מחקר על הקיימות של פלחי אינטרנט לאומיים לשנת 2019

מחקר זה מסביר כיצד כשל של מערכת אוטונומית אחת (AS) משפיע על הקישוריות הגלובלית של אזור מסוים, במיוחד כשמדובר בספק שירותי האינטרנט (ISP) הגדול ביותר באותה מדינה. קישוריות אינטרנט ברמת הרשת מונעת על ידי אינטראקציות בין מערכות אוטונומיות. ככל שמספר המסלולים החלופיים בין ASs גדל, עולה סובלנות לתקלות והיציבות של האינטרנט במדינה נתונה עולה. עם זאת, נתיבים מסוימים הופכים חשובים יותר מאחרים, וקיום כמה שיותר נתיבים אלטרנטיביים היא בסופו של דבר הדרך היחידה להבטיח את אמינות המערכת (במובן ה-AS).

הקישוריות הגלובלית של כל AS, בין אם היא ספקית אינטרנט קטנה או ענקית בינלאומית עם מיליוני צרכני שירות, תלויה בכמות ובאיכות הנתיבים שלה לספקי Tier-1. ככלל, Tier-1 פירושה חברה בינלאומית המציעה שירות העברת IP גלובלי וחיבור למפעילי Tier-1 אחרים. עם זאת, אין חובה בתוך מועדון עילית נתון לשמור על קשר כזה. רק השוק יכול להניע חברות כאלה להתחבר ללא תנאי אחת לשנייה, ולספק שירות באיכות גבוהה. האם זה מספיק תמריץ? נשיב על שאלה זו להלן בסעיף על קישוריות IPv6.

אם ספק שירותי אינטרנט מאבד אפילו אחד מחיבורי Tier-1 משלו, סביר להניח שהוא לא יהיה זמין בחלקים מסוימים של העולם.

מדידת אמינות אינטרנט

תארו לעצמכם שה-AS חווה השפלה משמעותית של הרשת. אנו מחפשים תשובה לשאלה הבאה: "איזה אחוז של AS באזור זה יכול לאבד את הקשר עם מפעילי Tier-1, ובכך לאבד זמינות גלובלית"?

מתודולוגיית מחקרלמה לדמות מצב כזה? באופן קפדני, כאשר BGP ועולם הניתוב בין-דומיינים היו בשלב התכנון, היוצרים הניחו שלכל AS ללא מעבר יהיו לפחות שני ספקים במעלה הזרם כדי להבטיח סובלנות לתקלות במקרה שאחד מהם ייכשל. עם זאת, במציאות הכל שונה לגמרי - ליותר מ-45% מספקיות האינטרנט יש רק חיבור אחד למעבר במעלה הזרם. מערכת יחסים לא שגרתית בין ספקי שירותי תחבורה ציבורית מפחיתה עוד יותר את האמינות הכוללת. אז, האם ספקי שירותי תחבורה ציבוריים נופלים? התשובה היא כן, וזה קורה לעתים קרובות למדי. השאלה הנכונה במקרה זה היא: "מתי ספק אינטרנט מסוים יחווה פגיעה בקישוריות?" אם בעיות כאלה נראות רחוקות למישהו, כדאי לזכור את חוק מרפי: "כל מה שיכול להשתבש, ישתבש."

כדי לדמות תרחיש דומה, אנו מריצים את אותו מודל זו השנה השלישית ברציפות. באותה שנה, לא רק חזרנו על חישובים קודמים - הרחבנו משמעותית את היקף המחקר שלנו. השלבים הבאים בוצעו כדי להעריך את מהימנות ה-AS:

• עבור כל AS בעולם, אנו משיגים את כל הנתיבים האלטרנטיביים למפעילי Tier-1 באמצעות מודל היחסים AS, המשמש את הליבה של המוצר Qrator.Radar;
• באמצעות מסד הנתונים הגיאוגרפי של IPIP, מיפינו כל כתובת IP של כל AS למדינה המתאימה לו;
• עבור כל AS, חישבנו את החלק של מרחב הכתובות שלו המתאים לאזור שנבחר. זה עזר לסנן מצבים שבהם ל-ISP עשוי להיות נוכחות בנקודת החלפה במדינה מסוימת, אך אין לו נוכחות באזור כולו. דוגמה להמחשה היא הונג קונג, שבה מאות חברים בבורסת האינטרנט הגדולה ביותר באסיה HKIX מחליפים תעבורה עם אפס נוכחות בפלח האינטרנט של הונג קונג;
• לאחר שהשגנו תוצאות ברורות עבור AS באזור, אנו מעריכים את ההשפעה של כשל אפשרי של AS זה על ASes אחרים ועל המדינות שבהן הם נמצאים;
• בסופו של דבר, עבור כל מדינה, מצאנו את ה-AS הספציפי שהשפיע על האחוז הגדול ביותר של ASes אחרים באזור זה. ASs זרים לא ייחשבו.

