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コンピュータネットワークにおいて、ピアリングとは、管理上は分離されているインターネットネットワーク同士を自主的に相互接続し、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ことを指します。ピアリングは決済不要であり、「請求・保持」または「送信者側が全額保持」とも呼ばれます。つまり、トラフィックの交換に関して、どちらの当事者も相手方に料金を支払う必要はなく、それぞれ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がピアリングを行う合意は、ネットワークの物理的な相互接続、Border Gateway Protocol (BGP) を介したルーティング情報の交換、行動規範への暗黙の合意、そしてごくまれなケース (0.07%) では正式な契約文書によって実現される。[ 1 ] [ 2 ]
0.02%のケースでは、「ピアリング」という言葉が、何らかの決済を伴う状況を説明するために使用されています。これらの例外は曖昧さを生み出す可能性があると見なされるため、「決済なしピアリング」というフレーズが、通常のコストなしピアリングを明確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、NSFNetの許容使用ポリシー(AUP) やANS の相互接続ポリシー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するためにAlternet / UUNET (現在のVerizon Business )、PSI、CERFNETによって設立された Commercial Internet eXchange (CIX) でした。[ 4 ] CIX のインフラストラクチャは、PSI が管理する単一のルーターで構成され、当初はカリフォルニア州サンタクララに設置されていました。有料の CIX メンバーは、ルーターに直接または専用線経由で接続することができました。しばらくして、ルーターは Pacific Bell SMDS クラウドにも接続されました。ルーターは後に、Digital Equipment Corporation (DEC)が開発および運営するPalo Alto Internet Exchange (PAIX) に移されました。 CIXはOSI参照モデルの第2層ではなく第3層で動作し、また、参加者全員ではなく参加者のうちの1社によって運営されていたため中立ではなく、一部の参加者から支援を受けたロビー活動を行い、他の参加者からは支援を受けなかったため、今日ではインターネットエクスチェンジポイントとはみなされないだろう。しかしながら、CIXはまさにその名を冠した最初の存在であった。
現代のニュートラルなイーサネットベースの交換局に似た最初の交換局は、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バックボーンへの資金提供を打ち切ったとき、その機能を代替するインターネット交換局が必要となり、当初の政府資金は既存のMAEを支援し、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）と呼ばれる他の3つの交換局を立ち上げるために使用されました。 [ 5 ]現在、これら4つはすべて廃止されているか、インターネット交換局として機能していません。
インターネットの普及とトラフィック量の増加に伴い、これらのNAP（ネットワークアクセスポイント）はネットワークのボトルネックとなった。初期のNAPのほとんどはFDDI技術を利用しており、各参加者に100 Mbit/sの容量しか提供していなかった。これらの交換局の中には、 ATM技術にアップグレードし、OC-3（155 Mbit/s）およびOC-12（622 Mbit/s）の容量を提供するようになったものもあった。
他の将来有望な交換局事業者は、ギガビットイーサネット（1,000 Mbit/s）などのイーサネット技術の提供に直接乗り出し 、コスト削減と容量増加により、インターネット交換局の主流技術となりました。現在では、主要な交換局のほぼすべてがイーサネットのみで運用されており、最大規模の交換局の多くは10ギガビット、40ギガビット、さらには100ギガビットのサービスを提供しています。
ドットコムバブル期には、多くの交換拠点やキャリアニュートラルなコロケーションプロバイダーが、米国だけでキャリア間の相互接続を促進するために、最大50か所もの拠点を建設する計画を立てていました。しかし、ドットコムバブル崩壊後、これらの計画はほぼ全て放棄され、今日では、最大規模のネットワーク間であっても、これほどのレベルの相互接続を維持することは、経済的にも技術的にも実現不可能だ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独立した個別のネットワークの集合体であり、各自律システムは、グローバルに一意なIPアドレスのセットと、固有のグローバル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は、正確には2種類に分類される。
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ためには、次のいずれかの条件を満たす必要があります。
インターネットは、グローバルな、あるいはエンドツーエンドの到達可能性という原則に基づいています。これは、インターネットのどのユーザーも、他のどのユーザーとも透過的にトラフィックを交換できることを意味します。したがって、ネットワークがインターネットに接続されているのは、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している場合のみです（これら2つのネットワークがまとめて「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）で行われますが、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うことができます。[ 6 ] [ 7 ]
ピアリングとは、2つのネットワークが相互に自由にトラフィックを交換し、相互利益を得ることを指します。[ 8 ] [ 9 ]この「相互利益」は、ピアリングの動機として最もよく挙げられ、多くの場合「トランジットサービスのコスト削減」とだけ説明されます。その他の、より目に見えにくい動機としては、以下のようなものがあります。
ピアリングに使用される物理的な相互接続は、2つのタイプに分類されます。
