Кровоносна система світового інтернету


Інфографіка TeleGeography

Google запускає рой повітряних кульок у стратосферу, а Facebook — армію безпілотників на сонячних батареях. Але це лише маленькі іграшки гиків, які мріють покрити зв'язком всю планету. Їх амбіційні сервіси стануть крихітним доповненням до потужної базової інфраструктури Всесвітньої мережі — розгалуженої мережі наземних і підводних магістральних каналів. Ось де справжня кровоносна система сучасної цивілізації. Саме тут б'ється її пульс.

Найбільші хаби
На фізичному рівні мережа інтернет являє хабів (точок обміну трафіком), пов'язаних магістральними каналами. В точках обміну трафіком концентрується не тільки трафік, але і мережева інфраструктура (дата-центри, хостинг тощо). Найбільші точки обміну знаходяться у Франкфурті, Амстердамі, Лондоні та Парижі. У якомусь сенсі ці міста можна вважати столицями світового інтернету. Принаймні, точно найбільшими мережевими вузлами, разом з Нью-Йорком, який теж входить в п'ятірку основних хабів.

списку найбільших точок обміну трафіком у світі лідирують DE-CIX (пікова пропускна здатність 5178 Гбіт/с), AMS-IX (4270 Гбіт/с). Російська MSK-IX знаходиться на 5-му місці (2135 Гбіт/с).

Сукупна пропускна всіх міжнародних каналів зв'язку становить 180 Тбіт/с (на 2015 рік).

За кількістю міжнародних каналів Європа тривалий час була абсолютним лідером, перевершуючи будь-який інший континент. Але зараз приблизно стільки ж у Північної Америки (читай — у США), далі Азія, Південна Америка і Африка. Ще десятиліття тому більш половини міжнародних каналів зв'язку на планеті приземлялися в Європі. Зараз вже менше половини, але Європа все одно залишається ключовим вузлом в глобальній Мережі.



Європейський вузол відрізняється від інших континентів ще однією деталлю: близько 70% міжнародного трафіку переміщується між містами всередині континенту. Для порівняння, у Південної Америки і Африки прямо протилежна картина: 80% каналів йдуть до інших континентах, до Речі, 60% зовнішніх каналів Південної Америки підключені до одного зарубіжного місту: Маямі. Так що якщо в Майамі трапиться блекаут, з інтернету частково випаде Південна Америка.

Майже всі канали зв'язку між континентами прокладаються по дну океану.

Підводні бэкбоны
Підводний інтернет — напевно, найцікавіша (і секретна) частину світової мережевої інфраструктури. Секретна, тому що просто так ви не знайдете точну карту прокладки конкретного кабелю. Росія і деякі інші країни тримають цю інформацію тримається в секреті, і на те є вагомі причини (див. статті на Хабре «Підводний човен USS Jimmy Carter, її спеціальні завдання», «Потайне подсоединие до оптоволокну: методи і заходи»). Від стороннього підключення не захищений ні один кабель, де б він не знаходився.


Карта підводних кабелів 2016 року

даними на 2014 рік, по дну океану прокладено 285 кабелів зв'язку, з них 22 не використовувалися, це так звані «темні кабелі» («темний оптоловокно») — такі невикористані кабелі у великій кількості є і на суші. Наприклад, та ж компанія Google скуповує темне оптоволокно для зв'язку між дата-центрами. Коли по темному оптоволокну пускають сигнал, кажуть, що його «запалили», як лампу.

Розрахунковий термін служби оптоволокна становить 25 років — це суто теоретична величина. Передбачається, що протягом такого часу комерційна експлуатація каналу буде мати сенс. Відповідно, виходячи з такого строку економісти розраховують окупність інвестицій. Наприклад, для компанії Google вигідніше прокласти власний кабель через Тихий океан, ніж 25 років орендувати чужий.



По мірі зростання трафіку в інтернеті (він зростає приблизно на 37% в рік) оператори виробляють апгрейд оптоволокна — «ущільнюють» його, щоб передавати дані одночасно в декількох спектральних каналах за рахунок спектрального ущільнення. Крім того, впроваджуються більш ефективні техніки фазової модуляції і встановлюється більш сучасне кінцеве обладнання. Відповідно, пропускна здатність магістрального каналу збільшується пропорційно смузі частот, на яких передаються дані.

Доброю ілюстрацією є трансатлантична інформаційна магістраль. У 2003-2014 роки тут не було прокладено жодного (!) нового кабелю, зате пропускна спроможність діючих каналів збільшилася в 2,4 рази виключно за рахунок ущільнення каналів і апгрейда обладнання. І в цих кабелів ще залишився великий запас на майбутнє.


Збільшення пропускної здатності трансатлантичних каналів зв'язку в 2003-2014 роки

Прокладка нового кабелю і введення його в експлуатацію — тривала процедура, яка триває кілька років, і досить дорога, тому кілька корпорацій зазвичай спільно фінансують такі проекти, а потім ділять між собою оптоволоконні пар в кабелі. Наприклад, 29 червня 2016 року компанія Google з партнерами (China Mobile International, China Telecom Global, Global Transit, KDDI, Singtel) оголосили про введення в експлуатацію найбільшого підводного кабелю в світі — транстихоокеанского кабелю FASTER на 60 Тбіт/с. Кабель довжиною 9000 км пов'язав Японію і США (тут Японія виконує роль хаба між США і Китаєм).


