Nghiên cứu này giải thích sự thất bại của một hệ thống tự trị (AS) ảnh hưởng như thế nào đến khả năng kết nối toàn cầu của một khu vực cụ thể, đặc biệt là khi nói đến nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) lớn nhất tại quốc gia đó. Kết nối Internet ở cấp độ mạng được thúc đẩy bởi sự tương tác giữa các hệ thống tự trị. Khi số lượng tuyến thay thế giữa các AS tăng lên, khả năng chịu lỗi sẽ tăng lên và tính ổn định của Internet ở một quốc gia nhất định sẽ tăng lên. Tuy nhiên, một số đường dẫn trở nên quan trọng hơn các đường dẫn khác và việc có càng nhiều đường dẫn thay thế càng tốt cuối cùng là cách duy nhất để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống (theo nghĩa AS).
Khả năng kết nối toàn cầu của bất kỳ AS nào, cho dù đó là nhà cung cấp Internet nhỏ hay gã khổng lồ quốc tế với hàng triệu người tiêu dùng dịch vụ, đều phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của đường dẫn đến nhà cung cấp Cấp 1. Theo quy định, Cấp 1 có nghĩa là một công ty quốc tế cung cấp dịch vụ chuyển tiếp IP toàn cầu và kết nối với các nhà khai thác Cấp 1 khác. Tuy nhiên, một câu lạc bộ ưu tú nhất định không có nghĩa vụ phải duy trì mối liên hệ như vậy. Chỉ có thị trường mới có thể thúc đẩy các công ty như vậy kết nối với nhau một cách vô điều kiện, cung cấp dịch vụ chất lượng cao. Thế này đã đủ động lực chưa? Chúng tôi sẽ trả lời câu hỏi này bên dưới trong phần kết nối IPv6.
Nếu một ISP mất ngay cả một trong các kết nối Cấp 1 của chính mình, nó có thể sẽ không khả dụng ở một số nơi trên thế giới.
Đo lường độ tin cậy của Internet
Hãy tưởng tượng rằng AS trải qua tình trạng suy thoái mạng đáng kể. Chúng tôi đang tìm câu trả lời cho câu hỏi sau: “Bao nhiêu phần trăm AS trong khu vực này có thể mất kết nối với các nhà khai thác Cấp 1, do đó mất đi tính khả dụng toàn cầu”?
Phương pháp nghiên cứuTại sao lại mô phỏng một tình huống như vậy? Nói đúng ra, khi BGP và thế giới định tuyến liên miền đang ở giai đoạn thiết kế, những người sáng tạo giả định rằng mỗi AS không chuyển tiếp sẽ có ít nhất hai nhà cung cấp ngược dòng để đảm bảo khả năng chịu lỗi trong trường hợp một trong số họ bị lỗi. Tuy nhiên, trên thực tế mọi thứ hoàn toàn khác - hơn 45% ISP chỉ có một kết nối với đường truyền ngược dòng. Một tập hợp các mối quan hệ độc đáo giữa các ISP chuyển tuyến càng làm giảm độ tin cậy tổng thể. Vì vậy, các ISP chuyển tuyến có đang giảm? Câu trả lời là có và nó xảy ra khá thường xuyên. Câu hỏi phù hợp trong trường hợp này là: “Khi nào một ISP cụ thể sẽ bị suy giảm kết nối?” Nếu những vấn đề như vậy có vẻ xa vời với ai đó thì bạn nên nhớ đến định luật Murphy: “Mọi thứ có thể sai thì sẽ sai”.
