這項研究解釋了一個自治系統 (AS) 的故障如何影響特定區域的全球連接，特別是當涉及到該國最大的互聯網服務提供商 (ISP) 時。網路層級的網路連線是由自治系統之間的互動所驅動的。隨著 AS 之間的替代路由數量增加，容錯能力就會提高，特定國家的網路穩定性也會提高。然而，某些路徑變得比其他路徑更重要，並且擁有盡可能多的替代路徑最終是確保系統可靠性（在AS意義上）的唯一方法。
任何AS的全球連接性，無論是小型網路供應商還是擁有數百萬服務消費者的國際巨頭，都取決於其通往一級供應商的路徑的數量和品質。通常，Tier-1 是指提供全球 IP 傳輸服務以及與其他 Tier-1 營運商連接的國際公司。然而，某個精英俱樂部沒有義務維持這種連結。只有市場才能激勵這些企業無條件地相互聯繫，提供高品質的服務。這是否足夠激勵？我們將在下面有關 IPv1 連線的部分中回答這個問題。
如果 ISP 失去了自己的第 1 層連線之一，則該連線可能在世界某些地區無法使用。
衡量網路可靠性
想像一下 AS 經歷了嚴重的網路效能下降。我們正在尋找以下問題的答案：「該地區有多少比例的應用伺服器可能會失去與一級營運商的連接，從而失去全球可用性」？
研究方法論為什麼要模擬這樣的情況呢？嚴格來說，當 BGP 和域間路由世界處於設計階段時，創建者假設每個非中轉 AS 至少有兩個上游供應商，以確保在其中一個發生故障時的容錯能力。然而，實際上一切都完全不同 - 超過 45% 的 ISP 只有一個到傳輸上游的連接。中轉 ISP 之間的一組非常規關係進一步降低了整體可靠性。那麼，交通 ISP 是否正在衰退？答案是肯定的，而且這種情況經常發生。在這種情況下，正確的問題是：“特定 ISP 何時會出現連接性能下降的情況？”如果這些問題對某人來說似乎很遙遠，那麼值得記住墨菲定律：“一切可能出錯的事情都將出錯。”
為了模擬類似的場景，我們連續第三年運行相同的模型。同年，我們不僅僅重複先前的計算 - 我們顯著擴大了我們的研究範圍。請依照以下步驟評估 AS 的可靠性：
- 對於全球每個AS，我們利用AS關係模型獲取到Tier-1運營商的所有替代路徑，這是Qrator.Radar產品的核心；
- 使用IPIP地理資料庫，我們將每個AS的每個IP位址對應到其對應的國家；
- 對於每個AS，我們計算了其與所選區域對應的位址空間的份額。這有助於過濾掉 ISP 可能在某個國家/地區的交換點存在但在整個地區沒有存在的情況。一個說明性的例子是香港，亞洲最大的互聯網交易所 HKIX 的數百名成員交換流量，而在香港互聯網領域的存在為零；
- 在獲得該地區 AS 的明確結果後，我們評估該 AS 可能發生故障對其他 AS 及其所在國家的影響；
- 最終，對於每個國家/地區，我們發現影響該地區其他自治系統比例最大的特定自治系統。外國 AS 將不予考慮。
IPv4可靠性
下面您可以看到在單一 AS 故障時的容錯可靠性方面排名前 20 的國家。實際上，這意味著該國家擁有良好的互聯網連接，該百分比反映瞭如果最大的 AS 發生故障，將失去全球連接的 AS 的比例。
要聞速覽：
- 美國從第 11 名下降 7 名至第 18 名；
- 孟加拉跌出前 20 名；
- 烏克蘭上升 8 位至第 4 位；
- 奧地利跌出前20；
- 有兩個國家重返前 20 名：義大利和盧森堡，分別在 2017 年和 2018 年退出前 XNUMX 名。
永續發展排名每年都會發生有趣的變化。去年我們寫過，自20年以來，前2017名國家的整體表現沒有太大變化。值得注意的是，我們年復一年地看到全球可靠性和整體可用性提高的正面趨勢。為了說明這一點，我們比較了所有 4 個國家的 IPv4 整體永續性評級 233 年來的平均變化和中位數變化。
截至 10 年 5 月，成功將對單一 AS 的依賴度降低至 2019% 以下（高彈性的標誌）的國家數量比去年增加了 35 個，達到 XNUMX 個國家細分市場。
因此，作為我們研究期間觀察到的最重要趨勢，我們發現全球網路（無論是 IPv4 還是 IPv6）的彈性均顯著增強。
IPv6 彈性
多年來我們一直在重申，IPv6 與 IPv4 運作方式相同的錯誤假設是 IPv6 開發和實施過程中的一個基本結構性問題。
