ピアリング

コンピュータ ネットワークにおけるピアリングとは、各ネットワークの「下流」ユーザー間でトラフィックを交換する目的で、管理上別個のインターネット ネットワークを自発的に相互接続することです。ピアリングは決済不要で、「請求後保持」または「送信者がすべて保持」とも呼ばれます。つまり、どちらの当事者もトラフィックの交換に関連して相手に支払う必要はなく、代わりに各当事者が自社の顧客から収益を得て保持します。

2つ以上のネットワークによるピアリングの合意は、ネットワークの物理的な相互接続、ボーダーゲートウェイプロトコル（BGP）ルーティングプロトコルを介したルーティング情報の交換、行動規範に対する暗黙の合意、そして非常にまれなケース（0.07％）では正式な契約文書によって具体化されます。^{[1] [2]}

0.02% のケースでは、「ピアリング」という言葉は、何らかの決済が関係する状況を説明するために使用されます。これらの例外は曖昧さを生み出す可能性があるので、「決済不要のピアリング」というフレーズが、通常のコストフリーのピアリングを明示的に示すために使用されることがあります。^[3]

最初のインターネット交換ポイントは、 Alternet / UUNET（現在のVerizon Business）、PSI、CERFNETによって設立されたCommercial Internet eXchange （CIX）であり、トラフィックがNSFNetの許容使用方針（AUP）またはANSの相互接続方針に準拠しているかどうかに関係なくトラフィックを交換しました。^[4] CIXインフラストラクチャはPSIによって管理される単一のルータで構成され、最初はカリフォルニア州サンタクララに配置されていました。料金を支払ったCIXメンバーは、直接または専用線経由でルータに接続することができました。しばらくして、ルータはPacific Bell SMDSクラウドにも接続されました。ルータは後に、Digital Equipment Corporation （DEC）によって開発および運用されていたPalo Alto Internet Exchange （PAIX）に移動されました。 CIX はOSI レイヤー 2ではなくOSI レイヤー 3で動作していたため、また参加者全員ではなく 1 人の参加者によって動作していたという意味で中立ではなかったため、また参加者の一部によって支持され、他の参加者によって支持されていないロビー活動を行っていたため、今日ではインターネット エクスチェンジ ポイントとは見なされていません。しかし、その名前が付けられた最初のものでした。

現代の中立的なイーサネットベースの交換機に似た最初の交換ポイントは、バージニア州タイソンズコーナーのメトロポリタンエリアイーサネット（MAE）でした。米国政府がNSFNETバックボーンの資金を削減したとき、その機能を置き換えるインターネット交換ポイントが必要となり、当初の政府資金は既存のMAEを支援し、他の3つの交換機を立ち上げるために使用されました。これらの交換機は、国家情報インフラストラクチャ文書の用語に従ってNAP（「ネットワークアクセスポイント」）と呼ばれていました。 ^[5]現在、4つはすべて廃止されているか、インターネット交換ポイントとして機能していません。

• MAE-East –バージニア州タイソンズコーナーに位置し、後にバージニア州アッシュバーンに移転
• シカゴ NAP –アメリテックが運営し、イリノイ州シカゴに所在
• ニューヨークNAP –スプリントが運営し、ニュージャージー州ペンサウケンに所在
• サンフランシスコ NAP – PacBellが運営し、ベイエリアに所在

インターネットが成長し、トラフィック レベルが増加すると、これらの NAP はネットワークのボトルネックになりました。初期の NAP のほとんどはFDDIテクノロジを使用していましたが、これは各参加者に 100 Mbit/sの容量しか提供していませんでした。これらの交換機の一部はATMテクノロジにアップグレードされ、OC-3 (155 Mbit/s) およびOC-12 (622 Mbit/s) の容量を提供しました。

その他の将来有望な交換ポイント オペレータは、ギガビット イーサネット(1,000 Mbit/s)などのイーサネット テクノロジの提供に直接移行しました。ギガビット イーサネットは、コストの削減と提供される容量の増加により、インターネット交換ポイントの主な選択肢として急速に普及しました。今日、主要な交換ポイントのほぼすべてがイーサネットのみで運用されており、最大規模の交換ポイントのほとんどが 10、40、さらには100 ギガビットのサービスを提供しています。

