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Révéler les clusters de latence en Afrique

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Cet article est un résumé de deux articles co-rédigés par Amreesh Phokeer et Josiah Chavula du Département Recherche et Innovation et ont été présentés à:

  1. IEEE Afrique 2017, Le Cap, Afrique du Sud - A remporté le prix du meilleur article
  2. Infocom IEEE 2018, Honolulu, Hawaï - A remporté le prix de présentation Best-in-Session

Nous réduisons souvent l'Afrique à un seul pays ou une seule économie mais nous avons tendance à oublier qu'elle est composée de 54 nations différentes, plus que dans tout autre continent du monde. L'Afrique est donc un ensemble complexe de pays ayant différents niveaux de connectivité, de pénétration d'Internet et d'infrastructure. La bonne nouvelle est qu'au cours des dernières années, il y a eu des investissements massifs dans les deux câbles à fibres optiques sous-marins et terrestres, et par conséquent, l'Afrique est l'un des continents à la croissance la plus rapide en termes de bande passante Internet internationale - croît à un taux annuel composé de 44% entre 2013 et 2017.

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Pénétration d'Internet dans le monde

Cependant, comme le révèle cette étude, l'Afrique reste nettement en retard sur les autres régions en termes de performances et de qualité de service. Cela a évidemment de nombreuses implications sur la qualité de service (QoS) des réseaux en général mais aussi sur la qualité d'expérience (QoE) du point de vue de l'utilisateur final. Si certaines régions d'Afrique affichent de très bons résultats, nous constatons des performances considérablement mauvaises dans différentes sous-régions et dans des pays spécifiques tels que l'Angola et l'Éthiopie. Pour réaliser notre étude, nous avons utilisé SpeedChecker sondes trouvées dans 52 pays différents (~ 850 sondes) comme points de vue et Test de vitesse OOKLA serveurs comme cibles (~ 213 serveurs) dans 42 pays différents. Dans cette étude, plus de 300 AS ont été sondés, ce qui a donné 42K échantillons RTT et 31K traceroutes ont été capturés sur une période de 3 mois.

Quel est le retard inter-pays en Afrique et comment est-il impacté par la topologie et les stratégies d'interconnexion?

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Gauche: emplacement et nombre de sondes SpeedChecker Droite: emplacement des serveurs SpeedTest (OOKLA)

Nous avons exécuté l'expérience 4 fois par jour pour nous assurer que nous recueillons les données à la fois aux heures de pointe et aux heures creuses (00.00h06.00, 12.00h18.00, XNUMXhXNUMX, XNUMXhXNUMX) sur des serveurs African SpeedTest (Ookla) sélectionnés au hasard. Nous avons fait de même pour le traceroute et analysé les différents sauts que les paquets prenaient pour atteindre la destination finale. Pour déterminer lequel ASN tout le hop était, nous avons utilisé la base de données RIPE RIS et Service MaxMind GeoLite2-City pour géolocaliser le ASN. La géolocalisation nous a aidés à comprendre l'ampleur du trombonage dans les réseaux africains.

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RTT moyen entre les pays

Avec les échantillons RTT collectés, nous avons pu calculer la latence moyenne dans le pays de toutes les sondes réseaux en Afrique, qui est d'environ 78 ms. À titre de comparaison, la latence moyenne dans le pays en Amérique latine est presque similaire à 76 ms. Cependant, en Amérique du Nord et en Europe, la latence moyenne dans le pays est inférieure à 45 ms. Cela montre qu'il reste encore du travail à faire pour atteindre un seuil de latence faible en moyenne. Mais cette tâche est intimidante! La raison principale est que nous constatons une forte dépendance vis-à-vis des fournisseurs étrangers en amont. En extrayant le premier saut (différent du saut source) dans un traceroute, nous pourrions en déduire qui est le fournisseur en amont. Nous avons constaté que plus de 37.8% de toutes les traces capturées avaient leur premier saut en dehors de l'Afrique.

De plus, en analysant les échantillons de traceroute collectés, nous avons constaté que près de 50% des traces ont leur premier saut en dehors de l'Afrique. Cela montre le faible niveau d'interconnectivité entre les réseaux en Afrique. De toute évidence, ce résultat varie d'une région à l'autre. Par exemple, une grande partie des traces montre que le paquet de la région du Nord traverse l'Europe avant d'aller dans d'autres régions d'Afrique. Cela montre la nette préférence d'utiliser des fournisseurs en amont étrangers pour la connectivité internationale. Ce phénomène s'explique également par la prédominance d'un marché très compétitif en Europe, la proximité géographique avec les pays de l'UE (centres de données) et la disponibilité de câbles sous-marins et de ports de débarquement en Méditerranée. Enfin, nous avons également vu que 1% des captures de traces ont des paquets qui passent par plus de quatre sauts différents avant d'atteindre leur destination.

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Utilisation de fournisseurs étrangers en amont

Une autre découverte notable de cette étude concerne les clusters de latence. En exécutant la matrice de latence via un algorithme de clustering, nous obtenons des clusters de latences. Cela signifie essentiellement que les pays d'un même cluster partagent plus ou moins la même latence entre eux. Nous avons trouvé quatre groupes principaux, ainsi que quelques cas de coin intéressants. Il existe des pays d'Afrique de l'Est regroupés avec des pays d'Afrique de l'Ouest (par exemple la Somalie), ce qui signifie qu'il est plus rapide d'envoyer du trafic de la Somalie au Bénin plutôt qu'au Kenya par exemple. Les raisons peuvent être multiples, mais nous soupçonnons une mauvaise ingénierie du trafic et un manque de peering entre ces pays. Dans ce cas, le trafic empruntera généralement un chemin international, avec un surcoût RTT ajouté. De même, Madagascar est regroupé avec l'Afrique du Nord, alors qu'il est plus proche de l'Afrique du Sud.

Cette étude montre que toutes les régions d'Afrique ne bénéficient pas des mêmes conditions de mise en réseau que celles qui prévalent en Afrique du Nord, australe et de l'Est. La disponibilité de la capacité des câbles sous-marins change définitivement la donne, car nous avons observé que les pays sans littoral connaissaient généralement un niveau de latence plus faible. Mais il y a d'autres moteurs, comme un marché plus ouvert et compétitif et plus de peering entre les réseaux africains, comme nous le voyons dans le sud et l'est de l'Afrique. Le problème reste cependant contenu car la plupart des réseaux africains obtiennent leur contenu de l'étranger (UE et États-Unis), ce qui pourrait expliquer la raison pour laquelle il y a peu d'interconnectivité entre les régions. Il n'y a pas de solution miracle pour cette situation, si ce n'est d'encourager davantage le déploiement de capacités locales telles que les câbles terrestres et sous-marins, les centres de données ainsi que la réduction du prix d'accès.

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Quatre clusters principaux

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