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Revelando clusters de latência na África

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Esta postagem é um resumo de dois artigos de co-autoria de Amreesh Phokeer e Josiah Chavula do Departamento de Pesquisa e Inovação e foram apresentados em:

  1. IEEE África 2017, Cidade do Cabo, África do Sul - Ganhou o prêmio de papel de maior destaque
  2. IEEE Infocom 2018, Honolulu, Havaí - Ganhou o prêmio de melhor apresentação da sessão

Muitas vezes reduzimos a África a um único país ou economia, mas tendemos a esquecer que ela é composta por 54 nações diferentes, mais do que em qualquer outro continente do mundo. A África é, portanto, um conjunto complexo de países com diferentes níveis de conectividade, penetração da Internet e infraestrutura. A boa notícia é que, nos últimos anos, houve um grande investimento em ambos cabos de fibra óptica submarinos e terrestrese, como resultado, a África é um dos continentes de crescimento mais rápido em termos de largura de banda de internet internacional - crescendo a uma taxa anual composta de 44 por cento de 2013 e 2017.

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Penetração da Internet no mundo

No entanto, conforme revelado por este estudo, a África permanece significativamente atrás de outras regiões em termos de desempenho e qualidade de serviço. Obviamente, isso tem muitas implicações na Qualidade do Serviço (QoS) das redes em geral, mas também na Qualidade da Experiência (QoE) da perspectiva do usuário final. Embora algumas partes da África tenham um desempenho muito bom, vemos um desempenho consideravelmente ruim em diferentes sub-regiões e países específicos, como Angola e Etiópia. Para realizar nosso estudo, usamos SpeedChecker sondas encontradas em 52 países diferentes (~ 850 sondas) como pontos de vantagem e Teste de velocidade OOKLA servidores como destinos (~ 213 servidores) em 42 países diferentes. Neste estudo, mais de 300 ASes foram sondados que renderam 42K amostras RTT e 31K traceroutes foram capturados ao longo de um período de 3 meses.

Qual é o atraso entre países na África e como isso é impactado pelas estratégias de topologia e interconexão?

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Esquerda: Localização e número de sondas SpeedChecker Direita: Localização dos servidores SpeedTest (OOKLA)

Executamos o experimento 4 vezes por dia para garantir que estamos coletando os dados nos horários de pico e fora do pico (00.00h06.00, 12.00h18.00, XNUMXhXNUMX, XNUMXhXNUMX) para servidores African SpeedTest (Ookla) selecionados aleatoriamente. Fizemos o mesmo para o traceroute e analisamos os diferentes saltos que os pacotes estavam levando para chegar ao destino final. Para determinar qual ASN qualquer um dos saltos foi, usamos o banco de dados RIPE RIS e Serviço MaxMind GeoLite2-City para localizar geograficamente o ASN. A geolocalização nos ajudou a entender a quantidade de trombonamento acontecendo nas redes africanas.

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RTT médio entre países

Com as amostras de RTT coletadas, podemos calcular a latência média no país de todas as sondas de redes na África, que é de cerca de 78 ms. A título de comparação, a latência média no país na América Latina é quase semelhante em 76 ms. No entanto, na América do Norte e na Europa, a latência média no país é inferior a 45 ms. Isso mostra que ainda há algum trabalho a ser feito para atingir um limite de baixa latência em média. Mas essa tarefa é assustadora! A principal razão é que vemos muita dependência de fornecedores estrangeiros de upstream. Extraindo o primeiro salto (diferente do salto de origem) em um traceroute, podemos inferir quem é o provedor upstream. Descobrimos que mais de 37.8% de todos os rastros capturados tiveram seu primeiro salto fora da África.

Além disso, ao analisar as amostras de traceroute coletadas, descobrimos que quase 50% dos traços têm seu primeiro salto fora da África. Isso mostra o baixo nível de interconectividade entre as redes na África. Obviamente, esse resultado varia entre as regiões. Por exemplo, uma grande parte dos rastros mostra que o pacote da região Norte passa pela Europa antes de ir para outras regiões da África. Isso mostra a clara preferência de usar provedores upstream estrangeiros para conectividade internacional. Este fenómeno também pode ser explicado pela prevalência de um mercado muito competitivo na Europa, a proximidade geográfica com países da UE (centros de dados) e a disponibilidade de cabos submarinos e portos de desembarque no Mediterrâneo. Por fim, também vimos que 1% das capturas de rastreios têm pacotes que passam por mais de quatro saltos diferentes antes de chegar ao destino.

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Uso de provedores estrangeiros upstream

Outro achado notável deste estudo são os clusters de latência. Executando a matriz de latência por meio de um algoritmo de agrupamento, obtemos clusters de latências. Basicamente, significa que os países no mesmo cluster compartilham mais ou menos a mesma latência entre si. Encontramos quatro grupos principais, junto com alguns casos interessantes de canto. Existem países na África Oriental agrupados com países da África Ocidental (por exemplo, Somália), o que significa que é mais rápido enviar tráfego da Somália para o Benin do que para o Quênia, por exemplo. As razões podem ser múltiplas, mas suspeitamos de engenharia de tráfego ruim e falta de peering entre esses países. Nesse caso, o tráfego normalmente tomará o caminho internacional, com sobrecarga RTT adicionada. Da mesma forma, Madagascar está agrupada com o norte da África, enquanto está mais perto da África do Sul.

Este estudo mostra que nem todas as regiões da África se beneficiam das mesmas condições de rede que prevalecem na África do Norte, do Sul e do Leste. A disponibilidade de capacidade de cabo submarino é definitivamente uma virada de jogo, pois observamos países sem litoral geralmente experimentando um nível de latência mais baixo. Mas há outros motores, como um mercado mais aberto e competitivo e mais peering entre as redes africanas, como vemos na parte sul e leste da África. A questão, no entanto, continua sendo de conteúdo, visto que a maioria das redes africanas obtém seu conteúdo do exterior (UE e EUA), o que poderia explicar a razão pela qual há pouca interconectividade entre as regiões. Não há solução mágica para esta situação, além de encorajar uma maior implantação de capacidade local, como cabos terrestres e submarinos, centros de dados, bem como reduzir o preço do acesso.

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Quatro clusters principais

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