كان انتشار الإنترنت في إفريقيا يتزايد ببطء ولكن بثبات منذ بداية هذه الألفية. بفضل العديد من المنظمات التي تبرعت بالوقت والموارد ، أصبح من الممكن في الوقت الحاضر الادعاء بأن النظم الإيكولوجية AS في العديد من البلدان في أفريقيا تشهد الآن مرحلة مبكرة من عصر النظير. ولكن ما مقدار اتصال النظراء بين الأطفال حديثي الولادة الذي يمكننا كشفه باستخدام أدوات تجميع مسارات BGP المتاحة للجمهور؟ من خلال تحليل بيانات BGP المتاحة مع التقنيات الحالية ، وجدنا أن الكثير من هذه التوصيلية مفقودة من مجموعة البيانات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى نقص مصادر البيانات في المنطقة. في معظم البلدان ، يمكن حل هذا من الناحية النظرية عن طريق إدخال ما لا يزيد عن عشر ASES جديدة تقوم بمشاركة معلومات التوجيه الكاملة لتوجيه جامعي الطرق.
النظام البيئي على مستوى AS
يتكون الإنترنت من مجموعة من الشبكات غير المتجانسة والمستقلة ، كل منها تتنافس وتتعاون مع بعضها البعض عن طريق بروتوكول بوابة الحدود (BGP) لبناء الطرق التي تحمل حركة المرور الفعلية. يمكن تحليل هذا النظام الإيكولوجي على مستويات مختلفة من التجريد اعتمادًا على نوع التحليل الذي يجب إجراؤه ، مثل الأنظمة المستقلة (ASes) ، IP / جهاز التوجيه ، نقاط الوجود (PoPs). المستوى AS على وجه الخصوص مفيد في تحليل كيفية تفاعل اللاعبين المختلفين الذين يؤلفون الإنترنت (أي ASES) مع بعضهم البعض - فيما يتعلق بتوجيه BGP - دون التركيز كثيرًا على التفاصيل المتعلقة بالهيكل الداخلي لكل لاعب. من شأن المعرفة الكاملة لمستوى AS لمنطقة معينة أن تساعد أيضًا مسؤولي الشبكات في تلك المنطقة ذاتها على تخطيط التوجيه بين المجالات مسبقًا ، وبالتالي إدخال المقدار المناسب من التكرار في اختيارات مزوديهم بحيث يمكن للمشاكل المحتملة في المنطقة سيكون للإنترنت الحد الأدنى من التأثير على أداء شبكاتهم الخاصة.
عادةً ما يتم تمثيل مستوى AS AS على شكل رسم بياني حيث تكون العقد ASES وتكون الاتصالات هي جلسات BGP بين ASes. يقوم اثنان من ASES اللذين يقرران إنشاء جلسة BGP بشكل أساسي بتبادل مجموعة من معلومات قابلية الوصول إلى الشبكة والتي يتم استخدامها لتوجيه جزء من حركة المرور على الإنترنت بينهما. تعتمد كمية وطبيعة معلومات قابلية الوصول المتبادلة كلياً على الاتفاقيات الاقتصادية الموقعة بين شركتي ASES ، والتي يمكن تصنيفها عادةً كمزود إلى عميل (p2c) أو نظير إلى نظير (p2p). في السابق ، يعلن المزود للعميل عن طرق الوصول إلى جميع شبكات الإنترنت ، في حين يعلن العميل للمزود عن الطرق للوصول إلى شبكاته وشبكات عملائه (إن وجدت). في الأخير ، طرق التبادل ASES للوصول إلى العملاء الخاصة بهم ، عادةً للحفاظ على حركة المرور المحلية وتقليل تكاليف النقل. مصدر البيانات الأساسي لتحليل الإنترنت على مستوى AS من التجريد هو بيانات BGP التي تم جمعها وتوفيرها من قبل المؤسسات التي تدير جامعي المسارات ، مثل مركز تنسيق شبكة Réseaux IP Européens (مركز تنسيق الشبكة الأوروبية لبروتوكول الإنترنت - رايب أن سي سي (RIPE NCC)) مع خدمة معلومات التوجيه (RIS)، و جامعة أوريغون مع الالجائزة وجهات النظر الطريق المشروع ومعهد المعلوماتية والتليماتية التابع للمجلس القومي للبحوث الإيطالية (IIT-CNR) مع ال ايسولاريو مشروع. جامع المسار هو خادم يقوم بتشغيل برنامج توجيه BGP الذي يقوم بتجميع معلومات التوجيه وتخزينها بتنسيق أدوات التوجيه متعدد الخيوط (MRT) ، ولا يعلن عن أي معلومات قابلة لإعادة الوصول إلى جيرانه في BGP. لكل AS حرية الانضمام إلى معلومات التوجيه ومشاركتها مع الجمهور ، مما يساهم في تحسين مقدار - وبالتالي جودة - بيانات BGP المتاحة لأغراض البحث. الجزء الأساسي من المعلومات الموجودة في بيانات BGP التي تم جمعها لتحليل النظام الإيكولوجي على مستوى AS هو سمة AS PATH ، والتي يمكن استخدامها لاستنتاج العقد (ASes) والوصلات (AS المجاورة) لطوبولوجيا AS-level.