パブリックピアリングは、一般的に共有ファブリックと呼ばれるレイヤ2アクセス技術を介して行われます。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）として知られていました。今日では、それらは交換ポイントまたはインターネットエクスチェンジ（「IXP」）と呼ばれることがほとんどです。世界最大の交換ポイントの多くは数百の参加者を抱えており、都市全体にまたがる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は、ピアリングに関心のあるネットワークが単一のポートを介して他の多くのネットワークと相互接続することを可能にするため、プライベートピアリングよりも「容量は少ない」ものの、より多くのネットワークと接続できると考えられています。小規模なネットワークや、ピアリングを始めたばかりのネットワークの多くは、パブリックピアリングの交換ポイントが、ピアリングに前向き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手段となることに気づいています。一部の大規模ネットワークは、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」を実施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が、他の大規模ネットワークはパブリック交換に全く参加したがらない場合もあります。
特に米国では、いくつかの交換ポイントは商用キャリアニュートラルな第三者によって運営されており、それらは多くの場合データセンターであり、費用対効果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、他のどの当事者とも共有されない専用容量を提供するレイヤ 1 またはレイヤ 2 メディアを介して、2 つのネットワーク間のみを直接相互接続するものです。インターネットの歴史の初期には、多くのプライベートピアが、個々の通信事業者所有の施設間で「通信事業者」が提供するSONET回線を介して発生していました。今日では、ほとんどのプライベートピアリング相互接続は、キャリア ホテルデータセンター[ 12 ]またはキャリア ニュートラル コロケーション施設で発生しており、同じ建物内の参加者間で直接クロスコネクト (プライベート ネットワーク相互接続、PNI) をプロビジョニングでき、通常は通信事業者の回線よりもはるかに低コストです。コロケーション センターでは、多くの場合、顧客、インターネット トランジット プロバイダー、クラウド プロバイダー間のプライベート ピアリング接続[ 13 ] [ 14 ] 、顧客同士を接続するためのミートミー ルーム[ 15 ] 、インターネット エクスチェンジ ポイント[ 16 ] [ 17 ] 、インターネットに接続する光ファイバー海底通信ケーブルの陸揚げ点と端末機器[ 18 ]をホストしています。 [ 19 ]
インターネット上のトラフィックの大部分、特に大規模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行われます。しかし、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が膨大であるため、多くのネットワークは、「小規模」ネットワークや、相互利益をもたらすことがまだ証明されていない「新規」ネットワークに対して、プライベートピアリングを提供することに消極的です。
ティア 1 ネットワークは、多くの場合、パブリック インターネット エクスチェンジには参加せず[ 20 ]、参加者にトランジット サービスを販売し、プライベート ピアリングに従事します。[ 21 ]コロケーション センターは、多くの場合、顧客、インターネット トランジット (ティア 1) プロバイダー、クラウド プロバイダー間のプライベート ピアリング接続をホストします。[ 22 ] [ 23 ]
インターネットの歴史を通じて、ピア間の合意にはさまざまな種類があり、握手による合意から、1つまたは複数の当事者が必要とする書面による契約まで多岐にわたります。このような合意では、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となる可能性のある活動のリスト、不正行為とみなされ関係の終了につながる可能性のある活動のリスト、および関係を終了する方法に関する詳細が規定されます。この種の詳細な契約は、通常、最大規模のISP間、および最も規制の厳しい経済圏で事業を展開する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契約の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、もはや相互利益がないと判断した場合、ピアリングを停止することを決定する場合があります。これはデピアリングと呼ばれます。あるネットワークが別のネットワークとのピアリングを解除したいと考える理由には、次のようなものがあります。
状況によっては、ピアリングを解除されたネットワークが、ピアが削除された際に、意図的な行為または不作為によって、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場合があることが知られています。その目的は、ピアリングを解除したネットワークに、ピアリングを復元せざるを得ないほどの顧客からの苦情を起こさせることです。その例としては、負荷を処理するのに十分な容量がない経路にトラフィックを強制的に送ったり、他のネットワークとの間の代替経路を意図的にブロックしたりすることが挙げられます。このような状況の注目すべき例としては、以下のようなものがあります。
「ドーナツピアリング」モデル[ 36 ]は、インターネットの大部分を構成する中小規模の地域ネットワークの集中的な相互接続を説明しています。[ 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相互接続が不十分なコア「ドーナツホール」を持つトーラスとしてモデル化できます。 [ 37 ]
前述の通り、一部の通信事業者は、自称ティア1ネットワークのカルテルを形成しようと試み、名目上は寡占状態外のネットワークとのピアリングを拒否した。[ 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時に、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。 [ 38 ] [ 39 ]
BGP AS-AS 隣接関係の大部分は、多国間ピアリング契約 (MLPA) によって成立します。[ 1 ]多国間ピアリングでは、無制限の数の参加者が共通の条件でトラフィックを交換することに同意し、各参加者が同意する単一の契約を使用します。多国間ピアリングは通常、ルートサーバまたはルートリフレクタ (受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は異なります) で技術的に実装され、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主な批判は 2 つあります。1 つは、2 つの参加者間のレイヤ 2 接続が理論的に故障しても、ルートサーバとのレイヤ 2 接続が維持されるため、転送プレーンとルーティングプレーンの運命の共有が崩れること、もう 1 つは、すべての参加者が互いに同じ区別のないルーティング ポリシーで扱うことを強制することです。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つつ、新しいピアが交換にルートを提供し始める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協定とルートサーバーは現在では広く良い慣行として認識されていますが、強制的な多国間ピアリング協定（MMLPA）は長い間良い慣行ではないと合意されています。[ 40 ]
