□ 文 | 汤子健 李向群
全球互联网是由大大小小的网络相互连接而成，目前全球7万多个独立网络主要通过直联或交换中心两种方式实现网间互联。其中，交换中心自上世纪90年代出现以来，凭借其经济高效的优势，在国际上已成为电信运营商、互联网企业等各类网络主体实现网络互联的重要手段，也是企业快速扩大网络联通能力的首要选择，为全球网络的互联互通和互联网的繁荣发展做出了重要贡献。
2019年，国家级（杭州）新型互联网交换中心获批建设，开启了我国网间互联架构优化调整的新局面。互联网交换中心的建设，为各类网络提供了灵活互联的新平台，降低了企业网络成本、提高了网络通信效率。但目前我国新型互联网交换中心的建设，还处于初期阶段，需要结合产业发展的需求，加强对交换中心布局、运营模式、业务创新等方面的研究，在构筑国家竞争新优势、促进数字经济繁荣发展的关键时期，更好地发挥交换中心基础性、先导性作用，加速推动各行各业网络化、数字化、智能化的进程。
本文研究了国际互联网交换中心整体发展趋势，国际交换中心的布局、运营模式和业务发展情况，梳理了我国现有四个新型互联网交换中心的建设成果，分析了我国数字经济发展的新形势、新需求及目前我国互联网交换中心发展中存在的问题，最后结合国内外互联网交换中心发展规律和经验提出后续发展建议。
全球互联网是由大大小小的网络相互连接而成，目前全球7万多个独立网络主要通过直联或交换中心两种方式实现网间互联。
1.1 国际交换中心整体布局与发展
在互联网发展早期，许多国家和地区本地的ISP考虑到竞争以及与多个本地网络互联复杂、成本投入大等因素，本地ISP之间的互联是通过绕转国外完成的。随着各个国家国内通信流量的增加，这种方式不仅造成国际通信线路拥挤、传输速度下降、网络运行效率降低，也使得网络通信费用昂贵，于是交换中心应运而生，解决了本地ISP之间的互联问题，降低了ISP的运营成本。随着互联网的快速发展，交换中心开始接入大量的互联网企业，成为互联网企业拓展网络互联能力、提高服务效率的重要手段。
互联网交换中心自产生以来，覆盖范围从早期的欧美地区扩展到亚洲、非洲、拉丁美洲等地区。全球IXP数量快速增长，截至2023年2月，全球IXP数量达到1100多个，分布在170多个国家和地区，连接了27000多个网络。从IXP分布来看，IXP主要集中在少数国家，如IXP数量居全球前10的国家（如表1所示）的IXP之和约占全球IXP总数的一半，其中美国的交换中心数量远高于其他国家。在国际上，交换中心的数量不受城市的影响，即一个城市可以设置多个IXP，比如法兰克福设立了10个交换中心。一个交换中心也可以在多个城市设置节点，如巴西IX.br在国内设置了30多个交换中心节点。
表1 IXP数量居前十的国家（数据来源：PCH）
从交换中心接入用户数量来看，约有100个交换中心的接入用户数超过100家（如图1所示），其中巴西圣保罗、德国法兰克福和印度尼西亚雅加达三个交换中心用户数超过1000家，但大多数交换中心接入用户小于50家。从流量规模来看，峰值流量超过T级别的交换中心有40多家，其中，巴西IX.br的峰值流量已经超过25Tbit/s，是全球峰值流量最大的交换中心，但仍有大量的交换中心峰值流量在100Gbit/s以下。
图1 交换中心用户数分布（数据来源：PCH）
1.2 国际交换中心运营模式
国际上，互联网交换中心采用了多种运营模式。欧洲的交换中心多采用会员制，即交换中心运营由董事会、会员和赞助商参与，客户多为交换中心会员，在交换中心运营中有投票权，需要缴纳会员费，收费标准根据运营成本确定，可享有端口费折扣。客户在交换中心的接入模式主要以公开对等互联方式为主。交换中心通常不运营托管机房。
美国的交换中心采用更为商业的运营模式，交换中心自身运营托管机房。比如Equinix本身就是大型IDC服务商，同时也运营交换中心，接入企业是交换中心的客户，需要交纳端口费、场地费、设备租赁费等，交换中心为吸引更多的ISP接入，会制定有针对性的价格策略。客户在交换中心以私有对等互联方式为多。
由高校、科研机构运营的交换中心具有公益属性，受到广大电信运营企业的欢迎。HKIX是亚洲最大的交换中心之一，早期由香港中文大学负责运营，现由该大学基金会全资子公司运营。HKIX的设立完全以服务社会为出发点，早期免费为电信运营企业提供香港本地信息交换服务，后续通过争取政府支持和收取少量的端口费、远端接入费等保障交换中心运营。
政府参与指导的交换中心也取得了突出的成绩。巴西交换中心（IX.br）是由巴西互联网指导委员会CGI.br和巴西网络信息中心NIC.br发起的非盈利交换中心，运营资金由NIC.br提供。除了大流量用户外，一般情况下客户不需要交端口费，但从2017年开始，位于圣保罗、里约热内卢和福塔雷萨的交换中心陆续开始根据端口收取维护费、操作费，但1G以下的端口仍然是免费的。