جامع الطريق BGP
تحديد الموقع الجغرافي
بفضل قواعد البيانات المتاحة للجمهور ، يمكن استنتاج تحديد الموقع الجغرافي لـ AS من خلال تحديد الموقع الجغرافي لكل شبكة من الشبكات الفرعية التي أعلنتها AS بفضل توفر قواعد البيانات التي تقابل عناوين IP في البلدان. تتيح هذه التقنية استنتاج طبولوجيا إقليمية فقط بالنظر إلى أنه يمكن تحديد موقع كل AS بجوار إذا كان كلا ASES يعلنان (على الأقل) شبكة فرعية واحدة في نفس البلد. في النهاية ، ستحتوي مجموعة ASES المحددة جغرافيًا في بلد / قارة معينة على كل من ASES المملوكة للمنظمات المحلية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالإقليم الذي تعمل فيه - فيما يلي ASES المحلي - و ASES التي تملكها المنظمات الدولية التي تعمل في نفس الأراضي لأغراض التسويق - فيما يلي ASES الدولية. فيما بعد ، سوف نعتبر AS معينًا محليًا إذا كان هناك إدخال في سجل AFRINIC المتعلق بهذا AS.
نظرة أولى على النظام الإيكولوجي الأفريقي على مستوى AS
أفريقيا قارة غير متجانسة للغاية من حيث اللغة والثقافة والاقتصاد ، ويمكن أيضًا التعرف على هذا التباين في النظام البيئي على مستوى AS. في نفس القارة ، تتعايش البلدان التي تتمتع باتصال جيد بالإنترنت وتغلغل - مع مجموعة أخرى من البلدان حيث لا تزال البنية التحتية للإنترنت بحاجة إلى أن تكون جزءًا موحدًا من اقتصاداتها. من أصل 1084 دولة محلية ، حصلت جنوب إفريقيا على نصيب الأسد بـ 322 دولة ، تليها نيجيريا (145 دولة) ، كينيا (79 دولة) ، تنزانيا (63 دولة) وغانا (56 دولة). واحدة من أكثر الميزات إثارة للإعجاب التي يمكن ملاحظتها في لمحة هي ضعف انتشار IPv6 على الرغم من الجهود التي بذلتها العديد من المنظمات في الدورات التدريبية و IPv6 المؤتمرات المركزة. كل AS المحلية تعلن على شبكة الإنترنت واحدة على الأقل IPv4 شبكة بينما 203 منهم فقط يعلنون (على الأقل) واحد IPv6 شبكة الاتصال. وتتوزع المجموعة الأخيرة من ASes بشكل أساسي بين جنوب إفريقيا (47٪) وتنزانيا (13٪) وكينيا (10٪) وموريشيوس (9٪) ونيجيريا (6٪). جانب آخر مثير للاهتمام هو أن 90 دولة محلية فقط (حوالي 8٪) تقع في أكثر من دولة واحدة ، مما يبرز كيف أن حركة المرور العابر بين البلدان المجاورة لا تزال تعتمد على مقدمي الخدمات الدوليين.
