エニーキャスト

エニーキャストは、単一のIP アドレスを複数の場所にあるデバイス (通常はサーバー) で共有するためのネットワークアドレス指定およびルーティング方法です。ルーターは、通常の意思決定アルゴリズム(通常はBGPネットワーク ホップの最小数)を使用して、この宛先に宛てられたパケットを送信者に最も近い場所に転送します。エニーキャスト ルーティングは、Web サーバーやネーム サーバーなどのコンテンツ配信ネットワークで広く使用されており、コンテンツをエンド ユーザーの近くに届けます。

インターネットに接続されたサービスのトポロジカル負荷分散のためのエニーキャストルーティングの使用が初めて文書化されたのは1989年のことでした。 ^{[1] [2]}この技術は4年後にIETFで初めて正式に文書化されました。^{[3]これは2001年に}I-rootネームサーバーのエニーキャストで初めて重要なインフラストラクチャに適用されました。^[2]

エニーキャスト ルーティングの導入に対する初期の反対意見は、長時間のTCP接続とインターネットのルーティング トポロジの不安定さの間に矛盾が生じると認識されていたことに集中していました。概念的には、FTP ファイル転送 (大きなファイルの場合は完了までに数時間かかることがあります) などの長時間の接続は、ネットワーク トポロジまたはルーティングの変更により、接続の途中で別のエニーキャスト インスタンスに再ルーティングされる可能性があり、その結果、サーバーが接続の途中で変更され、新しいサーバーは接続を認識できず、以前のエニーキャスト インスタンスの TCP 接続状態を保持しません。

実際には、そのような問題は見られず、これらの反対意見は 2000 年代初頭までに消えていきました。初期のエニーキャストの導入の多くは、主に UDP トランスポートを使用する DNS サーバーで構成されていました。^{[4] [2]}長期エニーキャスト フローの測定では、接続途中のインスタンス切り替えによる障害はごくわずかであることが明らかになりました。これは、他の障害原因によるものよりもはるかに少ない (0.017% 未満^[5]または「1 時間あたり 1 万件のフロー未満」^{[1]とさまざまな情報源から判断) ことがわかりました。エニーキャスト インスタンス間で状態を効率的に共有するためのメカニズムが数多く開発されました。 [6]}また、TCP ベースのプロトコルの中には、特に HTTP に「リダイレクト」メカニズムが組み込まれており、エニーキャスト サービス アドレスを使用して最も近いサービスのインスタンスを見つけることができ、ユーザーは、長期のステートフル トランザクションが開始される前に、その特定のインスタンスにリダイレクトされます。^{[1] [7]}

エニーキャストは、ボーダー ゲートウェイ プロトコル(BGP)を介して実装できます。複数のホスト (通常は地理的に異なるエリア) に同じユニキャスト IP アドレスが割り当てられ、そのアドレスへの異なるルートが BGP を通じて通知されます。ルーターは、これらが同じアドレスを持つ異なる宛先へのルートであるにもかかわらず、同じ宛先への代替ルートであると見なします。通常どおり、ルーターは、使用されている距離メトリック (最小コスト、最小混雑、最短) に基づいてルートを選択します。この設定でルートを選択することは、宛先を選択することと同じです。

エニーキャストは、 IPv6 アドレス指定アーキテクチャで明示的にサポートされています。^{[8] IPv6}サブネット内の最下位アドレス(インターフェイス識別子 0) は、「サブネット ルータ」エニーキャスト アドレスとして予約されています。さらに、サブネット内の最上位 128 個のインターフェイス識別子もエニーキャスト アドレスとして予約されています。^[9]

ネットワークを介したエニーキャスト パケットのパス上にあるほとんどの IPv6 ルータは、エニーキャスト パケットをユニキャスト パケットと区別しませんが、宛先に近いルータ (つまり、エニーキャスト アドレスの範囲内) では、使用されている距離の測定 (ホップ、コストなど) に応じて、適切なエニーキャスト アドレスを持つその範囲内の「最も近い」インターフェイスにエニーキャスト パケットをルーティングする必要があるため、特別な処理が必要です。

IPv4 で使用されていた、複数割り当てられたユニキャスト アドレスに BGP で複数のルートをアドバタイズする方法は、IPv6 でも引き続き機能し、同じアドレスを持つ地理的に分散した複数のホストのうち最も近いホストにパケットをルーティングするために使用できます。このアプローチは、エニーキャスト対応ルーターに依存しませんが、IPv4 と同じ使用例があり、同じ問題と制限があります。

インターネットの成長に伴い、ネットワークサービスには高可用性の要件がますます高まっており、その結果、ネットワーク事業者の間でエニーキャストサービスの運用が普及してきました。^[10]

すべてのインターネットルート ネーム サーバーは、エニーキャスト アドレスを使用するホストのクラスターとして実装されています。^[11]ルート サーバー A から M までの 13 台はすべて複数の場所に存在し、11 台は複数の大陸にあります。(ルート サーバー B と H は米国の 2 つの場所に存在します。) ^{[12] [13] [14]サーバーは分散型サービスを提供するためにエニーキャスト アドレスのアナウンスを使用しています。これにより、}米国外での物理 (論理的ではなく) ルート サーバーの導入が加速しました。多くの商用 DNS プロバイダーは、クエリのパフォーマンスと冗長性を高め、負荷分散を実装するために、IP エニーキャスト環境に切り替えました。^[2]

