Исследование устойчивости национальных сегментов сети

в 9:10, , рубрики: tier-1, Анализ и проектирование систем, апстрим, Блог компании Qrator Labs, Геоинформационные сервисы, доступность, информационная безопасность, исследование, операторы связи, Разработка систем передачи данных, стабильность, транзитный трафик

Исследование устойчивости национальных сегментов сети - 1
Топ-20 устойчивых регионов за 2017 год на карте мира

Интернет как система сетей, взаимодействующих через узлы операторов связи (автономных систем — АС), тем устойчивее, чем больше альтернативных маршрутов между АС — простой принцип отказоустойчивости. Данное исследование демонстрирует, как отказ единичного, но наиболее значимого в регионе оператора влияет на глобальную доступность национального сегмента.

На глобальную доступность любого оператора связи влияют его пути до Tier-1 операторов. Tier-1 — транснациональные/трансконтинентальные операторы, обеспечивающие глобальную связность между континентами и странами.

Если отсутствуют пути до Tier-1 операторов — оператор не будет иметь глобальную доступность.

Предположим, что заданный оператор испытывает проблемы, и, соответственно, проход трафика через него затруднён или невозможен. Мы решили найти ответ на вопрос: «Какой процент остальных операторов связи в регионе потеряет опосредованную связь с Tier-1 операторами, а следовательно и глобальную доступность?».

Зачем мы моделируем такую ситуацию? Строго говоря, когда задумывалась современная сеть Интернет, предполагалось, что у каждого оператора будет по крайней мере два независимых вышестоящих поставщика, что гарантирует отказоустойчивость в случае проблем у одного из них. Однако, для многих сетей это так и осталось рекомендацией на бумаге. Поэтому отказ единичного оператора может привести к системным проблемам у целого набора нижестоящих операторов связи, вплоть до недоступности целых национальных сегментов. Но возникают ли в реальном мире отказы крупных транзитных операторов? Ответ — да, и с завидной регулярностью. А если еще не было ни единого разрыва, то стоит помнить закон Мерфи: «То, что может случиться — случится».

Процесс моделирования был разбит на следующие этапы:

  1. Мы построили альтернативные маршруты до Tier-1 операторов для каждой АС в мире с использованием модели отношений между АС проекта Qrator.Radar;
  2. С использованием геобазы Maxmind мы сопоставили адресное пространство АС различным странам;
  3. Для каждой АС мы осуществили нормировку полученных геоданных, чтобы избежать ситуации, когда АС имеет вырожденное присутствие в регионе. Примером подобного вырожденного присутствия может служить Гонконг, где на крупнейшем азиатском Internet Exchange, HKIX, присутствуют сотни операторов, при этом никакого отношения к доступности в самом Гонконге они не имеют;
  4. Далее оценивалось влияние гипотетического отказа заданной АС на других операторов связи, и как следствие на национальные сегменты;
  5. Для каждой страны была выделена АС, эффект от отказа которой окажет наибольшее влияние на другие АС данной страны.

Ниже представлена таблица топ-20 устойчивых стран 2017 и пересчитанный по новой схеме топ-20 за 2016 год.

