Mejora del rendimiento de las redes de cables submarinos

La Red de Cables Submarinos (SCN) constituye una parte enorme, fundamental y sorprendentemente opaca de Internet.

Esta infraestructura troncal de Internet, compuesta por más de 600 sistemas de cables submarinos, transporta alrededor del 99 % de todo el tráfico intercontinental de Internet y se extiende a lo largo de más de un millón de kilómetros.

A pesar de su envergadura e importancia, la SCN se trata como una«caja negra misteriosa». La propiedad de las redes de cable es privada y los operadores rara vez publican datos sobre su rendimiento. Sin embargo, las interrupciones del servicio pueden afectar a regiones enteras, y las reparaciones suelen ser lentas y costosas. Además, gigantes tecnológicos como Amazon, Google, Meta y Microsoft se apresuran a invertir miles de millones en la expansión de la SCN.

En resumen, nunca ha sido tan urgente que la comunidad investigadora y los responsables políticos comprendan mejor el comportamiento de esta infraestructura.

Los retos actuales en la supervisión de los cables submarinos

Existen «conjuntos de herramientas» de acceso público para supervisar las rutas de Internet, pero plantean sus propios retos técnicos.

Una forma habitual de supervisar Internet es utilizar la herramienta «traceroute», que envía una solicitud de prueba hacia un destino y devuelve el tiempo de ida y vuelta (RTT), es decir, la latencia del trayecto de ida y vuelta. Enviar un traceroute entre routers situados en distintos continentes podría parecer que revelaría la latencia del cable submarino que los une, pero la realidad es mucho más compleja.

Las plataformas de medición como RIPE Atlas despliegan servidores de medición específicos en todo el mundo capaces de lanzar sondas de traceroute; sin embargo, muchos de estos routers se encuentran en zonas más del interior, lejos de los puntos de llegada de los cables submarinos. Esta distancia adicional puede introducir ruido: las fibras terrestres pueden parecer parte del tramo submarino de una medición, y los routers intermedios pueden gestionar las sondas con mayor lentitud que el tráfico estándar. Peor aún, una sonda puede seguir una ruta inversa completamente diferente a través de la red, tal vez incluso cruzando un cable submarino distinto, lo que hace que el RTT sea casi imposible de interpretar.

Antes incluso de que pueda iniciarse la medición, se plantea además el problema fundamental de determinar qué fuentes de medición son las más adecuadas para supervisar cada uno de los cables. Los cables submarinos suelen compartir puntos de llegada y pertenecer a las redes de un mismo operador, lo que nos plantea la difícil tarea de desentrañar esta maraña.

Ante estos retos, necesitamos no solo mejores técnicas de medición, sino también un método más eficaz para seleccionar el punto de medición y extraer información relevante de datos con ruido.

Medir más cerca de la fuente…

Para identificar los routers o puntos estratégicos idóneos desde los que iniciar las mediciones, en primer lugar consultamos datos públicos que detallaban la titularidad de los cables submarinos, la ubicación de los puntos de aterrizaje y la ubicación de los puntos de presencia (PoP) costeros cercanos.

Los PoP pueden considerarse como los aeropuertos internacionales de Internet, donde diversas redes se unen para intercambiar tráfico. Hemos constatado que los puntos de observación más cercanos a un PoP costero ofrecen un acceso más rápido a los cables submarinos y minimizan el ruido adicional en nuestras mediciones. Para supervisar un cable en una red concreta, buscamos un punto de observación que fuera gestionado por esa misma red o que intercambiara tráfico con ella.

La validación de nuestros resultados con los conjuntos de datos de referencia proporcionados por nuestros colegas de ESNet reveló que ningún punto de observación ofrece una visión perfecta de un cable submarino. Cada uno de ellos «ve» el cable a través de su propia combinación única de peculiaridades de enrutamiento y congestión local.

Para eliminar los sesgos individuales, calculamos la señal media de todos los puntos de observación y la utilizamos como estimación de la latencia mínima real del cable submarino.

…Aumenta la resolución de los resultados hasta en un 88 %

Hemos identificado puntos de observación para supervisar 64 segmentos de cable submarino en más de 32 redes de proveedores de servicios que abarcan todas las principales regiones del mundo (Figura 1). De media, hemos detectado más de siete puntos de observación por cable.

Nuestra técnica de estimación generó valores con una desviación máxima del 9,5 % respecto a los seis conjuntos de datos de referencia, lo que supone una mejora de hasta el 88 % con respecto al método simplista. Y lo que es más importante, nuestro método de cálculo de la media a partir de distintos puntos de observación es muy robusto frente a la congestión transitoria y a los cambios en las rutas de retorno.

Gracias a esta metodología, podemos obtener perfiles precisos del comportamiento de los cables submarinos utilizando infraestructuras de acceso público, lo que permite que las propiedades de la red de cables submarinos (SCN), que antes permanecían ocultas, sean visibles para los investigadores y los responsables políticos sin necesidad de recurrir a datos privados ni a sistemas de medición especializados.

Para obtener más información sobre nuestra investigación, consulte nuestro artículo publicado en NINES.

Mia Weaver es estudiante de doctorado en la Universidad de Wisconsin-Madison, bajo la dirección del profesor Paul Barford. Su investigación se centra en la medición de Internet y en los algoritmos de control de la congestión.