[论文解读] Tangled: A Cooperative Anycast Testbed

Leandro M. Bertholdo, João Marcelo Ceron+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2020

Network Traffic and Congestion Control被引用 5

一句话总结

Tangled 是一个全球性、开放访问的任播测试平台，通过利用分布在多个自治系统（AS）中的13个地理位置多样的站点，使研究人员能够开展真实世界中的IP任播路由实验。它提供可编程的流量工程、大规模观测点测量以及与BigQuery集成的数据分析，为研究任播动态、BGP行为和DDoS缓解策略提供了一个可扩展、接近生产环境的高保真数据采集环境。

ABSTRACT

Anycast routing is an area of studies that has been attracting interest of several researchers in recent years. Most anycast studies conducted in the past relied on coarse measurement data, mainly due to the lack of infrastructure where it is possible to test and collect data at same time. In this paper we present Tangled, an anycast test environment where researchers can run experiments and better understand the impacts of their proposals on a global infrastructure connected to the Internet.

研究动机与目标

• 解决由于基础设施和运营障碍导致的缺乏可扩展、接近生产环境的任播研究测试平台的问题。
• 克服现有任播研究中测量数据粗糙和仿真环境的局限性。
• 提供一个协作性、开放访问的测试平台，支持可编程的流量工程和来自数百万观测点的高保真数据采集。
• 使研究人员能够在真实互联网条件下研究任播路由动态、BGP收敛性以及服务可用性。
• 支持任播网络中长期、大规模的实验，特别是针对DDoS缓解和DNS/CDN用例。

提出的方法

• Tangled 在不同AS和地理区域部署了13个任播站点，与大学、ISP和云服务提供商共址，以确保全球覆盖和多样性。
• 它使用BGP任播路由，从多个地理位置分散的站点宣布相同的IP前缀，使客户端能够被路由到最近的实例。
• 该测试平台提供可编程的流量工程接口，可动态控制单个任播站点的可见性和可达性。
• 它利用覆盖全球的超过450万个观测点网络，收集实时数据包追踪信息，包括TTL和RTT测量值。
• 数据通过BigQuery和Jupyter笔记本进行存储和分析，支持大规模测量结果的可扩展处理。
• 基础设施包括自动基线检查和监控机制，可实时检测路由配置错误、上游变更和性能下降。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何构建和维护一个大规模、全球分布的任播测试平台，以支持真实世界网络研究？
• RQ2 在跨不同AS的合作伙伴之间维护一个协作性、接近生产环境的任播测试平台，面临哪些关键运营挑战？
• RQ3 BGP收敛和路由策略变更在实时中如何影响任播站点的可见性和客户端路由？
• RQ4 在对合作伙伴基础设施控制有限的情况下，测试平台在多大程度上仍能提供可靠且可复现的测量数据，用于任播研究？
• RQ5 如何有效实现并分析来自数百万观测点的大规模、高保真数据采集，以支持任播实验？

主要发现

• Tangled 成功在11个国家部署了13个任播站点，覆盖范围遍及北美、欧洲、亚洲和澳大利亚等地区。
• 该测试平台在单次测量轮次中收集了超过450万个观测点的响应，支持对TTL和RTT分布的详细分析。
• 在软件定义路由变更期间，观察到BGP收敛时间约为10分钟，凸显了域间路由的缓慢收敛特性。
• 尽管合作伙伴尽力维护，测试平台仍频繁检测到因上游变更、策略配置错误和站点临时不可用导致的路由问题。
• 通过使用BigQuery和Jupyter笔记本，实现了对大规模测量数据的高效分析，包括不同地理区域的RTT和TTL模式。
• 该测试平台已成功应用于多个研究项目，包括SAND和PaaDDoS，并支持了关于任播覆盖范围、DDoS缓解和路由动态的研究。