Pontos de Troca de Tráfego na Internet do Brasil

Olá Pessoal.

Uma forma de promover o desenvolvimento da Internet em termos de conectividade e desempenho é através da implantação dos chamados Pontos de Troca de Tráfego (PTT), do inglês Internet eXchange Point (IXP). Por possuírem dezenas ou centenas de Sistemas Autônomos (membros) conectados, atualmente os PTTs têm um papel crítico no ecossistema da Internet. Os PTTs tiveram um papel muito importante na distribuição de tráfego durante a Copa do Mundo de 2014 e o esperado é que sejam importantes novamente durante os Jogos Olímpicos de 2016, uma vez que permitem uma melhor distribuição de tráfego nas proximidades do usuário final.

Origem dos PTTs na Internet

Desde 1987 até 1994 a operação do backbone da rede NSFNET era responsabilidade da National Science Foundation (NSF) que, a partir de 1992, deu início a um plano para transferir a operação do núcleo da Internet para o setor privado. Foi no contexto desse novo ecossistema comercial que surgiram três elementos importantes: (i) Network Service Providers (NSP), responsáveis pela operação do backbone; (ii) Network Access Points (NAP), para transportar tráfego entre os NSPs a partir de locais estratégicos nos EUA; e (iii) Routing Arbiter (RA), para coletar e propagar informações de roteamento nos NAPs (similar aos modernos Route Servers). A concepção dos PTTs nasceu ainda nessa época, uma vez que os NAPs foram criados para ser um ponto físico de conexão de vários NSPs. Ao longo dos anos os NAPs enfraqueceram porque eram mantidos por grandes operadoras que tinham interesses próprios, o que motivou a desconexão das demais operadoras. 

As grandes operadoras somente tinham interesse de se conectar diretamente (peering) com outras de mesmo nível, demonstrando pouco (ou nenhum) interesse no peering aberto com outras operadoras menores. Em 1999 a necessidade por circuitos ponto-a-ponto entre as grandes operadoras escalava linearmente e custava caro, além do fato de que algumas vezes as concessionários telefônicas levavam mais de um ano para entrar um circuito. Diante dessa situação as grandes operadoras perceberam que o estabelecimento de peering privado através de um PTT neutro era mais rápido e econômico, tornando esse modelo dominante na Internet atual. 

Como Funcionam os PTTs?

Por definição o PTT é uma infraestrutura compartilhada que é instalada em uma região para receber a conexão de Sistemas Autônomos (através de peering) com o objetivo principal de otimizar o desempenho da Internet ao manter a troca de tráfego mais localizada entre diferentes redes pertencentes a uma mesma região, diminuindo, assim, o número de saltos entre membros geograficamente próximos. 

Seu núcleo é bastante complexo em termos de quantidade de conexões porque hospeda centenas de membros, por isso requer equipamentos de alto desempenho capazes de processar altas taxas de pacotes por segundo (pps). Apesar dessa complexidade, sua arquitetura é simples de entender, uma vez que o o objetivo do PTT se resume a prover um ponto centralizado de conexão através de uma switching-fabric baseada em tecnologia Ethernet (camada 2), conforme observado na figura abaixo.

Uma vez fisicamente conectados no PTT, seus membros podem acordar em fazer o peering multilateral (aberto) com todos os demais membros ou o peering bilateral (privado) de natureza seletiva ou restritiva, sendo que as configurações para o anúncioe alcançabilidade de prefixos IP são realizadas por meio do protocolo BGP (RFC 4271), via sessão TCP na porta 179. Para minimizar a complexidade de configuração individual do peering entre todos os membros através de uma topologia full-mesh, são instalados elementros centrais denominados servidores de rotas (RS) na infraestrutura do PTT, de maneira que um Sistema Autônomo é capaz de trocar rotas com os demais membros através do estabelecimento de uma única sessão BGP com o RS (peering multilateral), conforme pode ser observado na figura acima.

PTTs na Internet do Brasil

O Brasil lidera a região da América Latina operando mais de metade de todos os PTTs do continente e segue um modelo de negócios interessante que pode insipirar outros países em desenvolvimento. No cenário nacional o projeto IX.br (também conhecido como PTTMetro) contempla todos os PTTs públicos em operação, sendo o PTT-SP o maior da América Latina com registros médios de troca de tráfego da ordem de 600 Gbps e picos de 800 Gbps. Atualmente o IX.br está entre os dez que mais trocam tráfego no mundo, sendo o quinto maior em número de participantes. A tabela abaixo traz uma síntese de alguns dos maiores PTTs públicos do mundo em que é possível observar o grau de relevância do IX.br.

Desde 2006 o Brasil saltou de apenas 4 PTTs para 25 em operação (vide mapa abaixo), com 16 novas localidades em estudo, especialmente nas regiões norte e centro-oeste que são mais carentes de conectividade. Segundo o NIC.br, atualmente há 45 candidatos interessados em hospedar os novos IXPs. O objetivo maior por trás do projeto de expansão do IX.br é melhorar o desempenho da Internet no país e atrair provedores de acesso e de conteúdo para essas áreas mais carentes de conectividade. 

Fonte: IX.br (http://ix.br)

O modelo de negócios do PTT pode ser de natureza privada (comum nos Estados Unidos) ou aberta (comum na Europa e no Brasil). Na maioria dos casos, inclusive no Brasil, o objetivo principal do PTT é prover um ambiente aberto e indiscriminatório de natureza pública para estimular a colaboração e melhorar a troca de tráfego, alavancando a qualidade da Internet na sua região de operação. 

Samuel.

Fonte: Samuel Henrique Bucke Brito, Mateus Augusto Silva Santos, Ramon dos Reis Fontes, Danny Alex Lachos Perez, Christian Esteve Rothenberg. "Anatomia do Ecossistema de Pontos de Troca de Trafego Publicos na Internet do Brasil". [Slides] In XXXIII Simposio Brasileiro de Redes de Computadores (SBRC). Vitoria, ES, Brazil. May 18-22, 2015.