ドットコム ブームの期間中、多くの交換ポイントおよびキャリア中立型コロケーション プロバイダーは、米国だけでキャリア相互接続を促進するために 50 か所もの拠点を構築する計画を立てていました。基本的に、これらの計画はすべてドットコム バブルの崩壊後に放棄され、今日では、最大規模のネットワーク間でもこのレベルの相互接続をサポートすることは経済的にも技術的にも不可能であると考えられています。

インターネットは、自律システムと呼ばれる個別の異なるネットワークの集合であり、各ネットワークはグローバルに一意のIP アドレスのセットと一意のグローバル BGPルーティングポリシーで構成されています。

自律システム間の相互接続関係には、次の 2 つのタイプがあります。

• ピアリング - 2 つのネットワークがユーザー間でトラフィックを自由に交換し、相互の利益を図ります。
• トランジット- あるネットワークがインターネットへのアクセスに対して別のネットワークに料金を支払います。

したがって、ネットワークがインターネット上の特定の他のネットワークに到達するには、次のいずれかが必要です。

• そのネットワークまたはそのネットワークに至る再販業者のチェーンにトランジットサービスを販売する（彼らを「顧客」にする）、
• そのネットワークまたはそのネットワークにトランジットサービスを販売するネットワークとピアリングする、または
• 他のネットワークからトランジット サービスを購入します (その後、そのネットワークはインターネットの残りの部分への相互接続を提供する責任を負います)。

インターネットは、グローバルまたはエンドツーエンドの到達可能性の原則に基づいています。つまり、インターネット ユーザーは誰でも、他のインターネット ユーザーと透過的にトラフィックを交換できます。したがって、ネットワークがインターネットに接続されるのは、トランジットを購入するか、トランジットを購入していない他のすべてのネットワークとピアリングする場合のみです (これらをまとめて「デフォルト フリー ゾーン」または「DFZ」を構成します)。

パブリックピアリングはインターネットエクスチェンジポイント（IXP）で行われ、プライベートピアリングはネットワーク間の直接リンクで行われます。^{[6] [7]}

ピアリングとは、2つのネットワークが集まって、自由にトラフィックを交換し、相互に利益を得ることです。^{[8] [9]}この「相互利益」は、多くの場合、ピアリングの動機であり、「トランジットサービスのコスト削減」とだけ説明されることが多いです。その他の具体的ではない動機としては、次のようなものがあります。

• 冗長性の向上 (1 つ以上のトランジット プロバイダーへの依存を減らすことにより)。
• 非常に大量のトラフィックに対応する容量の増加（多数のネットワークにトラフィックを分散）。
• トラフィックに対するルーティング制御が強化されました。
• パフォーマンスが向上しました (「直接」パスで潜在的なボトルネックを回避しようとします)。
• 自分のネットワークの認識が向上する（「より高い階層」を主張できるようになる）。
• 緊急援助（友好的な仲間から）の要請のしやすさ。

ピアリングに使用される物理的な相互接続は、次の 2 つのタイプに分類されます。

• パブリック ピアリング -イーサネットスイッチなどの複数パーティ共有スイッチ ファブリックを利用した相互接続。
• プライベート ピアリング – 2 者間のポイントツーポイント リンクを利用した相互接続。

パブリックピアリングは、一般に共有ファブリックと呼ばれるレイヤー2アクセス技術を介して実現されます。これらの場所では、複数のキャリアが単一の物理ポートを介して1つ以上の他のキャリアと相互接続します。歴史的に、パブリックピアリングの場所はネットワークアクセスポイント（NAP）と呼ばれていました。今日では、エクスチェンジポイントまたはインターネットエクスチェンジ（「IXP」）と呼ばれることがよくあります。世界最大のエクスチェンジポイントの多くには数百の参加者がおり、都市全体の複数の建物やコロケーション施設にまたがっているものもあります。 ^[10]