FASTER

Цей конкретний кабель складається з 6 оптоволоконних пар. Кожна пара здатна передавати сигнал в 100 діапазонах довжини хвилі по 100 Гбіт/с на кожну довжину (10 Тбіт/с на кожну оптоволоконну пару). Це відповідає 60 Тбіт/с максимальної пропускної здатності для кожного кабелю — це не теоретична, а реальна максимальна пропускна здатність, продемонстрована в тестах.

Але в перший час пропускна здатність навіть близько не наблизиться до цієї межі. На першому етапі будуть задіяні лише від 2 до 10 каналів, тобто 2-10% максимальної пропускної здатності кабелю. Протягом 25-річного терміну експлуатації Google з партнерами будуть поступово збільшувати його пропускну здатність, по мірі необхідності.

Google належить один або два з шести оптоволоконних пар в кабелі, точна інформація тримається в секреті. Хоча вартість прокладки трансатлантичної магістралі FASTER склала $300 млн, для інтернет-компанії це дійсно дешевше, ніж орендувати такі ж канали в інших. Крім того, Google отримує більший контроль над лініями зв'язку, які пов'язують її дата-центри.

До речі, Microsoft і Facebook за прикладом Google зараз теж формують консорціум для прокладки свого трансатлантичного кабелю.

Мережі в Європі


Якщо магістральні канали зв'язку порівняти з кровоносною системою сучасної цивілізації, Європа — її серце.

Карта магістральних каналів у Європі з кожним роком трохи змінюється. Між найбільшими вузлами мережі іноді прокладаються нові канали з більшою пропускною здатністю і/або меншою затримкою (тобто по більш оптимального маршруту). У деяких випадках канали можуть взагалі «пропадати», тобто їх перестають використовувати, якщо оператор з якоїсь причини вирішить перенаправити лінк від одного міста до іншого. На початку 2000-х найбільшим міжнародним каналом зв'язку у світі був трансатлантичний маршрут Нью-Йорк–Лондон, але в 2009 році проклали більш товстий канал Амстердам–Лондон, а потім і цей рекорд був побитий новим «чемпіоном» — трасою Франкфурт–Париж.

Приблизно в цей час сформувалася остаточна структура мережевих магістралей в Європі з чотирма найбільшими в світі крапками обміну трафіком.

  1. Франкфурт
  2. Лондон
  3. Париж
  4. Амстердам
світовій статистиці, всього лише близько 25% найпопулярніших сайтів кожної країни розміщуються у себе на батьківщині (в середньому). Частка національного хостингу помітно вище в Китаї, Ірані, Туреччині та Росії, зі зрозумілих причин.


Фізичне місце розташування серверів 100 найбільш популярних сайтів в деяких країнах, квітень 2015 рік. Джерело: TeleGeography

Зв'язок з Росією
З точки зору надійності оптимально розміщення сервера біля найбільшої точки обміну трафіком, яка пов'язує Росію з світовим інтернетом.

Росії в якомусь сенсі пощастило. Поруч з російським сегментом інтернету розташовуються найбільші у світі мережеві хаби. Найближча географічно і, за збігом обставин, найбільша в світі з точок обміну трафіком — DE-CIX у Франкфурті. Сюди підключені три найбільших російських оператора обміну трафіком MSK-IX (2 Тбита/с), Data-IX (2 Тбита/с), W-IX (1 Тбіт/с), із середнім навантаженням 3,2 Гбита/с.

карті магістральних мереж «Ростелекома» і карті міжнародного магістрального оператора RETN показано, якими каналами російський сегмент підключається до найбільших світових точок обміну. Позначена і нова швидка лінія «Ростелекома» з Москви у Франкфурт.


Карта магістральних мереж «Ростелекома»


Карта магістральних мереж RETN

Для обміну трафіком оператори можуть укладати угоди один з одним або вибрати більш просунутий пірінг зразок W-IX. Ця система працює в межах одного міста на другому рівні, і зв'язок між учасниками здійснюється, як і в будь-якому іншому пиринге, безпосередньо. У той же час, через рауса-сервер здійснюється зв'язок з усіма іншими точками обміну трафіком, в яких W-IX є учасником.


W-IX

W-IX має свої міжнародні канали між найбільшими точками обміну трафіком.


W-IX


W-IX

Експерти відзначають, що в останні роки намітилася деяка тенденція до локалізації трафіку, коли сервери розміщують усередині національних кордонів тієї країни, де знаходиться основна аудиторія. На користь локалізації грає поширення CDN-сервісів та заходів інформаційної безпеки, пов'язані з загрозою витоку конфіденційної інформації. Зараз не тільки Росія, але й інші країни розглядають закони, які зобов'язують зберігати конфіденційну інформацію (в тому числі фінансового та медичного характеру) тільки всередині країни.

На щастя, вимоги локалізації зачіпають тільки обмежена кількість веб-сайтів, так що інтернет-компанії можуть вибрати місце хостингу виходячи з власних потреб. Розміщення серверів поряд з глобальними мережевими хабами не робить сервери доступніше для глобальної аудиторії і виходить набагато дешевше, тому що навколо хабів концентрується вся відповідна мережева інфраструктура, в тому числі дата-центри і хостинг-провайдери.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.