% отказа 2016 год Изменение 2016 — 2017 2017 год % отказа
2.57478 Германия (DE) 1 место Германия (DE) 2.29696
3.14068 Канада (CA) Вниз на 2 позиции Гонконг (HK) 2.65659
3.46469 Швейцария (CH) 3 место Швейцария (CH) 3.57245
4.03446 Великобритания (GB) Вниз на 2 позиции Канада (CA) 3.67367
4.19754 Гонконг (HK) Вверх на 3 позиции Франция (FR) 3.68254
4.34753 Украина (UA) Вниз на 2 позиции Великобритания (GB) 3.76297
4.39691 США (US) Вниз на 2 позиции Бельгия (BE) 3.93768
4.83975 Бельгия (BE) Вверх на 1 позицию Украина (UA) 3.95098
5.68121 Испания (ES) Вниз на 8 позиций США (US) 3.97103
5.78643 Польша (PL) Вниз на 6 позиций Бангладеш (BD) 5.29293
5.99955 Франция (FR) Вверх на 6 позиций Румыния (RO) 5.35451
6.00547 Россия (RU) Вниз 1 на позицию Бразилия (BR) — новичок 5.39138
6.39252 Австралия (AU) Вылет из топ-20 Россия (RU) 5.73432
6.88687 Ирландия (IE) 14 место Ирландия (IE) 5.87254
7.0508 Румыния (RO) Вверх на 4 позиции Чехия (CZ) — новичок 5.88389
7.43945 Австрия (AT) Вниз на 3 позиции Польша (PL) 5.99655
7.84456 Италия (IT) Вылет из топ-20 Болгария (BG) 6.20975
7.97141 Бангладеш (BD) Вверх на 8 позиций Испания (ES) 6.58064
8.14681 Болгария (BG) Вверх на 2 позиции Австрия (AT) 7.14221
8.15989 Филиппины (PH) Вылет из топ-20 Люксембург (LU) — новичок 7.28208

Как можно видеть, есть несколько перестановок в этом списке, однако в данном случае нельзя говорить, что при разнице в десятых процента есть какое-то принципиальное изменение в качестве. Говоря про топ-20, да и про другие страны, отказ в которых единичного оператора приводит к недоступности не более 10% АС региона (таких стран 29), — все эти страны имеют достаточно диверсифицированный рынок услуг IP-транзита, с большим количеством альтернативных маршрутов.