Để mô phỏng một kịch bản tương tự, chúng tôi chạy cùng một mô hình trong năm thứ ba liên tiếp. Trong cùng năm đó, chúng tôi không chỉ lặp lại những tính toán trước đó - chúng tôi đã mở rộng đáng kể phạm vi nghiên cứu của mình. Các bước sau đây được thực hiện để đánh giá độ tin cậy của AS:
- Đối với mỗi AS trên thế giới, chúng tôi có được tất cả các đường dẫn thay thế đến các nhà khai thác Cấp 1 bằng cách sử dụng mô hình mối quan hệ AS, đóng vai trò là cốt lõi của sản phẩm Qrator.Radar;
- Bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý IPIP, chúng tôi đã ánh xạ từng địa chỉ IP của từng AS tới quốc gia tương ứng;
- Đối với mỗi AS, chúng tôi đã tính toán phần không gian địa chỉ của nó tương ứng với vùng đã chọn. Điều này giúp lọc ra các tình huống trong đó ISP có thể hiện diện tại một điểm trao đổi ở một quốc gia nhất định nhưng không có hiện diện trong toàn bộ khu vực. Một ví dụ minh họa là Hồng Kông, nơi hàng trăm thành viên của sàn giao dịch internet lớn nhất châu Á HKIX trao đổi lưu lượng truy cập mà không có sự hiện diện nào trong phân khúc internet Hồng Kông;
- Sau khi thu được kết quả rõ ràng về AS trong khu vực, chúng tôi đánh giá tác động của sự thất bại có thể xảy ra của AS này đối với các AS khác và các quốc gia nơi chúng có mặt;
- Cuối cùng, đối với mỗi quốc gia, chúng tôi đã tìm ra AS cụ thể có ảnh hưởng đến tỷ lệ phần trăm lớn nhất của các AS khác trong khu vực đó. AS nước ngoài sẽ không được xem xét.
độ tin cậy của IPv4
Dưới đây bạn có thể thấy 20 quốc gia hàng đầu về độ tin cậy xét về khả năng chịu lỗi trong trường hợp một AS bị lỗi. Trên thực tế, điều này có nghĩa là quốc gia đó có kết nối Internet tốt và tỷ lệ phần trăm phản ánh tỷ lệ AS sẽ mất kết nối toàn cầu nếu AS lớn nhất gặp sự cố.
Thông tin nhanh:
- Mỹ tụt 11 bậc từ vị trí thứ 7 xuống vị trí thứ 18;
- Bangladesh rời khỏi top 20;
- Ukraine tăng 8 bậc lên vị trí thứ 4;
- Áo rớt khỏi top 20;
- Hai quốc gia trở lại top 20 là Ý và Luxembourg sau khi lần lượt bị loại vào năm 2017 và 2018.
Những chuyển động thú vị diễn ra trong bảng xếp hạng bền vững hàng năm. Năm ngoái chúng tôi đã viết rằng thành tích chung của 20 quốc gia hàng đầu không thay đổi nhiều kể từ năm 2017. Điều đáng chú ý là từ năm này qua năm khác, chúng tôi nhận thấy xu hướng toàn cầu tích cực hướng tới độ tin cậy và tính khả dụng tổng thể được cải thiện. Để minh họa điểm này, chúng tôi so sánh những thay đổi trung bình và trung bình trong 4 năm về xếp hạng bền vững IPv4 tổng thể trên tất cả 233 quốc gia.
Số quốc gia tìm cách giảm sự phụ thuộc vào một AS duy nhất xuống dưới 10% (dấu hiệu của khả năng phục hồi cao) đã tăng 5 quốc gia so với năm ngoái, đạt 2019 phân khúc quốc gia tính đến tháng 35 năm XNUMX.
Do đó, như xu hướng quan trọng nhất được quan sát thấy trong thời gian nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi xác định sự gia tăng đáng kể về khả năng phục hồi của các mạng trên toàn thế giới, cả trong IPv4 và IPv6.
Khả năng phục hồi của IPv6
Chúng tôi đã lặp lại trong nhiều năm rằng giả định sai lầm rằng IPv6 hoạt động giống như IPv4 là một vấn đề cơ bản về cấu trúc trong quá trình triển khai và phát triển IPv6.
