[論文レビュー] Nation-State Routing: Censorship, Wiretapping, and BGP

Josh Karlin, Stephanie Forrest+1 more|ArXiv.org|Mar 18, 2009

Network Traffic and Congestion Control参考文献 37被引用数 32

ひとこと要約

本論文は、BGPおよびtracerouteデータを用いて国レベルの中心性を計算することで、国家間のインターネットルーティングへの影響を分析するフレームワークを提案する。その結果、米国、英国、ドイツが主要なルーティングハブであることが判明した一方、中国やイランのような主要な検閲国は、国際的なトラフィックフローに意外に低い影響を与えていることが明らかになった。

ABSTRACT

The treatment of Internet traffic is increasingly affected by national policies that require the ISPs in a country to adopt common protocols or practices. Examples include government enforced censorship, wiretapping, and protocol deployment mandates for IPv6 and DNSSEC. If an entire nation's worth of ISPs apply common policies to Internet traffic, the global implications could be significant. For instance, how many countries rely on China or Great Britain (known traffic censors) to transit their traffic? These kinds of questions are surprisingly difficult to answer, as they require combining information collected at the prefix, Autonomous System, and country level, and grappling with incomplete knowledge about the AS-level topology and routing policies. In this paper we develop the first framework for country-level routing analysis, which allows us to answer questions about the influence of each country on the flow of international traffic. Our results show that some countries known for their national policies, such as Iran and China, have relatively little effect on interdomain routing, while three countries (the United States, Great Britain, and Germany) are central to international reachability, and their policies thus have huge potential impact.

研究の動機と目的

• 国家政策（検閲、傍受、プロトコルの義務化など）が国際的なインターネットの到達可能性に与える影響を理解すること。
• ASレベルの分析を超えて、国家レベルにまで拡大した国ごとのルーティングへの影響を定量化すること。
• ASレベルのBGPおよびtracerouteデータから国レベルのルーティング経路を推定するスケーラブルな手法を開発すること。
• 中国やイランのような検閲が有名な国、あるいは米国やスウェーデンのような監視が有名な国の政策が、グローバルに与える影響を評価すること。
• 政策立案者、ネットワーク設計者、研究者らがルーティング依存関係やプライバシーリスクを評価できるツールを提供すること。

提案手法

• 統計物理学の「間接的媒介中心性」を改変し、国レベルの中心性（CC）を計算する。CCは、他の国々のプレフィックス間の最短経路にその国が頻繁に含まれるかを測定する。
• BGPデータとtracerouteプローブを用いて、IPv4プレフィックス間のASレベルの経路を推定し、ルーティングレジストリーデータを用いてASを国にマッピングした。
• 複数の国にまたがるASを扱うために推論技術を適用し、各ASを複数の場所を持つエンティティとして扱うことで、経路の正確性を向上させた。
• 複数のデータサンプルを用いてフレームワークを検証し、測定ノイズに対して耐性があることを確認した。
• ルーティングレジストリーデータを用いてIPプレフィックスを国にマッピングし、ASレベルのルーティング意思決定から国レベルの経路再構築を可能にした。
• 29万個のIPv4プレフィックスをカバーする計算パイプラインを用いて、大規模な国レベルの中心性推定を実現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 各国のASを介して、国際的なインターネットの到達可能性にどの程度の影響を与えているか？
• RQ2 どの国々がグローバルルーティングにおいて中心的役割を果たしており、その政策が自国境界を越えてトラフィックフローに与える影響は何か？
• RQ3 中国やイランのような検閲が有名な国、あるいは米国やスウェーデンのような監視が有名な国が、国際的なルーティングに不釣り合いな影響を与えているか？
• RQ4 不満の多い政策をとる国を避けるために、どの程度トラフィックを迂回できるか。また、避けるべき最も重要な国々はどこか？
• RQ5 国の中心性（CC）は、実際にその国が実施する政策（検閲や傍受など）とどの程度相関しているか？

主な発見

• 米国は最高の国レベル中心性（CC = 0.74）を示しており、国際間ドメインルーティングにおいて最も影響力が強い国であることが示された。
• イギリス（CC = 0.55）とドイツ（CC = 0.48）はそれぞれ2位と3位にランクされ、グローバルなルーティングへの強い影響力を持つことが明らかになった。
• 中国は検閲が顕著であるが、CC値は0.07と比較的低く、国際的なトラフィックフローに限られた影響を与えていることが示された。
• イランのCC値は非常に低く（1.12e-05）、検閲活動を行っているにもかかわらず、国際的なルーティングにほとんど影響を与えていないことが示された。
• 米国とスウェーデンは、いずれも無許可の傍受が有名であり、CC値がそれぞれ0.74と0.02と高く、国際的なトラフィックが監視のリスクにさらされていることが示された。
• 日本（CC = 0.18）とインド（CC = 0.12）はそれぞれ8位と32位にランクされ、大手インターネットユーザーであっても、必ずしもルーティング中心性を支配しているわけではないことが明らかになった。