IPv4からIPv6への移行では、エニーキャストアドレスを導入してIPv4ホストにIPv6互換性を提供する場合があります。この方法である6to4では、IPアドレス192.88.99.1のデフォルトゲートウェイを使用します。^{[15]これにより、複数のプロバイダーが}6to4ゲートウェイを実装でき、ホストは各プロバイダーのゲートウェイアドレスを知らなくても済みます。ネイティブIPv6が普及したことを受けて、 6to4は非推奨になりました^{[16] 。}

コンテンツ配信ネットワークでは、配信センターへの実際のHTTP接続やDNSにエニーキャストを使用する場合があります。このようなネットワークへのHTTP接続のほとんどは、画像やスタイルシートなどの静的コンテンツを要求するため、通常は短命で、後続のTCPセッション間でステートレスです。ルートの一般的な安定性と接続のステートレス性により、エニーキャストはTCPを使用しているにもかかわらず、このアプリケーションに適しています。^{[5] [1]}

エニーキャストランデブーポイントは、マルチキャストソース検出プロトコル（MSDP）で使用でき、エニーキャストRPは冗長性と負荷分散機能を提供するドメイン内機能であるため、その利点があります。複数のエニーキャストランデブーポイントが使用される場合、IPルーティングは、各ソースと受信者に対してトポロジ的に最も近いランデブーポイントを自動的に選択します。これにより、フォールトトレランス要件を備えたマルチキャストネットワークが提供されます。^[17]

エニーキャストを使用すると、ルーティング情報が中間ルーターに受け入れられたオペレータは、エニーキャスト アドレス宛てのパケットをハイジャックできます。一見すると安全ではないように見えますが、通常のIP パケットのルーティングと何ら違いはなく、安全性に違いはありません。従来の IP ルーティングと同様に、ルート通知の伝播を許可されている人と許可されていない人を慎重にフィルタリングすることが、中間者攻撃やブラックホール攻撃を防ぐために重要です。前者は、トランスポート層セキュリティを使用するなど、メッセージを暗号化して認証することでも防止できますが、後者はオニオン ルーティングによって阻止できます。

エニーキャストは、複雑さや新たな潜在的な障害点を追加することなく自動フェイルオーバーを提供できるため、通常、信頼性が非常に高い。エニーキャスト アプリケーションは通常、サーバーの機能の外部「ハートビート」監視機能を備えており、サーバーに障害が発生するとルート通知を撤回する。場合によっては、実際のサーバーがOSPFまたは別のIGPを介してルーターにエニーキャスト プレフィックスを通知することによってこれが実行される。サーバーがダウンすると、ルーターは自動的に通知を撤回する。「ハートビート」機能が重要なのは、障害が発生したサーバーの通知が継続すると、サーバーが近くのクライアントに対して「ブラック ホール」として機能するためである。これは、エニーキャスト システムにとって最も深刻な障害モードである。この場合でも、この種の障害は、他のどのサーバーよりもこのサーバーに近いクライアントにのみ完全な障害を引き起こし、グローバルな障害を引き起こすことはない。ただし、「ハートビート」ルーティングの撤回を実装するために必要な自動化でさえ、2021 年の Facebook の障害で見られるように、それ自体が潜在的な障害点を追加する可能性がある。

サービス拒否攻撃では、不正なネットワーク ホストが、重要なネットワーク サービスのエニーキャスト サーバーとして自身を宣伝し、虚偽の情報を提供したり、単にサービスをブロックしたりすることがあります。

インターネット上のエニーキャスト手法は、DDoS攻撃を分散させ、その効果を低下させるために悪用される可能性があります。トラフィックは最も近いノードにルーティングされるため、攻撃者はそのプロセスを制御できず、DDoS トラフィック フローは最も近いノード間で分散されます。したがって、すべてのノードが影響を受けるとは限りません。これがエニーキャスト アドレスを導入する理由になる場合があります。^[18] ただし、この手法の有効性は、エニーキャスト サービス ノードに関連付けられたユニキャスト アドレスの機密性を維持できるかどうかにかかっています。個々のノードのユニキャスト アドレスを所有している攻撃者は、エニーキャスト アドレス メソッドをバイパスして、任意の場所からノードを攻撃できるためです。^[19]

インターネット上の一部のエニーキャスト展開では、ローカルノードを優先的にアドレス指定することで、ローカルコミュニティに利益をもたらすために、ローカルノードとグローバルノードを区別しています。例としては、ドメインネームシステムがあります。ローカルノードは、ホストがピアにアナウンスするのを防ぐために、エクスポートなしのBGPコミュニティでアナウンスされることがよくあります。つまり、アナウンスはローカルエリア内にとどまります。ローカルノードとグローバルノードの両方が展開されている場合、グローバルノードからのアナウンスは、パスを長くするためにASが先頭に追加されることがよくあります(つまり、AS が数回追加されます)。これにより、ローカルノードのアナウンスがグローバルノードのアナウンスよりも優先されます。^[20]

• マルチホーミング
• 電話用の同等のシステムのためのラインハンティング

• IPv4 エニーキャスト ルーティングのベスト プラクティス エニーキャスト ルーティング構成に関するチュートリアル。