Análisis geográfico y topológico de rutas y selección de servidor en nubes Anycast DNS

Abstract

El sistema de nombres de dominio (DNS, por sus siglas en inglés, Domain Name System) ha pasado a ser una parte fundamental en la infraestructura de Internet, permitiendo el acceso a los diferentes recursos disponibles de manera fácil y rápida. Para manejar la alta cantidad de información que estos servicios reciben, se han implementado distintos métodos de balanceo de carga, permitiendo reducir los tiempos de respuesta e incrementar la disponibilidad de estos. Una de estas metodologías corresponde a anycast, la cual fue analizada en este trabajo. Anycast es una metodología de enrutamiento que nos permite realizar el anuncio de la misma dirección IP desde diferentes localizaciones en internet, permitiendo a los Sistemas Autónomos intermedios enrutar la información de los clientes al servidor más cercano. En esta tesis, se buscó desarrollar diferentes metodologías que nos permitan realizar el análisis geográfico y topológico de una nube anycast DNS, determinando las áreas de servicio y rutas utilizadas por los clientes para conectarse a cada uno de los nodos que la componen, además de buscar posiciones óptimas en la red según diferentes parámetros. Este trabajo se dividió en las etapas de Captura de Datos, Análisis Geográfico, Análisis Topológico y Posicionamiento de Nueva Infraestructura, donde en cada etapa se propuso una metodología para realizar los análisis propuestos. Cada una de estas metodologías fue aplicada a la nube en producción a.nic.cl de NIC Chile, analizando cuatro nodos anycast posicionados en América Latina, permitiendo así verificar los resultados en una nube altamente utilizada. La Captura de Datos se realizó directamente en los nodos anycast analizados, realizando trazados de rutas a diferentes direcciones IP representativas de las redes que componen internet. A través de la información capturada, logramos determinar las áreas de servicio de cada uno de los nodos anycast analizados. Utilizando esta información, se realizó un Análisis Geográfico de las áreas de servicio, donde logramos encontrar nodos con un área geográfica mucho más grande que lo esperado. Además de esto, comparamos las distancias geográficas de las redes hasta los distintos nodos que componen la nube anycast, encontrando que las asignaciones generadas por la red no se realizan hacia el nodo más cercano geográficamente en la mayoría de los casos. El Análisis Topológico nos mostró resultados que poseen una alta relación con los vistos en el Análisis Geográfico, donde además realizamos una comparación de las distancias topológicas en términos de latencia, desde las redes hasta los nodos anycast, concluyendo que las asignaciones realizadas no logran seleccionar el servidor con menor latencia en una gran parte de los casos. Por último, la metodología de Posicionamiento de Nueva Infraestructura, nos mostró los efectos de realizar la optimización de diferentes parámetros, cuantificando el efecto de posicionar un nuevo nodo anycast en la red. La verificación realizada utilizando la nube anycast PEERING fue afectada por la gran conectividad de uno de los nodos, por lo que no fue posible verificar la metodología exitosamente. A pesar de esto, las predicciones resultantes de esta metodología pueden ser utilizadas por los operadores de las nubes anycast como una base para seleccionar una posición en la red para realizar la instalación de nueva infraestructura.