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Facebook 觀察 IPv6 的使用情況

Facebook 是在六年前啟用了 IPv6 服務,然後分析了現在各地區 IPv6 使用的情況:「How IPv6 deployment is growing in U.S. and other countries」,另外提供了統計系統的資料給大家查 (不過看起來只有二月以後的?):「Facebook IPv6」。


We are also seeing countries and regions with less mature internet infrastructure start to transition to IPv6. Although overall deployment is still low, recent growth in some places has been exponential. Taiwan, for example, has gone from less than 1 percent in February 2018 to more than 10 percent as of May 28, 2018. Taiwan's rapid growth directly corresponds to recent IPv6 initiatives by Chunghwa, Taiwan's largest ISP.

先前在 Twitter 上有提到中華在 www.ipv6.hinet.net 網站上的跑馬燈有公告關於 IPv6 的導入,所以到這個月月底,使用比率應該都還會有明顯的提昇:

因為 Windows 7 以上的系統直接 PPPoE 的應該都會拿到 IPv6 address,但如果是 IP 分享器的就不一定支援了,不然應該會更高...

另外行動網路的部份也陸陸續續在轉移了,像我的 blog 上可以看到有 emome-ip6.hinet.net 的訪客,而且 Google 搜尋也可以看到一些資訊了:「"emome-ip6.hinet.net" - Google 搜尋」。

Cloudflare 推出 Spectrum:65535 個 TCP Port 都可以轉的 Proxy...

Cloudflare 推出了 Spectrum,文章標題提到的 65533 應該是指 80 & 443 以外其他的 port:「Introducing Spectrum: Extending Cloudflare To 65,533 More Ports」。

然後因為 TCP proxy 不像 HTTP proxy 與 WebSocket proxy 可以靠 Host header 資訊判斷,在 TCP proxy 需要獨占 IP address 使用 (i.e. 一個 IP address 只能給一個客戶用),而因為 IPv4 address 不夠的關係,這個功能只開放給 Enterprise 客戶用:

Today we are introducing Spectrum, which brings Cloudflare’s security and acceleration to the whole spectrum of TCP ports and protocols for our Enterprise customers.

雖然現在限定在 Enterprise 客戶,但 Cloudflare 還是希望看看有沒有其他想法,目前提出來的選項包括了開放 IPv6 address 給所有人用,或是變成獨立付費項目:

Why just Enterprise? While HTTP can use the Host header to identify services, TCP relies on each service having a unique IP address in order to identify it. Since IPv4 addresses are endangered, it’s quite expensive for us to delegate an IP per application and we needed to limit use. We’re actively thinking about ways to bring Spectrum to everyone. One idea is to offer IPv6-only Spectrum to non-Enterprise customers. Another idea is let anyone use Spectrum but pay for the IPv4 address. We’re not sure yet, but if you prefer one to the other, feel free to comment and let us know.

類似的產品應該是 clean pipe 類的服務,但一般 clean pipe 是透過 routing 重導清洗流量,而非像 Cloudflare 這樣設計... 不知道後續會有什麼樣的變化。

PChome 修正了問題,以及 RFC 4074 的說明

早些時候測試發現 PChome 已經修正了之前提到的問題:「PChome 24h 連線會慢的原因...」、「PChome 24h 連線會慢的原因... (續篇)」,這邊除了整理一下以外,也要修正之前文章裡的錯誤。

在 RFC 4074 (Common Misbehavior Against DNS Queries for IPv6 Addresses) 裡面提到了當你只有 IPv4 address 時,DNS server 要怎麼回應的問題。

在「3. Expected Behavior」說明了正確的作法,當只有 A RR 沒有 AAAA RR 的時候,應該要傳回 NOERROR,而 answer section 裡面不要放東西:

Suppose that an authoritative server has an A RR but has no AAAA RR for a host name. Then, the server should return a response to a query for an AAAA RR of the name with the response code (RCODE) being 0 (indicating no error) and with an empty answer section (see Sections 4.3.2 and 6.2.4 of [1]). Such a response indicates that there is at least one RR of a different type than AAAA for the queried name, and the stub resolver can then look for A RRs.