パブリック ピアリングでは、ピアリングに関心のあるネットワークが 1 つのポートを介して他の多くのネットワークと相互接続できるため、プライベート ピアリングよりも「容量は少ない」が、より多くのネットワークに提供されると考えられています。多くの小規模ネットワーク、またはピアリングを開始したばかりのネットワークでは、パブリック ピアリング交換ポイントが、ピアリングにオープンな他のネットワークと出会い、相互接続するための優れた方法であることがわかっています。一部の大規模ネットワークでは、多数の「小規模ピア」を集約する方法として、または一時的にプライベート ピアリングをプロビジョニングする費用をかけずに低コストの「トライアル ピアリング」を実行する場所としてパブリック ピアリングを利用しています。一方、他の大規模ネットワークは、パブリック交換にまったく参加したがりません。

特に米国では、いくつかの交換ポイントがキャリア中立の商用第三者によって運営されており、これはコスト効率の高いデータセンター接続を実現するために不可欠です。^[11]

プライベート ピアリングは、他の当事者と共有されない専用容量を提供するレイヤー 1 または 2 のメディアを介して、2 つのネットワークのみを直接相互接続することです。インターネットの歴史の初期には、個々のキャリア所有の施設間で「電話会社」がプロビジョニングしたSONET回線を介して多くのプライベート ピアが発生しました。今日、ほとんどのプライベート相互接続は、キャリアのホテルまたはキャリア ニュートラル コロケーション施設で行われ、通常、電話会社の回線よりもはるかに低いコストで、同じ建物内の参加者間で直接の相互接続をプロビジョニングできます。

インターネット上のトラフィックのほとんど、特に最大規模のネットワーク間のトラフィックは、プライベート ピアリングを介して発生します。ただし、各プライベート ピアをプロビジョニングするために必要なリソースのため、多くのネットワークは「小規模」ネットワークや、相互に利益をもたらすことがまだ証明されていない「新しい」ネットワークにプライベート ピアリングを提供したがりません。

インターネットの歴史を通じて、ピア間の合意にはハンドシェイク合意から、1 つ以上の当事者の要求による書面契約まで、さまざまな種類がありました。このような合意には、トラフィックの交換方法の詳細、ピアリング関係を維持するために必要な可能性のある予想される活動のリスト、不正と見なされて関係の終了につながる可能性のある活動のリスト、関係を終了する方法に関する詳細が規定されています。このタイプの詳細な契約は、通常、最大規模の ISP 間や、最も規制の厳しい経済圏で運営されている ISP 間で使用されます。2011 年現在、このような契約はすべてのピアリング合意の 0.5% 未満を占めています。^[1]

定義上、ピアリングとは、相互の利益のために 2 つのネットワーク間でトラフィックを自発的かつ自由に交換することです。一方または両方のネットワークが相互の利益がなくなったと判断した場合、ピアリングを停止することができます。これは、ピアリング解除と呼ばれます。一方のネットワークが他方のネットワークのピアリング解除を望む理由には、次のようなものがあります。

• ピアリングの継続またはトランジット サービスと引き換えに、他のネットワークが決済金を支払うことを望むこと。
• 他のネットワークが決済なしの相互接続から「不当に利益を得ている」という信念。
• 相互接続にかかるコストの公平な分担に関連するトラフィック比率に関する懸念。
• ピアリングされたネットワークの上流トランジット プロバイダーとピアリングしたいという要望。
• デフォルトのポインティングやピアのトランジット利用など、相手側による相互接続の悪用。
• ピアリングされたネットワークの不安定性、ルーティングリークの繰り返し、ネットワーク不正使用の問題への対応不足など。
• ピアリングされたネットワークがピアリング用の追加容量をプロビジョニングできない、またはプロビジョニングする意思がない状態。
• ピアリングされたネットワークが顧客と不当にピアリングしているという信念。
• さまざまな外部政治的要因（各ネットワーク内の個人間の個人的な対立を含む）。

状況によっては、ピアリング解除されるネットワークが、意図的な行為または怠慢によってピアが削除されたときに、2 つのネットワーク間の接続を意図的に切断することで、ピアリングを維持しようと試みることが知られています。その目的は、ピアリング解除ネットワークに多くの顧客からの苦情を強いて、ピアリングを復元する意思を持たせることです。この例としては、負荷を処理するのに十分な容量がないパスをトラフィックに強制したり、他のネットワークとの間の代替ルートを意図的にブロックしたりすることが挙げられます。これらの状況の注目すべき例には、次のものがあります。

