速な断片化につながるので、おそらくここに留まり、未解決の質問として残します。その答えは、輸送の可能な終了と配信ネットワークの成長の副産物かもしれませんコンテンツ。



このコンテンツ指向のサービス提供モデルはどのくらい続くのでしょうか？不思議です。 これは私たちが経験しているフェーズの一部に過ぎず、データセンターに焦点を当てた既存のビューは中間段階にすぎず、最終的にはそうなる可能性はありません。 したがって、今日のインターネットはすでに完全に異なる方向にかなり大きな一歩を踏み出しているように思えますが、おそらく今はユニバーサル接続とオールインクルーシブのトランジットサービスの従来の概念を完全に放棄するのに適切なタイミングではありません！