Полная таблица

Код страны Номер АС % отказа
DE 8881 2.29696
HK 3356 2.65659
CH 3303 3.57245
CA 577 3.67367
FR 174 3.68254
GB 174 3.76297
BE 6848 3.93768
UA 3255 3.95098
US 174 3.97103
BD 58587 5.29293
RO 9050 5.35451
BR 12956 5.39138
RU 12389 5.73432
IE 174 5.87254
CZ 39392 5.88389
PL 12741 5.99655
BG 8717 6.20975
ES 3352 6.58064
AT 1764 7.14221
LU 6661 7.28208
IT 12874 7.86486
JP 2914 7.97843
SG 4657 8.85406
BA 9146 8.91981
TH 7470 9.45542
MX 8151 9.65379
AU 1221 9.78872
SE 12552 9.84424
SI 5603 10.1375
VN 24088 10.2254
PH 4775 10.2797
PR 23520 10.4444
KG 8449 11.1033
PE 28032 11.1842
NO 2116 11.521
UG 37100 11.6839
CD 12491 11.7453
BZ 263824 12.2882
AL 21183 12.4086
HU 12301 12.7217
GR 5408 12.7795
ZA 37100 12.8649
NZ 45177 12.9262
KE 33771 13.0855
CO 23520 13.1462
MY 38182 13.3225
KZ 41798 13.4615
CR 23520 13.6906
NI 262206 13.9167
TT 5639 13.933
AR 12956 13.9918
MT 15735 14.0475
IM 13122 14.1363
LI 12387 14.2122
SD 36998 14.2594
HR 35549 14.2674
SS 37376 14.6274
KR 9318 15.1173
RS 8400 15.3291
PK 38193 15.3924
CY 8544 15.6266
LK 9329 15.8408
MK 43612 15.8933
SA 39386 16.1392
ID 7713 16.3255
NE 37385 16.5226
MD 35346 16.6024
DZ 36947 16.6246
SK 5578 16.658
EE 3327 16.6605
IL 8551 16.7245
MU 3741 16.9752
IN 9498 17.2793
LT 8764 17.4499
CL 14259 18.0572
EG 8452 18.1229
HN 262206 18.4023
BH 41426 18.5365
RW 37228 18.6543
TW 9505 18.6924
BF 37282 18.9097
TJ 8449 18.9292
SC 36958 18.9609
SM 15433 19.0898
GH 29614 19.1502
GE 35805 19.1554
AO 37468 19.4097
MW 37440 19.4405
IS 44735 20.0402
LV 12578 20.2936
DK 31027 20.8775
EC 19169 21.3586
SV 262206 21.4237
MA 6713 21.516
GP 17149 21.5597
TR 15924 22.1705
PT 8657 22.2313
FI 47605 22.2788
IQ 44217 22.5989
BO 12956 23.0191
BM 3855 23.2038
MZ 37100 23.5821
CN 4134 23.7955
TZ 37084 23.8041
ZW 37204 23.8109
AM 49800 24.0208
NG 37282 24.056
GT 12956 24.3309
BS 15146 24.5646
ZM 30844 24.5807
VA 61160 24.6227
KH 24492 24.985
FJ 45349 25.4647
JO 8697 26.9172
VG 22069 27.4085
GI 34803 27.5376
BY 12406 27.684
VI 20080 27.9791
NP 45845 28.3101
BJ 28683 28.5238
KW 43852 28.708
GM 5511 28.7522
LR 16637 28.7881
KY 3855 28.7942
OM 8529 29.0397
GN 60171 29.5369
PA 23520 29.5604
PY 23201 29.8865
GU 9246 29.9052
CM 15964 29.9918
CG 37451 31.2056
UY 6057 31.2855
MM 131322 32.4047
XK 33983 32.6934
BI 37545 33.0276
FO 206928 33.2005
TG 24691 33.2005
SN 37196 33.4426
CI 29571 35.144
DO 23520 35.8244
GA 31167 36.3772
AG 23520 36.8915
GG 34497 36.9249
NA 33763 37.3629
ME 15958 38.1412
PS 12975 38.7881
LS 37057 38.8161
BQ 52389 38.8267
TD 60725 39.3523
MG 37054 39.9269
JE 13208 40.2594
BB 23520 40.8275
AE 8966 41.3346
BL 21538 41.8989
YE 12486 42.6058
GF 5511 42.6892
MQ 48252 43.5538
MF 33392 43.6176
LA 24337 44.3725
RE 37002 44.4138
CW 11081 44.5206
CF 37460 45.6704
QA 8781 48.7885
VE 8048 49.2335
LY 21003 49.6574
SR 52398 49.7463
MR 37541 49.7884
HT 27759 49.7959
GY 19863 49.843
BT 38740 49.9102
DM 23520 50.75
AZ 29049 54.9575
BW 37678 57.0625
SL 60171 57.1429
WS 38227 58.846
LB 42020 59.1988
IR 12880 59.4523
AI 52389 60.3524
TN 2609 62.3294
ML 30985 63.1634
MV 7642 63.2251
TK 57382 64.6496
AF 55330 65.52
TM 20661 66.2846
AX 200134 66.3124
MN 45204 66.496
VU 45495 66.538
PF 55943 66.6533
SO 37662 67.4491
SB 38456 67.7938
MS 54334 69.8795
SX 11081 70.8825
ST 6774 76.7106
GQ 60171 77.3256
SZ 19711 77.6899
AD 6752 82.291
TO 54334 83.3333
CK 10131 83.8574
KN 36290 85.8369
PG 17828 87.222
MO 4609 87.3973
NU 54334 87.5
SY 47447 88.75
DJ 30990 89.251
JM 23520 91.7012
KP 4837 92.2169
AW 11816 93.0463
KM 36939 94.1974
TL 7713 95.1494
CV 37517 95.4168
YT 37662 95.4914
GW 327769 96.5158
TC 23520 96.9121
BN 55303 97.0685
VC 23520 97.6697
LC 23520 97.7676
NR 55723 97.7899
AS 4323 98.4665
GD 23520 98.7318
GL 8818 98.8338
PW 4648 98.8338
ET 24757 98.8338
PM 11260 98.8435
KI 134783 98.8533
AQ 204136 99.5405
CU 11960 99.6033
ER 30987 99.6612
MC 6758 99.7771
MP 7131 99.8242
NC 18200 99.8371
UZ 28910 99.9425
MH 6453 99.98
FM 10130 99.98
GS 54334 100
IO 44972 100
PN 54334 100
SH 54334 100
SJ 54334 100
FK 54334 100
NF 54334 100
CC 394021 100
CX 54334 100
TV 11029 100

Отдельно стоит отметить сильное влияние AS 174, оператора Cogent, на целый ряд европейских национальных сегментов: Францию, Великобританию, США, Ирландию только в топ-20 устойчивых регионов. То есть возникновение проблем в автономной системе 174 может привести к проблемам в группе соседних регионов. Хотя и не полной недоступности, так как мы говорим о хорошо развитых и активно децентрализованных национальных сетях.