Năm ngoái, chúng tôi đã viết về các cuộc chiến ngang hàng đang diễn ra không chỉ ở IPv6 mà còn ở IPv4, nơi Cogent và Hurricane Electric không liên lạc với nhau. Năm nay, chúng tôi rất ngạc nhiên khi biết rằng một cặp đối thủ khác của năm ngoái là Deutsche Telekom và Verizon US đã thiết lập thành công tính năng ngang hàng IPv6 vào tháng 2019 năm 1. Bạn khó có thể tìm thấy bất kỳ đề cập nào về nó, nhưng đây là một bước tiến lớn - hai nhà cung cấp Cấp XNUMX lớn đã ngừng đấu tranh và cuối cùng đã thiết lập kết nối ngang hàng bằng giao thức mà tất cả chúng ta đều muốn phát triển hơn nữa.
Để đảm bảo kết nối đầy đủ và độ tin cậy cao nhất, các đường dẫn đến nhà khai thác Cấp 1 phải luôn có sẵn. Chúng tôi cũng đã tính toán tỷ lệ phần trăm AS ở một quốc gia chỉ có kết nối một phần trong IPv6 do các cuộc chiến ngang hàng. Dưới đây là kết quả:
Một năm sau, IPv4 vẫn đáng tin cậy hơn đáng kể so với IPv6. Độ tin cậy và ổn định trung bình của IPv4 năm 2019 là 62,924% và IPv54,53 là 6%. IPv6 vẫn có tỷ lệ cao các quốc gia có mức độ sẵn sàng toàn cầu kém - tức là tỷ lệ kết nối một phần cao.
So với năm ngoái, chúng tôi nhận thấy sự cải thiện đáng kể ở ba nước lớn, đặc biệt là ở khía cạnh kết nối một phần. Năm ngoái, Venezuela có 33%, Trung Quốc 65% và UAE 25%. Trong khi Venezuela và Trung Quốc đã cải thiện đáng kể khả năng kết nối của họ, giải quyết những thách thức nghiêm trọng của các mạng lưới được kết nối một phần, thì UAE lại không có động lực tích cực trong lĩnh vực này.
Truy cập băng thông rộng và bản ghi PTR
Nhắc lại câu hỏi mà chúng tôi đã tự hỏi từ năm ngoái: "Có đúng là nhà cung cấp hàng đầu ở một quốc gia luôn tác động đến độ tin cậy của khu vực nhiều hơn bất kỳ ai khác hoặc bất kỳ ai khác không?", chúng tôi đã phát triển một thước đo bổ sung để nghiên cứu thêm. Có lẽ nhà cung cấp Internet quan trọng nhất (theo cơ sở khách hàng) trong một khu vực nhất định không nhất thiết phải là hệ thống tự trị trở nên quan trọng nhất trong việc cung cấp kết nối toàn cầu.
Năm ngoái, chúng tôi đã xác định rằng chỉ số chính xác nhất về tầm quan trọng thực sự của nhà cung cấp có thể dựa trên phân tích hồ sơ PTR. Chúng thường được sử dụng để tra cứu DNS ngược: sử dụng địa chỉ IP, tên máy chủ hoặc tên miền được liên kết có thể được xác định.
Điều này có nghĩa là PTR có thể cho phép đo lường thiết bị cụ thể trong không gian địa chỉ của nhà điều hành riêng lẻ. Vì chúng tôi đã biết các AS lớn nhất của mỗi quốc gia trên thế giới nên chúng tôi có thể đếm các bản ghi PTR trong mạng của các nhà cung cấp này, xác định tỷ lệ của họ trong số tất cả các bản ghi PTR trong khu vực. Bạn nên đưa ra tuyên bố từ chối trách nhiệm ngay lập tức: chúng tôi CHỈ tính các bản ghi PTR và không tính tỷ lệ địa chỉ IP không có bản ghi PTR với các địa chỉ IP có bản ghi PTR.
Vì vậy, sau đây chúng ta sẽ nói riêng về các địa chỉ IP có bản ghi PTR. Việc tạo ra chúng không phải là một quy tắc chung, đó là lý do tại sao một số nhà cung cấp bao gồm PTR còn những nhà cung cấp khác thì không.
