这项研究解释了一个自治系统（AS）的故障如何影响特定区域的全球连通性，尤其是当涉及该国最大的Internet服务提供商（ISP）时。 Internet在网络级别的连接性归因于自治系统之间的交互。 随着AS之间替代路由数量的增加，容错性就会提高，给定国家/地区的Internet稳定性也会提高。 但是，某些路径变得比其他路径更重要，并且拥有尽可能多的替代路径最终是确保系统可靠性（就AS而言）的唯一方法。
任何AS的全球连接性，无论是小型Internet提供商还是拥有数百万服务消费者的国际巨头，都取决于其通往Tier-1提供商的路径的数量和质量。 通常，Tier-1是指一家提供全球IP传输服务并连接到其他Tier-1运营商的国际公司。 但是，在这个精英俱乐部中，没有义务保持这种联系。 只有市场才能激励此类公司无条件相互联系，从而提供高质量的服务。 这是足够的动机吗？ 我们将在下面有关IPv6连接的部分中回答这个问题。
如果Internet服务提供商失去与自己的Tier-1连接中至少一个的联系，则很可能在地球的某些地方不可用。
互联网可靠性评估
想象一下AS正在经历严重的网络降级。 我们正在寻找以下问题的答案：“该地区的AS中有多少百分比会失去与1级运营商的联系，从而失去全球可用性？”
研究方法为什么要模拟类似情况？ 严格来说，当BGP和跨域路由的世界处于设计阶段时，创建者建议每个非传输AS至少要有两个上游提供程序（上游），以保证其中一个崩溃时的容错能力。 但是，实际上，一切都完全不同-超过45％的ISP与上游传输只有一个连接。 传输Internet提供商之间的一组非常规关系进一步降低了总体可靠性。 那么，中转ISP会下降吗？ 答案是肯定的，而且这种情况经常发生。 在这种情况下，正确的问题是：“特定的Internet服务提供商何时会出现连通性下降？” 如果对某人来说这样的问题遥不可及，您应该记住墨菲的定律：“所有可能出错的地方都会出错。”
为了模拟类似的情况，我们连续第三年使用相同的模型。 在同一年，我们不仅重复了先前的计算，还大大扩展了研究领域。 已采取以下步骤评估AS的可靠性：
- 对于世界上的每个AS，我们都使用AS关系模型获得所有通往Tier-1运营商的替代路径，该模型是Qrator.Radar产品的核心。
- 使用IPIP地理数据库，我们将每个AS的每个IP地址与其对应的国家/地区进行了匹配；
- 对于每个AS，我们计算了其地址空间与所选区域相对应的比例。 这有助于过滤掉Internet提供商可能出现在特定国家/地区的交换点但在整个区域中都没有存在的情况。 一个说明性的例子是香港，其中最大的亚洲互联网上的数百名参与者交换了HKIX的交换流量，而在香港的Internet区域中的存在为零。
- 我们对该地区的自治系统取得了明确的结果后，我们评估了该自治系统可能发生的故障对其他自治系统及其代表国家的影响；
- 最后，我们为每个国家/地区找到了一个特定的自治系统，从而影响了该地区其他自治系统的最大百分比。 不考虑外国AS。
IPv4可靠性
在单个AS发生故障的情况下，您可以在下面看到可靠性方面的前20个国家/地区。 实际上，这意味着该国拥有良好的Internet连接，并且该百分比反映了AS的份额，如果最大的AS发生故障，它将失去全球连接。
简要事实：- 美国的排名从第7位下降到第18位，下降了11位；
- 孟加拉国进入前20名；
- 乌克兰上升8位，升至4位；
- 奥地利跻身前20名。
- 有两个国家分别在2017年和2018年问世后重返前20名：意大利和卢森堡。
每年，可持续发展等级都会发生有趣的变化。 去年，我们写道，自2017年以来，排名前20位的国家的整体表现没有太大变化。 值得注意的是，年复一年，我们注意到全球在增加可靠性和整体可用性方面出现了积极趋势。 为了说明这一点，我们比较了所有233个国家的4年总体IPv4可持续性评级中的平均和中位数变化。
设法将对单一自治系统的依赖程度降低到10％以下（这是高容错性的标志）的国家数量与去年相比增加了5个，截至2019年9月，已达到35个国家类别。
因此，作为我们研究期间观察到的最重要的趋势，我们发现IPv4和IPv6在全球范围内的网络弹性都显着提高。
IPv6故障转移
多年来，我们重申，错误地认为IPv6就像IPv4一样工作是在开发和实施IPv6的过程中的主要结构性问题。