على غرار بقية النظام البيئي للإنترنت ، فإن النظام البيئي النظير في أفريقيا في مرحلة مبكرة للغاية من التطور. منذ عدة سنوات مضت ، تم توجيه معظم حركة المرور المحلية عبر أوروبا وأمريكا الشمالية ، مما تسبب في مشاكل في الأداء بسبب الكمون الكبير. بدأت الأمور تتغير خلال العقد الماضي ، عندما بدأت مبادرات مثل نظام تبادل الإنترنت الأفريقي (AXISأدى المشروع إلى زيادة كبيرة في عدد نقاط تبادل المعلومات في المنطقة. في الوقت الحاضر في إفريقيا ، يمكن العثور على 37 نقطة تبادل نشطة في 34 مدينة في 28 دولة (المصدر: رابطة IXP الأفريقية). من خلال إلغاء المواقع الإلكترونية لكل IXP ، من السهل أن ترى أن معظمها لديه حاليًا أقل من 20 ASES متصلة ، مع استثناء ملحوظ من NAPAfrica في جنوب إفريقيا (273 ASES بين جوهانسبرج وكيب تاون ودوربان) ، JINX في جنوب إفريقيا ( 82 ASES في جوهانسبرج) ، IXPN في نيجيريا (54 ASes amon Lagos ، أبوجا وبورت هاركورت) ، KIXP في كينيا (36 ASES بين نيروبي ومومباسا) ، TIX في تنزانيا (36 ASES بين دار السلام وأروشا) و UIXP في أوغندا (26 أسيس في كمبالا). إن وجود IXP مزدحم مثل NAPAfrica في جنوب إفريقيا يشدد أكثر على كيف أن النظام البيئي للإنترنت في جنوب إفريقيا مختلف تمامًا عن بقية إفريقيا ، ويشبه النظام البيئي لدولة أوروبية.
بيانات النظام الإيكولوجي على مستوى إفريقيا
على اكتمال الرسم البياني على مستوى AS الأفريقية
من المعروف أن بيانات BGP بعيدة عن أن تكون ممثلة تمامًا للنظام الإيكولوجي على مستوى AS الإنترنت. أولاً ، عدد ASES المشترك في أي مشروع لجمع المسار منخفض للغاية إذا ما قورنت بالحجم الكامل لل ASES التي تتألف منها الإنترنت. أثناء تحليلنا ، كان 525 ASES فقط يشاركون معلومات التوجيه الخاصة بهم ايسولاريو, RIS و / أو وجهات النظر الطريقبينما بلغ إجمالي عدد ASES الموجه على الإنترنت 59,005،257. ثانيًا ، لا يتلقى جامعو التوجيه معلومات التوجيه الكاملة من جميع وحدات التغذية الخاصة بهم. يتم وضع العديد من أدوات التجميع على IXPs في جميع أنحاء العالم ، ويطبق العديد من المغذيات عليهم سياسات التصدير ذاتها المطبقة على المشاركين الآخرين في IXP. بمعنى آخر ، يعلنون لهواة جمع الطرق فقط مخروط عملائهم ، مما يوفر رؤية محدودة للغاية للإنترنت. خلال تحليلنا ، كان ما يقرب من نصف المغذيات يظهرون هذا النوع من السلوك ، مع مشاركة XNUMX فقط من IPv4 الفضاء و 200 ASES تقاسم IPv6 مساحة قريبة من جدول التوجيه الكامل. سيُشار فيما يلي إلى وحدات التغذية التي تعلن عن جدول التوجيه الكامل لتوجيه جامعي التوجيهات باسم وحدات التغذية الكاملة. أخيرًا ، من المعروف أن بيانات BGP تفوت جزءًا كبيرًا من اتصال p2p الذي تم إنشاؤه في نقاط تبادل الإنترنت (IXPs) أو عبر النظرة الخاصة. يحدث هذا في الغالب بسبب موقع وحدات التغذية الكاملة في الرسم البياني AS ووجود سياسات تصدير BGP والعلاقات الاقتصادية بين ASes. بالنظر إلى العلاقات الاقتصادية المعيارية القائمة بين ASes ، تعلن AS إلى AS AS معلومات التوجيه الكاملة الخاصة بها - والتي تحتوي على طرق مستفادة من أقرانها وموفريها وعملائها - ولكن فقط إذا كانت موفرًا للطرف الآخر. ونتيجة لذلك ، فإن جامع المسار قادر على رؤية الطرق التي تم إنشاؤها عبر IXPs والنظر الخاص إلى AS X معين فقط إذا كان هناك سلسلة من علاقات النقل من جامع الطريق إلى X. وقد تمت صياغة هذا المفهوم بشكل رسمي P2C المسافات، وقد تم استخدامه لتحديد عدد ASES التي يمكن من خلالها اكتشاف الاتصال الكامل مع إعطاء مجموعة من وحدات التغذية الكاملة. يجب أن يؤخذ عدم اكتمال الرسم البياني الناتج في الاعتبار بجدية عند تحليل الإنترنت على مستوى AS من التجريد لأنه يمكن أن يؤدي بسهولة إلى استنتاجات خاطئة ، لا سيما عند تحليل خصائص الرسم البياني.
