مطالعه پایداری بخش های اینترنت ملی برای سال 2019

این مطالعه توضیح می‌دهد که چگونه شکست یک سیستم خودمختار (AS) بر اتصال جهانی یک منطقه خاص تأثیر می‌گذارد، به خصوص وقتی صحبت از بزرگترین ارائه‌دهنده خدمات اینترنت (ISP) در آن کشور باشد. اتصال به اینترنت در سطح شبکه توسط تعاملات بین سیستم های مستقل هدایت می شود. با افزایش تعداد مسیرهای جایگزین بین AS، تحمل خطا به وجود می آید و پایداری اینترنت در یک کشور معین افزایش می یابد. با این حال، برخی از مسیرها اهمیت بیشتری نسبت به مسیرهای دیگر پیدا می کنند، و داشتن مسیرهای جایگزین تا حد امکان در نهایت تنها راه برای اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم (به معنای AS) است.

اتصال جهانی هر AS، خواه یک ارائه دهنده اینترنت کوچک باشد یا یک غول بین المللی با میلیون ها مشتری خدمات، به کمیت و کیفیت مسیرهای آن به ارائه دهندگان Tier-1 بستگی دارد. به عنوان یک قاعده، Tier-1 به معنای یک شرکت بین المللی است که خدمات حمل و نقل IP جهانی و اتصال به سایر اپراتورهای Tier-1 را ارائه می دهد. با این حال، هیچ تعهدی در یک باشگاه نخبه خاص برای حفظ چنین ارتباطی وجود ندارد. فقط بازار می تواند این گونه شرکت ها را برای ارتباط بی قید و شرط با یکدیگر و ارائه خدمات با کیفیت بالا ترغیب کند. آیا این انگیزه کافی است؟ در زیر در بخش اتصال IPv6 به این سوال پاسخ خواهیم داد.

اگر یک ISP حتی یکی از اتصالات Tier-1 خود را از دست بدهد، احتمالاً در برخی از نقاط جهان در دسترس نخواهد بود.

اندازه گیری قابلیت اطمینان اینترنت

تصور کنید که AS تخریب شبکه قابل توجهی را تجربه کند. ما به دنبال پاسخی برای این سوال هستیم: "چند درصد از AS در این منطقه می توانند ارتباط خود را با اپراتورهای Tier-1 از دست بدهند و در نتیجه دسترسی جهانی را از دست بدهند"؟

روش تحقیقچرا چنین وضعیتی را شبیه سازی می کنیم؟ به بیان دقیق، زمانی که BGP و دنیای مسیریابی بین دامنه‌ای در مرحله طراحی بودند، سازندگان فرض کردند که هر AS غیر ترانزیت حداقل دو ارائه‌دهنده بالادستی برای اطمینان از تحمل خطا در صورت شکست یکی از آنها داشته باشد. با این حال، در واقعیت همه چیز کاملاً متفاوت است - بیش از 45٪ از ISP ها فقط یک اتصال به حمل و نقل بالادستی دارند. مجموعه ای از روابط غیر متعارف بین ISP های حمل و نقل، قابلیت اطمینان کلی را بیشتر کاهش می دهد. بنابراین، آیا ISP های حمل و نقل در حال سقوط هستند؟ پاسخ مثبت است و اغلب این اتفاق می افتد. سوال درست در این مورد این است: "چه زمانی یک ISP خاص دچار افت اتصال خواهد شد؟" اگر چنین مشکلاتی برای کسی دور از دسترس به نظر می رسند، ارزش دارد قانون مورفی را به خاطر بسپارید: "هر چیزی که ممکن است اشتباه پیش برود، اشتباه خواهد شد."