去年，我们写了关于点对点战争的文章，这些战争不仅在IPv6中持续存在，而且还在IPv4中持续存在，而Cogent和Hurricane Electric并不相互影响。 今年，我们惊讶地发现，去年的另一对竞争对手德国电信和Verizon US在2019年5月成功安装了IPv6对等网络。 您不太可能提及此内容，但是这一步骤非常重要-两家大型Tier-1提供程序停止了争吵，最后，使用该协议建立了对等连接，我们都希望能够进行更加积极的开发。
为了确保完全的连接性和最高的可靠性，必须始终存在通往1级运营商的路由。 我们还计算了由于对等战争而在IPv6中仅部分连接的国家的AS的百分比。 结果如下：
一年后，IPv4仍然比IPv6更加可靠。 2019年IPv4的平均可靠性和稳定性为62.924％，而IPv6为54.53％。 IPv6在全球可用性不佳的国家中仍然占很大比例，也就是说，部分连接的比例很高。
与去年相比，我们在三个大国中看到了显着的进步，特别是在部分连接方面。 去年，委内瑞拉占33％，中国占65％，阿联酋占25％。 尽管委内瑞拉和中国大大改善了自身的联系，解决了部分互连网络的严重问题，但阿联酋在这一领域仍然没有积极的发展动力。
宽带和PTR记录
重复我们去年问自己的一个问题：“中国领先的提供商对地区可靠性的影响是否总是比其他所有提供商或其他某些公司更重要？”，我们制定了另一项指标以供进一步研究。 也许在这一领域中最重要的（按客户群）互联网提供商不一定是自治系统，它将对确保全球连接至关重要。
去年，我们确定可以根据对PTR记录的分析来最准确地衡量提供者的实际重要性。 通常，它们用于反向DNS查找：使用IP地址，您可以标识关联的主机名或域名。
这意味着PTR可以在单个操作员的地址空间中测量特定设备。 由于我们已经知道世界上每个国家/地区最大的AS，因此我们可以在这些供应商的网络中计算PTR记录，从而确定它们在该地区所有PTR记录中的份额。 您应该立即声明：我们仅计算PTR记录，而没有计算没有PTR记录的IP地址与具有PTR记录的IP地址的比率。
因此，我们进一步专门讨论存在PTR条目的IP地址。 创建它们不是一般规则，因此某些提供程序输入PTR，而另一些则不输入。
我们显示了与指定国家/地区最大的自治系统（根据PTR）断开连接时，与指定PTR记录断开连接的IP地址中有多少个将断开连接。 该图反映了该地区所有启用PTR的IP地址的百分比。
让我们将2019年IPv4评级中最可靠的20个国家与PTR评级进行比较：
显然，考虑PTR记录的方法给出了完全不同的结果。 在大多数情况下，不仅区域中的中央AS发生变化，而且所指示AS的不稳定百分比完全不同。 从全球可用性的角度来看，在所有可靠的区域中，由于AS下降而将断开连接的启用PTR的IP地址的数量要高十倍。
这可能意味着领先的国家互联网服务提供商始终拥有最终用户。 因此，我们必须假定该百分比是ISP用户和客户端基础的一部分，如果发生故障，它将断开连接（如果无法切换到替代提供者）。 从这个角度来看，各国似乎不再像过境一样可靠。 通过将前20个IPv4与PTR评级值进行比较，我们可以为读者提供可能的结论。
各个国家/地区的详细信息更改
和本节一样，我们从AS174的特殊位置开始-Cogent。 去年，我们确定了它对欧洲的影响，在AS4中，AS174被评为IPv4可持续性评级中排名前20个国家中的5个。 今年，Cogent在可靠性方面一直保持在前20名的位置，但是，随着一些变化-特别是在比利时和西班牙，AS174已被替换为最关键的AS。 在2019年，比利时成为AS6848-Telenet，西班牙成为AS12430-Vodafone。
现在，让我们仔细看看两个在过去一年中变化最大的国家，这些国家的弹性指标在历史上一直很好。
首先，乌克兰大大提高了其在IPv4评级中的地位。 有关详细信息，我们求助于乌克兰互联网协会董事会成员Max Tuliev，以了解其过去12个月中该国发生的情况：
“我们在乌克兰看到的最重要的变化是数据传输成本的下降。 这样一来，最赚钱的互联网公司就可以在我们的境外获得多个优质的联系。 飓风电气公司在市场上特别活跃，无需直接签订合同即可提供“国际运输”，因为它们不会从交易所中删除前缀-他们只是在本地交通交换点宣布一个客户中心。
乌克兰的主要AS已从AS1299 Telia更改为AS3255 UARNET。 Tuliev先生解释说，作为以前的教育网络，UARNET现在已成为活跃的公交系统，尤其是在乌克兰西部。
