Ab 16 Uhr am 12. verlangsamte sich das globale Netzwerk etwas

Beginn 16:00 Uhr Am 12. August 2014, Pekinger Zeit, war der Internetzugang auf der ganzen Welt plötzlich etwas langsamer.

Leider kann es sein, dass sich die Dinge wieder verlangsamen. Und dieses Mal liegen nicht Sie im Unrecht, sondern die Welt. Was ist los? Es gibt zu viele Routing-Regeln und es kommt zu einem Überlauf.

Nicht genügend Adressen. Möglicherweise haben Sie Zahlenfolgen wie 192.168.1.1 gesehen. Diese Nummern werden „IP-Adressen“ genannt. Dies ist die „echte Adresse“ der Websites, die Sie normalerweise besuchen. Wenn Sie www.guokr.com eingeben (dies wird als „Domänenname“ bezeichnet), wandelt das Netzwerk dies in die tatsächliche Adresse 111.13.57.142 um und dann können Sie herausfinden, wo sich diese Website befindet. Wenn es ein Problem mit diesem Übersetzungssystem (auch als „DNS“ bekannt) gibt, wird das Netzwerk Probleme haben – aber dieses Mal nicht, Stopp.

Die Zahlen in gängigen IP-Adressen sind festgelegt: vier Zahlen, jede kann zwischen 0 und 255 liegen, was als „IPv4“ (Internet Protocol Version 4) bezeichnet wird. Dann gibt es insgesamt 2^32 verschiedene Adressen, also fast 4,3 Milliarden.

...Es scheint nicht so, als ob es viele wären. Es ist nicht einmal genug für alle da.

Darüber hinaus sind viele dieser 4,3 Milliarden Adressen reserviert. Beispielsweise gehören alle, die mit 9 anfangen, grundsätzlich zu IBM, alle, die mit 12 anfangen, gehören zu AT&T, alle, die mit 17 anfangen, gehören zu Apple und alle, die mit 18 anfangen, gehören zum MIT... Da können wir nichts machen, es ist ihre Schuld, dass sie sich diese Nummern so früh geschnappt haben. Einige wohltätige Organisationen wie Stanford, die ursprünglich alle Adressen ab 36 belegten, geben der Gesellschaft mit ihren zusätzlichen Adressen nun etwas zurück, aber nicht alle Menschen sind so wohltätig.

Nutzungsdaten aus einer IPv4-Adresszählung im April 2012. Schwarz steht für keine Daten, andere Farben stehen für Nutzungsraten. Aufgrund von Problemen mit der Erhebungsmethodik ist die tatsächliche Belegungsrate sicherlich höher als in der Abbildung dargestellt. Bildquelle: Internet Census 2012

Waren diese Techniker also wirklich kurzsichtig? Das stimmt nicht. Das IPv4-Protokoll wurde 1981 geboren. Schon Ende der 1980er Jahre wurde dieses Problem der Unzulänglichkeit vorhergesehen. Das Protokoll der neuen Generation IPv6, das 3,4×10^38 Adressen bereitstellen kann, wurde jedoch erst 1998 eingeführt.

Der Techniker hat die Prokrastination endlich überwunden. Was kommt als Nächstes? Natürlich fangen alle anderen an, Dinge aufzuschieben. Seit der Einführung von IPv6 sind 16 Jahre vergangen und die Zahl der Menschen, die IPv6 im Internet verwenden, beträgt nur etwa 4 %. (Diese Zahl basiert auf Statistiken über Google-Besucher. Angesichts der Existenz des magischen Landes China ist die tatsächliche Zahl definitiv niedriger.)

Die ISP Column hat ein Diagramm veröffentlicht, das den Prozentsatz der IPv6-Benutzer in verschiedenen Ländern zeigt (Juni 2013). Lassen Sie sich nicht von der Farbe täuschen, denn obwohl es so grün ist wie Frankreich, beträgt der Anteil tatsächlich nur 5,46 %. Interessanterweise ist Rumänien mit 10,84 % das Land mit dem höchsten Nutzeranteil.

