Performance Implica/ons of Unilateral Enabling of IPv6 - - PowerPoint PPT Presentation

Performance ¡Implica/ons ¡of ¡ Unilateral ¡Enabling ¡of ¡IPv6 ¡

Hussein ¡A. ¡Alzoubi ¡and ¡Michael ¡Rabinovich ¡

Case ¡Western ¡Reserve ¡University ¡ ¡

Oliver ¡Spatscheck ¡

AT&T ¡Labs ¡-­‑-­‑ ¡Research ¡

1 ¡

IPv6 ¡Transi/on ¡Issue ¡

• IPv4 ¡is ¡prac/cally ¡exhausted ¡

– IANA ¡allocated ¡last ¡/8 ¡blocks ¡on ¡Feb. ¡3, ¡2011 ¡ – Regional ¡registries ¡are ¡running ¡out ¡

• Temporary ¡mi/ga/ons ¡

– Aggressive ¡NAT ¡use ¡ – Unused ¡address ¡reclama/on ¡ – IP ¡address ¡markets ¡

• Permanent ¡solu/on ¡

– Transi/on ¡to ¡IPv6 ¡ ¡

2 ¡

Transi/on ¡Growing ¡Pains ¡

• Dual-­‑stack ¡end ¡systems ¡are ¡common ¡
• End-­‑to-­‑end ¡IPv6 ¡paths ¡are ¡not ¡
• Dual-­‑stack ¡Internet ¡server ¡perspec/ve: ¡

– Can ¡always ¡tell ¡IPv6-­‑enabled ¡clients ¡by ¡AAAA-­‑type ¡DNS ¡queries ¡ – Cannot ¡tell ¡end-­‑to-­‑end ¡connec/vity ¡

? ¡

3 ¡

Internet ¡Server ¡Strategies ¡

• If ¡client ¡asks ¡for ¡AAAA ¡address, ¡give ¡it ¡to ¡it! ¡

– Smart ¡clients ¡will ¡fall ¡over ¡to ¡IPv4 ¡if ¡no ¡connec/vity ¡ – But ¡we ¡do ¡not ¡if ¡they ¡would ¡or ¡how ¡quickly ¡ – Unilateral ¡approach ¡to ¡transi/on ¡ ¡

• Play ¡it ¡safe! ¡

– Only ¡honor ¡AAAA ¡queries ¡for ¡clients ¡with ¡verified ¡connec/vity ¡ – Clients ¡must ¡opt-­‑in ¡ – Google’s ¡approach ¡ – Transi/on ¡relies ¡on ¡client-­‑server ¡coopera/on ¡

Ques%on: ¡what ¡are ¡the ¡implica%ons ¡of ¡unilateral ¡approach? ¡

4 ¡

Plausible ¡Scenarios ¡

• Parallel ¡IPv6 ¡and ¡IPv4 ¡a`empts ¡

– Parallel ¡A ¡and ¡AAAA ¡DNS ¡queries ¡ – Parallel ¡TCP ¡handshakes ¡ – Reset ¡IPv4 ¡connec/on ¡if ¡IPv6 ¡connec/on ¡succeed ¡ – Described ¡in ¡RFC ¡6555 ¡

• Sequen/al ¡IPv6 ¡-­‑> ¡IPv4 ¡a`empts ¡

– Delay ¡penalty ¡

• Macro-­‑behavior ¡the ¡result ¡of ¡complex ¡interac/ons ¡

– Browser, ¡OS, ¡DNS ¡resolvers ¡ ¡ ¡ ¡

5 ¡

Instrumented ¡ ADNS/HTTP ¡server ¡

• 1. dns-research.com?

2/3. dns-research.com (A, AAAA)?

1.2.3.4 ¡ 5.6.7.8 ¡

5.6.7.8; NXDOMAIN for AAAA

• 4. 5.6.7.8
• 5. GET special.jpg

302 Moved to 1_2_3_4.sub.dns-research.com/special.jpg

6/7. 1_2_3_4.sub.dns-research.com (A, AAAA)?

8 / 9 . 1 _ 2 _ 3 _ 4 . s u b . d n s

• r

e s e a r c h . c

• m

( A , A A A A ) ? 5.6.7.8; bogus IPv6 addr 10/11. 5.6.7.8; bogus IPv6 addr 1 2 . G E T s p e c i a l . j p g t

• b
• g

u s I P v 6

• 13. GET special.jpg to 5.6.7.8

2 O K

Client Side Embed ¡h`p://dns-­‑research.com/special.jpg ¡ Redirect ¡to ¡h`p://<client-­‑IP>.dns-­‑research.com/special.jpg ¡

Measurement ¡Instrumenta/on ¡

6 ¡

The ¡Dataset ¡

• 28-­‑day ¡measurement ¡(Jan ¡5 ¡to ¡Feb ¡1, ¡2011) ¡

– Over ¡34M ¡DNS ¡and ¡56M ¡HTTP ¡interac/ons ¡ – Over ¡11M ¡client ¡IP ¡addresses ¡ – Almost ¡300K ¡LDNS ¡IP ¡addresses ¡ – Over ¡21M ¡unique ¡client/LDNS ¡associa/ons ¡

• IPv6 ¡usage ¡

7 ¡

Failure ¡Rate ¡

• IPv4-­‑only ¡clients: ¡0.0038% ¡

– 1217 ¡out ¡of ¡32M ¡downloads ¡

• IPv6-­‑enabled ¡clients: ¡0.0064% ¡

– 154 ¡out ¡of ¡2.4M ¡downloads ¡

8 ¡

DNS ¡Resolu/on ¡Penalty ¡

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.001 0.01 0.1 1 10

CDF

Number of seconds between (AAAA and A) Sub Requests

• 88% ¡-­‑ ¡nega%ve ¡penalty ¡
• Penalty ¡distribu/on ¡for ¡the ¡remaining ¡12%: ¡

9 ¡

End-­‑to-­‑End ¡Delay ¡

0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1 10 100

CDF

Number of Seconds between (DNS and HTTP) Sub requests All IPv4 Delays All IPv6 Delays 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1 10 100

CDF

Number of Seconds between (DNS and HTTP) Sub requests IPv4 Avg. Delays IPv4 Max. Delays IPv6 Avg. Delays IPv6 Max. Delays

All ¡delays ¡ Per ¡Client ¡Delays ¡ ¡

10 ¡

Conclusion ¡

• No ¡evidence ¡of ¡performance ¡penalty ¡for ¡

unilateral ¡IPv6 ¡enabling ¡

• Small ¡increase ¡in ¡failure ¡rate ¡ ¡

– From ¡0.0038% ¡to ¡0.0064% ¡

• Current ¡study ¡limita/on: ¡ ¡

– One-­‑second ¡/me ¡measurement ¡granularity ¡

11 ¡