• BBNプラネット 対 エクソダスコミュニケーションズ^[12]
• PSINet 対 ケーブル＆ワイヤレス^[13]
• AOLトランジットデータネットワーク（ATDN） 対 コージェントコミュニケーションズ^[14]
• フランステレコム 対コジェントコミュニケーションズ^[15]
• フランステレコム（ワナドゥー）対 プロクサド（フリー）^[16]
• レベル3通信 対 XO通信^[17]
• レベル3コミュニケーションズ対コージェントコミュニケーションズ^[18]
• Telecom/Telefonica/Impsat/Prima vs CABASE (アルゼンチン) ^[19]
• コージェント・コミュニケーションズ対 テリアソネラ^[20]
• スプリント・ネクステル 対 コージェント・コミュニケーションズ^[21]
• SFR 対 OVH ^[22]
• フランスのISP「Free」 対 YouTube ^[23]

「ドーナツピアリング」モデル^[24]は、インターネットの大部分を占める中小規模の地域ネットワークの集中的な相互接続を表しています。^[1]これらの地域ネットワーク間のトラフィックは、周囲のネットワークとの接続が不十分なコアの「ドーナツホール」を備えたトロイドとしてモデル化できます。 ^[25]

上で詳述したように、一部の通信事業者は、名目上は寡占地域外のネットワークとのピアリングを拒否し、自称Tier 1ネットワークのカルテルを形成しようとした。^[1]トランジットコストを削減するため、地域ネットワーク間の接続はこれらの「コア」ネットワークを迂回する。データはより直接的な経路をたどり、遅延とパケット損失が減少する。これにより、特にコアトランジットプロバイダー間のビジネス紛争の際に、世界中の多くの場所で複数の接続を介して消費者とコンテンツプロバイダー間の回復力も向上する。^{[26] [27]}

BGP AS-AS 隣接関係の大部分は、多国間ピアリング契約 (MLPA) の産物です。^[1]多国間ピアリングでは、無制限の数の当事者が、それぞれが同意する単一の契約を使用して、共通の条件でトラフィックを交換することに同意します。多国間ピアリングは、通常、ルート サーバーまたはルート リフレクタ (着信ルートをリッスンするだけでなく、参加者にルートを返すという点でルッキング グラスと異なります) で技術的にインスタンス化され、部分メッシュ トポロジではなく BGP ハブ アンド スポーク トポロジを介してルートを再配布します。多国間ピアリングに対する 2 つの主な批判は、2 つの参加者間のレイヤー 2 接続が仮に失敗する可能性がある一方で、ルート サーバーとのレイヤー 2 接続がアップしたままであるため、転送プレーンとルーティング プレーンの運命の共有が破壊されること、およびすべての参加者が互いに同じ区別のないルーティング ポリシーで処理することを強制されることです。多国間ピアリングの主な利点は、各ピアの設定を最小限に抑えながら、新しいピアが交換にルートを提供する際の効率を最大化することです。オプションの多国間ピアリング契約とルートサーバーは、現在では良い慣行であると広く認識されていますが、強制的な多国間ピアリング契約 (MMLPA) は、良い慣行ではないと長い間合意されてきました。^[28]

現代のインターネットは、過去のどの時代よりも大幅に多くのピアリングロケーションで運用されており、インターネット上のトラフィックの大部分のパフォーマンスとルーティングが向上しています。^[1]しかし、コスト削減と効率性向上のため、ほとんどのネットワークは、ピアリングパートナーと迅速かつ効率的に相互接続できる、これらの個々の地域内の比較的少数のロケーションに標準化しようとしています。

2021年現在、世界最大の交換ポイントは、2,289のピアリングネットワークを備えたサンパウロのPonto de Troca de Tráfego Metro São Paulo 、1,097のピアリングネットワークを備えたジャカルタのOpenIXP 、 1,050のピアリングネットワークを備えたフランクフルトのDE-CIXです。^[29]歴史的にプライベートピアリングと商用パブリックピアリングに重点を置いてきた米国では、非営利のメンバーシップ交換ポイントが主流である他の地域と比較して、パブリックピアリングスイッチファブリックで目に見えるトラフィックがはるかに少ないです。 全体として、Equinixが運営する多くの交換ポイントが最大規模であると考えられていますが、トラフィックの数値は通常公開されていません。 その他の重要だが小規模な交換ポイントには、アムステルダムのAMS-IX、ロンドンのLINXとLONAP、ニューヨークのNYIIXがあります。

