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1 Load-Balancing versus Anycast: A First Look at Operational Challenges Remi Hendriks∗, Mattijs Jonker∗, Roland van Rijswijk-Deij∗, Raffaele Sommese∗ ∗University of Twente, Enschede, the Netherlands {remi.hendriks, m.jonker, r.m.vanrijswijk, r.sommese}@utwente.nl Abstract—Load Balancing (LB) is a routing strategy that increases performance by distributing traffic over multiple out- going links. In this work, we introduce a novel methodology to detect the influence of LB on anycast routing, which can be used by operators to detect network regions that experience anycast routing instability. We use our methodology to measure the effects of LB-behavior on anycast routing at a global scale, covering both IPv4 and IPv6. Our results show that LB-induced anycast routing instability is widespread. The results also show our method can detect LB implementations on the global Inter- net, including detection and classification of Points-of-Presence (PoP) and egress selection techniques deployed by hypergiants, cloud providers, and network operators. We observe LB-induced routing instability directs distinct flows to different anycast sites with significant latency inflation. In cases with two paths between an anycast instance and a load-balanced destination, we observe an average RTT difference of 30 ms with 8% of load-balanced destinations seeing RTT differences of over 100 ms. Being able to detect these cases can help anycast operators significantly improve their service for affected clients. I. INTRODUCTION The networks that make up the Internet are generally designed to be redundant, with multiple possible paths toward a destination. This ensures robustness and resilience against failure. Routing protocols select the most efficient path based on factors such as topology, capacity, and economics. How- ever, there are instances where multiple desirable paths exist. To increase throughput, operators may deploy Load Bal- ancing (LB) strategies that spread traffic out over multiple links. An example of this is Equal-Cost Multi-Path (ECMP), where traffic is split between ‘equal cost’ links. Use of LB avoids under-utilizing certain links by distributing load over all available network paths. Routers that perform this load- balancing, called load balancers, use hashing algorithms that are computed over header fields of packets that it forwards. Most commonly, the headers used are the five-tuple of flows; destination and source address, the ‘next protocol’ field, i.e., TCP, UDP, ICMP, etc., and the destination and source port. The main motivation for computing hashes per-flow, is that this ensures packets belonging to the same flow traverse the same path minimizing out-of-order deliveries for the recipient. This work builds on observations we made with the MAnycast2 methodology, that detects anycast on the Internet by sending out probes using an anycasted address [1]. Then, if multiple sites capture a reply for a probed target it infers the target to be anycast. However, this methodology suffers from false positives due to unicast targets whose replies end up at multiple anycast sites. When a unicast target is “in the middle” of two or more anycast Vantage Points (VPs) – meaning it has equal-cost paths as determined by the Border Gateway Proto- col (BGP) – toward two sites, route flips may cause responses to our …더보기
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번역 (Translation):
1로드-밸런싱 대 Anycast : 운영 문제에 대한 첫 번째 모습 Remi Hendriks *, Mattijs Jonker *, Roland van van van van van van van van van van van van aide * * ace University of Twente, Enschede, 네덜란드 {remi.hendriks, m.jonker, M.Jonker, M.Vanrijwijk, M. r.sommese }@utwente.nl Abstract — LB (Loading Balancing)는 여러 출력 링크를 통해 트래픽을 분배하여 성능을 향상시키는 라우팅 전략입니다. 이 작업에서 우리는 모든 캐스트 라우팅에 대한 LB의 영향을 감지하는 새로운 방법론을 소개합니다. 우리는 우리의 방법론을 사용하여 IPv4와 IPv6을 모두 다루는 글로벌 규모의 모든 캐스트 라우팅에 대한 LB-Behavior의 효과를 측정합니다. 우리의 결과는 LB로 인한 Anycast 라우팅 불안정성이 널리 퍼져 있음을 보여줍니다. 결과는 또한 우리의 방법이 Hypergiants, 클라우드 제공 업체 및 네트워크 운영자가 배포 한 POP (Point-of-Presence) 및 Egress 선택 기술을 포함하여 글로벌 인터넷에서 LB 구현을 감지 할 수 있음을 보여줍니다. 우리는 LB 유발 라우팅 불안정성이 상당한 대기 시간 인플레이션을 가진 다른 모든 캐스트 사이트로 뚜렷한 흐름을 안내하는 것을 관찰합니다. 모든 캐스트 인스턴스와 하중 균형 대상 사이에 두 개의 경로가있는 경우, 우리는 RTT 차이가 100ms 이상인 하중 균형 잡힌 대상의 8%로 30ms의 평균 RTT 차이를 관찰합니다. 이러한 사례를 감지 할 수 있으면 모든 운영자가 영향을받는 고객의 서비스를 크게 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. I. 소개 인터넷을 구성하는 네트워크는 일반적으로 대상을 향한 여러 가지 경로와 함께 중복되도록 설계되었습니다. 이것은 실패에 대한 견고성과 탄력성을 보장합니다. 라우팅 프로토콜은 토폴로지, 용량 및 경제와 같은 요소를 기반으로 가장 효율적인 경로를 선택합니다. 그러나 여러 가지 바람직한 경로가 존재하는 사례가 있습니다. 처리량을 늘리려면 운영자는 여러 링크를 통해 트래픽을 전파하는 LB (Load Balancing) 전략을 배치 할 수 있습니다. 예를 들어 ECMP (Ectocost Multi-Path)가 있는데, 여기서 트래픽은 ‘동일한 비용’링크로 분리됩니다. LB를 사용하면 사용 가능한 모든 네트워크 경로에 부하를 배포하여 특정 링크를 활용하지 않습니다. 로드 밸런서라고하는이로드 밸런싱을 수행하는 라우터는 전진하는 패킷의 헤더 필드 위에 계산 된 해싱 알고리즘을 사용합니다. 가장 일반적으로 사용되는 헤더는 5 튜플의 흐름입니다. 대상 및 소스 주소, ‘다음 프로토콜’필드, 즉 TCP, UDP, ICMP 등 및 대상 및 소스 포트. 흐름 당 컴퓨팅 해시의 주요 동기는 동일한 유량에 속하는 패킷이 동일한 경로를 수신자의 주문 외 배달을 최소화하는 것을 보장한다는 것입니다. 이 작업은 Manycast2 방법론을 통해 우리가 한 관찰을 바탕으로, 캐스트 된 주소를 사용하여 프로브를 보내서 인터넷에서 모든 캐스트를 감지합니다 [1]. 그런 다음 여러 사이트에서 프로브 대상 대상에 대한 답장을 캡처하면 대상이 대상이됩니다. 그러나이 방법론은 유니 캐스트 목표로 인한 잘못된 양성으로 인해 여러 Anycast 사이트에서 답장을받습니다. 유니 캐스트 대상이 두 개 이상의 Adecast Vantage Points (VPS)의 “중간”인 경우, BGP (Border Gateway Proto-Col)에 의해 결정된 것과 동일 경로가 있음을 의미하면 두 사이트를 향해 경로를 뒤집을 수 있습니다.
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