交换中心最基本的业务是实现接入方之间的网络互联，互联方式包括公开对等互联、私有对等互联、转接互联等。
1.3 国际交换中心业务发展趋势
交换中心最基本的业务是实现接入方之间的网络互联，互联方式包括公开对等互联、私有对等互联、转接互联等。一些大型的交换中心也在不断创新服务，比如DE-CIX推出虚拟PoP，即客户可以租用交换中心的虚拟路由器接入交换中心，减少了用户接入交换中心的成本并且缩短了接入交换中心的部署时间，从而方便用户远程互联。此外，交换中心还可以提供其他增值服务，比如安全服务、RPKI服务等。
随着云服务的普及，交换中心也推出相关业务保障云连接的服务质量。比如DierctCloud服务，客户只需通过VLAN连接到DECIX的Cloud Exchange，就可以实现对亚马逊、谷歌、IBM、微软和甲骨文等50多家云服务提供商的私有访问。云互联也可以针对某一个云提供服务，比如Microsoft Azure Peering Service就是由DE-CIX和Microsoft共同开发，专为Microsoft的云服务（例如Microsoft 365）提供高度可靠和优化的连接。
面对卫星互联网的快速发展及推广，交换中心也表现出积极的态度。DE-CIX提出空间交换中心计划，旨在打造卫星互联网连接到地面的高性能基础设施，改善网络延迟和用户体验。DEC I X也建议卫星地面站设立在IXP附近，便于连接到IXP或者与IXP互联的数据中心。
此外，交换中心也在逐渐探索新型业务，基于丰富的网络连接为用户提供算力按需对接，满足用户任务需求。如Equinix-ix结合“裸金属”服务，通过“权威数据核心”在云抽象层中决策工作负载的运行地点，实现任务分配与算力调度的目的。
2.1 我国交换中心发展历程
在我国互联网发展早期，我国网络之间互通需要通过美国网络绕转，但通过美国网络互通的方式时延长、质量差，满足不了用户上网需求。2000年左右，我国在北上广设立3个NAP点（即Network Access Point，即传统交换中心），当时的骨干互联单位（包括中国电信、教育网、科技网等）在NAP点进行互联互通。
随着我国互联网的进一步发展壮大，同时伴随电信体制改革进程，我国陆续出现了中国移动、中国联通等建立的公众互联网，公众网间交互流量逐渐增加，三个NA P点已经不能满足用户需求。2002年，北上广三地设立骨干直联点，主要疏导三家基础电信运营企业的骨干网网间流量。截至2022年底，全国已批复26个骨干直联点，承载我国90%以上的网间流量，NAP点的作用逐渐减弱。
近年来，随着我国互联网产业的繁荣，涌现出一批大型互联网企业，这部分企业拥有自己的自治域网络（AS），具备开展网间互联的基础。据统计，目前我国已有约500个活跃网络。同时随着云计算的普及以及互联网业务的多样化，传统的通过运营商网络进行网间交换的方式已不能满足企业发展需求，企业希望有更加便捷的方式直接打通企业与企业之间的流量交互。
结合我国网间互联互通架构的整体发展思路及产业发展需求，2019年，工信部批复同意在杭州开展全国第一个新型互联网交换中心试点，之后陆续批复深圳前海、宁夏中卫、上海临港建设交换中心，形成我国第一批四个交换中心试点的整体格局。我国交换中心采用成立有限公司的模式，由运营商、互联网企业、IDC企业、国有企业等共同运营，运营初期由地方政府提供一定的资金补助。
2.2 我国新型互联网交换中心试点发展情况
现有四个交换中心的整体发展趋势良好。因四个交换中心市场基础及建成时间不同，其发展规模存在着一定差异。截至2023年2月，杭州交换中心已接入用户企业160余家，峰值流量达到2.4Tbit/s，接入带宽10T，从用户规模及峰值流量来看，杭州交换中心已跻身全球互联网交换中心百强。深圳交换中心接入用户企业超过80家，峰值流量超过800Gbit/s，接入带宽超过5T。上海交换中心接入用户企业近30家，峰值流量达到200Gbit/s，接入带宽超过1T。中卫交换中心也已投入运营，正在积极发展客户。
交换中心试点在网络互联业务的基础上积极探索各类增值服务。如多云互联业务，可以实现企业与不同公有云间的互通，涵盖混合云、混合多云和多云互联等类型。深圳交换中心设置了安全方面的增值服务，如零信任访问控制系统、脆弱性扫描与管理系统、黑洞路由等，增强用户企业的内网安全，提高漏洞预警与排查、抗DDos攻击能力等。交换中心也推出了内容加速服务，建立高速通道直接访问主流互联网厂商内容，实现办公、视频、游戏等加速。
