Internet Exchange Point

Abkürzung: IXP

Ein Internet Exchange Point (IXP), deutsch Internet-Knoten, ist eine gemeinsame Vermittlungsstruktur, an der viele Netze angeschlossen sind und untereinander Verkehr austauschen können. Er stellt die Infrastruktur bereit — die Vereinbarungen darüber treffen die Teilnehmer selbst.

Aufbau

Im Kern ist ein Knoten eine große Vermittlungsstruktur aus Switches, meist über mehrere Rechenzentren einer Metropolregion verteilt und untereinander verbunden. Jeder Teilnehmer schließt einen eigenen Router mit einem oder mehreren Ports an.

Alle Teilnehmer liegen auf einem gemeinsamen Netzabschnitt, dem Peering-LAN. Jeder bekommt dort eine Adresse — je eine für IPv4 und IPv6. Zwei Teilnehmer, die Verkehr tauschen wollen, bauen über diese Adressen eine BGP-Sitzung auf. Eine neue Leitung braucht es dafür nicht: Die Verbindung entsteht in der Konfiguration, nicht im Kabelweg.

Das ist der wesentliche Vorteil. Wer einmal angeschlossen ist, erreicht jeden weiteren Teilnehmer ohne zusätzliche physische Arbeit.

Route Server

Bei mehreren hundert Teilnehmern wird der Aufwand unübersichtlich, jede Beziehung einzeln zu verhandeln und einzurichten. Die meisten Knoten betreiben deshalb einen Route Server.

Ein Teilnehmer baut eine Sitzung dorthin auf und erhält im Gegenzug die Wege aller anderen, die ebenfalls angeschlossen sind. Aus vielen Beziehungen wird eine. Der Route Server leitet dabei nur die Wegeinformationen weiter — der Verkehr selbst läuft weiterhin direkt zwischen den beteiligten Routern.

Der Preis ist Feinsteuerung. Wer einzelne Partner unterschiedlich behandeln will, braucht dafür weiterhin eigene Sitzungen. Große Netze nutzen deshalb meist beides parallel.

Kosten

Der entscheidende wirtschaftliche Unterschied zu Transit liegt in der Abrechnung.

Transit wird nach Bandbreite bezahlt: Wer mehr überträgt, zahlt mehr. Ein Anschluss an einen Knoten kostet dagegen eine feste Gebühr je Port, unabhängig davon, wie stark er ausgelastet wird. Die Grenzkosten für zusätzlichen Verkehr sind damit praktisch null, solange der Port reicht.

Daraus folgt die übliche Rechnung: Ab einer bestimmten Verkehrsmenge ist der Anschluss günstiger als derselbe Verkehr über Transit. Für Netze mit nennenswertem Volumen ist ein Knotenanschluss deshalb weniger eine technische als eine betriebswirtschaftliche Entscheidung.

Zwei Betreibermodelle

Die Knotenlandschaft unterscheidet sich zwischen den Kontinenten, und die Ursache ist historisch.

In Europa sind Knoten überwiegend als Vereine, Genossenschaften oder neutrale, den Mitgliedern gehörende Gesellschaften organisiert. Sie sind nicht auf Gewinn ausgerichtet und ausdrücklich neutral: Der Betreiber verkauft selbst keinen Transit und steht damit nicht im Wettbewerb zu seinen Teilnehmern. Das hat große, offene Knoten hervorgebracht.

In Nordamerika überwiegt das kommerzielle Modell, bei dem der Knoten von einem Rechenzentrumsbetreiber als Dienstleistung angeboten wird. Der Anteil des Verkehrs, der über Knoten statt über private Übergänge läuft, ist dort deutlich geringer.

Für die Praxis heißt das: Europäische Knoten sind meist offener und größer, was wiederum erklärt, warum europäische Netze im Schnitt stärker peeren.

Warum das regional zählt

Ohne Knoten in der Nähe nimmt Verkehr zwischen zwei Netzen derselben Stadt womöglich den Weg über einen gemeinsamen Transit-Anbieter — und der kann in einem anderen Land liegen. Zwei Anschlüsse in Hamburg kommunizieren dann über Amsterdam oder Frankfurt.

Ein regionaler Knoten hält solchen Verkehr lokal. Das senkt die Laufzeit, spart Transitkosten und macht die Region unabhängiger von Fernstrecken. In Ländern mit schwacher Anbindung ist dieser Effekt der wichtigste Grund, überhaupt einen Knoten aufzubauen.

In Deutschland

Frankfurt am Main ist einer der weltweit bedeutendsten Standorte. Der dortige Knoten zählt nach Verkehrsmenge zu den größten überhaupt — begünstigt durch die Lage in der Mitte Europas und die hohe Dichte an Rechenzentren im Rhein-Main-Gebiet, die sich wechselseitig verstärkt haben.

Daneben bestehen regionale Knoten unter anderem in Berlin, Hamburg, München und Düsseldorf. Sie sind kleiner, erfüllen aber genau den Zweck aus dem vorigen Abschnitt.

Remote Peering

Wer keinen eigenen Router an einem Knoten stehen hat, kann sich über einen Zwischenträger anschließen lassen. Der Anschluss wird dann bis zum eigenen Standort durchgereicht.

Das senkt die Einstiegshürde erheblich und ist für kleinere Netze oft der einzige gangbare Weg. Es hebt aber zwei der Vorteile teilweise auf: Die Laufzeit steigt um den Weg zum Knoten, und der Ausfall des Zwischenträgers trifft sämtliche darüber laufenden Beziehungen gleichzeitig. Für einen Knoten, der gerade die Regionalität stärken soll, ist Remote Peering deshalb ein zweischneidiges Angebot.

Betriebsregeln

Ein gemeinsames Netz mit hunderten Teilnehmern funktioniert nur mit strengen Regeln. Üblich sind:

Eine MAC-Adresse je Port. Verhindert, dass ein Teilnehmer unbeabsichtigt ein ganzes Netz einbringt.

Kein Spanning Tree, keine Broadcast-Protokolle. Der Peering-LAN ist kein gewöhnliches Netz; Schleifenschutzprotokolle und Nachbarschaftsverfahren gehören dort nicht hin.

Nur die vereinbarten Protokolle. Alles andere wird gefiltert.

Quarantäne für neue Teilnehmer. Neuanschlüsse laufen zunächst in einem getrennten Bereich, bis das Verhalten geprüft ist.

Der Grund ist Erfahrung: Ein einzelner falsch konfigurierter Router kann ein Peering-LAN mit Rundsendungen überfluten und damit alle Teilnehmer gleichzeitig stören.

Abgrenzung

Peering ist die Vereinbarung zwischen zwei Netzen. Der Knoten ist der Ort, an dem sie technisch umgesetzt wird — Peering ist auch ohne Knoten möglich, über eine direkte Leitung.

Ein Rechenzentrum stellt Fläche, Strom und Kühlung bereit. Ein Knoten ist eine Vermittlungsstruktur, die typischerweise in mehreren Rechenzentren steht, aber nicht mit ihnen identisch ist.

Transit ist der gekaufte Zugang zum gesamten Internet und wird nicht über den Knoten bezogen, auch wenn Anbieter dort ebenfalls vertreten sind.

Quellen

• Euro-IX: Best Current Operational Practices for IXPs