لن يتمكن جامع المسار R المتصل بأعلى التسلسل الهرمي للإنترنت من الكشف عن اتصال النظراء الموجود في الجزء السفلي من التسلسل الهرمي
لا تختلف حالة التغطية في إفريقيا اختلافًا كبيرًا عن بقية العالم. يوجد حاليًا ثلاثة جامعي طرق في إفريقيا منتشرين فعليًا في كيكس في كينيا (وجهات النظر الطريق), JINX فى جنوب افريقيا (وجهات النظر الطريق) و برنامج العمل الوطني لأفريقيا في جنوب إفريقيا (RIS). هؤلاء المجمعون يتلقون بيانات من 69 وحدة تغذية ، 63 في جنوب إفريقيا ، 4 في كينيا و 2 في موريشيوس. وحدة تغذية إضافية من جنوب إفريقيا متصلة ايسولاريو عبر multihop BGP. تعلن الغالبية العظمى من وحدات التغذية عن جزء صغير فقط من مساحة IP ، أصغر بكثير من مساحة جدول التوجيه الكاملة ذات الصلة والتي تتكون في الوقت الحاضر من حوالي 600 كيلو (v4) و 40 كيلو (v6). من بين 69 وحدة تغذية ، يمكن اعتبار 13 وحدة تغذية كاملة v4 و 9 وحدات تغذية كاملة 6 فقط. تقع جميعها في جنوب إفريقيا ، باستثناء مغذيات واحدة v4 و v6 كاملة موجودة في جزيرة موريشيوس. وبالتالي ، فمن الواضح تمامًا أن نفهم أن اتصال النظراء الذي تم إنشاؤه في 30 نقطة تبادل IXP في إفريقيا ، لا في جنوب إفريقيا ولا في موريشيوس ، مخفي تمامًا حاليًا لجامعي خطوط BGP ، في حين أن العدد الصغير من وحدات التغذية الكاملة المتوفرة في جنوب إفريقيا وموريشيوس تفعل عدم السماح لهم بالكشف عن الكثير من اتصال النظراء في بلدانهم. مع الأخذ في الاعتبار قياس مسافة p2c ، من الممكن الادعاء بأن وحدات التغذية الكاملة الحالية تسمح بالكشف عن الاتصال الكامل بـ 29 عبور IPv4 أصناف من 129 (22.5 ٪) و 5 من أصل 28 العبور IPv6 ASES (17.9٪) في جنوب إفريقيا ، في حين أنه من الممكن اكتشاف التوصيلية الكاملة لـ 6 عبور IPv4 من أصل 31 (19.4 ٪) ولا IPv6 ASES العابر أكثر من 9 في موريشيوس. في بقية البلدان الأفريقية ، فإن ASES الوحيدة المشمولة هي ASES الدولية ، والتي تتم تغطيتها من مغذيات خارج إفريقيا.