现在我们被运送到地球的另一部分-美国。
我们的主要问题很简单-美国稳定下降11个位置的细节是什么？
在2018年，美国在该评级中排名第七，占该国的4.04％，如果AS209发生故障，则可能失去全球可用性。 我们的2018年报告提供了对一年前美国发生的变化的一些见解：
“但是，重大新闻正是美国发生的事情。 连续两年-2016年和2017年-我们确定AS174 Cogent在该市场中起决定性作用。 情况已不再如此-在2018年，AS 209 CenturyLink取代了它，使美国上升了三位，在IPv4评级中排名第七。
2019年的结果显示，美国的可持续性指标下降至6.83％，排名第18位-变化超过2.5％，通常足以跌落IPv4可持续性排名前20位。
我们联系了飓风电气的创始人Mike Leber，以征询他对这种情况的评论：
“随着全球互联网的不断发展，这是自然的变化。 每个国家的IT基础架构都在不断发展和现代化，以支持不断变化和发展的信息经济。 生产力提高了客户服务和收入。 本地IT基础架构可提高生产力。 这些是宏观经济力量。”
分析世界上最大的经济体中发生的事情总是很有趣的，尤其是当我们观察到可靠性评级出现如此显着下降时。 回顾-去年，我们在美国庆祝了用AS209 CenturyLink替换AS174 Cogent。 今年，CenturyLink将其作为国家重要AS的地位移交给了Level3拥有的另一个自治系统AS3356。 这并不奇怪，因为自2017年接管以来，两家公司实际上代表着同一组织。 从现在开始，CenturyLink连接完全依赖于Level3连接。 我们可以得出结论，可靠性的整体下降与2018年底在Level3 / CenturyLink网络上发生的事件有关，该事件在美国大片领土上有4个未识别的网络数据包中断了互联网几个小时。 该事件无疑影响了CenturyLink / Level3向该国最大的运营商提供中转的能力，其中一些可以切换到其他中转提供商，或者只是使通讯渠道和更高级别的连接多样化。 但是，尽管有上述所有情况，但Level3仍然是美国最重要的连接提供程序，禁用该功能可能会导致依赖该传输的近7％的本地自治系统缺少全球可用性。
意大利以相同的AS12874 Fastweb排名第20位，位居前20名，这可能是该提供商的质量和路线数量显着提高的结果。 毕竟，2017年，意大利和他一起跌至第21位，排在前20名。
2019年，仅去年才进入排名前20名的新加坡，但立即升至第5位，再次获得了新的关键ASN。 去年，我们试图解释东南亚地区的变化。 今年，对新加坡至关重要的AS已从去年的AS3758 SingNet更改为AS4657 Starnet。 有了这一变化，该地区仅失去了一个位置，在2019年的排名中跌至第六位。
中国已从2018年的第113位跃升至2019年的第78位，有了很大的飞跃，根据我们的方法，IPv4的稳定性变化了约5％。 在IPv6中，中国的部分连通性从去年的65.93％下降到今年的20％以上。 IPv6中的主要ASN从2018年的AS9808中国移动更改为2019年的AS4134。在IPv4中，中国电信拥有的AS4134多年来一直至关重要。
然而，在IPv6中，中国互联网市场在2019年可持续发展评级中排名下降20位-从去年的10％下降到2019年的23.5％。
所有这一切可能仅表明一件简单的事情-中国电信正在积极改善其基础设施，同时仍保留了中国与外部互联网的主要通信网络。
随着网络安全风险的不断提高，事实上，有关Internet基础设施攻击的新闻不断不断，现在是所有政府，私人和国有公司的时候了，但首先是普通用户仔细评估自己的位置的时候。 需要认真，诚实地研究与区域连通性相关的风险，并分析可靠性的真实水平。 如果对大型，全国性的关键服务提供商（例如DNS）进行大规模攻击，则不稳定等级的值即使很低也会导致可访问性的实际问题。 同样不要忘记，如果完全失去连接，外部世界将与该区域内的服务和数据断开连接。
我们的研究清楚地表明，基于竞争的Internet提供商和电信提供商的市场最终会更加动态地发展，以便变得相对于特定区域内甚至外部的风险更加稳定和具有弹性。 如果没有竞争激烈的市场，一个AS的故障可能会导致来自某个国家或地区的大部分用户失去网络连接。