Medir cómo gestionan las redes el tráfico de Internet ayuda a mantener la neutralidad de la red

La neutralidad de la red es la idea de que los proveedores de servicios de Internet (ISP) no deben diferenciar entre aplicaciones y servicios.

En la actualidad, los operadores de red justifican el uso de técnicas de gestión del tráfico que diferencian el tráfico (por ejemplo, la gestión de vídeo) para proteger su infraestructura de las aplicaciones que consumen mucho ancho de banda. Sin embargo, a los reguladores, los proveedores de contenidos y los consumidores les preocupa que estas técnicas puedan perjudicar la experiencia en línea de los consumidores y crear una competencia desleal en el servicio.

Independientemente de su punto de vista, la transparencia es vital para que las partes interesadas tomen decisiones informadas sobre una técnica aceptable de gestión del tráfico.

Para cubrir esta necesidad, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Northeastern ha desarrollado Wehe -una aplicación disponible en las tiendas Google Play y Apple App- que permite a los internautas comprobar los casos en los que se ha diferenciado el tráfico de una aplicación concreta.

Wehe detecta la diferenciación del tráfico reproduciendo una traza de aplicación pregrabada, seguida de una versión invertida en bits diseñada para que los ISP no la reconozcan. A continuación, realiza pruebas estadísticas e informa si el rendimiento de las dos repeticiones es significativamente diferente.

Desde 2017, los usuarios de Wehe han realizado más de 2 millones de pruebas, lo que ha permitido a investigadores, responsables de la toma de decisiones y usuarios de Internet identificar prácticas de diferenciación en todo el mundo y comprender sus implicaciones y daños.

Una limitación importante de la primera versión de Wehe era que sólo informaba de que existía diferenciación pero no confirmaba si el ISP de acceso era el único responsable. Para colmar esta laguna, nuestro equipo del Laboratorio de Arquitectura de Redes de la EPFL colaboró con el equipo de Wehe y el Laboratorio de Medición de la Universidad Northeastern y diseñó WeHe𝕐.

WeHe𝕐 localiza las incidencias de diferenciación de tráfico comunicadas por Wehe siguiendo los siguientes pasos:

1. En primer lugar, reproduce simultáneamente las trazas de Wehe a través de dos rutas de red que comienzan en diferentes servidores, terminan en el cliente y convergen exactamente una vez dentro del ISP de acceso (Figura 2). Los dos trayectos tienen que converger sólo dentro del ISP de acceso para que éste no pueda compartir la culpa con ningún otro ISP. Como puede ver en la figura 2, este par de caminos forma una topología en "Y", dando lugar al nombre de nuestro sistema: Wehe+Y, o WeHeY para abreviar.
2. A continuación, aplica la prueba de rendimiento de Wehe para confirmar la diferenciación en ambos caminos.
3. Si ambas rutas informan de diferenciación, WeHe𝕐 busca pruebas de que el tráfico de la aplicación, enviado simultáneamente por las dos rutas, atravesó un limitador de velocidad común que realiza la diferenciación. Los limitadores de velocidad se implementan como colas con velocidades bajas preconfiguradas. El tráfico que atraviesa el limitador de velocidad experimenta un menor rendimiento y una mayor pérdida/retardo, lo que se conoce como estrangulamiento del tráfico. Esta es la forma típica en que los ISP despliegan la diferenciación del tráfico.

WeHe𝕐 detecta dos tipos de limitadores de velocidad. El primero se basa en las prácticas actuales de los ISP, en las que el tráfico de la aplicación del cliente se estrangula por separado del resto del tráfico de la red. Nos referimos a ellos como limitadores de velocidad por cliente. La segunda es una forma generalizada de la primera, en la que la red estrangula colectivamente el tráfico de una aplicación independientemente de su destino. Nos referimos a ellos como limitadores de velocidad generales.

WeHe𝕐 detecta los limitadores de velocidad por cliente comparando el rendimiento total logrado por una repetición individual y por pares. Si la diferencia entre ambas es baja -en comparación con las condiciones estándar de la red-, entonces WeHe𝕐 concluye que el ISP de acceso aplica la limitación de velocidad por cliente.

Probamos un prototipo de WeHe𝕐 para cinco ISP populares de EE.UU. que revelan que limitan la velocidad del tráfico de vídeo, y WeHe𝕐 localizó con éxito la diferenciación en cuatro de ellos con un 85% de precisión (figura 3). No encontró pruebas para el quinto ISP porque éste aplica la limitación de velocidad con retardo; tenemos previsto solucionar este problema utilizando las muestras de rendimiento recogidas después de que entre en vigor la limitación de velocidad.

WeHe𝕐 detecta los limitadores de velocidad generales comprobando estadísticamente si las tendencias de pérdida del tráfico enviado por las dos rutas están correlacionadas. El razonamiento es que los paquetes que atraviesan la misma cola deberían ver caídas de paquetes similares (si las hay), por lo que su tendencia de pérdida está correlacionada (Figura 4. a). De lo contrario, no observarán los mismos eventos de pérdida, y su tendencia de pérdida no estará correlacionada (Figura 4. b).

Evaluamos el algoritmo de correlación pérdida-tendencia de WeHe𝕐 mediante simulación y emulación en diferentes condiciones y configuraciones de red. Vimos que WeHe𝕐 sólo deja de encontrar pruebas para localizar bajo pérdidas anormalmente altas (>20%); sin embargo, tales pérdidas altas son infrecuentes en la práctica.

Hemos construido y probado nuestro prototipo WeHe𝕐 en nuestros propios dispositivos, y actualmente estamos trabajando en la modificación de todos los clientes Wehe para que sean compatibles con estas pruebas. Como parte de nuestros esfuerzos en este proyecto, proporcionamos una nueva característica emocionante para cualquier persona interesada en el análisis de datos Wehe(+Y): todos los datos de las pruebas recogidos por WeHe(𝕐) están ahora disponibles públicamente en BigQuery, gracias al apoyo de M-Lab. Desarrollaremos consultas de ejemplo, análisis e informes sobre nuestros hallazgos, así que permanezca atento a los sitios web de Wehe y M-Lab para estar al día.

Zeinab Shmeis es doctoranda en la EPFL, asesorada por Katerina Argyraki. Sus intereses de investigación son la neutralidad de Internet, los sistemas de medición de Internet y el rendimiento de las redes.

Las opiniones expresadas por los autores de este blog son suyas y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la Internet Society.