אמינות IPv4

להלן ניתן לראות את 20 המדינות המובילות במונחים של אמינות במונחים של סובלנות תקלות במקרה של כשל AS יחיד. בפועל, זה אומר שלמדינה יש קישוריות אינטרנט טובה, והאחוז משקף את שיעור ה-AS שיאבדו את הקישוריות העולמית אם ה-AS הגדול ביותר ייכשל.

עובדות קצרות:

• ארה"ב ירדה ב-11 מיקומים מהמקום ה-7 ל-18;
• בנגלדש השאירה את 20 הראשונים;
• אוקראינה עלתה ב-8 מיקומים למקום הרביעי;
• אוסטריה ירדה מ-20 הראשונים;
• שתי מדינות חוזרות ל-20 הראשונות: איטליה ולוקסמבורג לאחר יציאה ב-2017 ו-2018 בהתאמה.

מדי שנה מתרחשות תנועות מעניינות בדירוג הקיימות. בשנה שעברה כתבנו שהביצועים הכוללים של 20 המדינות המובילות לא השתנו הרבה מאז 2017. ראוי לציין כי שנה אחר שנה אנו רואים מגמה עולמית חיובית לשיפור אמינות וזמינות כללית. כדי להמחיש נקודה זו, אנו משווים את השינויים הממוצעים והחציוניים לאורך 4 שנים בדירוג הקיימות הכולל של IPv4 בכל 233 המדינות.

מספר המדינות שהצליחו לצמצם את התלות שלהן ב-AS יחיד לפחות מ-10% (סימן לחוסן גבוה) גדל ב-5 בהשוואה לשנה שעברה, והגיע ל-2019 פלחים לאומיים נכון לספטמבר 35.

לפיכך, כמגמה המשמעותית ביותר שנצפתה במהלך תקופת המחקר שלנו, אנו מזהים עלייה משמעותית בחוסן של רשתות ברחבי העולם, הן ב-IPv4 והן ב-IPv6.

גמישות IPv6

אנחנו חוזרים על כך כבר כמה שנים שההנחה המוטעית ש-IPv6 עובד כמו IPv4 היא בעיה מבנית בסיסית בתהליך הפיתוח והיישום של IPv6.

בשנה שעברה כתבנו על מלחמות הצצה שנמשכות לא רק ב-IPv6, אלא גם ב-IPv4, שם קוג'נט והוריקן אלקטריק לא מתקשרים זה עם זה. השנה הופתענו לגלות שזוג נוסף של יריבות בשנה שעברה, Deutsche Telekom ו-Verizon US, הקימו בהצלחה את ה-IPv6 במאי 2019. לא סביר שתמצא אזכור לזה, אבל זה צעד ענק - שני ספקי Tier-1 גדולים הפסיקו להילחם ולבסוף יצרו חיבור עמית לעמית באמצעות פרוטוקול שכולנו רוצים הרבה יותר פיתוח.

כדי להבטיח קישוריות מלאה והאמינות הגבוהה ביותר, נתיבים למפעילי Tier-1 חייבים להיות נוכחים בכל עת. חישבנו גם את אחוז ה-ASes במדינה שיש להם קישוריות חלקית בלבד ב-IPv6 עקב מלחמות הצצה. להלן התוצאות:

שנה לאחר מכן, IPv4 נשאר אמין יותר מ-IPv6. המהימנות והיציבות הממוצעים של IPv4 בשנת 2019 הם 62,924%, ו-54,53% עבור IPv6. ל-IPv6 עדיין יש שיעור גבוה של מדינות עם זמינות גלובלית ירודה - כלומר, אחוז גבוה של קישוריות חלקית.

