[論文レビュー] A First Look at Anycast CDN Traffic

Danilo Cicalese, Danilo Giordano+5 more|arXiv (Cornell University)|May 5, 2015

Caching and Content Delivery参考文献 14被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、アクティブ測定とパassive測定を組み合わせた手法を用いて、Anycast対応コンテンツ配信ネットワーク（A-CDN）の初の包括的特性評価を提示している。A-CDNであるCloudFlare や EdgeCast は、安定したルーティング、低いパスの変動性、顕著なユーザー参加度を示しており、TCP経由で人気のあるウェブコンテンツを提供している。これらは全ウェブトラフィックの3%を占め、1日あたり約50%のユーザーが利用している。

ABSTRACT

Anycast routing is an IP solution that allows packets to be routed to the topologically nearest server. Over the last years it has been commonly adopted to manage some services running on top of UDP, e.g., public DNS resolvers, multicast rendez-vous points, etc. However, recently the Internet have witnessed the growth of new Anycast-enabled Content Delivery Networks (A-CDNs) such as CloudFlare and EdgeCast, which provide their web services (i.e., TCP traffic) entirely through anycast. To the best of our knowledge, little is known in the literature about the nature and the dynamic of such traffic. For instance, since anycast depends on the routing, the question is how stable are the paths toward the nearest server. To bring some light on this question, in this work we provide a first look at A-CDNs traffic by combining active and passive measurements. In particular, building upon our previous work, we use active measurements to identify and geolocate A-CDNs caches starting from a large set of IP addresses related to the top-100k Alexa websites. We then look at the traffic of those caches in the wild using a large passive dataset collected from a European ISP. We find that several A-CDN servers are encountered on a daily basis when browsing the Internet. Routes to A-CDN servers are very stable, with few changes that are observed on a monthly-basis (in contrast to more the dynamic traffic policies of traditional CDNs). Overall, A-CDNs are a reality worth further investigations.

研究の動機と目的

• アクティブ測定を用いて、Alexaのトップ10万サイトを /24 IPサブネットにマッピングし、328のAnycast対応サブネットを同定することで、人気ウェブサイトをホスティングするAnycast対応CDN（A-CDN）の検出と地理的特定を行う。
• ヨーロッパのISPから得たパassiveトレースを用いて、実世界のA-CDNトラフィック量とそのパターンを特徴づける。
• 時間経過に伴うクライアントとA-CDNキャッシュ間のネットワークパスの安定性を評価する。
• ステートフルなTCPサービスがAnycast上で信頼性を持って動作できないという一般的な誤解に挑戦する。
• 実世界におけるA-CDNの展開と利用状況を、保守的ではあるが代表的な視点で提示する。

提案手法

• Alexaのトップ10万サイトを /24 IPサブネットにマッピングし、328のAnycast対応サブネットを同定するアクティブ測定を実施。
• 以前に開発されたAnycast検出手法 [19] を応用し、TTLおよびTTFBのパターンに基づいてA-CDNキャッシュレプリカの地理的位置を特定する。
• ヨーロッパのISPを通じて20,000世帯の1か月間のパassiveトラフィックトレースを収集し、A-CDN向けの実ユーザーのトラフィックを分析する。
• RTT、TTL、TTFBの変動を時間経過でモニタリングすることでパスの安定性を分析し、ルーティング変更を検出する。
• TTL分布の変化やRTTの急増とルーティングイベントを相関させることで、BGPレベルのルーティングシフトを推定する。
• クライアント-サーバーのアフィニティ分析を用いて、時間経過に伴うキャッシュ選択の一貫性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実世界の展開において、A-CDNに向けられたウェブトラフィックの量と分布はどの程度か？
• RQ2 エンドユーザーとA-CDNキャッシュ間のネットワークパスは、時間経過でどの程度安定しているか？
• RQ3 通常のブラウジングにおいて、ユーザーはどの程度の頻度でA-CDNキャッシュに到達するか？
• RQ4 パスの不安定性が存在する中で、ステートフルなTCPベースのサービスはAnycast上で信頼性を持って動作できるか？
• RQ5 A-CDNのルーティングおよびロードバランシング戦略は、従来のCDNと比較してパスの安定性においてどの程度異なるか？

主な発見

• 観測されたデータセットにおいて、A-CDNは全ウェブトラフィックの約3%を占めており、生産環境での広範な展開を示している。
• データセットの約50%のユーザーが、通常のブラウジング中にA-CDNキャッシュに接触しており、クライアント側での広範な露出が確認された。
• EdgeCastのA-CDNは、1か月間を通じてルーティング変更が一切なく、他のA-CDNも数回のルーティングイベントにとどまり、安定状態が数日間続いた。
• A-CDNで観察されたパスの安定性は、通常は毎時程度のロードバランシング変更を示す従来のCDNとは対照的である。
• TTLおよびTTFBのパターンから、特定のイベント（初期TTLが128から64に変更）の際にルーティング変更が確認され、キャッシュ移行を示した。
• 結果から、ステートフルなTCPサービスがAnycast上で信頼性を持って動作可能であることが示唆され、長年にわたり広く信じられてきた「Anycastは接続指向プロトコルには不適切である」という考えに挑戦するものである。