Info! Please note that this translation has been provided as best effort, for your convenience. The English page remains the official version.

العواقب غير المقصودة لنشر الكابلات البحرية على توجيه الإنترنت

تاريخ النشر
طباعة ودية، بدف والبريد الإلكتروني
العواقب غير المقصودة لنشر الكابلات البحرية على توجيه الإنترنت

 

 

أكياس 1كاتب مُشارك: CAIDA's رودريك فانو، باحث ما بعد الدكتوراه؛ ريكي موكعالم أبحاث مساعد. برادلي هافكر، المدير الفني؛ و كيه سي كلافي، المؤسس والمدير.

تشمل البنية التحتية المادية الأساسية للإنترنت أ عيون من الكابلات البحرية ، مشتركة بشكل عام بواسطة مشغلي الشبكات الذين يشترون السعة من مالكي الكابلات.

اعتبارًا من أواخر عام 2020 ، انتهى 400 الكابلات البحرية القارات المترابطة في جميع أنحاء العالم وشكلت العمود الفقري المحيطي للإنترنت. على الرغم من أنها تحمل أكثر من 99 ٪ من حركة المرور الدولية ، إلا أن القليل من البحث الأكاديمي قد حدث لعزل تغييرات الأداء من طرف إلى طرف الناتجة عن إطلاقها.

من المفترض عمومًا أن نشر الكابلات تحت البحر يحسن الأداء ، على الأقل بالنسبة للاقتصاديات حول الكبل. ولكن إلى أي مدى ، وماذا يحدث لحركة المرور من وإلى الاقتصادات المجاورة؟

لدراسة هذا ، نظرنا إلى نظام كابلات جنوب المحيط الأطلسي (SACS)، الذي تم إطلاقه في منتصف سبتمبر 2018. كان أول كابل عبر الأطلسي يعبر نصف الكرة الجنوبي ويوفر فرصة مثالية لفحص ما حدث لحركة المرور بين مناطق الإنترنت المختلفة قبل وبعد الإطلاق.

أكياس 2الشكل 1 - تُظهر هذه الصورة شبكة أنجولا للكابلات ، والتي تتضمن كبل SACS. يمتد الكابل لمسافة 6,165 كم وبسعة 40 تيرا بايت في الثانية و 4 أزواج من الألياف (المصدر: كابلات أنغولا)يربط SACS أنغولا في إفريقيا بالبرازيل في أمريكا الجنوبية. في ورقتنا ،عواقب غير مقصودة: آثار نشر الكابلات البحرية على توجيه الإنترنت، قمنا بإلقاء الضوء التجريبي على كيفية تأثيرها على أنماط حركة المرور ، من خلال التحقيق في التأثير التشغيلي لنظام SACS على توجيه الإنترنت. في العام الماضي ، قدمنا ​​نتائجنا في مؤتمر القياس السلبي والنشط (PAM) 2020، حيث حصل على جائزة "أفضل ورقة".

هنا ، نلخص مساهمات دراستنا ، بما في ذلك منهجيتنا ، وبعض النتائج.

 

كيف قمنا بقياس التغيير في الأداء؟

تحدد منهجيتنا تغييرات أداء الاتصال من طرف إلى طرف من نشر كبل بحري جديد على مسارات الإنترنت.

نهجنا يعتمد على القائمة الخرائط / قواعد البيانات تحت سطح البحر والعامة قياس البنية التحتية.

طريقتنا من أربع خطوات:

  1. اجمع مسارات IP المرشحة التي يمكن أن تكون قد عبرت الكبل
  2. حدد واجهات IP الخاصة بالموجه على جانبي الكبل بناءً على مسارات IP المرشحة هذه
  3. ابحث عن المسارات المقابلة (بين أزواج نقاط النهاية نفسها) في مجموعات بيانات traceroute التاريخية
  4. علق المسارات المجمّعة بالمعلومات الضرورية للتحليل مثل أسماء المضيف و ASes والمواقع الجغرافية لبروتوكول الإنترنت واختلافات وقت الذهاب والإياب (RTTs) بين القفزات المتتالية

 

جمع مسارات IP المرشحة

يعد تحديد مسارات الإنترنت التي تمر عبر كبل تم نشره حديثًا أمرًا صعبًا للغاية. لتحديد عناوين IP بدقة على جانبي الكبل ، نحتاج إلى عينات من مسارات IP التي تعبرها في كلا الاتجاهين ، والتي يمكننا الحصول عليها عن طريق إجراء القياسات بعد إطلاق الكابل.

تتضمن خطوتنا الأولى تنفيذ مسارات التتبع ، في كلا الاتجاهين ، بين نقاط الأفضلية (VPs) الموجودة داخل شبكتين ، يُشار إليهما AS1 و AS2 ، والتي تقترب طوبولوجيًا من طرفي الكابل.