去年我們曾寫過關於對等互連戰爭不僅在 IPv6 中持續存在，而且在 IPv4 中也持續存在，其中 Cogent 和 Hurricane Electric 彼此不進行通訊。今年，我們驚訝地發現去年的另一對競爭對手德國電信和 Verizon US 於 6 年 2019 月成功建立了 IPv1 對等互連。你不太可能找到任何提及它的地方，但這是一個巨大的進步——兩家大型一級提供者已經停止了爭鬥，並最終使用我們都希望進一步發展的協議建立了點對點連接。
為了確保完全連接和最高可靠性，通往一級運營商的路徑必須始終存在。我們也計算了一個國家中由於對等互連戰爭而僅在 IPv1 中實現部分連接的 AS 的百分比。結果如下：
一年後，IPv4 仍然比 IPv6 更可靠。 4年IPv2019的平均可靠性和穩定性為62,924%，IPv54,53的平均可靠性和穩定性為6%。 IPv6 仍然有很大比例的國家全球可用性較差，即部分連線的比例很高。
與去年相比，我們看到三個大國的明顯進步，特別是在部分互聯互通層面。去年，委內瑞拉佔33%，中國佔65%，阿聯酋佔25%。儘管委內瑞拉和中國顯著改善了各自的互聯互通，解決了部分互聯網的嚴峻挑戰，但阿聯酋在這一領域缺乏積極動力。
寬頻存取和PTR記錄
重申我們自去年以來一直在問自己的問題：“一個國家的領先供應商對區域可靠性的影響是否總是比其他任何人或任何其他供應商都大？”，我們開發了一個額外的指標以供進一步研究。也許特定地區最重要的（以客戶群計算）網路供應商不一定是在提供全球連線方面變得最重要的自治系統。
去年，我們確定提供者實際重要性的最準確指標可以基於 PTR 記錄的分析。它們通常用於反向 DNS 查找：使用 IP 位址，可以識別關聯的主機名稱或網域名稱。
這意味著 PTR 可以測量單一運營商位址空間中的特定設備。由於我們已經知道世界上每個國家/地區最大的 AS，因此我們可以計算這些提供者網路中的 PTR 記錄，確定它們在該地區所有 PTR 記錄中的份額。值得立即做出免責聲明：我們只計算 PTR 記錄，並沒有計算沒有 PTR 記錄的 IP 位址與有 PTR 記錄的 IP 位址的比率。
因此，以下我們專門討論存在 PTR 記錄的 IP 位址。創建它們並不是一般規則，這就是為什麼有些提供者包含 PTR 而其他提供者則不包含的原因。
我們展示瞭如果與指定國家/地區最大的（按 PTR 計算）自治系統斷開連接，則有多少具有指定 PTR 記錄的 IP 位址將被斷開連接。該圖反映了該地區支援 PTR 的所有 IP 位址的百分比。
讓我們將 20 年 IPv4 排名中最受信任的 2019 個國家與 PTR 排名進行比較：
顯然，考慮 PTR 記錄的方法給出了完全不同的結果。在大多數情況下，不僅該區域的中心AS發生變化，而且該AS的不穩定百分比也完全不同。在所有可靠的區域中，從全球可用性的角度來看，支援PTR的IP位址因AS故障而斷開的數量高出數十倍。
這可能意味著領先的國家 ISP 始終擁有最終用戶。因此，我們必須假設該百分比代表在發生故障時將被切斷的 ISP 用戶和客戶群部分（如果不可能切換到替代提供者）。從這個角度來看，各國似乎不再像從過境的角度來看那麼可靠。我們將前 20 個 IPv4 與 PTR 評級值進行比較後可能得出的結論留給讀者。
各國的變化詳情
像往常一樣，在本節中，我們從一個非常特殊的 AS174 條目開始 - Cogent。去年，我們概述了對歐洲的影響，其中 AS174 被認為對 IPv5 彈性指數排名前 20 名的國家中的 4 個國家至關重要。今年，Cogent 在可靠性方面保持在前 20 名之列，但發生了一些變化 - 特別是在比利時和西班牙，AS174 已被取代為最關鍵的 AS。 2019 年，比利時的名稱變為 AS6848 - Telenet，西班牙的名稱變為 AS12430 - Vodafone。
現在，讓我們仔細看看兩個歷史上彈性得分較高的國家，它們在過去一年中發生了最重大的變化：烏克蘭和美利堅合眾國。
首先，烏克蘭在IPv4排名中的地位大幅提升。欲了解詳情，我們向烏克蘭互聯網協會董事會成員 Max Tulyev 求助，了解該國過去 12 個月發生的詳細情況：
「我們在烏克蘭看到的最顯著的變化是數據傳輸成本的下降。這使得大多數獲利的網路公司能夠在我們的境外獲得多個上游連線。 Hurricane Electric 在市場上特別活躍，在沒有直接合約的情況下提供“國際運輸”，因為他們不會從交易所中刪除前綴 - 他們只是在本地 IXP 上宣布客戶範圍。
