□ 文 | 湯子健 李向群

0 引言

全球互聯網是由大大小小的網絡相互連接而成，目前全球7萬多個獨立網絡主要通過直聯或交換中心兩種方式實現網間互聯。其中，交換中心自上世紀90年代出現以來，憑借其經濟高效的優(yōu)勢，在國際上已成為電信運營商、互聯網企業(yè)等各類網絡主體實現網絡互聯的重要手段，也是企業(yè)快速擴大網絡聯通能力的首要選擇，為全球網絡的互聯互通和互聯網的繁榮發(fā)展做出了重要貢獻。

2019年，國家級（杭州）新型互聯網交換中心獲批建設，開啟了我國網間互聯架構優(yōu)化調整的新局面?；ヂ摼W交換中心的建設，為各類網絡提供了靈活互聯的新平臺，降低了企業(yè)網絡成本、提高了網絡通信效率。但目前我國新型互聯網交換中心的建設，還處于初期階段，需要結合產業(yè)發(fā)展的需求，加強對交換中心布局、運營模式、業(yè)務創(chuàng)新等方面的研究，在構筑國家競爭新優(yōu)勢、促進數字經濟繁榮發(fā)展的關鍵時期，更好地發(fā)揮交換中心基礎性、先導性作用，加速推動各行各業(yè)網絡化、數字化、智能化的進程。

本文研究了國際互聯網交換中心整體發(fā)展趨勢，國際交換中心的布局、運營模式和業(yè)務發(fā)展情況，梳理了我國現有四個新型互聯網交換中心的建設成果，分析了我國數字經濟發(fā)展的新形勢、新需求及目前我國互聯網交換中心發(fā)展中存在的問題，最后結合國內外互聯網交換中心發(fā)展規(guī)律和經驗提出后續(xù)發(fā)展建議。

全球互聯網是由大大小小的網絡相互連接而成，目前全球7萬多個獨立網絡主要通過直聯或交換中心兩種方式實現網間互聯。

1 國際交換中心的發(fā)展情況

1.1 國際交換中心整體布局與發(fā)展

在互聯網發(fā)展早期，許多國家和地區(qū)本地的ISP考慮到競爭以及與多個本地網絡互聯復雜、成本投入大等因素，本地ISP之間的互聯是通過繞轉國外完成的。隨著各個國家國內通信流量的增加，這種方式不僅造成國際通信線路擁擠、傳輸速度下降、網絡運行效率降低，也使得網絡通信費用昂貴，于是交換中心應運而生，解決了本地ISP之間的互聯問題，降低了ISP的運營成本。隨著互聯網的快速發(fā)展，交換中心開始接入大量的互聯網企業(yè)，成為互聯網企業(yè)拓展網絡互聯能力、提高服務效率的重要手段。

互聯網交換中心自產生以來，覆蓋范圍從早期的歐美地區(qū)擴展到亞洲、非洲、拉丁美洲等地區(qū)。全球IXP數量快速增長，截至2023年2月，全球IXP數量達到1100多個，分布在170多個國家和地區(qū)，連接了27000多個網絡。從IXP分布來看，IXP主要集中在少數國家，如IXP數量居全球前10的國家（如表1所示）的IXP之和約占全球IXP總數的一半，其中美國的交換中心數量遠高于其他國家。在國際上，交換中心的數量不受城市的影響，即一個城市可以設置多個IXP，比如法蘭克福設立了10個交換中心。一個交換中心也可以在多個城市設置節(jié)點，如巴西IX.br在國內設置了30多個交換中心節(jié)點。

表1 IXP數量居前十的國家（數據來源：PCH）

從交換中心接入用戶數量來看，約有100個交換中心的接入用戶數超過100家（如圖1所示），其中巴西圣保羅、德國法蘭克福和印度尼西亞雅加達三個交換中心用戶數超過1000家，但大多數交換中心接入用戶小于50家。從流量規(guī)模來看，峰值流量超過T級別的交換中心有40多家，其中，巴西IX.br的峰值流量已經超過25Tbit/s，是全球峰值流量最大的交換中心，但仍有大量的交換中心峰值流量在100Gbit/s以下。

圖1 交換中心用戶數分布（數據來源：PCH）

1.2 國際交換中心運營模式

國際上，互聯網交換中心采用了多種運營模式。歐洲的交換中心多采用會員制，即交換中心運營由董事會、會員和贊助商參與，客戶多為交換中心會員，在交換中心運營中有投票權，需要繳納會員費，收費標準根據運營成本確定，可享有端口費折扣?？蛻粼诮粨Q中心的接入模式主要以公開對等互聯方式為主。交換中心通常不運營托管機房。

