Сетевые шредеры

Исследователи из Вашингтонского университета запустили систему "Хаббл", названную в честь самой известной орбитальной обсерватории. Тезка телескопа обозревает не космос, а интернет, ища там черные дыры. Но не зоны сверхвысокой гравитации, а случаи бесследного исчезновения информации при путешествии ее по Сети.

Из Москвы в Нагасаки

Одно из основных требований, предъявляемых к интернету – глобальная достижимость: возможность достичь любого адреса с любого адреса, отмечают исследователи, Этан Кац-Бассетт (Ethan Katz-Bassett) и его коллеги. Выполняется ли оно?

Исключим из рассмотрения искусственно создаваемые препятствия, например, NAT (Network Address Translation – преобразование сетевых адресов) – механизм, блокирующий доступ извне к внутренним адресам сети. Для оставшегося "свободного" интернета должно выполняться следующее. Если есть корректный физический путь, соединяющий два адреса, то между ними должен существовать и BGP-путь (Border Gateway Protocol – протокол граничного шлюза, протокол IP маршрутизации). Если есть BGP-путь, то трафик должен достигать назначения. Тем не менее, это происходит не всегда.

Проще говоря, бывает, например, так, что пользователь пытается авторизоваться на каком-нибудь сайте, вводя свои логин и пароль, а у него ничего не получается. Возможно, просто выключен или сломан сервер. Но может быть и так, что сервер включен, все необходимые для корректной работы условия выполняются, а трафик все равно куда-то исчезает.

Такие "загадочные" случаи исчезновения (они, конечно, имеют какую-то причину, но ее не всегда удается установить) и, вместе с ними, участки сети, в которых они происходят, получили название "черные дыры".

Маленькие братья

Черная дыра в астрономическом смысле – это область пространства-времени, которая имеет настолько сильное гравитационное притяжение, что ни один объект, даже движущийся со скоростью света, не может ее покинуть. Ко многим уникальным свойствам черной дыры предположительно относится способность уничтожать информацию безвозвратно.

Примерно то же самое делает и интернетовская черная дыра. Запрос исчезает в ней, и отправитель может даже не получить об этом уведомления. Такие явления очевидным образом представляют проблему: нарушается тезис, что в интернете можно откуда угодно достичь чего угодно. Тем самым черные дыры заслуживают наблюдения и изучения: где они возникают, как часто это происходит, каков срок их жизни. Более конкретно: система, которая автоматически находит проблемы достижимости и помогает операторам найти узел (автономную систему, маршрутизатор), ответственный за неполадки, может принести очевидную пользу.

Существует несколько систем, которые занимаются мониторингом интернета, в том числе черных дыр, однако все они, по мнению Кац-Бассетта, обладают рядом недостатков: либо обозревают не всю Сеть, либо делают это не в режиме реального времени. Поэтому вашингтонские исследователи решили создать собственную систему.

Новую систему назвали в честь одного из главных современных инструментов исследования космоса (и в том числе не видимых напрямую черных дыр) – орбитального телескопа "Хаббл" (названного, в свою очередь, в честь астронома Эдвина Хаббла).

Обозреватель интернета

Основу "Хаббла" составляет компьютерная сеть PlanetLab, позволяющая тестировать подобные исследовательские проекты. Для рассылки тестовых запросов "Хаббл" использует около 100 компьютеров PlanetLab, расположенных в четырех десятках стран. По расчетам исследователей, этого достаточно, чтобы обозревать около 90 процентов интернета.

Задача "Хаббла" – поиск и идентификация упомянутых черных дыр (в дальнейшем система, возможно, научится определять причину возникновения каждой дыры). "Хаббл" мониторит интернет в режиме реального времени (данные обновляются каждые 15 минут).

К черным дырам (точнее, проблемам с достижимостью – reachability event) создатели "Хаббла" относят случаи исчезновения трафика, соответствующие нескольким критериям. Во-первых, черная дыра должна существовать в достижимой подсети (а не в подсети, которая прекратила существовать или никогда не существовала). Подсеть, содержащая черную дыру, недостижима с некоторых (но не всех) адресов. Проблема с достижимостью возникает, когда достижимость падает ниже 90 процентов.

Во-вторых, причиной исчезновения трафика не должен служить сбой (типа выключенного или сломанного сервера) в начальной и конечной точках пути запроса. В-третьих, проблема должна существовать достаточно долго: как минимум в течение двух запросов (интервал между которыми составляет, напомним, 15 минут).

Туда не ходи – черная дыра попадешь

Итак, начиная с 17 сентября 2007 года "Хаббл" мониторит интернет и представляет результаты своей работы на карте мира. За это время телескоп, то есть, простите, обозреватель, обнаружил 882 862 черные дыры. Это показывает, что семь процентов всех подсетей сталкивается в такой проблемой как минимум раз в три недели.

За последнюю (на момент написания статьи) четверть часа, закончившуюся в 19:36 9 апреля по московскому времени, "Хаббл" разослал 83 680 трассировок маршрута к 3514 подсетям, которые были идентифицированы как подозрительные (всего было проанализировано 78 772 подсети).

На карте мира черные дыры отмечаются флажками, цвет которых показывает возраст дыры (до 8 часов, от 8 до 16, от 16 до 24, более 24). На данный момент возраст самой старой дыры, (202.158.50.0/23, расположена в Индонезии), составляет 39,3 часа.

Кликнув на флажок, можно получить подробную информацию о черной дыре: адрес подсети, количество посланных запросов, количество запросов, достигших цели, возраст дыры. Можно также перейти на карту, иллюстрирующую пути трассировок к каждой дыре и посмотреть, с каких IP-адресов она достижима, а с каких – нет.

На данный момент наиболее густо черные дыры покрывают США и Европу. Довольно много их также в Южной Америке, Австралии, Китае. А вот на территории России флажков совсем немного.

UPD. На данный момент количество найденных "Хабблом" черных дыр достигло уже 882 875.