برای شبیه سازی یک سناریوی مشابه، ما همان مدل را برای سومین سال متوالی اجرا می کنیم. در همان سال، ما فقط محاسبات قبلی را تکرار نکردیم - به طور قابل توجهی دامنه تحقیقات خود را گسترش دادیم. مراحل زیر برای ارزیابی قابلیت اطمینان AS دنبال شد:

• برای هر AS در جهان، ما تمام مسیرهای جایگزین برای اپراتورهای Tier-1 را با استفاده از مدل رابطه AS، که به عنوان هسته محصول Qrator.Radar عمل می کند، به دست می آوریم.
• با استفاده از پایگاه جغرافیایی IPIP، هر آدرس IP هر AS را به کشور مربوطه آن نگاشت کردیم.
• برای هر AS، سهم فضای آدرس آن مربوط به منطقه انتخاب شده را محاسبه کردیم. این به فیلتر کردن شرایطی کمک کرد که در آن یک ISP ممکن است در یک نقطه تبادل در یک کشور خاص حضور داشته باشد، اما در کل منطقه حضور ندارد. یک مثال گویا هنگ کنگ است، جایی که صدها نفر از اعضای بزرگترین صرافی اینترنتی آسیا HKIX با حضور صفر در بخش اینترنت هنگ کنگ، ترافیک تبادل می کنند.
• پس از به دست آوردن نتایج واضح برای AS در منطقه، ما تأثیر شکست احتمالی این AS را بر سایر AS ها و کشورهایی که در آنها حضور دارند ارزیابی می کنیم.
• در نهایت، برای هر کشور، ما AS خاص را پیدا کردیم که بیشترین درصد سایر AS ها را در آن منطقه تحت تأثیر قرار داد. AS های خارجی در نظر گرفته نمی شوند.

قابلیت اطمینان IPv4

در زیر می توانید 20 کشور برتر را از نظر قابلیت اطمینان از نظر تحمل خطا در صورت بروز یک خرابی AS مشاهده کنید. در عمل، این بدان معنی است که کشور اتصال اینترنتی خوبی دارد و این درصد نشان دهنده نسبت ASهایی است که در صورت از کار افتادن بزرگترین AS، اتصال جهانی را از دست خواهند داد.

حقایق فوری:

• ایالات متحده آمریکا 11 رتبه از رتبه 7 به 18 سقوط کرد.
• بنگلادش از 20 تیم برتر خارج شد.
• اوکراین با 8 پله صعود به جایگاه چهارم رسید.
• اتریش از 20 رتبه اول سقوط کرد.
• دو کشور به 20 کشور برتر بازگشتند: ایتالیا و لوکزامبورگ پس از خروج به ترتیب در سال 2017 و 2018.

هر ساله حرکات جالبی در رتبه بندی پایداری رخ می دهد. سال گذشته نوشتیم که عملکرد کلی 20 کشور برتر از سال 2017 تغییر چندانی نکرده است. شایان ذکر است که سال به سال شاهد روند مثبت جهانی به سمت بهبود قابلیت اطمینان و در دسترس بودن کلی هستیم. برای نشان دادن این نکته، ما میانگین و میانگین تغییرات طی 4 سال را در رتبه بندی پایداری کلی IPv4 در تمام 233 کشور مقایسه می کنیم.

تعداد کشورهایی که توانسته‌اند وابستگی خود به یک AS را به کمتر از 10 درصد کاهش دهند (نشانه‌ای از تاب‌آوری بالا) نسبت به سال گذشته 5 مورد افزایش یافته و تا سپتامبر 2019 به 35 بخش ملی رسیده است.

بنابراین، به عنوان مهم ترین روند مشاهده شده در طول دوره مطالعه ما، افزایش قابل توجهی در انعطاف پذیری شبکه ها در سراسر جهان، هم در IPv4 و هم IPv6 شناسایی می کنیم.

انعطاف پذیری IPv6

ما چندین سال است که تکرار می‌کنیم این فرض اشتباه که IPv6 همانند IPv4 کار می‌کند، یک مشکل ساختاری اساسی در فرآیند توسعه و پیاده‌سازی IPv6 است.