美國的交換中心采用更為商業(yè)的運營模式，交換中心自身運營托管機房。比如Equinix本身就是大型IDC服務商，同時也運營交換中心，接入企業(yè)是交換中心的客戶，需要交納端口費、場地費、設備租賃費等，交換中心為吸引更多的ISP接入，會制定有針對性的價格策略。客戶在交換中心以私有對等互聯方式為多。

由高校、科研機構運營的交換中心具有公益屬性，受到廣大電信運營企業(yè)的歡迎。HKIX是亞洲最大的交換中心之一，早期由香港中文大學負責運營，現由該大學基金會全資子公司運營。HKIX的設立完全以服務社會為出發(fā)點，早期免費為電信運營企業(yè)提供香港本地信息交換服務，后續(xù)通過爭取政府支持和收取少量的端口費、遠端接入費等保障交換中心運營。

政府參與指導的交換中心也取得了突出的成績。巴西交換中心（IX.br）是由巴西互聯網指導委員會CGI.br和巴西網絡信息中心NIC.br發(fā)起的非盈利交換中心，運營資金由NIC.br提供。除了大流量用戶外，一般情況下客戶不需要交端口費，但從2017年開始，位于圣保羅、里約熱內盧和福塔雷薩的交換中心陸續(xù)開始根據端口收取維護費、操作費，但1G以下的端口仍然是免費的。

交換中心最基本的業(yè)務是實現接入方之間的網絡互聯，互聯方式包括公開對等互聯、私有對等互聯、轉接互聯等。

1.3 國際交換中心業(yè)務發(fā)展趨勢

交換中心最基本的業(yè)務是實現接入方之間的網絡互聯，互聯方式包括公開對等互聯、私有對等互聯、轉接互聯等。一些大型的交換中心也在不斷創(chuàng)新服務，比如DE-CIX推出虛擬PoP，即客戶可以租用交換中心的虛擬路由器接入交換中心，減少了用戶接入交換中心的成本并且縮短了接入交換中心的部署時間，從而方便用戶遠程互聯。此外，交換中心還可以提供其他增值服務，比如安全服務、RPKI服務等。

隨著云服務的普及，交換中心也推出相關業(yè)務保障云連接的服務質量。比如DierctCloud服務，客戶只需通過VLAN連接到DECIX的Cloud Exchange，就可以實現對亞馬遜、谷歌、IBM、微軟和甲骨文等50多家云服務提供商的私有訪問。云互聯也可以針對某一個云提供服務，比如Microsoft Azure Peering Service就是由DE-CIX和Microsoft共同開發(fā)，專為Microsoft的云服務（例如Microsoft 365）提供高度可靠和優(yōu)化的連接。

面對衛(wèi)星互聯網的快速發(fā)展及推廣，交換中心也表現出積極的態(tài)度。DE-CIX提出空間交換中心計劃，旨在打造衛(wèi)星互聯網連接到地面的高性能基礎設施，改善網絡延遲和用戶體驗。DEC I X也建議衛(wèi)星地面站設立在IXP附近，便于連接到IXP或者與IXP互聯的數據中心。

此外，交換中心也在逐漸探索新型業(yè)務，基于豐富的網絡連接為用戶提供算力按需對接，滿足用戶任務需求。如Equinix-ix結合“裸金屬”服務，通過“權威數據核心”在云抽象層中決策工作負載的運行地點，實現任務分配與算力調度的目的。

2 我國交換中心發(fā)展

2.1 我國交換中心發(fā)展歷程

在我國互聯網發(fā)展早期，我國網絡之間互通需要通過美國網絡繞轉，但通過美國網絡互通的方式時延長、質量差，滿足不了用戶上網需求。2000年左右，我國在北上廣設立3個NAP點（即Network Access Point，即傳統(tǒng)交換中心），當時的骨干互聯單位（包括中國電信、教育網、科技網等）在NAP點進行互聯互通。

隨著我國互聯網的進一步發(fā)展壯大，同時伴隨電信體制改革進程，我國陸續(xù)出現了中國移動、中國聯通等建立的公眾互聯網，公眾網間交互流量逐漸增加，三個NA P點已經不能滿足用戶需求。2002年，北上廣三地設立骨干直聯點，主要疏導三家基礎電信運營企業(yè)的骨干網網間流量。截至2022年底，全國已批復26個骨干直聯點，承載我國90%以上的網間流量，NAP點的作用逐漸減弱。