בהשוואה לשנה שעברה, ראינו שיפור משמעותי בשלוש המדינות הגדולות, במיוחד בממד הקישוריות החלקית. בשנה שעברה היו לוונצואלה 33%, לסין 65% ולאיחוד האמירויות 25%. בעוד ונצואלה וסין שיפרו משמעותית את הקישוריות שלהן, תוך התייחסות לאתגרים החמורים של רשתות מקושרות חלקית, איחוד האמירויות נותרה ללא מומנטום חיובי בתחום זה.

גישה בפס רחב ורשומות PTR

כשחזרנו על השאלה ששאלנו את עצמנו מאז השנה שעברה: "האם זה נכון שהספק המוביל במדינה תמיד משפיע על המהימנות האזורית יותר מכל אחד אחר או מכל אחד אחר?", פיתחנו מדד נוסף למחקר נוסף. אולי ספק האינטרנט המשמעותי ביותר (לפי בסיס לקוחות) באזור נתון לא בהכרח יהיה המערכת האוטונומית שהופכת החשובה ביותר במתן קישוריות גלובלית.

בשנה שעברה, קבענו שהאינדיקטור המדויק ביותר לחשיבותו בפועל של ספק יכול להתבסס על ניתוח של רשומות PTR. הם משמשים בדרך כלל לחיפושי DNS הפוכים: באמצעות כתובת IP, ניתן לזהות שם מארח או שם דומיין משויכים.

המשמעות היא ש-PTR יכול לאפשר מדידה של ציוד ספציפי במרחב הכתובות של מפעיל בודד. מכיוון שאנו כבר מכירים את ה-ASes הגדולים ביותר עבור כל מדינה בעולם, נוכל לספור את רשומות ה-PTR ברשתות של ספקים אלו, ולקבוע את חלקם בין כל רשומות ה-PTR באזור. כדאי לעשות כתב ויתור מיד: ספרנו רשומות PTR בלבד ולא חישבנו את היחס בין כתובות IP ללא רשומות PTR לבין כתובות IP עם רשומות PTR.

אז, בהמשך אנחנו מדברים אך ורק על כתובות IP עם רשומות PTR נוכחות. זה לא כלל כללי ליצור אותם, וזו הסיבה שחלק מהספקים כוללים PTR ואחרים לא.

הראינו כמה מכתובות ה-IP הללו עם רשומות ה-PTR שצוינו ינותקו במקרה של ניתוק/יחד עם המערכת האוטונומית הגדולה ביותר (על ידי PTR) במדינה שצוינה. הנתון משקף את האחוז של כל כתובות ה-IP עם תמיכה ב-PTR באזור.

בואו נשווה את 20 המדינות המהימנות ביותר מדירוג ה-IPv4 לשנת 2019 עם דירוג ה-PTR:

ברור שהגישה שמתחשבת ברשומות PTR נותנת תוצאות שונות לחלוטין. ברוב המקרים, לא רק שה-AS המרכזי באזור משתנה, אלא שאחוז חוסר היציבות עבור AS האמור שונה לחלוטין. בכל האזורים האמינים, מנקודת מבט של זמינות גלובלית, מספר כתובות ה-IP עם תמיכת PTR שיתנתקו עקב נפילת AS גבוה פי עשרות מונים.

פירוש הדבר יכול להיות ש-ISP הלאומי המוביל תמיד הבעלים של משתמשי הקצה. לפיכך, עלינו להניח שאחוז זה מייצג את החלק מבסיס המשתמשים ומאגר הלקוחות של ספקית האינטרנט שיינתק (במקרה שלא תתאפשר מעבר לספק חלופי) במקרה של תקלה. מנקודת מבט זו, מדינות כבר לא נראות אמינות כפי שהן נראות מנקודת מבט של מעבר. אנו משאירים לקורא את המסקנות האפשריות מהשוואת 20 ה-IPv4 המובילים עם ערכי דירוג PTR.