سال گذشته درباره جنگ‌های همتا نه تنها در IPv6، بلکه در IPv4 نیز نوشتیم، جایی که Cogent و Hurricane Electric با یکدیگر ارتباط برقرار نمی‌کنند. امسال با شگفتی متوجه شدیم که یکی دیگر از رقبای سال گذشته، دویچه تلکام و ورایزون آمریکا، در ماه می 6 با موفقیت همتاسازی IPv2019 را ایجاد کردند. بعید است که اشاره ای به آن پیدا کنید، اما این یک گام بزرگ است - دو ارائه دهنده بزرگ Tier-1 مبارزه را متوقف کردند و در نهایت با استفاده از پروتکلی که همه ما خواهان توسعه بیشتر آن هستیم، یک اتصال همتا به همتا برقرار کردند.

برای اطمینان از اتصال کامل و بالاترین قابلیت اطمینان، مسیرهای مربوط به اپراتورهای Tier-1 باید همیشه وجود داشته باشند. ما همچنین درصد AS ها را در کشوری محاسبه کردیم که به دلیل جنگ های همتا، فقط اتصال جزئی در IPv6 دارند. در اینجا نتایج آمده است:

یک سال بعد، IPv4 به طور قابل توجهی قابل اعتمادتر از IPv6 باقی می ماند. میانگین قابلیت اطمینان و پایداری IPv4 در سال 2019 62,924 درصد و برای IPv54,53 6 درصد است. IPv6 همچنان دارای نسبت بالایی از کشورهایی است که دسترسی جهانی ضعیفی دارند - یعنی درصد بالایی از اتصال جزئی.

در مقایسه با سال گذشته، شاهد بهبود قابل توجهی در سه کشور بزرگ، به ویژه در بعد اتصال جزئی بودیم. سال گذشته ونزوئلا 33 درصد، چین 65 درصد و امارات 25 درصد بودند. در حالی که ونزوئلا و چین به طور قابل توجهی اتصال خود را بهبود بخشیده اند و به چالش های جدی شبکه های نیمه متصل به هم پرداخته اند، امارات متحده عربی بدون حرکت مثبت در این زمینه باقی مانده است.

دسترسی پهنای باند و سوابق PTR

با تکرار سؤالی که از سال گذشته از خود می‌پرسیدیم: «آیا این درست است که ارائه‌دهنده پیشرو در یک کشور همیشه بیش از همه یا هر کشور دیگری بر قابلیت اطمینان منطقه‌ای تأثیر می‌گذارد؟»، ما معیار دیگری را برای مطالعه بیشتر ایجاد کرده‌ایم. شاید مهم‌ترین ارائه‌دهنده اینترنت (بر اساس مشتری) در یک منطقه معین، لزوماً سیستم مستقلی نباشد که بیشترین اهمیت را در ارائه اتصال جهانی دارد.

سال گذشته، ما تشخیص دادیم که دقیق ترین شاخص اهمیت واقعی یک ارائه دهنده را می توان بر اساس تجزیه و تحلیل سوابق PTR است. آنها معمولاً برای جستجوی معکوس DNS استفاده می شوند: با استفاده از یک آدرس IP، نام میزبان یا نام دامنه مرتبط را می توان شناسایی کرد.

این بدان معنی است که PTR می تواند اندازه گیری تجهیزات خاص را در فضای آدرس یک اپراتور فردی فعال کند. از آنجایی که ما از قبل بزرگترین AS ها را برای هر کشور در جهان می شناسیم، می توانیم رکوردهای PTR را در شبکه های این ارائه دهندگان حساب کنیم و سهم آنها را در بین تمام رکوردهای PTR در منطقه تعیین کنیم. ارزش آن را دارد که فوراً سلب مسئولیت کنید: ما فقط رکوردهای PTR را شمارش کردیم و نسبت آدرس های IP بدون سوابق PTR به آدرس های IP با سوابق PTR را محاسبه نکردیم.