Chúng tôi đã cho thấy có bao nhiêu địa chỉ IP có bản ghi PTR được chỉ định sẽ bị ngắt kết nối trong trường hợp ngắt kết nối từ/cùng với hệ thống tự trị lớn nhất (theo PTR) ở quốc gia được chỉ định. Con số này phản ánh tỷ lệ phần trăm của tất cả các địa chỉ IP có hỗ trợ PTR trong khu vực.
Hãy so sánh 20 quốc gia đáng tin cậy nhất từ bảng xếp hạng IPv4 năm 2019 với bảng xếp hạng PTR:
Rõ ràng, cách tiếp cận xem xét bản ghi PTR cho kết quả hoàn toàn khác. Trong hầu hết các trường hợp, không chỉ AS trung tâm trong khu vực thay đổi mà tỷ lệ mất ổn định của AS nói trên cũng hoàn toàn khác. Ở tất cả các khu vực đáng tin cậy, từ quan điểm về tính khả dụng toàn cầu, số lượng địa chỉ IP có hỗ trợ PTR sẽ bị ngắt kết nối do AS giảm cao hơn hàng chục lần.
Điều này có thể có nghĩa là ISP hàng đầu quốc gia luôn sở hữu người dùng cuối. Vì vậy, chúng ta phải giả định rằng tỷ lệ phần trăm này đại diện cho phần cơ sở người dùng và khách hàng của ISP sẽ bị cắt (trong trường hợp không thể chuyển sang nhà cung cấp thay thế) trong trường hợp xảy ra lỗi. Từ quan điểm này, các quốc gia dường như không còn đáng tin cậy như khi nhìn từ quan điểm quá cảnh. Chúng tôi để lại cho người đọc những kết luận có thể có khi so sánh 20 giá trị xếp hạng IPv4 hàng đầu với PTR.
Chi tiết về những thay đổi ở từng quốc gia
Như thường lệ trong phần này, chúng ta bắt đầu với một mục AS174 rất đặc biệt - Cogent. Năm ngoái, chúng tôi đã phác thảo tác động của nó ở Châu Âu, nơi AS174 được xác định là rất quan trọng đối với 5 trong số 20 quốc gia hàng đầu về Chỉ số Khả năng phục hồi IPv4. Năm nay Cogent vẫn duy trì vị trí trong top 20 về độ tin cậy, tuy nhiên, với một số thay đổi - đặc biệt ở Bỉ và Tây Ban Nha, AS174 đã được thay thế thành AS quan trọng nhất. Vào năm 2019, đối với Bỉ, nó trở thành AS6848 - Telenet và đối với Tây Ban Nha - AS12430 - Vodafone.
Bây giờ, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn hai quốc gia có điểm số về khả năng phục hồi tốt trong lịch sử và đã thực hiện những thay đổi đáng kể nhất trong năm qua: Ukraine và Hoa Kỳ.
Thứ nhất, Ukraine đã cải thiện mạnh mẽ vị thế của mình trên bảng xếp hạng IPv4. Để biết chi tiết, chúng tôi đã liên hệ với Max Tulyev, thành viên hội đồng quản trị của Hiệp hội Internet Ukraine, để biết chi tiết về những gì đã xảy ra ở đất nước của anh ấy trong 12 tháng qua:
“Thay đổi quan trọng nhất mà chúng tôi thấy ở Ukraine là chi phí truyền dữ liệu giảm. Điều này cho phép hầu hết các công ty Internet sinh lời có được nhiều kết nối ngược dòng bên ngoài biên giới của chúng ta. Hurricane Electric đặc biệt hoạt động tích cực trên thị trường, cung cấp "vận chuyển quốc tế" mà không cần hợp đồng trực tiếp vì họ không xóa tiền tố khỏi các sàn giao dịch - họ chỉ công bố hình nón khách hàng trên IXP địa phương."