פרטים על שינויים במדינות בודדות

כרגיל בחלק זה, אנו מתחילים עם ערך AS174 מיוחד מאוד - קוג'נט. בשנה שעברה תיארנו את השפעתו באירופה, שם AS174 מזוהה כקריטית עבור 5 מתוך 20 המדינות המובילות במדד החוסן IPv4. השנה קוג'נט שומרת על נוכחות ב-20 המובילים לאמינות, עם זאת, עם כמה שינויים - בעיקר בבלגיה ובספרד, ה-AS174 הוחלף כ-AS הקריטי ביותר. בשנת 2019, עבור בלגיה זה הפך ל-AS6848 - Telenet, ועבור ספרד - AS12430 - Vodafone.

כעת, בואו נסתכל מקרוב על שתי מדינות עם ציוני חוסן טובים היסטוריים, שעשו את השינויים המשמעותיים ביותר במהלך השנה האחרונה: אוקראינה וארצות הברית של אמריקה.

ראשית, אוקראינה שיפרה באופן חד את מיקומה בדירוג IPv4. לפרטים, פנינו למקס טולייב, חבר הנהלה של איגוד האינטרנט האוקראיני, לפרטים על מה שקרה בארצו במהלך 12 החודשים האחרונים:

"השינוי המשמעותי ביותר שאנו רואים באוקראינה הוא הירידה בעלויות העברת הנתונים. זה מאפשר לרוב חברות האינטרנט הרווחיות לרכוש מספר חיבורים במעלה הזרם מחוץ לגבולותינו. Hurricane Electric פעילה במיוחד בשוק, ומציעה "תחבורה בינלאומית" ללא חוזה ישיר מכיוון שהם לא מסירים קידומות מהבורסה - הם רק מכריזים על קונוס הלקוח ב-IXPs המקומיים".

ה-AS הראשי של אוקראינה השתנה מ-AS1299 Telia ל-AS3255 UARNET. מר Tulyev הסביר כי בהיותה רשת חינוכית לשעבר, UARNET הפכה כעת לרשת מעבר פעילה, במיוחד במערב אוקראינה.

עכשיו בואו נעבור לחלק אחר של כדור הארץ - לארה"ב.
השאלה העיקרית שלנו היא די פשוטה - מהם הפרטים של הירידה של 11 דרגות בחוסן האמריקאי?

בשנת 2018, ארה"ב דורגה במקום השביעי עם 7% מהמדינה שעלולה לאבד זמינות גלובלית אם AS4,04 ייכשל. הדוח שלנו לשנת 209 נותן קצת תובנות לגבי מה שהשתנה בארצות הברית לפני שנה:

"אבל החדשות הגדולות הן מה שקרה בארצות הברית. במשך שנתיים ברציפות - 2016 ו-2017 - זיהינו את ה-AS174 של קוג'נט כמחליף משחק בשוק הזה. זה כבר לא המקרה - ב-2018, AS 209 CenturyLink החליף אותו, ושלח את ארצות הברית לעלות בשלושה מקומות למקום ה-7 בדירוג IPv4".

תוצאות 2019 מראות שארצות הברית מדורגת במקום ה-18 עם ציון החוסן שלה יורד ל-6,83% - שינוי של יותר מ-2,5%, וזה בדרך כלל מספיק כדי לרדת מ-20 הראשונים בדירוג החוסן של IPv4.

פנינו למייסד הוריקן אלקטריק מייק לבר על תגובתו על המצב:

"זהו שינוי טבעי מכיוון שהאינטרנט העולמי ממשיך לצמוח. תשתית ה-IT בכל מדינה צומחת ומתחדשת כדי לתמוך בכלכלת מידע המשתנה ומתפתחת ללא הרף. פרודוקטיביות משפרת את חווית הלקוח ואת ההכנסות. תשתית IT מקומית משפרת את הפרודוקטיביות. אלו כוחות מאקרו-טכנו-כלכליים".