بنابراین، در ادامه ما به طور انحصاری در مورد آدرس های IP با رکوردهای PTR صحبت می کنیم. ایجاد آنها یک قانون کلی نیست، به همین دلیل است که برخی از ارائه دهندگان PTR را شامل می شوند و برخی دیگر این کار را نمی کنند.

ما نشان دادیم که چه تعداد از این آدرس‌های IP با سوابق PTR مشخص شده در صورت قطع اتصال از/همراه با بزرگترین سیستم مستقل (با PTR) در کشور مشخص شده قطع می‌شوند. این شکل نشان دهنده درصد تمام آدرس های IP با پشتیبانی PTR در منطقه است.

بیایید 20 کشور مورد اعتماد را از رتبه بندی IPv4 2019 با رتبه بندی PTR مقایسه کنیم:

بدیهی است رویکردی که رکوردهای PTR را در نظر می گیرد نتایج کاملا متفاوتی به دست می دهد. در بیشتر موارد، نه تنها AS مرکزی در منطقه تغییر می کند، بلکه درصد ناپایداری برای AS مذکور کاملاً متفاوت است. در همه مناطقی که قابل اعتماد هستند، از نظر دسترسی جهانی، تعداد آدرس‌های IP با پشتیبانی PTR که به دلیل سقوط AS قطع می‌شوند ده‌ها برابر بیشتر است.

این می تواند به این معنی باشد که ISP ملی پیشرو همیشه مالک کاربران نهایی است. بنابراین، باید فرض کنیم که این درصد بخشی از کاربر و پایگاه مشتری ISP را نشان می‌دهد که در صورت خرابی قطع می‌شود (در صورتی که تغییر به یک ارائه‌دهنده جایگزین امکان‌پذیر نباشد). از این منظر، کشورها دیگر آنقدر که از منظر ترانزیتی به نظر می رسند قابل اعتماد به نظر نمی رسند. نتیجه گیری احتمالی از مقایسه 20 IPv4 برتر با مقادیر رتبه بندی PTR را به خواننده واگذار می کنیم.

جزئیات تغییرات در کشورها

طبق معمول در این بخش، ما با یک ورودی بسیار خاص AS174 - Cogent شروع می کنیم. سال گذشته تأثیر آن را در اروپا تشریح کردیم، جایی که AS174 برای 5 کشور از 20 کشور برتر در شاخص انعطاف پذیری IPv4 حیاتی است. امسال Cogent حضور خود را در بین 20 برتر از نظر قابلیت اطمینان حفظ می کند، با این حال، با برخی تغییرات - به ویژه در بلژیک و اسپانیا AS174 به عنوان حیاتی ترین AS جایگزین شده است. در سال 2019، برای بلژیک به AS6848 - Telenet و برای اسپانیا - AS12430 - Vodafone تبدیل شد.

اکنون، بیایید نگاهی دقیق‌تر به دو کشور با نمرات تاب‌آوری خوب بیندازیم که مهم‌ترین تغییرات را در سال گذشته ایجاد کرده‌اند: اوکراین و ایالات متحده آمریکا.

اولا، اوکراین به شدت موقعیت خود را در رتبه بندی IPv4 بهبود بخشیده است. برای جزئیات بیشتر، ما به Max Tulyev، یکی از اعضای هیئت مدیره انجمن اینترنت اوکراین، برای جزئیات بیشتر در مورد آنچه در کشورش در 12 ماه گذشته رخ داده است، مراجعه کردیم:

مهم‌ترین تغییری که در اوکراین می‌بینیم، کاهش هزینه‌های انتقال داده است. این به اکثر شرکت های اینترنتی سودآور اجازه می دهد تا چندین اتصال بالادستی را در خارج از مرزهای ما به دست آورند. Hurricane Electric به ویژه در بازار فعال است و "ترانزیت بین المللی" را بدون قرارداد مستقیم ارائه می دهد زیرا آنها پیشوندها را از صرافی ها حذف نمی کنند - آنها فقط مخروط مشتری را در IXP های محلی اعلام می کنند.