近年來，隨著我國互聯網產業(yè)的繁榮，涌現出一批大型互聯網企業(yè)，這部分企業(yè)擁有自己的自治域網絡（AS），具備開展網間互聯的基礎。據統(tǒng)計，目前我國已有約500個活躍網絡。同時隨著云計算的普及以及互聯網業(yè)務的多樣化，傳統(tǒng)的通過運營商網絡進行網間交換的方式已不能滿足企業(yè)發(fā)展需求，企業(yè)希望有更加便捷的方式直接打通企業(yè)與企業(yè)之間的流量交互。

結合我國網間互聯互通架構的整體發(fā)展思路及產業(yè)發(fā)展需求，2019年，工信部批復同意在杭州開展全國第一個新型互聯網交換中心試點，之后陸續(xù)批復深圳前海、寧夏中衛(wèi)、上海臨港建設交換中心，形成我國第一批四個交換中心試點的整體格局。我國交換中心采用成立有限公司的模式，由運營商、互聯網企業(yè)、IDC企業(yè)、國有企業(yè)等共同運營，運營初期由地方政府提供一定的資金補助。

2.2 我國新型互聯網交換中心試點發(fā)展情況

現有四個交換中心的整體發(fā)展趨勢良好。因四個交換中心市場基礎及建成時間不同，其發(fā)展規(guī)模存在著一定差異。截至2023年2月，杭州交換中心已接入用戶企業(yè)160余家，峰值流量達到2.4Tbit/s，接入帶寬10T，從用戶規(guī)模及峰值流量來看，杭州交換中心已躋身全球互聯網交換中心百強。深圳交換中心接入用戶企業(yè)超過80家，峰值流量超過800Gbit/s，接入帶寬超過5T。上海交換中心接入用戶企業(yè)近30家，峰值流量達到200Gbit/s，接入帶寬超過1T。中衛(wèi)交換中心也已投入運營，正在積極發(fā)展客戶。

交換中心試點在網絡互聯業(yè)務的基礎上積極探索各類增值服務。如多云互聯業(yè)務，可以實現企業(yè)與不同公有云間的互通，涵蓋混合云、混合多云和多云互聯等類型。深圳交換中心設置了安全方面的增值服務，如零信任訪問控制系統(tǒng)、脆弱性掃描與管理系統(tǒng)、黑洞路由等，增強用戶企業(yè)的內網安全，提高漏洞預警與排查、抗DDos攻擊能力等。交換中心也推出了內容加速服務，建立高速通道直接訪問主流互聯網廠商內容，實現辦公、視頻、游戲等加速。

交換中心在幫助企業(yè)提速降費、服務數字經濟發(fā)展中起到了積極地促進作用，對營造暢通高效的數字經濟發(fā)展環(huán)境具有重要意義。交換中心為企業(yè)互聯提供了新途徑，簡化了網間互聯路徑，減少了互聯成本。據杭州交換中心公開數據顯示，企業(yè)經過交換中心互聯，網絡平均時延下降26%，平均抖動下降37%，可靠性提高至99.99%，網絡成本減少約10%-50%。交換中心的各類創(chuàng)新服務，為接入企業(yè)拓展自身業(yè)務提供了便利。如多云互聯業(yè)務可實現分鐘級開通上云服務，減少了企業(yè)上云的時間成本，便于企業(yè)根據發(fā)展需求彈性部署業(yè)務?？购诙绰酚煞湛商岣甙踩烙芰Γ瑴p少接入企業(yè)的安全建設投入，將更多資金用于技術創(chuàng)新與業(yè)務發(fā)展。

2.3 新時期我國交換中心面臨的新機遇

交換中心發(fā)展迎來政策利好。地方政府高度重視數字經濟發(fā)展，互聯網交換中心作為重要的網絡基礎設施成為新基建的重要內容，列入多地的信息通信業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃或者成為地方新基建的重要內容。2020年，國家發(fā)改委、工信部等四部委聯合發(fā)布《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創(chuàng)新體系的指導意見》，明確提出要“推進新型互聯網交換中心建設，優(yōu)化數據中心跨網、跨地域數據交互，實現更高質量數據傳輸服務”，為交換中心發(fā)展提供了政策指導。

產業(yè)發(fā)展對交換中心建設提出迫切需求。5G、車聯網、工業(yè)互聯網、VR/AR、邊緣計算等新技術新業(yè)務對網絡時延、可靠性等提出更高的要求。近期大熱的ChatGPT的出現及未來人工智能的進一步發(fā)展，對高性能網絡的訴求將更加迫切，交換中心能夠更好地滿足此類時延敏感業(yè)務的需求。面對企業(yè)數字化轉型的發(fā)展趨勢，企業(yè)上云、上多云成為趨勢，交換中心匯聚多個云資源，可以為企業(yè)一跳入云提供支撐。

