メンバー： 田代 マルテ
カテゴリー: Exploring
- 背景：インターネットは継続的に成長しているネットワークのシステムである。構造が複雑化しているため、システムのあらゆる側面を理解することは難しい。さらに、インターネットのトポロジーは、物理的なケーブルのマップとして、あるいは、より抽象的な接続されたネットワークのメッシュとして、さまざまな方法で表現することができる。
- 目的：インターネットのトポロジーから依存関係を推測する手法を開発し、さまざまな抽象化レベルを適用してクロスレイヤー分析を行うことで、インターネットのインフラに関する知識を増やす。
IXP依存性分析
インターネット・エクスチェンジ・ポイント（IXP）は、現代のインターネットにおいて重要な役割を果たしている。物理的に近いネットワークを接続する手段として構想されたIXPは、直接またはリモートピアリングによって世界中のネットワークを接続する大規模なハブへと成長しました。したがって、IXPの実際のフットプリントを理解し、IXPで発生した問題（停電など）が周囲のインターネットトポロジーに与える影響の程度を定量化することが重要です。IXPのフットプリントは、PeeringDBやIXPのウェブサイトから得られるメンバーリストのみから計算されますが、通常、IXPの不完全なビューを描いています。この論文では、2つの大規模な測定プラットフォームからのトレースルートデータを使用して、この依存関係を明らかにするロバストなアプローチを提案します。このアプローチでは、トレーサールートを自律システム（AS）とIXPの両方を含むパスに変換し、ASヘゲモニーを計算して相互依存関係を推測します。この手法は、IXPに直接接続されていない何千もの依存ネットワークを発見し、インターネットのトポロジーにおけるIXPの役割を強調します。また、メンバーおよび依存者の地理的位置にも注目し、依存者を持つIXPのうち、完全にローカルなIXPはわずか3%しかないことがわかりました。別の52%は、国際的なメンバーと接続しているが、依存者は国内のみである。
より詳細な説明とその他の結果は、関連論文「Following the Data Trail: An Analysis of IXP Dependencies」に掲載されています。
シングル・アップストリーム・ネットワーク
BGPデータに基づくインターネット・トポロジー分析は、トポロジー内のアクティブな経路のみを捕捉する。これは、ルートコレクターがピアから優先経路のみを受信するためです。その結果、あるネットワークの障害がその依存ネットワークの障害を意味するのか、あるいは依存ネットワークにフェイルオーバーとして利用可能な代替リンクがあるのかを予測することは困難です。
そこで、シングルアップストリームASを定量化し、その主な特徴を調査することで、インターネットの回復力を評価します。まず、BGPデータを分析し、シングルアップストリームASがインターネット上のASの半分を占めていることを示します。IPv4とIPv6を比較すると、デュアルスタックASはIPv6においてのみ単一のアップストリームに依存する可能性が高いことがわかります。さらに、IPv4とIPv6の両方で依存関係がある場合、通常は同じネットワーキング・ポリシーを適用します。
これらの結果を検証するため、6366のASから無作為に抽出したサンプルに対して、トレースルートとBGPポイズニングを使用したアクティブ測定を実施しました。その結果、72%のASが単一のアップストリームに依存していることが判明しましたが、4%についてはバックアップアップストリームも確認されました。バックアップアップストリームへのリンクは通常BGPでは表示されず、プライマリアップストリームに障害が発生した場合にのみ使用されます。
さまざまなサイズメトリクスとASタイプ分類を使用して測定されたASを特徴付け、バックアップアップストリームは通常、小規模なASによってのみ採用されるのに対し、単一のアップストリームへの依存は小規模なASと大規模なASの両方で見られることを発見しました。
最後に、IPv4では163カ国の247のASを、IPv6では113カ国の141のASをカバーする大規模なアイボールネットワークのケーススタディを実施した。合計すると、IPv4では分析対象国の78%、IPv6では81%に、単一のアップストリームに依存する大規模プロバイダが少なくとも1つ存在する。