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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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1 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

2 2 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.

3 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 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 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 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 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 8 Sistemas Autónomos e Internet La agregación de Sistemas Autónomos forma Internet AS 120 AS 7 AS 65 AS 819 AS 701

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

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

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

12 12 Tablas BGP Las rutas entre Sistemas Autónomos se guardan en tablas BGP. NetworkNextHop Metric LocPrf WeightPath *> i *> i * i * i * i * …… ……… AS 4181 AS 105AS Ejemplo ( ):

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

14 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 15 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 i i i i …

16 16 De la tabla BGP al grafo Aplicando scripts se transforma la tabla BGP en la matriz de adyacencias del grafo de Sistemas Autónomos. Path i i i i … Matrix 1 2 … … … …

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

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

19 19 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

20 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 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 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 23 Los Internet Routing Registry (IRR) Existen 4 IRRs en todo el mundo:

24 24 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%

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

26 26 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%

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

28 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 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 30 Core Regional ISP Customers Representación de las Zonas de Internet

31 31 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

32 32 Separación del grafo en las 3 zonas Aplicamos 2 veces esta heurística sobre el grafo: 1)Separamos los Customers del resto 2)Separamos los Regional ISP del Core Obtenemos tres grafos con las tres zonas de Internet que pueden estudiarse cada uno por separado.

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

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

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

36 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 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 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 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 40 Preguntas?


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