AS chính của Ukraine đã thay đổi từ AS1299 Telia thành AS3255 UARNET. Ông Tulyev giải thích rằng, vốn là một mạng lưới giáo dục trước đây, UARNET hiện đã trở thành một mạng lưới vận chuyển tích cực, đặc biệt là ở Tây Ukraine.
Bây giờ chúng ta hãy chuyển sang một phần khác của Trái đất - đến Hoa Kỳ.
Câu hỏi chính của chúng tôi khá đơn giản - chi tiết về sự sụt giảm 11 bậc trong khả năng phục hồi của Hoa Kỳ là gì?
Năm 2018, Mỹ đứng thứ 7 với 4,04% dân số quốc gia có nguy cơ mất khả năng cung cấp toàn cầu nếu AS209 thất bại. Báo cáo năm 2018 của chúng tôi cung cấp một số thông tin chi tiết về những gì đã thay đổi ở Hoa Kỳ một năm trước:
“Nhưng tin quan trọng là những gì đã xảy ra ở Hoa Kỳ. Trong hai năm liên tiếp - 2016 và 2017 - chúng tôi đã xác định AS174 của Cogent là sản phẩm thay đổi cuộc chơi trên thị trường này. Điều đó không còn xảy ra nữa—vào năm 2018, AS 209 CenturyLink đã thay thế nó, đưa Hoa Kỳ tăng ba bậc lên vị trí thứ 7 trong bảng xếp hạng IPv4.”
Kết quả năm 2019 cho thấy Hoa Kỳ xếp thứ 18 với điểm khả năng phục hồi giảm xuống 6,83% — thay đổi hơn 2,5%, thường đủ để rơi khỏi top 20 trong bảng xếp hạng khả năng phục hồi IPv4.
Chúng tôi đã liên hệ với người sáng lập Hurricane Electric, Mike Leber để nhận xét về tình huống này:
“Đây là một sự thay đổi tự nhiên khi Internet toàn cầu tiếp tục phát triển. Cơ sở hạ tầng CNTT ở mọi quốc gia đang phát triển và hiện đại hóa để hỗ trợ nền kinh tế thông tin không ngừng thay đổi và phát triển. Năng suất cải thiện trải nghiệm của khách hàng và doanh thu. Cơ sở hạ tầng CNTT địa phương cải thiện năng suất. Đây là những lực lượng kinh tế-kỹ thuật vĩ mô.”
Việc phân tích những gì đang xảy ra ở nền kinh tế lớn nhất thế giới luôn là điều thú vị, đặc biệt là khi chúng ta quan sát thấy xếp hạng độ tin cậy giảm đáng kể như vậy. Xin nhắc lại, năm ngoái chúng tôi đã ghi nhận việc thay thế AS174 của Cogent bằng AS209 của CenturyLink tại Hoa Kỳ. Năm nay, CenturyLink đã mất vị trí AS quan trọng của quốc gia vào tay một hệ thống độc lập khác, AS3356 của Level3. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên vì hai công ty đã đại diện hiệu quả cho một tổ chức kể từ khi tiếp quản năm 2017. Kể từ bây giờ, kết nối CenturyLink hoàn toàn phụ thuộc vào kết nối Level3. Có thể kết luận rằng sự suy giảm độ tin cậy tổng thể có liên quan đến sự cố xảy ra trên mạng Level3/CenturyLink vào cuối năm 2018, khi 4 gói mạng không xác định làm gián đoạn Internet trong vài giờ trên một khu vực rộng lớn của Hoa Kỳ. . Sự kiện này chắc chắn đã ảnh hưởng đến khả năng cung cấp dịch vụ vận chuyển cho các công ty lớn nhất quốc gia của CenturyLink/Level3, một số người trong số họ có thể đã chuyển sang các nhà cung cấp dịch vụ vận chuyển khác hoặc chỉ đơn giản là đa dạng hóa các kết nối thượng nguồn và hạ nguồn của họ. Tuy nhiên, bất chấp tất cả những điều trên, Level3 vẫn là nhà cung cấp kết nối quan trọng nhất đối với Hoa Kỳ, việc ngừng hoạt động này có thể dẫn đến việc thiếu khả năng cung cấp toàn cầu cho gần 7% hệ thống tự trị địa phương dựa vào phương tiện này.
