ИССЛЕДОВАНИЕ  НЕПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ  МАРШРУТОВ  В  ГЛОБАЛЬНОЙ  СЕТИ

Ковцур  Максим  Михайлович

соискатель  Санкт-Петербургского  государственного  университета  телекоммуникаций  имени  М.А.  Бонч-Бруевича,  г.  Санкт-Петербург

Е-mail:  max-k3@yandex.ru

Концепция  построения  глобальной  сети  описана  в  интернете  и  в  печатных  изданиях  [5,7].  В  рамках  глобальной  сети  России  выделяют  четыре  класса  (Tier)  операторов  связи:  операторы  первого,  второго,  третьего  и  четвертого  классов. 

Каждый  оператор  и  участник  глобальной  сети  имеет  свою  автономную  систему  (AS).  Под  автономной  системой  понимают  совокупность  IP-сетей  и  маршрутизаторов,  управляемых  одним  оператором,  имеющую  единую  политику  маршрутизации  с  другими  автономными  системами.  Однако,  при  построении  полносвязной  сети  из  существующих  AS  нельзя  определить  точный  маршрут,  по  которому  пакеты  будут  передаваться  между  корреспондентами,  подключенными  к  разным  автономным  системам.  Маршрутизация  пакетов  в  сети  любого  провайдера  зависит  от  загруженности  каналов  связи  и  возникающих  аварий  на  оборудовании,  а  также  от  действующих  дополнительных  соглашений  между  операторами,  определяющих  ценовую  политику  и  параметры  качества  каналов  связи  (SLA). 

Таким  образом,  предсказать  маршрут,  по  которому  будет  передаваться  трафик  между  двумя  точками  сети,  заранее  невозможно.  Однако,  этот  маршрут  может  иметь  важное  значение  с  точки  зрения  информационной  безопасности.  Выполнение  теоретической  оценки  совпадения  маршрутов  является  сложной  задачей.  В  работе  представлена  экспериментальная  оценка  вероятности  совпадения  маршрутов  между  точками  глобальной  сети  при  использовании  нескольких  подключений  к  разным  операторам  связи. 

Для  проведения  эксперимента  было  выбрано  несколько  стран:  США,  Россия,  Германия,  Австралия,  Япония,  в  каждой  из  которых  также  выбрано  два  города.  Применялось  по  3—4  IP-адреса  в  каждом  из  городов.  IP-адреса  будем  называть  удаленными  точками.  По  отобранным  IP-адресам  проводилась  проверка  с  помощью  сервисов  whois  [1,  2,  3,  4,  6]  для  уточнения  принадлежности  адреса  выбранному  городу  и  определения  оператора  связи,  обслуживающего  данный  IP-адрес.  Важным  условием  являлось  обслуживание  удаленных  точек  различными  операторами  связи.  Дополнительно  было  выбрано  несколько  городов  России  и  несколько  IP-адресов  в  каждом  из  них.  Всего  в  эксперименте  участвовало  12  городов  из  5  стран  мира.

Для  сбора  исходных  данных  для  исследования  маршрутов  на  предмет  наличия  общих  узлов  использовалось  несколько  точек,  принадлежащих  к  разным  операторам  связи.  Проверка  маршрутов  проводилась  при  подключении  к  глобальной  сети  через  провайдеров  Санкт-Петербурга:  Петерстар  (Мегафон),  Interzet,  Ростелеком,  МТС,  Tele2.  Для  проверки  маршрута  и  составляющих  его  точек  использовалась  команда  tracert  в  ОС  Windows,  показывающая  промежуточные  узлы  —  маршрутизаторы,  через  которые  проходят  пакеты,  адресованные  удаленным  точкам.  Tracert  запускалась  отдельно  до  каждого  удаленного  IP-адреса  с  помощью  BAT-программы,  а  результат  вывода  сохранялся  в  текстовые  файлы  статистики.  Полученные  исходные  данные  маршрутов  загружались  в  базу  данных  для  последующей  обработки  и  исследования.

Для  анализа  пар  маршрутов  и  поиска  общих  точек  разработано  приложение  на  языке  программирования  PHP,  работающее  по  алгоритму,  приведенному  на  рисунке  1.

