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Estudio de la evolución de la topología de Internet a través de tablas BGP

David Domingo Alegre Universidad Politécnica de Catalunya 4 de Febrero de 2004. Estudio de la evolución de la topología de Internet a través de tablas BGP. Introducción. Internet crece en varias dimensiones Servicios ofrecidos Número de usuarios Medios de acceso

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Estudio de la evolución de la topología de Internet a través de tablas BGP

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  1. David Domingo Alegre Universidad Politécnica de Catalunya4 de Febrero de 2004 Estudio de la evolución de la topología de Internet a través de tablas BGP

  2. Introducción • Internet crece en varias dimensiones • Servicios ofrecidos • Número de usuarios • Medios de acceso • Se soporta sobre una complejainfraestructura de interconexión de redes, que tiene que crecer con el uso de Internet. • El proyecto estudia esta infraestructura de Internet desde el punto de vista de su evolución temporal.

  3. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  4. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  5. Objetivos • Extraer datos de una tabla BGP para construir la topología de Internet • Repetir el proceso para tablas de diferentes instantes en el tiempo • Con los datos de la topología, estudiar: • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Obtener resultados globales de los estudios

  6. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  7. Sistemas Autónomos • El Sistema Autónomo es un conjunto de redes y dispositivos bajo una administración común. Suelen ser ISP (Internet Service Providers) • Poseen un bloque de direcciones IP que publican al resto de Sistemas Autónomos para que puedan llegar a ellas. • Cada Sistema Autónomo esta identificado por un número de 16 bits.

  8. AS 701 AS 65 AS 7 AS 819 AS 120 Sistemas Autónomos e Internet • La agregación de Sistemas Autónomos forma Internet

  9. AS 120 AS 120 Tipos de relaciones entre Sistemas • Proveedor a Cliente (P2C) • Cliente a Proveedor (C2P) Cliente AS 7 Proveedor Proveedor AS 7 Cliente

  10. AS 120 AS 120 Tipos de relaciones entre Sistemas • Peering (PEER) • Sibling (SIB) Peer AS 7 Peer Sibling AS 7 Sibling

  11. BGP AS 7 AS 120 BGP (Border Gateway Protocol) • BGP es el protocolo de comunicación entre Sistemas Autónomos • BGP establece una conexión TCP y a continuación empieza a intercambiar rutas a través de mensajes BGP.

  12. AS 65333 2.0.0.25 AS 4181 AS 105 Tablas BGP • Las rutas entre Sistemas Autónomos se guardan en tablas BGP. Network NextHop Metric LocPrf Weight Path *> 1.0.0.0 64.50.230.1 0 4181 65333 i *> 2.0.0.0 64.50.230.1 0 4181 65333 i * 3.0.0.0 216.140.2.59 949 0 6395 7018 80 i * 64.200.199.4 0 7911 7018 80 i * 134.222.85.45 20 0 209 7018 80 i * 196.7.106.245 0 2905 701 7018 80 … … … … … • Ejemplo (2.0.0.25):

  13. Fuente de tablas BGP • El proyecto RouteViews de la universidad de Oregón almacena tablas BGP desde el 1997 cada día. RouteViews … …

  14. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  15. AS 7018 AS 209 AS 80 El grafo de Sistemas Autónomos • Representamos Internet como un grafo: • Los Sistemas Autónomos son los nodos • Las conexiones entre Sistemas Autónomos son las aristas • Una ruta de la tabla BGP indica el camino de aristas entre dos nodos Path 4181 65333 i 4181 65333 i 6395 7018 80 i 7911 7018 80 i 209 7018 80 i 2905 701 7018 80 …

  16. Matrix 1 2 … 65333 … 1 0 0 0 2 0 0 0 … 4181 0 0 1 … De la tabla BGP al grafo • Aplicando scripts se transforma la tabla BGP en la matriz de adyacencias del grafo de Sistemas Autónomos. Path 4181 65333 i 4181 65333 i 6395 7018 80 i 7911 7018 80 i 209 7018 80 i 2905 701 7018 80 …

  17. Evolución de los Sistemas Autónomos • Evolución del número de Sistemas Autónomos (nodos):

  18. Evolución de las relaciones • Evolución del número de enlaces (aristas):

  19. AS 7018 AS 209 AS 80 Grado medio de un Sistema Autónomo • Grado de un Sistema Autónomo = número de relaciones con otros Sistemas Autónomos. • Se divide en grado de salida o grado de entrada dependiendo del tipo de relación con los otros Sistemas Autónomos. Grado de AS 7018 = 2 Grado de entrada de AS 7018 = 1 Grado de salida de AS 7018 = 1

