インターネットバックボーンを3次元可視化してみた

ネットワーク 可視化

日本のインターネットバックボーンを3次元可視化してみた． DEADALUSと攻殻機動隊をデザインの参考(というかほぼ丸パク)にしてサイバーな感じを演出． もちろん接続は厳密(16/09/17-12:00現在)だし，トラフィック流もリアルっぽくなるよう調整してある．
インターネットという仮想空間の3次元地図が手元のラップトップに収まってると思うと胸熱！

Youtube

3次元グラフの全体像．

マウスでウニウニしてみた．

グラフ作成にあたって

オレゴン大学のRouteViewプロジェクトよりBGPフルルート(RIBダンプ)を入手． bgpdumpで解凍し，AS_PATH属性とPREFIX属性を抽出した．
Route Views Project Page - University of Oregon Route Views Project
Index of /bgpdata/2016.09/RIBS

ASNとCC，組織名の対応付けには次のサービスを利用した．
Internet Security Research and Insight - Team Cymru
IP to ASN Mapping - Team Cymru

確認のため，JPNICの割り当て情報も併せて参照した．
AS番号リスト - JPNIC

集めた大量のデータをPythonで処理する．(書き捨て)
SemanticNet: A Python Library for OpenGraphiti
GitHub - ThibaultReuille/semanticnet

その他いくつかの資料やサービスを利用した．
X-Raying the Internet Backbone: A 3D View of the AS Graph (Part 1)
RIPE NCC - RIPE NCC Updates on Routing Information Service(RIS)
blackhat USA 2014 - THE OPEN SOURCE VISUALIZATION ENGINE FOR BUSY HACKERS
RIPEstat — Internet Measurements and Analysis

可視化は次の要領で行った．

  • ピアリングとトランジット，プライベートピアリングとパブリックピアリングを区別しない
    • 無向グラフで表現する
  • ノードは国内のAS(JPNIC管轄のAS)と，国内のASとネイバー関係にある国外のASから構成する
  • 一部のASのPREFIX属性をノードとして加える．その場合の親ノードは，経路を広告しているASノードとする
  • エッジはネイバー関係にあるASペア(AS_PATH属性で隣接するASノードのペア)で構成する
  • ノードのアイコンで国内外のASを区別する．国外ASの場合は，ノードに表示される組織名にCCを追加する
    • 国内ASノードは○
    • 国外ASノードは□
  • ノードのサイズと色でASの規模を区別する
    • ピア数(次数)が90以上のASノードはサイズ3.5，OrangeRed
    • ピア数が60以上のASノードはサイズ3.0，DarkOrange
    • ピア数が30以上のASノードはサイズ2.5，Glod
    • ピア数が10以上のASノードはサイズ2.0，Yellow
    • ピア数が4以上のASノードはサイズ1.0，RoyalBlue
    • ピア数が2もしくは3のASノードはサイズ0.8，DodgerBlue
    • ピア数が1のASノードはサイズ0.8，PaleturquoiseとLightSkyBlueのランダム
  • ピア数の上位8位に含まれるASノードは，2つの正四面体の各頂点位置に配置する
  • トラフィック流はピアの規模から推定する
    • AS同士の規模(次数)が大きく，かつ規模の差が小さいほど，大量のトラフィックが流れると仮定
    • 規模の大きいASから規模の小さいASへ一方的に流れると仮定

いろいろ分析？してみた

バックボーンの全体像

日本のインターネットバックボーンは586のAS(うち国外69)と1259のピアから構成されている． また，ピア数が10以上のASは29(うち国外4)あり，29のASのピア合計は1198(重複あり)で，これは全体の約95%に相当する．

Issue CC ASN Peers
IIJ Internet Initiative Japan Inc. JP 2497 170
KDDI KDDI CORPORATION JP 2516 166
NTT-COMMUNICATIONS-2914 NTT America Inc. US 2914 102
OCN NTT Communications Corporation JP 4713 91
SINET-AS Research Organization of Information and Systems JP 2907 90
HURRICANE Hurricane Electric Inc. US 6939 77
GIGAINFRA Softbank BB Corp. JP 17676 75
ODN SoftBank Mobile Corp. JP 4725 65
VECTANT VECTANT Ltd. JP 2519 43
TOKAI TOKAI Communications Corporation JP 10010 38
BIGLOBE BIGLOBE Inc. JP 2518 25
CTNET Energia Communications JP 7670 22
K-Opticom K-Opticom Corporation JP 17511 20
InfoSphere NTT PC Communications JP 2514 18
NETIRD NetIRD Inc. JP 7529 18
M-ROOT-DNS WIDE Project JP 7500 16
APAN-JP Asia Pacific Advanced Network - Japan JP 7660 16
WIDE-BB WIDE Project JP 2500 15
PACNET Pacnet Global Ltd HK 10026 14
KVH KVH Co. JP 10021 13
SAKURA-B SAKURA Internet Inc. JP 9370 13
QTNET Kyushu Telecommunication Network Co. JP 7679 13
ASN-TELSTRA-GLOBAL Telstra Global HK 4637 13
INTERQ GMO Internet JP 7506 12
TDNC Community Network Center Inc. JP 9354 12
HTCN Hokuriku Telecommunication Network Co. JP 7668 11
JTCL-JP-AS Jupiter Telecommunication Co. Ltd JP 9824 10
IDC Yahoo Japan Corporation JP 4694 10
JCN Jupiter Telecommunications Co. JP 4721 10