תמיד מעניין לנתח מה קורה בכלכלה הגדולה בעולם, במיוחד כשאנו רואים ירידה כה משמעותית בדירוג האמינות. כזכור, בשנה שעברה ציינו את החלפת ה-AS174 של Cogent ב-AS209 של CenturyLink בארצות הברית. השנה, CenturyLink איבדה את מעמדה כ-AS הקריטי של המדינה למערכת עצמאית אחרת, ה-AS3356 של Level3. זה לא מפתיע מכיוון ששתי החברות ייצגו למעשה ארגון אחד מאז ההשתלטות ב-2017. מעתה ואילך, קישוריות CenturyLink תלויה לחלוטין בקישוריות Level3. ניתן להסיק כי הירידה הכוללת באמינות קשורה לתקרית שהתרחשה ברשת Level3/CenturyLink בסוף 2018, כאשר 4 חבילות רשת בלתי מזוהות קטעו את האינטרנט למשך מספר שעות על פני שטח נרחב של ארצות הברית . אירוע זה בהחלט השפיע על היכולת של CenturyLink/Level3 לספק תחבורה לשחקנים הגדולים ביותר במדינה, שחלקם אולי עברו לספקי תחבורה אחרים או פשוט גיוונו את החיבורים במעלה הזרם והמורד הזרם שלהם. עם זאת, למרות כל האמור לעיל, Level3 נותרה ספקית הקישוריות החשובה ביותר עבור ארה"ב, שהשבתתה עלולה לגרום לחוסר זמינות גלובלית של כמעט 7% מהמערכות האוטונומיות המקומיות הנשענות על מעבר זה.

איטליה חזרה ל-20 הראשונים במקום ה-17 עם אותו AS12874 Fastweb, שככל הנראה תוצאה של שיפור משמעותי באיכות ובכמות הנתיבים לספק זה. אחרי הכל, יחד איתו ב-2017, איטליה ירדה למקום ה-21 והשאירה את 20 הראשונים.

בשנת 2019, סינגפור, שנכנסה לדירוג 20 הראשונים רק בשנה שעברה אך זינקה היישר למקום החמישי, קיבלה שוב ASN קריטי חדש. בשנה שעברה ניסינו להסביר את השינויים באזורי דרום מזרח אסיה. השנה, ה-AS הקריטי עבור סינגפור השתנה מ-AS5 SingNet של שנה שעברה ל-AS3758 Starnet. עם השינוי הזה, האזור איבד רק עמדה אחת, וירד למקום ה-4657 בדירוג ב-6.

סין עשתה זינוק מדהים מהמקום ה-113 ב-2018 למקום ה-78 ב-2019, עם שינוי של כ-5% בחוזק ה-IPv4 לפי המתודולוגיה שלנו. ב-IPv6, הקישוריות החלקית של סין ירדה מ-65,93% בשנה שעברה לקצת יותר מ-20% השנה. ה-ASN העיקרי ב-IPv6 השתנה מ-AS9808 China Mobile ב-2018 ל-AS4134 ב-2019. ב-IPv4, AS4134, שבבעלות China Telecom, היה קריטי כבר שנים רבות.

ב-IPv6, במקביל, הפלח הסיני של האינטרנט ירד ב-20 מקומות בדירוג הקיימות של 2019 - מ-10% בשנה שעברה ל-23,5% ב-2019.

ככל הנראה, כל זה מצביע רק על דבר אחד פשוט - צ'יינה טלקום משפרת באופן פעיל את התשתית שלה, ונשארת רשת התקשורת העיקרית של סין עם האינטרנט החיצוני.

עם סיכוני אבטחת סייבר הולכים וגדלים ולמעשה זרימה מתמדת של חדשות על התקפות על תשתית אינטרנט, הגיע הזמן שכל הממשלות, החברות הפרטיות והציבוריות, אבל יותר מכל, המשתמשים הרגילים יעריכו בקפידה את עמדותיהם. יש לבחון בזהירות ובכנות את הסיכונים הקשורים לקישוריות אזורית, תוך ניתוח רמות אמיתיות של מהימנות. אפילו ערכים נמוכים בדירוג השבריריות עלולים לגרום לבעיות זמינות אמיתיות במקרה של התקפה מסיבית על ספק גדול וארצי של שירות קריטי, למשל DNS. אל תשכח גם שהעולם החיצון ינותק משירותים ונתונים הנמצאים באזור במקרה של אובדן קישוריות מוחלט.

המחקר שלנו מראה בבירור כי שווקי ספקי האינטרנט והספקים התחרותיים מתפתחים בסופו של דבר להיות הרבה יותר יציבים ועמידים בפני סיכונים בתוך אזור נתון ואף מעבר לו. ללא שוק תחרותי, כשל של AS אחד יכול ויגרום לאובדן קישוריות רשת עבור חלק ניכר מהמשתמשים במדינה או באזור רחב יותר.

מקור: www.habr.com