  20. Evolución del grado medio • Los Sistemas Autónomos tienen más relaciones: • Los clientes han aumentado su grado por redundancia y balanceo. • Los Sistemas Autónomos están mejor interconectados

  21. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  22. Los Internet Routing Registry (IRR) • Los IRRs son organismos registradores de Sistemas Autónomos. • Cada IRR tiene una base de datos con el número, nombre y país de cada Sistema Autónomo que ofrece públicamente. • Se ha usado una base de datos única construida a partir de la consulta de todos los IRRs.

  23. Los Internet Routing Registry (IRR) • Existen 4 IRRs en todo el mundo:

  24. 30,4% 11,2% 3,37% 1,8% 52,5% 2003-12 Número de Sistemas Autónomos por IRR • Aplicando scripts, calculamos el porcentaje de Sistemas Autónomos que pertenecen a cada IRR:

  25. Número de Sistemas Autónomos por IRR • Evolución temporal del porcentaje de cada IRR:

  26. 37,6% 49,5% 2,5% 2003-12 3,12% 3,3% 3,7% Número de Sistemas Autónomos por Países • Aplicando scripts, calculamos el porcentaje de Sistemas Autónomos que pertenecen a cada país:

  27. Número de Sistemas Autónomos por Países • Evolución temporal de la clasificación de países:

  28. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  29. Las Zonas de Internet • Internet se puede dividir en tres zonas en base a la forma en que se interconectan los Sistemas Autónomos dentro del grafo. • Los Sistemas Autónomos pueden pertenecer a: • Customers: ISPs pequeños que están conectados únicamente a otro Sistema Autónomo. • Regional ISP: Proveedores medianos que dan servicio a los Customers. • Core: Pequeña red muy interconectada con los ISP más importantes y que da servicio a los Regional ISP.

  30. Regional ISP Core Customers Representación de las Zonas de Internet

  31. AS 7018 AS 209 Separación del grafo en las 3 zonas • Esta división en 3 zonas es virtual, y para separarlas, utilizamos la heurística: “los Sistemas Autónomos con grado de salida = 0 son clientes, es decir, no proveen tráfico a otros Sistemas Autónomos”. • Ejemplo: Grado de entrada de AS 209 = 1 Proveedor Grado de salida de AS 209 = 0 Cliente Grado de entrada de AS 7018 = 0 Grado de salida de AS 7018 = 1

  32. Separación del grafo en las 3 zonas • Aplicamos 2 veces esta heurística sobre el grafo: • Separamos los Customers del resto • Separamos los Regional ISP del Core • Obtenemos tres grafos con las tres zonas de Internet que pueden estudiarse cada uno por separado.

  33. Evolución del crecimiento de las zonas • Evolución del porcentaje de Sistemas Autónomos de cada zona:

  34. Evolución del crecimiento de las zonas • Evolución del porcentaje de enlaces de cada zona:

  35. Evolución del grado medio de las zonas • El grado de los Regional ISP es respecto a su zona.

  36. Índice • Objetivos • Background • Estudio • Evolución de las métricas básicas • Evolución de la repartición geográfica • Evolución de las zonas de Internet • Conclusiones y trabajos futuros

  37. Conclusiones • Internet crece a un ritmo constante y lineal. El número de Sistemas Autónomos y el número de enlaces no ha parado de crecer en los 5 años. • El Core de Internet cada vez es más pequeño y tiene más enlaces, por tanto esta más interconectado. • El coeficiente de clustering en Customers y Regional ISP se ha mantenido pero en el Core ha aumentado un 10%

  38. Conclusiones • El 55% de Internet se encuentra en Estados Unidos, el 30% en Europa y el 10% en Asia-Pacífico. • Las diferencias entre regiones se van equilibrando, pero muy lentamente. • En el Core de Internet, la repartición esta mucho más equilibrada. La mayoría de Customers están registrados en ARIN.

  39. Trabajos futuros • Profundizar en los estudios • Nuevas métricas • Estudiar las causas económicas, sociales y políticas de esta evolución. • Que requisitos pide cada IRR para ser Sistema Autónomo? • Predicción del futuro • Como evolucionarán estas métricas en el futuro? • Cuando se acabarán los números para los Sistemas Autónomos (65535)? • Detallar el estudio del Core

  40. Preguntas?

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