Рисунок  1.  Алгоритм  поиска  пар  маршрутов  с  совпадающими  промежуточными  узлами

В  результате  работы  алгоритма  сравнения  маршрутов  было  определено  количество  пар,  а  также  сами  маршруты,  на  которых  встречались  общие  точки.

Обнаружено,  что  общие  узлы  у  некоторых  из  выбранных  операторов  существуют  на  трассе  между  Санкт-Петербургом  и  Сиднеем,  Мельбурном,  Берлином  и  т.  д.  Алгоритм  показал,  что  по  этим  направлениям  количество  пар  маршрутов  с  общими  точками,  как  правило,  гораздо  меньше,  чем  количество  пар  без  общих  точек.  Например  при  анализе  маршрутов  Санкт-Петербург-Берлин  общие  узлы  обнаружены  у  трех  пар  из  60  возможных,  что  эквивалентно  вероятности  совпадения  маршрутов  в  5  %  при  выбранном  числе  удаленных  точек.  По  направлениям  Мюнхен,  Санкт-Петербург,  Новосибирск,  Москва  общих  узлов  не  обнаружено. 

Итоговый  подсчет,  полученный  в  результате  работы  алгоритма  поиска  пар  маршрутов,  приведен  в  таблице  1. 

Таблица  1.

Итоговый  подсчет  пар  маршрутов  между  выбранными  городами

Количество  пар  маршрутов    для  одного  направления  также  может  быть  определено  по  формуле  (1).

  (1)

где:  —  число  независимых  точек  выполнения  трассировки

—  число  IP-адресов  в  удаленной  точке  направления

  —  количество  независимых  маршрутов,  сравниваемых  для  анализа  числа  совпадений.  При  сравнении  пар  маршрутов  .

Так,  например,  для  Санкт-Петербурга  получаем:

Из  общего  числа  пар  маршрутов  (2600)  только  для  122  были  найдены  совпадения,  4,7  %  из  всех  возможных  маршрутов  имели  общие  точки  между  собой.  В  результате  практического  эксперимента  также  не  было  обнаружено  городов,  для  которых  все  пары  маршрутов  имели  бы  общие  точки.  На  этом  основании  можно  сделать  вывод,  что  применение  между  абонентами  двух  каналов  связи,  предоставляемых  разными  операторам,  позволяет  с  большой  вероятностью  организовать  два  независимых  канала,  не  имеющих  общей  точки. 

Результаты  эксперимента  показали,  что  на  маршрутах  со  средней  протяженностью  (Россия,  Западная  Европа)  совпадение  маршрутов  от  разных  операторов  маловероятно. 

На  маршрутах  большой  протяженности  (Япония,  Австралия)  вероятность  совпадения  маршрутов  весьма  высока  и  составляет  до  43,33  %.  Следовательно,  узлы,  на  которые  приходятся  совпадения,  являются  критическими  точками  структуры  сети,  выход  из  строя  которых  приведет  к  нарушению  ее  связности. 

Ограниченные  возможности  в  течение  эксперимента  не  позволили  получить  объем  данных,  достаточный  для  получения  надежных  оценок.  Поэтому  планируется  расширенное  проведение  эксперимента. 

Список  литературы:

1.Азиатско-Тихоокеанский  сетевой  информационный  центр  APNIC:  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.apnic.net/  (дата  обращения:  16.10.2013).

2.Американский  регистратор  интернет-номеров  ARIN:  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  https://www.arin.net/  (дата  обращения:  16.10.2013).

3.Африканский  регистратор  интернет-номеров  AfriNIC:  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.afrinic.net/  (дата  обращения:  16.10.2013). 

4.Европейский  и  азиатский  регистратор  интернет-номеров  RIPE  NCC:  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ripe.net/  (дата  обращения:  16.10.2013).

5.Кипчатов  А.  Введение  в  индустрию  интернета:  структура  провайдинга  //  Сайт  ООО  "Наг".  —  2007.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://nag.ru/articles/reviews/15477/vvedenie-v-industriyu-interneta-struktura-provaydinga.html  (дата  обращения  02.11.2013).

6.Латино-Американский  и  Карибский  сетевой  информационный  центр  LACNIC:  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.lacnic.net/  (дата  обращения:  16.10.2013).

7.Перфильев  Ю.Ю.  Российское  интернет-пространство:  развитие  и  структура.  М.:  Гардарики,2003.  —  272  с.