交换中心在帮助企业提速降费、服务数字经济发展中起到了积极地促进作用，对营造畅通高效的数字经济发展环境具有重要意义。交换中心为企业互联提供了新途径，简化了网间互联路径，减少了互联成本。据杭州交换中心公开数据显示，企业经过交换中心互联，网络平均时延下降26%，平均抖动下降37%，可靠性提高至99.99%，网络成本减少约10%-50%。交换中心的各类创新服务，为接入企业拓展自身业务提供了便利。如多云互联业务可实现分钟级开通上云服务，减少了企业上云的时间成本，便于企业根据发展需求弹性部署业务。抗黑洞路由服务可提高安全防御能力，减少接入企业的安全建设投入，将更多资金用于技术创新与业务发展。
2.3 新时期我国交换中心面临的新机遇
交换中心发展迎来政策利好。地方政府高度重视数字经济发展，互联网交换中心作为重要的网络基础设施成为新基建的重要内容，列入多地的信息通信业“十四五”发展规划或者成为地方新基建的重要内容。2020年，国家发改委、工信部等四部委联合发布《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》，明确提出要“推进新型互联网交换中心建设，优化数据中心跨网、跨地域数据交互，实现更高质量数据传输服务”，为交换中心发展提供了政策指导。
产业发展对交换中心建设提出迫切需求。5G、车联网、工业互联网、VR/AR、边缘计算等新技术新业务对网络时延、可靠性等提出更高的要求。近期大热的ChatGPT的出现及未来人工智能的进一步发展，对高性能网络的诉求将更加迫切，交换中心能够更好地满足此类时延敏感业务的需求。面对企业数字化转型的发展趋势，企业上云、上多云成为趋势，交换中心汇聚多个云资源，可以为企业一跳入云提供支撑。
新技术新业务为交换中心创新发展提供新机遇。交换中心独有的网络、云、算力资源集聚优势，是算力网络技术和业务融合创新的绝佳场所，具有形成多主体资源池、打通算力资源的商业模式潜力，可在算力路由、调度、交易等方面开展创新，成为全国一体化算力网络的关键环节。交换中心也可以为SRv6等新技术的验证优化提供试验环境，加速新技术升级迭代。
目前，我国新型互联网交换中心投入运营已近3年，整体建设发展取得了显著的成绩。但新型互联网交换中心发展也面临一些问题，需要政府以及产学研各界共同努力解决。首先是交换中心的经济模式仍在探索中，目前四个交换中心试点的发展都得到了当地政府的大力支持，在运营方面获得了政府补助，但在试点期后，交换中心将面临如何实现盈亏平衡的现实问题。在交换中心疏导的流量中，转接流量仍占大多数，对等互联的流量较少，网间对等互联应用场景仍需要进一步挖掘。其他如交换中心之间是否互联也需要加强相关研究与评估。
3.1 加强效能评估
新型互联网交换中心是重要的国家通信基础设施，前期试点承担着探索模式、创新业务、打造生态和活跃市场的重要任务，因此需建立交换中心评估指标体系，科学评价交换中心试点发展对我国网络性能及数字经济的影响，以更好地指导交换中心今后的建设。如有国际研究提出，IXP和固定宽带速率之间存在正相关关系，即每千万人拥有的IXP数量每增加1%，固定宽带的下载速率将提升0.14%。同时结合我国双碳目标，研究交换中心在东部算力需求与西部算力供给之间的功能定位，进一步分析交换中心对“碳中和”的推动作用。
3.2 打造互联生态
互联网交换中心的发展将带动产业生态的建立，引导企业打破传统思维与互联方式。需要鼓励有需求的企业申请独立AS，通过BGP开展灵活的网间互联，探索更多对等互联的应用场景；
鼓励ISP、IDC、云服务商、安全服务商等企业围绕交换中心形成产业合作生态圈，带动全产业链协同发展。同时也要看到，交换中心用户发展符合梅特卡夫定律，需要一段培育期，如巴西IX.br建成第五年时接入单位不到100家，但第十年时接入单位已发展到近800家，2022年接入单位已超过2500家。目前，我国交换中心正处于发展阶段，是打造产业生态的关键期，在一段时间内仍需得到包括社会各界的大力支持。
3.3 探索业务创新
结合国际互联网交换中心发展趋势，我国新型互联网交换中心应在基本互联业务的基础上不断结合新的应用场景开展业务创新。如结合算网融合，创新算力调度相关业务，充分发挥交换中心汇聚算力和网络资源的天然优势；
结合东数西算需求，创新交换中心跨地域互联模式，为东部互联网企业与西部丰富的算力资源之间提供高速通路；
结合新技术新业务发展，打造开放的创新平台，激发更多企业在交换中心开展技术和模式的融合创新。
互联网交换中心的发展将带动产业生态的建立，引导企业打破传统思维与互联方式。
新型互联网交换中心是优化我国网间架构、提升网络互联效率的重要网络基础设施，能够在企业降本增效、技术创新等方面产生直接或辐射带动作用，为地方的数字经济高质量发展注入新动力。目前我国新型互联网交换中心仍处于初期阶段，需要结合国际交换中心发展规律和经验以及我国产业环境，在模式创新、技术创新和业务创新方面加强研究与实践，联合产业界共同培育良好的互联生态，打造撬动产业发展的新支点。■
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