交換ポイントの公開トラフィック統計の URL には、次のものがあります。

BGPルーティング プロトコルの複雑さの多くは、ピアリングとトランジット契約の施行と微調整を支援するために存在します。BGP を使用すると、オペレータはトラフィックのルーティング先を決定するポリシーを定義できます。ルーティングを決定するために一般的に使用されるのは、ローカル プリファレンス、マルチ出口識別子(MED)、および AS-Path の 3 つです。ローカル プリファレンスは、ネットワーク内でネットワークのクラスを区別するために使用されます。たとえば、特定のネットワークでは、内部および顧客広告に高いプリファレンスが設定されます。その後、決済不要のピアリングが、有料 IP トランジットよりも優先されるように設定されます。

相互に BGP を話すネットワークは、相互にマルチ出口識別子の交換を行うことができますが、ほとんどのネットワークはそうではありません。ネットワークが複数の場所で相互接続されている場合、MED を使用してそのネットワークの内部ゲートウェイ プロトコルコストを参照できます。これにより、両方のネットワークが、それぞれのネットワーク (またはコールド ポテト) 上で互いのトラフィックを転送する負担を共有します。ホット ポテトまたは最も近い出口ルーティングは、インターネットで通常行われる動作であり、別のネットワーク宛てのトラフィックが最も近い相互接続ポイントに配信されます。

インターネット相互接続は、公衆電話網相互接続と同じようには規制されていない。^[30]とはいえ、インターネット相互接続は、米国における連邦政策のいくつかの分野で主題となっている。おそらく、その最も劇的な例は、MCI ワールドコムとスプリントの合併の試みである。このケースでは、司法省は、合併がインターネット バックボーン市場に与える影響を理由に、合併を特に阻止した (そのため、承認を得るために、MCI は成功した「インターネット MCI」事業を売却する必要があった)。^[31] 2001 年、連邦通信委員会の諮問委員会であるネットワーク信頼性および相互運用性評議会は、インターネット バックボーンに、ピアリング ポリシーを公開するよう勧告した。これは、バックボーンがこれまで躊躇していたことである^{[引用が必要] 。FCC は、先進的な}電気通信がすべての米国人に合理的かつタイムリーに 提供されているかどうかを審査するセクション 706 の手続きで、バックボーン市場における競争についても審査した。

最後に、インターネット相互接続は、インターネットサービスに関する国際課金協定（ICAIS）として知られるものの下で、国際舞台で問題となっている。^[32] ICAISの議論では、インターネットバックボーンのサービスが不十分な国々が、他国（多くの場合米国）のインターネット交換ポイントへの接続に全費用を支払わなければならないのは不公平だと不満を述べている。これらの支持者は、インターネット相互接続は国際電話相互接続のように機能し、双方が費用の半分を負担するべきだと主張している。^[33] ICAISに反対する人々は、問題の多くはローカル交換ポイントを構築することで解決されると指摘している。米国に持ち込まれ交換されたトラフィックのかなりの量は、米国の交換ポイントを交換局として使用し、米国で終了することなく米国を離れると主張されている。^[34]最悪のシナリオでは、道路の片側からのトラフィックが外国の遠方の交換ポイントまで運ばれ、交換され、その後道路の反対側に戻される。^[35]通信が自由化され、市場が開かれ、バックボーンプロバイダー間の競争が起きている国は、ICAISに反対する傾向がある。^[要出典]

• 自律システム
• デフォルトフリーゾーン
• 相互接続契約
• インターネットトラフィックエンジニアリング
• ネット中立性
• 北米ネットワーク事業者グループ(NANOG)

• PeeringDB: ピアリングの場所と参加者の無料データベース
• ピアリング プレイブック (PDF): ピアリング ネットワークの戦略
• Tier 1 ピアリング要件の例: AT&T (AS7018)
• Tier 1 ピアリング要件の例: AOL トランジット データ ネットワーク (AS1668)
• Tier 2 ピアリング要件の例: Entanet (AS8468)
• サイバーテレコム :: バックボーンズ – 連邦インターネット法と政策
• ネットの仕組み: ピアリングとトランジット入門、Ars Technica