من هذا ، نحصل على مسارات IP مرشحة تحتوي على عناوين IP لأجهزة التوجيه التي تم اجتيازها بواسطة حزم من AS1 إلى AS2 أو العكس عبر الكبل بالإضافة إلى أوقات الذهاب والإياب (RTT) من عناوين IP المصدر المعنية لكل منها. اخترنا الشبكات التي تستضيف النقاط المتميزة (VPs) بالإضافة إلى نواب الرئيس النشطين داخل تلك الشبكات ، باستخدام منصات القياس الحالية (سفينة CAIDA و RIPE أطلس) و متاح للعامة قواعد بيانات الكابلات البحرية / الخرائط.

 

تحديد واجهات جهاز التوجيه على طرفي الكبل

باستخدام سرعة الضوء والطول المعروف للكابل ، تمكنا من استنتاج الحد الأدنى من RTT لعبور الكابل. أعطانا هذا حدًا يمكننا استخدامه لتضييق مسارات IP المرشحة ، وإيجاد مسارات متطابقة تحتوي على نتوءات RTT أكبر أو تساوي الحد الأدنى المستنتج.

لقد بحثنا عن الحالات التي تكون فيها مواقع واجهات IP تلك ، وفقًا لقواعد بيانات تحديد الموقع الجغرافي عدم الدقة و MaxMind في، تطابق البلدان المرتبطة بالكابل البحري الجديد. بعد ذلك ، استنتجنا مطابقة أزواج من عناوين IP المحتملة على كل جانب من الكبل وبحثنا عن الأسماء المستعارة للموجه لعناوين IP تلك.

 

البحث عن المسارات المقابلة في مجموعات بيانات مسار التتبع التاريخية

استخدام منصات القياس الحالية RIPE أطلس و سفينة CAIDA، بحثنا عن مسارات التتبع التاريخية التي تحتوي على أي من الأزواج المحددة مفصولة بنقطة RTT ، أكبر أو تساوي الحد الأدنى المطلوب لعبور الكبل المدروس. ثم قمنا بتجميعها في مجموعتين ، اعتمادًا على ما إذا تم تشغيلها قبل أو بعد إطلاق الكابل.

 

شرح المسارات المجمعة بالمعلومات الضرورية للتحليل

قمنا بتعليق توضيحي لمسارات IP هذه بأسماء المضيفين و ASes والمواقع واختلافات RTT بين القفزات المتتالية.

أخيرًا ، استخدمنا ثلاثة مقاييس لتقييم الأداء الشامل ومسارات AS ، قبل وبعد إطلاق الكابل:

  • تحدد RTTs إلى قفزات IP المشتركة الأقرب إلى وجهات مسار التتبع الوقت الذي تستغرقه الحزم للانتقال من واجهة المصدر إلى عنوان IP مشترك قريب من شبكة وجهة معينة ، ويتم قياسه قبل وبعد إطلاق الكبل
  • تمثل مركزية AS للعبور AS النسبة المئوية للمسارات التي لعب فيها عامل تشغيل AS دورًا في العبور
  • طول مسارات AS التي تعبر حدث ما بعد شبكة مشغل الكبل المدروس ، والذي قارناه بطول مسارات AS التي تخدم بادئات وجهة IP المقابلة للمصدر ، قبل الحدث

 

إذن ماذا اكتشفنا؟

 

مقارنة RTTs قبل وبعد SACS

بدأنا تحليلنا بمقارنة RTTs قبل وبعد نشر SACS. بالنسبة لنفس المصدر VP وبادئة الوجهة ، قمنا ببناء مجموعة من قفزات IP الشائعة في التتبع قبل وبعد SACS ، وحددنا عنوان IP الأقرب إلى الوجهة كنقطة للمقارنة.

باستخدام RTTs من VPs نحو قفزات IP من التتبع قبل وبعد SACS ، قمنا بتخطيط المخططات الصندوقية للشكل 2 ، وقمنا بتجميع RTTs حسب القارة ومنصة القياس.

أكياس 3الشكل 2 - المخططات الصندوقية للحد الأدنى من RTTs من Ark و Atlas VPs إلى قفزات IP المشتركة الأقرب إلى عناوين IP الوجهة. يمثل الخط الأحمر لكل مخطط مربع متوسط ​​فترات RTT الدنيا هذه ؛ وضعنا علامة على المئين الخامس والسبعين والخامس والعشرين وكذلك النطاق الربيعي (IQR).

 

ما هو تأثير SACS على زمن الوصول؟

على الرغم من أن متوسط ​​زمن الوصول عبر مجموعة البيانات الكاملة للمسارات التي تعبر SACS بعد الإطلاق لم يتغير كثيرًا (متوسط ​​قطرات RTT من 2-3 مللي ثانية) ؛ يؤدي هذا إلى إخفاء الانخفاضات والزيادات الكبيرة في وقت الاستجابة عبر المسارات من / إلى مناطق محددة.