AS اصلی اوکراین از AS1299 Telia به AS3255 UARNET تغییر کرده است. آقای تولیف توضیح داد که UARNET به عنوان یک شبکه آموزشی سابق، اکنون به یک شبکه ترانزیتی فعال، به ویژه در غرب اوکراین تبدیل شده است.

حالا بیایید به قسمت دیگری از زمین - به ایالات متحده آمریکا - برویم.
سوال اصلی ما بسیار ساده است - جزئیات افت 11 درجه ای انعطاف پذیری ایالات متحده چیست؟

در سال 2018، ایالات متحده با 7٪ از این کشور در رتبه هفتم قرار گرفت که در صورت شکست AS4,04 به طور بالقوه دسترسی جهانی را از دست می دهد. گزارش سال 209 ما بینشی از تغییرات یک سال پیش در ایالات متحده ارائه می دهد:

اما خبر مهم این است که در ایالات متحده اتفاق افتاده است. برای دو سال متوالی - 2016 و 2017 - ما AS174 شرکت Cogent را به عنوان یک تغییر دهنده بازی در این بازار شناسایی کرده ایم. این دیگر صدق نمی کند - در سال 2018، AS 209 CenturyLink جایگزین آن شد و ایالات متحده را سه پله به رتبه 7 در رتبه بندی IPv4 رساند.

نتایج سال 2019 نشان می‌دهد که ایالات متحده با کاهش امتیاز انعطاف‌پذیری آن به 18 درصد در رتبه هجدهم قرار دارد - تغییری بیش از 6,83 درصد، که معمولاً برای سقوط از 2,5 رتبه برتر در رتبه‌بندی انعطاف‌پذیری IPv20 کافی است.

ما با مایک لبر، بنیانگذار Hurricane Electric تماس گرفتیم تا درباره این وضعیت نظر بدهد:

این یک تغییر طبیعی است زیرا اینترنت جهانی همچنان در حال رشد است. زیرساخت فناوری اطلاعات در هر کشوری در حال رشد و نوسازی برای حمایت از اقتصاد اطلاعاتی است که دائماً در حال تغییر و تحول است. بهره وری تجربه و درآمد مشتری را بهبود می بخشد. زیرساخت IT محلی بهره وری را بهبود می بخشد. اینها نیروهای کلان فنی و اقتصادی هستند.»

تجزیه و تحلیل آنچه در بزرگترین اقتصاد جهان در حال رخ دادن است، همیشه جالب است، به ویژه زمانی که شاهد چنین افت قابل توجهی در رتبه اعتبار هستیم. به عنوان یادآوری، سال گذشته به جایگزینی AS174 Cogent با AS209 CenturyLink در ایالات متحده اشاره کردیم. امسال، CenturyLink جایگاه خود را به عنوان AS مهم کشور به سیستم مستقل دیگری، AS3356 Level3 از دست داد. این تعجب آور نیست زیرا این دو شرکت از زمان تصاحب در سال 2017 به طور مؤثر نماینده یک سازمان بوده اند. از این پس، اتصال CenturyLink کاملاً به اتصال Level3 وابسته است. می توان نتیجه گرفت که کاهش کلی قابلیت اطمینان با حادثه ای مرتبط است که در شبکه Level3/CenturyLink در پایان سال 2018 رخ داد، زمانی که 4 بسته شبکه ناشناس اینترنت را برای چند ساعت در منطقه وسیعی از ایالات متحده قطع کردند. . این رویداد مطمئناً بر توانایی CenturyLink/Level3 برای ارائه ترانزیت به بزرگترین بازیگران کشور تأثیر گذاشته است، برخی از آنها ممکن است به سایر ارائه دهندگان حمل و نقل تغییر داده باشند یا به سادگی ارتباطات بالادستی و پایین دستی خود را متنوع کرده باشند. با این حال، علی‌رغم تمام موارد فوق، Level3 همچنان مهم‌ترین ارائه‌دهنده اتصال برای ایالات متحده است، که خاموش شدن آن می‌تواند منجر به عدم دسترسی جهانی برای تقریباً 7٪ از سیستم‌های خودمختار محلی شود که به این ترانزیت متکی هستند.