В России сюрпризов не наблюдается. Системообразующим оператором остаётся Ростелеком, но даже его гипотетический оффлайн выльется в недоступность не более чем у 5,73% российских операторов связи. В то же время, сравнимый с прошлогодним процент отказа обеспечивает России лишь 13-е место в рейтинге. На территории России практически отсутствуют сети международных Tier-1 операторов, однако внутренний рынок представлен целым набором крупных и средних Tier-2 сетей, что и обеспечивает столь высокую устойчивость.

Всегда ли наибольшее влияние на доступность других операторов оказывает влияние крупнейший оператор региона? Как показывают наши расчеты — не обязательно. К примеру, в Германии крупнейшим оператором связи является Deutsche Telecom, однако с точки зрения глобальной связности именно отказ AS8881, принадлежащей Versatel, окажет наибольшее влияние на АС в регионе. И по нашей оценке, тренд к повышению значимости Tier-2 операторов сохранится в ближайшем будущем.

Говоря про общемировые тренды, средняя «неустойчивость» в 2017 составила 41%, что на 1.6% ниже, чем годом ранее.

Исследование устойчивости национальных сегментов сети - 2
Градиентом от тёмно-зелёного (0%), через жёлтый (25%) к красному (50%) цвету, обозначающему степень зависимости сегмента от единственного поставщика.

Наибольшие положительные изменения за год произошли на территории развивающегося рынка Африки. Так, устойчивость в нескольких странах региона, включая Гамбию и Либерию, возросла практически на 40%. Однако движение в сторону повышения устойчивости национальных сегментов нельзя назвать однонаправленным. Например, зависимость национального сегмента Ямайки к отказу единичного оператора возросла с 34% до 91%, внешняя связность этой страны теперь практически полностью зависит от работы АС 23520 (Columbus Networks).

Исследование устойчивости национальных сегментов сети - 3
Регионы с 99% и более зависимостью от единственного поставщика.

В самом низу нашего рейтинга 10 территорий, которые в случае отказа единичного оператора/автономной системы испытают 100% недоступность с точки зрения всего остального мира. Из стран постсоветского пространства к ним наиболее всего близок Узбекистан, располагающийся на 235 месте со значением в 99,94% недоступности вследствие отказа AS 28910. Остальные же страны представляют собой островные микрогосударства.

Помимо уже упомянутых стран, Куба и Южный Судан являются наиболее известными читателю странами с более чем 99% зависимостью от одного провайдера связи. У Северной Кореи 92%. Любопытно, что Монако обладает очень плохой связностью (единственная красная точка в Европе), при этом другое микрогосударство, Люксембург, замыкает топ-20 устойчивых стран 2017 года.

На фоне растущих киберугроз и всё чаще появляющихся новостей об атаках на инфраструктуру Интернета, правительствам, компаниям и пользователям из стран, где отказоустойчивость составляет менее 50%, а по-хорошему — 25%, стоит всерьёз задуматься о собственном положении. Мы уже видели масштабные атаки на крупнейших национальных провайдеров и крупных поставщиков услуг связности и доступности, таких как DNS-провайдеры, а также последствия подобных атак с точки зрения доступности сетевого ресурса для конкретного пользователя из любой точки мира.

Результаты исследования демонстрируют, что рынок операторов связи, построенный на принципе конкуренции, в итоге оказывается куда более устойчивым как к проблемам внутри региона, так и вовне его. В обратном случае отключение одного-единственного провайдера может привести к недоступности сетевых ресурсов у значительной доли пользователей целой страны или региона.

Автор: Qrator Labs

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля