estudio de la evolución de la topología de internet a través de tablas bgp david domingo alegre...
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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
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Introducción
Internet crece en varias dimensiones Servicios ofrecidos Número de usuarios Medios de acceso
Se soporta sobre una compleja infraestructura
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.
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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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
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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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.
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Sistemas Autónomos e Internet
La agregación de Sistemas Autónomos forma Internet
AS 120
AS 7
AS 65
AS 819
AS 701
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Tipos de relaciones entre Sistemas
Proveedor a Cliente (P2C)
Cliente a Proveedor (C2P)AS 120
AS 7
AS 120
AS 7
Cliente
Cliente
Proveedor
Proveedor
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Tipos de relaciones entre Sistemas
Peering (PEER)
Sibling (SIB)AS 120
AS 7
AS 120
AS 7
Sibling
Peer
Sibling
Peer
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BGP (Border Gateway Protocol)
BGP es el protocolo de comunicación entre
Sistemas Autónomos
AS 120AS 7
BGP
BGP establece una conexión TCP y a continuación empieza a intercambiar rutas a través de mensajes BGP.
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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 … … … … …
AS 4181AS 105
AS 65333
2.0.0.25
Ejemplo (2.0.0.25):
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Fuente de tablas BGP
El proyecto RouteViews de la universidad de Oregón
almacena tablas BGP desde el 1997 cada día.
RouteViews
… …
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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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
AS 209
AS 7018
AS 80
Path
4181 65333 i4181 65333 i6395 7018 80 i7911 7018 80 i209 7018 80 i2905 701 7018 80 …
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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 i4181 65333 i6395 7018 80 i7911 7018 80 i209 7018 80 i2905 701 7018 80 …
Matrix
1 2 … 65333 …
1 0 0 02 0 0 0…4181 0 0 1…
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Evolución de los Sistemas Autónomos
Evolución del número de Sistemas Autónomos (nodos):
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Evolución de las relaciones
Evolución del número de enlaces (aristas):
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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.
AS 209
AS 7018
AS 80
Grado de AS 7018 = 2
Grado de entrada de AS 7018 = 1
Grado de salida de AS 7018 = 1
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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
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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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.
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Los Internet Routing Registry (IRR)
Existen 4 IRRs en todo el mundo:
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Número de Sistemas Autónomos por IRR
Aplicando scripts, calculamos el porcentaje de
Sistemas Autónomos que pertenecen a cada IRR:
52,5%
30,4%11,2%
3,37%
1,8%
2003-12
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Número de Sistemas Autónomos por IRR
Evolución temporal del porcentaje de cada
IRR:
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Número de Sistemas Autónomos por Países
Aplicando scripts, calculamos el porcentaje de
Sistemas Autónomos que pertenecen a cada país:
49,5%37,6%
2,5%
3,12%3,7%3,3%
2003-12
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Número de Sistemas Autónomos por Países
Evolución temporal de la clasificación de países:
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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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.
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Core
Regional ISP
Customers
Representación de las Zonas de Internet
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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:
AS 209
AS 7018
Grado de entrada de AS 209 = 1
Grado de salida de AS 209 = 0
Proveedor
Grado de entrada de AS 7018 = 0
Grado de salida de AS 7018 = 1
Cliente
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Separación del grafo en las 3 zonas
Aplicamos 2 veces esta heurística sobre el
grafo:1) Separamos los Customers del resto2) Separamos los Regional ISP del Core
Obtenemos tres grafos con las tres zonas de
Internet que pueden estudiarse cada uno
por separado.
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Evolución del crecimiento de las zonas
Evolución del porcentaje de Sistemas
Autónomos de cada zona:
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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.
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Índice
Objetivos
Background
Estudio Evolución de las métricas básicas Evolución de la repartición geográfica Evolución de las zonas de Internet
Conclusiones y trabajos futuros
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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%
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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.
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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?