烏克蘭的主要 AS 已從 AS1299 Telia 更改為 AS3255 UARNET。 Tulyev 先生解釋說，UARNET 以前是一個教育網絡，現在已成為一個活躍的交通網絡，特別是在烏克蘭西部。
現在讓我們轉移到地球的另一個地方——美國。
我們的主要問題很簡單──美國經濟韌性下降11級的具體細節是什麼？
2018 年，美國排名第七，如果 AS7 失敗，全國 4,04% 的地區可能會失去全球可用性。我們的 209 年報告深入了解了一年前美國的變化：
「但最大的新聞是在美國發生的事情。連續兩年（2016 年和 2017 年）我們將 Cogent 的 AS174 視為該市場的遊戲規則改變者。現在情況已不再如此——2018 年，AS 209 CenturyLink 取代了它，使美國在 IPv7 排名中上升了三位，達到第七位。
2019 年的結果顯示，美國排名第 18 位，其彈性分數下降至 6,83%，變動超過 2,5%，通常足以跌出 IPv20 彈性排名前 4 名。
我們聯繫了 Hurricane Electric 創辦人 Mike Leber，徵求他對這一情況的評論：
「隨著全球互聯網的不斷發展，這是一個自然的變化。每個國家的 IT 基礎設施都在不斷發展和現代化，以支援不斷變化和發展的資訊經濟。生產力可改善客戶體驗和收入。本地 IT 基礎架構可提高生產力。這些是宏觀技術經濟力量。
分析世界最大經濟體正在發生的事情總是很有趣，特別是當我們觀察到可靠性評級大幅下降時。提醒一下，去年我們注意到在美國 Cogent 的 AS174 已被 CenturyLink 的 AS209 取代。今年，CenturyLink 失去了國家關鍵 AS 的地位，並被另一個獨立系統 Level3356 的 AS3 取代。這並不奇怪，因為自 2017 年接管以來，這兩家公司實際上代表一個組織。從現在起，CenturyLink 連接完全依賴 Level3 連接。可以得出結論，可靠性整體下降與3年底Level2018/CenturyLink網路上發生的一起事件有關，當時4個身份不明的網路封包導緻美國大片地區網路中斷數小時。這一事件無疑影響了 CenturyLink/Level3 向全國最大的參與者提供交通服務的能力，其中一些參與者可能已轉向其他交通提供者或只是使其上下游連接多樣化。然而，儘管如此，Level3 仍然是美國最重要的連接供應商，其關閉可能會導致依賴這種傳輸的近 7% 的本地自治系統缺乏全球可用性。
義大利憑藉相同的 AS20 Fastweb 以第 17 位重返前 12874 名，這可能是該提供者的路徑品質和數量顯著提高的結果。畢竟，2017年義大利與他一起跌至第21位，退出前20名。
2019年，去年才進入前20名但直接躍升至第5位的新加坡再次獲得了新的關鍵ASN。去年我們試圖解釋東南亞地區的變化。今年，新加坡的關鍵AS已從去年的AS3758 SingNet改為AS4657 Starnet。透過這一變化，該地區僅下降了一位，在 6 年的排名中跌至第六位。
根據我們的方法，中國從 113 年的第 2018 位躍升至 78 年的第 2019 位，IPv5 強度變化約 4%。在IPv6方面，中國的部分連接率已從去年的65,93%下降到今年的20%多一點。 IPv6中的主ASN從9808年中國移動的AS2018變更為4134年的AS2019。
同時，在 IPv6 方面，中國互聯網在 20 年永續發展排名中下降了 2019 位，從去年的 10% 下降到 23,5 年的 2019%。
或許，這一切都只說明了一件簡單的事——中國電信正在積極完善基礎設施，仍然是中國與外部互聯網的主要通訊網路。
隨著網路安全風險不斷增加，事實上，有關網路基礎設施受到攻擊的新聞不斷湧現，所有政府、私營和上市公司，但最重要的是普通用戶，現在是時候仔細評估自己的立場了。必須認真、誠實地審查與區域連通性相關的風險，分析真實的可靠性水準。 DNS 表示，如果大型全國性關鍵服務提供者遭受大規模攻擊，即使脆弱性評級的數值很低，也可能導致真正的可用性問題。還不要忘記，如果完全失去連接，外界將與該區域內的服務和數據斷開連接。
我們的研究清楚地表明，競爭性的 ISP 和營運商市場最終將變得更加穩定，並且能夠抵禦特定區域內甚至區域外的風險。如果沒有競爭性市場，一個 AS 的故障可能並且將會導致一個國家或更廣泛地區的大部分用戶失去網路連線。
來源： www.habr.com