Ý trở lại top 20 ở vị trí thứ 17 với Fastweb AS12874 tương tự, đây có thể là kết quả của sự cải thiện đáng kể về chất lượng và số lượng đường dẫn đến nhà cung cấp này. Rốt cuộc, cùng với anh vào năm 2017, Ý đã tụt xuống vị trí thứ 21, rời khỏi top 20.
Năm 2019, Singapore, quốc gia chỉ lọt vào top 20 bảng xếp hạng năm ngoái nhưng đã nhảy thẳng lên vị trí thứ 5, một lần nữa nhận được ASN quan trọng mới. Năm ngoái chúng tôi đã cố gắng giải thích những thay đổi ở các khu vực ở Đông Nam Á. Năm nay, AS quan trọng đối với Singapore đã thay đổi từ AS3758 SingNet năm ngoái thành AS4657 Starnet. Với sự thay đổi này, khu vực chỉ mất đi một vị trí, tụt xuống vị trí thứ 6 trên bảng xếp hạng năm 2019.
Trung Quốc đã có bước nhảy vọt đáng chú ý từ vị trí thứ 113 năm 2018 lên vị trí thứ 78 năm 2019, với sự thay đổi khoảng 5% về sức mạnh IPv4 theo phương pháp của chúng tôi. Trong IPv6, tỷ lệ kết nối một phần của Trung Quốc đã giảm từ 65,93% năm ngoái xuống chỉ còn hơn 20% trong năm nay. ASN chính trong IPv6 đã thay đổi từ AS9808 China Mobile vào năm 2018 thành AS4134 vào năm 2019. Trong IPv4, AS4134, thuộc sở hữu của China Telecom, đã rất quan trọng trong nhiều năm.
Đồng thời, ở IPv6, phân khúc Internet của Trung Quốc đã tụt 20 bậc trong bảng xếp hạng bền vững năm 2019 - từ 10% năm ngoái xuống còn 23,5% vào năm 2019.
Có lẽ, tất cả những điều này chỉ cho thấy một điều đơn giản - China Telecom đang tích cực cải thiện cơ sở hạ tầng của mình, vẫn là mạng liên lạc chính của Trung Quốc với Internet bên ngoài.
Với rủi ro an ninh mạng ngày càng tăng và trên thực tế là luồng tin tức liên tục về các cuộc tấn công vào cơ sở hạ tầng Internet, đã đến lúc tất cả các chính phủ, công ty tư nhân và công cộng, nhưng trên hết là người dùng thông thường phải đánh giá cẩn thận vị trí của chính họ. Rủi ro liên quan đến kết nối khu vực phải được xem xét cẩn thận và trung thực, phân tích mức độ tin cậy thực sự. Ngay cả các giá trị thấp trong xếp hạng mong manh cũng có thể gây ra các vấn đề thực sự về tính khả dụng trong trường hợp xảy ra một cuộc tấn công lớn vào một nhà cung cấp dịch vụ quan trọng trên toàn quốc, chẳng hạn như DNS. Cũng đừng quên rằng thế giới bên ngoài sẽ bị ngắt kết nối với các dịch vụ và dữ liệu trong khu vực trong trường hợp mất kết nối hoàn toàn.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rõ ràng rằng thị trường ISP và nhà cung cấp dịch vụ cạnh tranh cuối cùng đang phát triển để trở nên ổn định hơn và có khả năng phục hồi tốt hơn trước các rủi ro trong và thậm chí ngoài một khu vực nhất định. Nếu không có thị trường cạnh tranh, sự thất bại của một AS có thể và sẽ dẫn đến việc mất kết nối mạng đối với một bộ phận đáng kể người dùng ở một quốc gia hoặc khu vực rộng hơn.
Nguồn: www.habr.com