لفهم مدى نظام القياس BGP الحالي بشكل أفضل عن الحالة المثالية ، حيث يمكن الكشف عن اتصال p2p بأكمله في كل بلد ومن المحتمل أن يكون مرئيًا ، طبقنا مشكلة غطاء مجموعة الحد الأدنى (MSC) الموضحة في جريجوري وآخرون. لكل طوبولوجيا إقليمية تم جمعها من بيانات BGP. في كل سيناريو إقليمي ، يُعتبر كل AS متاحًا مغذيًا محتملًا بمجموعة التغطية الخاصة به - أي مجموعة عبور ASs التي لها مسافة p2c محددة من AS - والهدف من المشكلة هو العثور على الحد الأدنى لعدد ASES تغطي مجموعات التغطية الخاصة بها مجموعة ASES الكاملة للعبور في تلك المنطقة. يوضح الشكل أدناه أدناه وظيفة التوزيع التراكمي التكميلي (CCDF) لعدد المغذيات المطلوبة في كل بلد أفريقي. لاحظ أنه يتم حساب سيناريو v6 استنادًا إلى 12 دولة فقط حيث تم ربط ASES مع بعضها البعض. سيناريو جنوب أفريقيا هو الأكثر تمييزًا في كلتا الصورتين. نظرًا للكمية الكبيرة من ASES في كل من سيناريوهات v4 و v6 ، يلزم وجود عدد كبير من المغذيات للحصول على التغطية الكاملة لـ ASes العابرة. في جميع الحالات الأخرى ، يكون عدد وحدات التغذية المطلوبة منخفضًا جدًا ، وغالبًا ما يكون أصغر من 10 إما في v4 أو v6. هذا يعني أنه مع بذل جهد ضئيل للغاية - يتم إنشاء 10 جلسات كاملة لـ BGP - قد يكون من الممكن الكشف عن الاتصال النظير الكامل لـ 90٪ من البلدان في إفريقيا.
CCDF من أصل حل مشكلة MSC في كل بلد أفريقي
وفي الختام
تُظهر أفريقيا في نظامها الإيكولوجي بمستوى AS نفس عدم التجانس الذي تظهره من حيث الثقافة والاقتصاد والتنمية. يمكن العثور على النظام الإيكولوجي الأكثر تطوراً على مستوى AS في جنوب إفريقيا ، حيث يشبه النظام البيئي النظير للغاية معظم البلدان الأوروبية ، كما يتضح من عدد نقاط IXP المتاحة. ثم ، هناك مجموعة صغيرة من البلدان التقدمية (مثل مصر وكينيا ونيجيريا وتنزانيا) حيث ينتشر الإنترنت بشكل مطرد وأصبح جزءًا مهمًا أكثر فأكثر من اقتصادها. أخيرًا ، هناك مجموعة كبيرة من البلدان التي يكون الإنترنت فيها في مرحلة مبكرة جدًا من التطوير. في هذا النظام الإيكولوجي ، وجدنا أن جامعي مسارات BGP يفشلون تقريبًا في الكشف عن اتصال النظراء الذي تم تأسيسه بين ASES ، مما يؤثر على أي تحليل بياني محتمل يتعلق بالنظام البيئي الأفريقي. على الرغم من ذلك ، وجدنا أنه من الناحية النظرية قد يكون من الممكن حل هذا الوضع في معظم البلدان الأفريقية من خلال تقديم عشرة مغذيات جديدة كاملة.
إنهاء الحواشي
يتم حساب التحليلات التي يتم إجراؤها في إدخال المدونة هذا على بيانات BGP التي يتم جمعها بواسطة كل أداة تجميع طرق متاحة بواسطة ايسولاريو, RIS و وجهات النظر الطريق في 8 أغسطس ، 2017. يتم تحديد الموقع الجغرافي باستخدام GeoLite2 قاعدة بيانات البلد جعلها متاحة للجمهور من قبل MaxMind في، بينما يتم استنتاج العلاقات الاقتصادية باستخدام الخوارزمية الموصوفة من قبل جريجوري وآخرون.
السيرة الذاتية: حصل أليساندرو إمبروتا على درجة البكالوريوس والماجستير في هندسة الكمبيوتر من جامعة بيزا ، إيطاليا ، في عامي 2006 و 2009 ، على التوالي. ثم حصل على درجة الدكتوراه في هندسة المعلومات من جامعة بيزا ، في عام 2013. منذ عام 2009 شغل اليساندرو مناصب بحثية مع معهد المعلوماتية والتليماتية (IIT) في المجلس القومي للبحوث الإيطالية (CNR) في بيزا. تشمل اهتماماته البحثية القياس والتحليل على مستوى الإنترنت AS واكتشاف خصائص مسار الإنترنت.
