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Drafting behind Akamai
Thomas GüntherSeminar Internet Routing
TUBerlinWS 2007/08
basierend auf der gleichnamigen Arbeit vonA. Su, A. Kuzmanovic, D. Choffnes und F. Bustamante
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Motivation
• OverlayNetzwerke– Unveränderbare IP bei beteiligten Knoten, deshalb
Änderung der darüber liegenden Schichten– div. Einsatzbereiche, z. B. endpoint multicast
• Allgemeines Problem– Aufbau einer Vorstellung für das darunterliegende
Netzwerk– Passive und aktive Messungen
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Der eigene Ansatz
• Fakt– CDNs (z. B. Akamai) führen umfangreiche Netzwerk
und ServerMessungen durch• Ergebnisse durch DNS binnen kurzer Zeit verbreitet
• Können OverlayNetze die durch CDNs gesammelten Messungen nutzen?– Umfang eigener Messungen kann entscheidend
gesenkt werden– Einsatz neuer Infrastruktur nicht erforderlich– Übernimmt Robustheit von DNS– Einfache Integration mit existierenden Systemen
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Schlüsselfragen
• Wie arbeitet Akamai?– DNS Übersetzung (Translation)– Wie viele (Web)Replikationsserver sieht ein Client?– Auswirkung bei unterschiedlichen Websites
(z. B. Yahoo vs. NY Times)?– Dynamisierung bei DNSUmleitungen?– Netzwerk oder ServerEinflüsse auf Latenzzeiten?
• Eine Beispielanwendung: onehop source routing– Mapping von CDNServern auf Overlay Knoten– LowoverheadProtokolle zur Ausnutzung von
CDNUmleitungen
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Akamai LowLevelDNS Server
Funktionsweise von Akamai
WebClient
Local DNS ServerPCWorld AuthoritativeDNS Server
PCWorld Web Server
AkamaiEdge Server
Root DNS Server
TopLevel Domain DNS Server
www.pcworld.com ?
www.pcworld.com ?www.pcworld.com ?
www.pcworld.com ?
http request/response
images.pcworld.com ?
CNAME: a1694.g.akamai.net
images.pcworld.com?
a1694.g.akamai.net ?
a1694.g.akamai.net ?
2 IPAdressen von
Akamai Edge Servern
2 IPAdressen von Akamai Edge Servern
Bezug der Bilddateien
Akamai HighLevelDNS Server
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Messungen rund um Akamai• Zeitraum der Messungen: 2 Monate• 140 PlanetLab (PL) Knoten
– 50 US und Kanada, 35 Europa, 18 Asien,8 Südamerika, Rest zufällig im PL verteilt
• Alle 20 Sekunden ermitteln alle PLKnoten per DNSAnfrage zugehörige CNAME für– Yahoo, CNN, Fox News, NY Times, u. a.
PL Node
AkamaiEdge Server 2
AkamaiEdge Server 3
Akamai LowLevelDNS Server .……
AkamaiEdge Server 1
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Tag
Nacht
Berkeley Purdue
Berkeley: PLKnoten nahe bei EdgeServer(n): wenig Server, geringe StreuungPurdue: PLKnoten entfernt von EdgeServer(n): viele Server, große Streuung
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Servervielfalt für Yahoo
PLKnoten und Serverin unmittelbarer Nähezueinander
Mehrheit der PLKnotensieht 10 bis 50 EdgeServer
von Akamai hotspots weit entferntePLKnoten
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diverse Akamai Kunden
Amazon wird nahe UMass und LBNL nicht gehostet
Yahoo und NYTimes werden in U. Oregon nicht gehostet
FEMA wird (insgesamt) kaum gehostet
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Umleitungsdynamik
50 %40
s
80 %
100
s
Berkeley (typischer PLKnoten):
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Schlüsselfragen
• Wie arbeitet Akamai?– DNS Translation– Wieviele (Web)Replikationsserver sieht ein Client?– Auswirkung bei unterschiedlichen Websites
(z. B. Yahoo vs. NY Times)?– Dynamisierung bei DNSUmleitungen?– Netzwerk oder ServerEinflüsse auf Latenzzeiten?
• Eine Beispielanwendung: onehop source routing– Mapping von CDNServern auf Overlay Knoten– LowoverheadProtokolle zur Ausnutzung von
CDNUmleitungen
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Methodik zur Netzwerk vs. Serverlatenz
Planet Lab Knoten
Akamai LowLevelDNS Server
10 beste Akamai
Edge Server
………
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Korrelieren CDNUmleitungenmit NetzwerkLatenzzeiten? (1)
• Rang = r1+r21 16 = perfekte Korrelation 0 = schlechte Korrelation
MIT und Amsterdam korrelieren hervorragend
Brasilien korreliert nur gering
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Korrelieren CDNUmleitungenmit NetzwerkLatenzzeiten? (2)
97% sind besserals Durchschnitt
70% sind unter den besten 10% aller Pfade
CNN korreliertgering
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Akamaigesteuertes OneHopRouting
S
A1
An
A2
……..
Z
DNS Server
Umleitungsdynamikausreichend klein
zur Netzwerksteuerung
En
E2
E1
Durch NetzwerkKonditionengesteuerte Umleitungen
Möglichkeiten für CDNtooverlay mapping
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Methodik
Start
Akamai LowLevelDNS Server
Ziel
Direkter PfadAkamai Pfad 3
Akamai Pfad 1
…….....
Akamai Pfad 10
Akamai Pfad 2
Akamai Pfad 1
Akamai Pfad 2
Akamai Pfad 3
Akamai Pfad 10
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Akamaigesteuertes SourceRouting
Direktpfade besserals AkamaiPfade
25% AkamaiPfade besser alsdirekte PfadeAkamai und Direkt
Pfade mit gleicher Performance
Experiment: US (6), Europa (3), Asien (3), Südamerika (2)
ca. 50% der besten OneHopPfadesind besser als Direktpfade
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PfadTeilung
• Gewonnene Erkenntnis– Nicht immer ist Akamaigesteuerter Pfad besser als
direkter Pfad
• Für Praktische Nutzung relevant– Wie oft sind Auswahlentscheidungen zwischen
direktem und AkamaiPfad zu treffen?– Welchen AkamaiPfad verwenden?
• den ersten (der beiden) von Akamai gelieferten(FAS = First Akamai Server)
• den besseren (der beiden) von Akamai gelieferten(BTAS = Best of the Two Akamai Servers)
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Ergebnisse der PfadTeilung
Direkter Pfad allein bewirkt 78% des
Performancegewinns
Updatefrequenz: 2 Stundendanach Performanceangleichung
BTAS besser als FAS
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Fazit
• Messungen der CDNs werden weiterverwertet• Reverseengineering von Akamai
– DNS Umleitungen sind ausreichend kurz– Starke Korrelation zu aktuellen NetzwerkKonditionen– Alle Clients sehen große Anzahl an Pfaden
• CDNgesteuertes onehop source routing– 25% aller AkamaiPfade übertreffen direkte Pfade– 50% der besten AkamaiPfade übertreffen direkte Pfade– Pfad(Auf)Teilungsalgorithmen mit geringem Overhead möglich
• Dienst eines globalen Internet“Wetterberichtes” für wenig bzw. keine Kosten realisierbar