From the edge to the core : towards informed vantage point selection for internet measurement studies

Abstract

Since the early days of the Internet, measurement scientists are trying to keep up with the fast-paced development of the Internet. As the Internet grew organically over time and without build-in measurability, this process requires many workarounds and due diligence. As a result, every measurement study is only as good as the data it relies on. Moreover, data quality is relative to the research question—a data set suitable to analyze one problem may be insufficient for another. This is entirely expected as the Internet is decentralized, i.e., there is no single observation point from which we can assess the complete state of the Internet. Because of that, every measurement study needs specifically selected vantage points, which fit the research question. In this thesis, we present three different vantage points across the Internet topology— from the edge to the Internet core. We discuss their specific features, suitability for different kinds of research questions, and how to work with the corresponding data. The data sets obtained at the presented vantage points allow us to conduct three different measurement studies and shed light on the following aspects: (a) The prevalence of IP source address spoofing at a large European Internet Exchange Point (IXP), (b) the propagation distance of BGP communities, an optional transitive BGP attribute used for traffic engineering, and (c) the impact of the global COVID-19 pandemic on Internet usage behavior at a large Internet Service Provider (ISP) and three IXPs.

Seit den frühen Tagen des Internets versuchen Forscher im Bereich Internet Measu- rement, mit der rasanten Entwicklung des des Internets Schritt zu halten. Da das Internet im Laufe der Zeit organisch gewachsen ist und nicht mit Blick auf Messbar- keit entwickelt wurde, erfordert dieser Prozess eine Meg Workarounds und Sorgfalt. Jede Measurement Studie ist nur so gut wie die Daten, auf die sie sich stützt. Und Datenqualität ist relativ zur Forschungsfrage - ein Datensatz, der für die Analyse eines Problems geeiget ist, kann für ein anderes unzureichend sein. Dies ist durchaus zu erwarten, da das Internet dezentralisiert ist, d. h. es gibt keinen einzigen Be- obachtungspunkt, von dem aus wir den gesamten Zustand des Internets beurteilen können. Aus diesem Grund benötigt jede Measurement Studie gezielt ausgewählte Beobachtungspunkte, die zur Forschungsfrage passen. In dieser Arbeit stellen wir drei verschiedene Beobachtungspunkte vor, die sich über die gsamte Internet-Topologie erstrecken— vom Rand bis zum Kern des Internets. Wir diskutieren ihre spezifischen Eigenschaften, ihre Eignung für verschiedene Klas- sen von Forschungsfragen und den Umgang mit den entsprechenden Daten. Die an den vorgestellten Beobachtungspunkten gewonnenen Datensätze ermöglichen uns die Durchführung von drei verschiedenen Measurement Studien und damit die folgenden Aspekte zu beleuchten: (a) Die Prävalenz von IP Source Address Spoofing bei einem großen europäischen Internet Exchange Point (IXP), (b) die Ausbreitungsdistanz von BGP-Communities, ein optionales transitives BGP-Attribut, das Anwendung im Bereich Traffic-Enigneering findet sowie (c) die Auswirkungen der globalen COVID- 19-Pandemie auf das Internet-Nutzungsverhalten an einem großen Internet Service Provider (ISP) und drei IXPs.