ピア数上位8位までのASとネイバー関係にあるASの強調表示．

AS2914のNTTは言わずもがなのTier1． AS6939のHurricaneElectricはTier1だと思ってたけどTier2ってことみたい． AS2947のIIJとAS2516のKDDI，AS4713のOCNとAS4725のSoftBankMobileはTier2で，国内Tier1とも呼ばれる． AS17676はYahoo!BBで使われているAS，SoftBankBBという別会社，Tier3っぽい？ AS2907のSINETは(現在SINET5)は国立情報学研究所が運用する学術ネットワーク．
これらのASはピア全体の約66%を取り持っている．

AS9367 Tokyo institute of Technology

東工大のバックボーン．

ClassBのアドレスブロックを取得している．

Issue CC ASN Prefix
TITECH Tokyo Institute of Technology JP 9367 131.112.0.0/16

ピア数3のマルチホーム非トランジットAS． BGPパスプリペンド(2つか3つ)した経路を広告． SINETのほかWIDEとAPANに接続してる．

Issue CC ASN
WIDE-BB WIDE Project JP 2500
SINET-AS Research Organization of Information and Systems, National Institute of Informatics JP 2907
APAN-JP Asia Pacific Advanced Network - Japan JP 7660

学術ネットワークに繋がってるだけで，ISP(というか民間の接続事業者)とは繋がっていない． この前学内から行ったtracerouteの結果も踏まえると， 通常のインターネット利用(学内者向けのインターネットサービス)はSINET経由でIIJ網に流れていると推測される． ちなみにWi2利用者はSINETには抜けない．

AS2907 SINET-AS

割り当て済みのアドレスブロックが708個もあるのでPREFIX属性は省略．

Issue CC ASN
SINET-AS Research Organization of Information and Systems, National Institute of Informatics JP 2907