新技術新業(yè)務為交換中心創(chuàng)新發(fā)展提供新機遇。交換中心獨有的網絡、云、算力資源集聚優(yōu)勢，是算力網絡技術和業(yè)務融合創(chuàng)新的絕佳場所，具有形成多主體資源池、打通算力資源的商業(yè)模式潛力，可在算力路由、調度、交易等方面開展創(chuàng)新，成為全國一體化算力網絡的關鍵環(huán)節(jié)。交換中心也可以為SRv6等新技術的驗證優(yōu)化提供試驗環(huán)境，加速新技術升級迭代。

3 我國交換中心發(fā)展建議

目前，我國新型互聯網交換中心投入運營已近3年，整體建設發(fā)展取得了顯著的成績。但新型互聯網交換中心發(fā)展也面臨一些問題，需要政府以及產學研各界共同努力解決。首先是交換中心的經濟模式仍在探索中，目前四個交換中心試點的發(fā)展都得到了當地政府的大力支持，在運營方面獲得了政府補助，但在試點期后，交換中心將面臨如何實現盈虧平衡的現實問題。在交換中心疏導的流量中，轉接流量仍占大多數，對等互聯的流量較少，網間對等互聯應用場景仍需要進一步挖掘。其他如交換中心之間是否互聯也需要加強相關研究與評估。

3.1 加強效能評估

新型互聯網交換中心是重要的國家通信基礎設施，前期試點承擔著探索模式、創(chuàng)新業(yè)務、打造生態(tài)和活躍市場的重要任務，因此需建立交換中心評估指標體系，科學評價交換中心試點發(fā)展對我國網絡性能及數字經濟的影響，以更好地指導交換中心今后的建設。如有國際研究提出，IXP和固定寬帶速率之間存在正相關關系，即每千萬人擁有的IXP數量每增加1%，固定寬帶的下載速率將提升0.14%。同時結合我國雙碳目標，研究交換中心在東部算力需求與西部算力供給之間的功能定位，進一步分析交換中心對“碳中和”的推動作用。

3.2 打造互聯生態(tài)

互聯網交換中心的發(fā)展將帶動產業(yè)生態(tài)的建立，引導企業(yè)打破傳統(tǒng)思維與互聯方式。需要鼓勵有需求的企業(yè)申請獨立AS，通過BGP開展靈活的網間互聯，探索更多對等互聯的應用場景；鼓勵ISP、IDC、云服務商、安全服務商等企業(yè)圍繞交換中心形成產業(yè)合作生態(tài)圈，帶動全產業(yè)鏈協同發(fā)展。同時也要看到，交換中心用戶發(fā)展符合梅特卡夫定律，需要一段培育期，如巴西IX.br建成第五年時接入單位不到100家，但第十年時接入單位已發(fā)展到近800家，2022年接入單位已超過2500家。目前，我國交換中心正處于發(fā)展階段，是打造產業(yè)生態(tài)的關鍵期，在一段時間內仍需得到包括社會各界的大力支持。

3.3 探索業(yè)務創(chuàng)新

結合國際互聯網交換中心發(fā)展趨勢，我國新型互聯網交換中心應在基本互聯業(yè)務的基礎上不斷結合新的應用場景開展業(yè)務創(chuàng)新。如結合算網融合，創(chuàng)新算力調度相關業(yè)務，充分發(fā)揮交換中心匯聚算力和網絡資源的天然優(yōu)勢；結合東數西算需求，創(chuàng)新交換中心跨地域互聯模式，為東部互聯網企業(yè)與西部豐富的算力資源之間提供高速通路；結合新技術新業(yè)務發(fā)展，打造開放的創(chuàng)新平臺，激發(fā)更多企業(yè)在交換中心開展技術和模式的融合創(chuàng)新。

互聯網交換中心的發(fā)展將帶動產業(yè)生態(tài)的建立，引導企業(yè)打破傳統(tǒng)思維與互聯方式。

4 結束語

新型互聯網交換中心是優(yōu)化我國網間架構、提升網絡互聯效率的重要網絡基礎設施，能夠在企業(yè)降本增效、技術創(chuàng)新等方面產生直接或輻射帶動作用，為地方的數字經濟高質量發(fā)展注入新動力。目前我國新型互聯網交換中心仍處于初期階段，需要結合國際交換中心發(fā)展規(guī)律和經驗以及我國產業(yè)環(huán)境，在模式創(chuàng)新、技術創(chuàng)新和業(yè)務創(chuàng)新方面加強研究與實踐，聯合產業(yè)界共同培育良好的互聯生態(tài)，打造撬動產業(yè)發(fā)展的新支點?！?/p>