現代のインターネットは、過去のどの時代よりもはるかに多くのピアリング拠点で運用されており、その結果、インターネット上のトラフィックの大部分においてパフォーマンスの向上とルーティングの改善が実現しています。[ 1 ]しかし、コスト削減と効率向上の観点から、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拠点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、サンパウロのPonto de Troca de Tráfego Metro São Paulo（ピアリングネットワーク2,289）、ジャカルタのOpenIXP （ピアリングネットワーク1,097）、フランクフルトのDE-CIX（ピアリングネットワーク1,050）です。[ 41 ]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、非営利の会員制交換ポイントが支配的な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見られるトラフィックははるかに少ないです。Equinixが運営する多数の交換ポイントは、一般的に最大規模と考えられていますが、トラフィックの数値は一般には公開されていません。その他の重要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などがあります。
取引所の公開トラフィック統計情報へのURLは以下のとおりです。
BGPルーティングプロトコルの複雑さの多くは、ピアリングおよびトランジット契約の適用と微調整を支援するために存在します。BGPを使用すると、オペレーター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。ルーティングの決定には、ローカルプリファレンス、マルチ出口識別子（MED）、およびASパスの3つが一般的に使用されます。ローカルプリファレンスは、ネットワーク内部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、内部および顧客アドバタイズメントに対してより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は、有料IPトランジットよりも優先されるように構成されます。
BGPで通信するネットワーク同士は、マルチ出口識別子（MED）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していません。ネットワークが複数の場所で相互接続する場合、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の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互いのトラフィックをそれぞれのネットワーク上で転送する負担を共有します（コールドポテト方式）。ホットポテト方式または最近傍出口ルーティングは、インターネットで一般的に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る方式です。
インターネットの相互接続は、公衆電話網の相互接続と同じように規制されていません。[ 42 ]それにもかかわらず、インターネットの相互接続は、米国における連邦政府の政策のいくつかの分野の対象となっています。おそらく最も劇的な例は、MCIワールドコムとスプリントの合併の試みです。この場合、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、合併を阻止しました（そのため、MCIは承認を得るために、成功している「internetMCI」事業を売却する必要がありました）。[ 43 ] 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相互運用性評議会は、インターネットバックボーンがピアリングポリシーを公開することを推奨しました。これは、それまで彼らが躊躇していたことです。FCCはまた、高度な電気通信がすべてのアメリカ人に合理的かつタイムリーな方法で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、バックボーン市場の競争を審査しました。
最後に、インターネット相互接続は、国際インターネットサービス料金協定（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ます。[ 44 ] ICAISの議論では、インターネットバックボーンが十分に整備されていない国々が、別の国、多くの場合米国にあるインターネット交換ポイントへの接続費用を全額負担しなければならないのは不公平だと訴えています。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、各当事者が費用の半分を負担すべきだと主張しています。[ 45 ] 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できると指摘しています。米国に持ち込まれて交換されたトラフィックのかなりの部分は、米国の交換ポイントを交換局として使用しながら米国を離れ、米国で終端しないと主張しています。[ 46 ]最悪のシナリオでは、通りの片側からのトラフィックが外国の遠く離れた交換ポイントまで運ばれ、交換されてから、通りの反対側に戻されます。[ 47 ]通信が自由化され、市場が開放され、基幹プロバイダー間の競争が行われている国は、ICAISに反対する傾向がある。
分析された契約のうち、1,347件(0.07%)が書面による契約で正式に締結された。これは2011年の0.49%から減少している。残りの1,934,166件(99.93%)は、当事者が書面を作成せずに非公式または一般的に理解されている条件に合意した「握手」による契約であった。
分析した契約のうち、1,935,111件(99.98%)は対称的な条件であり、各当事者が相手方と同じ条件を与え、受け取っていた。非対称条件（当事者間で明確に定義された相違点のある条件の授受）があったのはわずか403件（0.02%）で、これらの例外は2011年の0.27%から減少しました。非対称契約の典型的な例としては、一方の当事者が、そうでなければ得られないルートに対して他方の当事者に補償を行うもの（「有料ピアリング」または「オンネットルート」と呼ばれることもあります）、または一方の当事者が他方の当事者によって課せられた条件や要件（「最低ピアリング要件」）を満たすことが義務付けられているもの（多くの場合、トラフィック量、相互接続場所の数、または地理的分布に関するもの）などがあります。
インターネット市場モデルのパフォーマンスは、従来の規制された音声トラフィック交換の形態のパフォーマンスとは大きく異なります。インターネット トランジットの価格を同等の音声通話分レートの形で表すと、1 分あたり約 0.0000008 米ドルとなり、通常の音声通話レートよりも 5 桁低い値になります。これは、インターネットのマルチステークホルダー市場主導型の性質を裏付ける注目すべき、しかしあまり認識されていない証拠です。