SINETはピア数が90あり，接続規模はグラフ上で5位(国内ASのみだと4位)．

Issue CC ASN
NIHON-U Nihon University JP 10014
ABILENE Internet2 US 11537
NAIST-AS Nara Institute of Science and Technology JP 131158
AS-YAMAGATAU Yamagata University JP 131159
OIST-NET Okinawa Institute of science and technology JP 131895
EHIME-U National University Corporation JP 131897
AOYAMA Aoyama Gakuin University JP 17523
NICE National University Corporation Nagoya University JP 17687
SEINAN Seinan Gakuin University JP 17701
JAIST Japan Advanced Institute of Science and Technology JP 17932
TDU Tokyo Denki University JP 17943
JWA Japan Weather Association JP 17944
GUCC Gifu University JP 17946
WASEDA WASEDA University JP 17956
RAINS-AS University of the Ryukyus JP 17960
WCE-IAMAS Institute of Advanced Media Arts and Sciences JP 18076
TOYO Toyo University JP 18087
TEIKYO-U Teikyo University JP 18091
SEIRYO INAOKI EDUCATIONAL INSTITUTION JP 18123
OUS-NET Okayama University of Science JP 18124
MAFFIN Ministry of Agriculture JP 18125
RIKEN RIKEN(Physical and Chemical Research Institute) JP 18128
FUKUOKA-U Fukuoka University JP 18148
DOSHISHA Doshisha University JP 18267
KAISER Kansai University JP 18276
CSUNET-NE California State University Office of the Chancellor US 2153
KUSANAGI University of Shizuoka JP 23615
CHUO-U Chuo University JP 23623
Toyama-AN-AS Toyama University JP 23781
AIST National Institute of Advanced Industrial Science and Technology JP 23793
NDA National Defense Academy JP 23799
RITSUMEI Ritsumeikan University JP 23807
DAIDO-IT Daido University JP 23826
ASN-WADAI-U Wakayama University JP 24248
KYOTO-SU Kyoto Sangyo University JP 24254
KINJO-AS Board of trusty: Kinjo-Gakuen JP 24260
mie-u Mie University JP 24261
KANAZAWA-IT Kanazawa Institute of Technology JP 24264
SAINS National University Corporation Shizuoka University JP 24268
TEIN2-JP National Institute of Informatics JP 24287
FCN Osaka Prefecture University JP 24297
IIJ Internet Initiative Japan Inc. JP 2497
UTnet The University of Tokyo JP 2501
NCA5 Kyoto University JP 2504
HEPNET-J High Energy Accelerator Research Organization JP 2505
SuperCSI NTT WEST CHUGOKU CORPORATION JP 2506
kyushu-u Kyushu University JP 2508
JST Japan Science and Technology Agency JP 2513
ITRC-NET JSPS 163rd Committee on Internet Technology JP 2523
NORDUNET NORDUNET NO 2603
NTT-COMMUNICATIONS-2914 NTT America Inc. US 2914
ESNET ESnet US 293
JAXAnet Information Systems Department JP 3488
JPARC-NET J-PARC Center JP 37889
RYUKOKU Ryukoku University JP 37895
CUNET Chubu University JP 37910
Univnet Advanced Software Technology & Mechatronics Research Institute of KYOTO JP 37914
UTINS University of Tsukuba JP 37917
ECL-INET Nippon Telegraph and Telephone Corporation JP 37918
SHIGANET-AS Shiga University JP 37920
KEIO-NET Keio University JP 38635
LEONET-AS Osaka Sangyo University JP 38641
OECU-NET Osaka Electro-Communication University JP 45673
UT-NSRG The University of Tokyo Interfaculty Initiative in Information Studies JP 45688
JAEA Japan Atomic Energy Agency JP 4729
ODINS Osaka University JP 4730
TRI-KOBE-NET Foundation for Biomedical Research and Innovation JP 55373
hosei-net Hosei University JP 55379
KAINS Kanazawa University JP 55380
TUSNET Tokyo University of Science JP 55390
KOGAKUIN-AS KOGAKUIN University JP 55904
kochi-ct Kochi National College of Technology JP 55909
SITNET-AS Shibaura Institute of Technology JP 55910
u-kochi University of Kochi JP 55912
KAGAWAU-AS Kagawa University JP 58647
Kochi-U-NET Kochi University JP 58652
RIS Rissho University JP 58784
TGU-NET Tohoku Gakuin University JP 58785
KAIT-NWLAB Kanagawa Institute of Technology JP 59091
MAIN Meiji Gakuin University JP 59096
SOFTETHER SoftEther Corporation JP 59103
SOKAU-AS Soka University JP 59104
AIU-NET Akita International University JP 59111
CYBERDYNE CYBERDYNE Inc. JP 59115
HURRICANE Hurricane Electric Inc. US 6939
APAN-JP Asia Pacific Advanced Network - Japan JP 7660
NICT National Institute of Information and Communications Technology JP 9355
TITECH Tokyo Institute of Technology JP 9367
NIFS National Institute for Fusion Science JP 9591
SHUDO-U Hiroshima Shudo University JP 9991

国立私立を問わず結構な数の大学がピアしている． 独立行政法人も多い．
「ひょっとしてSINETとピアしている大学はSINET経由でインターネットサービスを提供しているのか？」と思ったが， 調べてみたら全部で18の大学(国立大学も含む)がOCNやIIJ等の民間の接続事業者とピアしていた． 民間のネットワークなら接続形態はトランジットってことだろうし，私大はわかるけど国立だと…うーむ． 実際のトラフィックがどうなってるかは学内からのtracerouteがないと断言できないから，詳細は不明． すごく気になる．

AS9370 SAKURA Internet Inc.

割り当て済みのアドレスブロックは32個で，うち1つに現在利用中のVPSが収容されている．

Issue CC ASN Prefix
SAKURA-B SAKURA Internet Inc. JP 9370 160.16.0.0/17

ピア数12のマルチホームトランジットAS．

Issue CC ASN
EditNet EditNet JP 17948
SOPIA Sopiafons Co. JP 18080
DCN D.C.N. Corporation JP 18097
HI-NET HI-NET INC. JP 18138
TRANSTELECOM Moscow Russia RU 20485
AIN-NET Nonprofit Organization Kitaura Hana Net JP 23804
IIJ Internet Initiative Japan Inc. JP 2497
KDDI KDDI CORPORATION JP 2516
NTT-COMMUNICATIONS-2914 NTT America Inc. US 2914
KRONOS kronos.Co. JP 59092
HOMENOC Home NOC Operators Group JP 59105
HURRICANE Hurricane Electric Inc. US 6939
SAKURA-A SAKURA Internet Inc. JP 7684

ダウンロード

グラフ描画に使用したJSONファイルを以下に公開してある．
https://dev.mi2428.net/var/tmp/visualize-the-internet-1619181100.json