Um die IPv4-Explosion zu verzögern, ohne auf ein neues Protokoll umsteigen zu müssen, nutzen wir jedes verbleibende IP-Raumfragment. Die guten alten Zeiten, in denen man einer Organisation großzügig Zehntausende von Adressen zuteilte, sind vorbei, und selbst um eine Handvoll von 256 Adressen muss gekämpft werden.

Für den Router ist das allerdings Schwerstarbeit. Router sind auf eine sogenannte „Routing-Tabelle“ angewiesen, um schnell Anweisungen zu finden. Nachdem jede Organisation eine IP-Adresse erhalten hat, möchte sie der Routing-Tabelle eine Regel hinzufügen, um ihren Zugriff zu beschleunigen. Allerdings beansprucht jede Regel die gleiche Menge an Speicherplatz. Je fragmentierter also die Adressen im Internet sind, desto größer ist die erforderliche Routing-Tabelle.

Die Routing-Tabelle ist sehr wichtig, daher reserviert der Router einen Hochgeschwindigkeitsspeicher für die Speicherung. Beispielsweise kann ein bestimmter Router eine Million Einträge speichern, was ausreichen sollte! Und da IPv6 den Markt erobern wird, werde ich die Hälfte (512 KB) für v4 und die andere Hälfte für v6 behalten. Es sollte so oder so kein Problem geben! Tatsächlich gehen die meisten Routerhersteller davon aus, dass 512 KB ausreichen, und reservieren diese Menge für v4, das als Industriestandard gilt.

Leider haben sie das Ausmaß der Fragmentierung des Internets (erneut) deutlich unterschätzt.

Durch jahrelanges Wachstum wurde die Routing-Tabelle auf über 500.000 Einträge anwachsen gelassen und am 12. August fügte das US-Kommunikationsunternehmen Verizon der Routing-Tabelle v4 15.000 Einträge hinzu, so dass die Gesamtzahl nun bei etwa 515.000 liegt und damit die Obergrenze überschritten wurde (v6 verfügt im Vergleich dazu nur über erbärmliche 20.000 Einträge). Diese zusätzlichen Informationen müssen im langsameren normalen Speicher gespeichert werden, was zu geringeren Geschwindigkeiten und sogar zu Instabilitäten des lokalen Netzwerks führt. Verizon entdeckte das Problem schnell und reduzierte die zusätzlichen Einträge, die Nachwirkungen hielten jedoch mindestens einige Stunden an. Bei diesem Ereignis handelt es sich um das sogenannte „512k“-Ereignis. Es könnte der Grund dafür sein, dass Sie das Netzwerk an diesem Tag als langsam empfanden.

Dies ist jedoch nicht das Ende des Problems, sondern erst der Anfang. Wie dem auch sei, die Routing-Tabelle wird zwangsläufig auf natürliche Weise wachsen und auch ohne das Eingreifen dieser Unternehmen wird sie diese Zahl früher oder später überschreiten. Diese Probleme sind alle auf den Router zurückzuführen, der tatsächlich vorhanden ist, und der Austausch eines Routers kostet Geld.

Natürlich könnten wir weiterhin aufs Ganze gehen und ein umfassendes Firmware-Upgrade durchführen, um mehr schnellen Speicher für Version 4 freizugeben, aber der Kompromiss wäre ein noch geringerer Speicherplatz für Version 6. Wenn v6 früher als Ersatz für v4 verwendet worden wäre und genügend IP-Adressen vorhanden gewesen wären, gäbe es jetzt keine Probleme wie Adressfragmentierung und übergroße Routing-Tabellen! Wenn man jedoch bedenkt, dass IE6 seit 13 Jahren existiert und bis heute nicht verschwunden ist und selbst ein reines Software-Update keinen Schaden, sondern nur Vorteile bringen kann, sollten wir uns für die Menschheit wohl nicht allzu viel Hoffnung machen.

Denken Sie einmal darüber nach: Früher dachte man, 640 KB Speicher seien ausreichend, zwei Ziffern würden ausreichen, um das Jahr zu speichern, und 32 Bit würden ausreichen, um die Sekunden zu speichern. Nun wurde eine weitere, als selbstverständlich erachtete Obergrenze überschritten und sorgte für Ärger. Es ist einfach eine Selbstverständlichkeit.

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