ومن المثير للاهتمام ، أن المسارات من أمريكا الجنوبية شهدت انخفاضًا متوسطًا في زمن الانتقال بنسبة 38٪ ، وهو أمر مهم جدًا مقارنة بالمسارات من أوقيانوسيا-أستراليا (انخفاض بنسبة 8٪) ، والمسارات من إفريقيا (3٪).

على المستوى الاقتصادي ، وجدنا تحسينات يمكن التنبؤ بها في الأداء (انخفاض RTT) للمسارات المتجهة من إفريقيا إلى البرازيل ، أو من أمريكا الجنوبية إلى أنغولا. ومع ذلك ، وجدنا انخفاضًا غير متماثل في RTT ؛ كان الانخفاض في متوسط ​​وقت الإرسال والاستقبال من إفريقيا إلى البرازيل (73 مللي ثانية) ثلث ذلك من أمريكا الجنوبية إلى أنغولا (226 مللي ثانية). لاحظنا أيضًا بعض تدهور الأداء غير المتوقع وغير المبلغ عنه. على سبيل المثال ، رأينا الحزم يتم توجيهها بشكل غير مثالي عبر SACS للمسارات التي تنتقل من أمريكا الشمالية إلى البرازيل أو من إفريقيا / أوروبا إلى أنغولا ، مما يؤدي إلى زيادة زمن الوصول.

 

مقارنة هيكل النقل

نحن نقدم فحصًا متعمقًا لهيكل النقل قبل وبعد SACS ، وتحليل التأثير على أطوال مسار AS ، والتحقق من صحة نتائجنا في ورقة.

 

ما هي المساهمات والنتائج الرئيسية لهذه الدراسة؟

باختصار ، يمكن سرد المساهمات الرئيسية لهذه الدراسة على النحو التالي:

  • لقد قدمنا ​​طريقة قابلة للتكرار للتحقيق في تأثير نشر الكبل على طوبولوجيا الإنترنت العيانية والأداء
  • طبقنا منهجيتنا على حالة SACS ، أول كابل عبر المحيط الأطلسي من أمريكا الجنوبية إلى إفريقيا
  • اكتشفنا أن انخفاض RTT لمسارات IP المتجهة من إفريقيا إلى البرازيل كان تقريبًا ثلث ما لوحظ على المسارات من أمريكا الجنوبية إلى أنغولا
  • علاوة على ذلك ، اكتشفنا تدهورًا مفاجئًا في الأداء من / إلى بعض المناطق وقمنا بتحليل الأسباب الجذرية لهذه النتائج غير المقصودة

من نتائج هذه الورقة ، نقترح أنه لتجنب التوجيه دون الأمثل بعد تنشيط الكابلات في المستقبل ، يمكن لـ ASes إبلاغ جيران BGP لإتاحة الوقت للتغييرات ، وضمان تكوينات iBGP المثلى بعد التنشيط ، واستخدام منصات القياس للتحقق من المسار الأمثل .

كودنا وبياناتنا هي نشرت لتسهيل التكاثر. يمكن توسيع قاعدة التعليمات البرمجية هذه لتشمل حالات استخدام الكبلات الأخرى.

 

 

تم إعادة نشر هذه المدونة من https://blog.apnic.net/2021/02/22/unintended-consequences-of-submarine-cable-deployment-on-internet-routing نُشر في 22 فبراير 2021. 

 

 


  

عن المؤلف

ص فانو 1
رودريك فانو 

بعد حصوله دكتوراه في هندسة الاتصالات تبدأ من معهد شبكات IMDEA و جامعة كارلوس الثالث بمدريد، إسبانيا في عام 2017 ، رودريك فانو، انضم CAIDA (جامعة كاليفورنيا، سان دييغو) ، الولايات المتحدة الأمريكية في مارس 2018 ، حيث عمل كباحث ما بعد الدكتوراه حتى مارس 2021. وأثناء إقامته ، ساهم في مهووس و بنده مشاريع جنبًا إلى جنب مع Amogh Dhamdhere (في 2018) و Kc Claffy. تضمنت أنشطته البحثية المساعدة في تصميم وتطوير تطبيقات جديدة بالإضافة إلى تكامل قواعد الرموز الموجودة التي تقيس الازدحام بين المجالات والطوبولوجيا والأداء ، لتمكين المشاريع العلمية واسعة النطاق.

الدراسة التي قدمها هذا المنشور هي إحدى نتائج تعاونه مع فريق CAIDA.  

 

 

آخر تعديل في -
التاريخ والوقت في موريشيوس -