En mi anterior entrada del blog, presenté Nautilus, un marco cartográfico de capas cruzadas diseñado para cartografiar los enlaces del Protocolo de Internet (IP) con sus correspondientes cables submarinos.
Al ayudarnos a comprender las interdependencias entre las capas física y de red, Nautilus sienta las bases para un análisis riguroso de cómo las interrupciones de los cables podrían afectar a la conectividad mundial de Internet.
En este post hablaré de Xaminer. Esta herramienta de análisis de la resiliencia utiliza mapas de capas cruzadas de marcos como Nautilus para proporcionar información sobre cómo afectan los fallos de los cables físicos a varias capas de la pila de Internet.
Por qué es importante la resistencia de Internet
Internet es una infraestructura crítica en nuestro mundo interconectado, y su resistencia es crucial para mantener las comunicaciones y los servicios esenciales. Los cables físicos, que transportan la mayor parte del tráfico de datos y están muy compartidos entre operadores, forman la columna vertebral de esta infraestructura crítica. Por tanto, cualquier interrupción de estos cables puede tener consecuencias de gran alcance, pudiendo provocar cortes generalizados e impactos económicos en múltiples organizaciones y países.
El papel de Xaminer
El objetivo de Xaminer es evaluar la resistencia entre capas de la infraestructura de Internet y cuantificar el riesgo que suponen diversos sucesos de fallo, como catástrofes naturales o daños accidentales. Xaminer se basa en mapas de capas cruzadas de marcos como Nautilus y en modelos de eventos de fallo (modelos que captan la intensidad de los eventos de fallo para una región geográfica) para analizar el impacto de estos fallos en diversas granularidades a través de las capas. Esto permitiría a los operadores de red y a las partes interesadas de Internet priorizar e idear reparaciones y estrategias de despliegue eficaces para minimizar las interrupciones y mejorar la resistencia.
Entre las principales características de Xaminer está su capacidad para realizar análisis con granularidades variadas, que van desde un único segmento de cable hasta países enteros y análisis a escala mundial. Su diseño modular permite añadir fácilmente métricas de análisis, mapas de capas cruzadas o modelos de eventos de fallo.
Xaminer admite el análisis conjunto de impacto entre capas para múltiples catástrofes o sucesos, combinando los efectos de distintos sucesos sobre la infraestructura. Además, Xaminer puede identificar patrones y tendencias independientes de sucesos concretos.
Casos prácticos con Xaminer
Vamos a “examinar” algunos casos prácticos que demuestran la aplicabilidad de Xaminer para evaluar la resistencia de Internet en escenarios de fallo.
Evaluación del impacto regional
En este caso práctico, Xaminer se utiliza para evaluar el impacto de catástrofes regionales, en este caso terremotos en Japón y el Noroeste del Pacífico (PNW) y huracanes en el Caribe, en la Internet global. Xaminer nos ayuda a identificar los componentes de infraestructura más afectados y el riesgo global a escala mundial en estos fallos regionales. Esto ayuda a los operadores de red y a los gobiernos regionales a identificar las partes vulnerables de la infraestructura y a priorizar los esfuerzos de refuerzo o redireccionamiento.
Lee: Mantener Internet tras una catástrofe naturals
En este ejemplo (Figura 1), podemos ver que los componentes de la capa de red soportan un riesgo mayor en Japón, una región con cables limitados. En cambio, los componentes de la capa física sufren la máxima susceptibilidad en la región del Caribe.
Aumento del nivel del mar – Impacto en los distintos países
El cambio climático y la subida del nivel del mar afectan a las infraestructuras físicas, como las estaciones de desembarco de cables submarinos. Utilizando Xaminer, generamos un perfil de riesgo para cada país (Figura 2). Descubrimos que algunos países sin salida al mar, como Chad (resaltado en rojo), experimentarían el mayor impacto de la subida del nivel del mar, debido a su limitada dependencia de unos pocos cables de países vecinos para la conectividad internacional. Esta información es fundamental para diseñar medidas de resistencia específicas que garanticen una resistencia optimizada de las infraestructuras de estos países.
Evaluación del riesgo de catástrofes múltiples
En este escenario, utilizamos Xaminer para evaluar los efectos de cuatro catástrofes (terremotos, huracanes, subida del nivel del mar y tormentas solares), cada una con un escenario de fallo del 5%. Para ello, Xaminer identifica el 5% de las ubicaciones con mayor riesgo de sufrir el impacto de cada catástrofe basándose en sus modelos de fallo y emplea su flujo de trabajo para determinar los efectos. Los resultados de este análisis indican que el impacto en cada componente de la infraestructura es de al menos un 15% global. Además, como se ve en la Figura 3, regiones como Sudamérica y los Balcanes corren un riesgo importante.
Análisis de correlación de la conectividad a nivel nacional
Utilizamos Xaminer para saber si las infraestructuras de cable de los países están correlacionadas en función de su dependencia de la capa de red. La Figura 4 muestra que la mayoría de las agrupaciones coinciden con grupos o bloques regionales. Este patrón se mantiene incluso cuando los países de una agrupación tienen diferentes niveles de infraestructura física de cable y conexiones con otros países o regiones. Estos patrones únicos ayudan a modelar comportamientos generales dentro de la infraestructura de cables entre capas, lo que resulta valioso para la planificación de infraestructuras a largo plazo y el análisis de la resistencia.
Lee nuestra ponencia presentada en SIGMETRICS’24 para saber más sobre Xaminer, sus capacidades y futuros desarrollos. El código base de Xaminer es de código abierto.
Alagappan Ramanathan es doctorando en la Universidad de California, Irvine, y becario de Investigación Pulse 2023.