ایتالیا با همان AS20 Fastweb به 17 برتر در مکان هفدهم بازگشت که احتمالاً نتیجه بهبود قابل توجه کیفیت و کمیت مسیرهای این ارائه دهنده است. به هر حال، همراه با او در سال 12874، ایتالیا به رتبه 2017 سقوط کرد و 21 نفر برتر را ترک کرد.

در سال 2019، سنگاپور، که تنها در سال گذشته وارد 20 رتبه برتر شد، اما مستقیماً به رتبه پنجم جهش کرد، دوباره یک ASN انتقادی جدید دریافت کرد. سال گذشته سعی کردیم تغییرات مناطق جنوب شرق آسیا را توضیح دهیم. امسال، AS حیاتی برای سنگاپور از AS5 SingNet سال گذشته به AS3758 Starnet تغییر کرده است. با این تغییر، این منطقه تنها یک موقعیت را از دست داد و به رتبه ششم در سال 4657 سقوط کرد.

چین با تغییر حدود 113 درصدی در قدرت IPv2018 طبق روش ما، از جایگاه 78 در سال 2019 به رتبه 5 در سال 4 جهش قابل توجهی داشت. در IPv6، اتصال جزئی چین از 65,93 درصد در سال گذشته به کمی بیش از 20 درصد در سال جاری کاهش یافته است. ASN اولیه در IPv6 از AS9808 China Mobile در سال 2018 به AS4134 در سال 2019 تغییر کرد. در IPv4، AS4134 که متعلق به China Telecom است، برای سال‌ها حیاتی بوده است.

در IPv6، در همان زمان، بخش چینی اینترنت 20 پله در رتبه بندی پایداری 2019 کاهش یافت - از 10٪ در سال گذشته به 23,5٪ در سال 2019.

احتمالاً همه اینها فقط یک چیز ساده را نشان می دهد - China Telecom به طور فعال زیرساخت های خود را بهبود می بخشد و شبکه ارتباطی اصلی چین با اینترنت خارجی باقی می ماند.

با افزایش خطرات امنیت سایبری و در واقع جریان مداوم اخبار در مورد حملات به زیرساخت‌های اینترنتی، زمان آن فرا رسیده است که همه دولت‌ها، شرکت‌های خصوصی و دولتی، اما مهم‌تر از همه، کاربران عادی موقعیت‌های خود را به دقت ارزیابی کنند. خطرات مرتبط با اتصال منطقه ای باید با دقت و صادقانه مورد بررسی قرار گیرد و سطوح واقعی قابلیت اطمینان را تجزیه و تحلیل کرد. حتی مقادیر پایین در رتبه‌بندی شکنندگی می‌تواند در صورت حمله گسترده به یک ارائه‌دهنده بزرگ و سراسری یک سرویس حیاتی، مثلاً DNS، مشکلات در دسترس بودن واقعی ایجاد کند. همچنین فراموش نکنید که در صورت قطع کامل اتصال، دنیای خارج از سرویس ها و داده های واقع در منطقه قطع می شود.

تحقیقات ما به وضوح نشان می‌دهد که بازارهای رقابتی ISP و شرکت‌های مخابراتی در نهایت در حال تکامل هستند تا در برابر خطرات داخل و حتی فراتر از یک منطقه خاص پایدارتر و انعطاف‌پذیرتر شوند. بدون بازار رقابتی، شکست یک AS می‌تواند منجر به از دست دادن اتصال شبکه برای بخش قابل توجهی از کاربران در یک کشور یا منطقه وسیع‌تر شود.

منبع: www.habr.com