在「4.2. Return "Name Error"」裡提到,如果傳回 NXDOMAIN (3),表示查詢的這個名稱完全沒有 RR,而不僅僅限於 AAAA record,這就是我犯的錯誤 (在前面的文章建議傳回 NXDOMAIN):

This type of server returns a response with RCODE 3 ("Name Error") to a query for an AAAA RR, indicating that it does not have any RRs of any type for the queried name.

With this response, the stub resolver may immediately give up and never fall back. Even if the resolver retries with a query for an A RR, the negative response for the name has been cached in the caching server, and the caching server will simply return the negative response. As a result, the stub resolver considers this to be a fatal error in name resolution.

Several examples of this behavior are known to the authors. As of this writing, all have been fixed.

PChome 這次的修正回應了正確的值 (而不是我提到的 NXDOMAIN):

$ dig shopping.gs1.pchome.com.tw aaaa @ns1.gs1.pchome.com.tw

; <<>> DiG 9.9.5-3ubuntu0.16-Ubuntu <<>> shopping.gs1.pchome.com.tw aaaa @ns1.gs1.pchome.com.tw
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 40767
;; flags: qr aa rd ad; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

; EDNS: version: 0, flags:; udp: 1280
;shopping.gs1.pchome.com.tw.    IN      AAAA

gs1.pchome.com.tw.      5       IN      SOA     ns1.gs1.pchome.com.tw. root.dns.pchome.com.tw. 20171123 3600 3 3600 5

;; Query time: 16 msec
;; WHEN: Fri Nov 24 01:44:52 CST 2017
;; MSG SIZE  rcvd: 134

另外 RFC 也有一些其他的文件可以參考,像是 RFC 2308 (Negative Caching of DNS Queries (DNS NCACHE))、RFC 4697 (Observed DNS Resolution Misbehavior) 以及 RFC 8020 (NXDOMAIN: There Really Is Nothing Underneath),這些文件描述了蠻多常見的問題以及正確的處理方法,讀完對於現在愈來愈複雜的 DNS 架構有不少幫助。

PChome 24h 連線會慢的原因... (續篇)

上一篇「PChome 24h 連線會慢的原因...」寫到 DNS resolver 會倒在路邊,但沒寫會怎麼倒... 因為規格書上沒有寫當問不到要問的東西時要怎麼處理,所以每一家處理的方式都不太一樣。

我把對各 DNS resolver 查詢 100 次的結果放在 GitHub Gist 上:「Query 24h.pchome.com.tw」,大家都是回 SERVFAIL,只是時間不一樣 (最後一個 x.xxxx total 的部份表示實際秒數,wall clock)。

先看這次的主角好了,HiNet168.95.1.1168.95.192.1,同時也應該是 PChome 24h 服務使用人數最多的 DNS resolver。

這兩個 DNS resolver 在遇到問題時不會馬上回 SERVFAIL,加上業界有小道消息說中華自己改了不少 code,所以跟一般的 open source software 行為不太一樣。由於看不到 PChome 端的 DNS packet,所以只能就行為來猜... 應該是在第一輪都查不到後,會先 random sleep 一段時間,然後再去問一次,如果第二次還是失敗的話才回應 SERVFAIL

這個 random sleep 看起來可能是 10 秒,因為數據上看起來最長的時間就是這個了。

SEEDNet 的 以及 Google8.8.8.8 都沒這個問題,都會馬上回應 SERVFAIL

前陣子新出的 (參考「新的 DNS Resolver:」) 則是有些特別的狀況,可以看到前面有三個 query 很慢 (第 2、3、5 三行),但後面的速度就正常了。可能是新加坡那邊有三台伺服器在服務 (目前我這邊測試的機器到 會到新加坡),在第一次遇到都沒有答案時會有特殊的演算法先確認,之後就會 cache 住?

所以各家 DNS resolver 反應都不太一樣,然後最大那家有問題 XD

24h.pchome.com.tw 慢一次,ecvip.pchome.com.tw 再慢一次,圖片的 a.ecimg.tw 再慢一次,一個頁面上多來幾個 domain 就會讓人受不了了 XD

其實我只要改成 或是改走 proxy.hinet.net 就可以解決啦,但還是寫下來吧 (抓頭)。

Happy Eyeballs (RFC 6555)

在「PChome 24h 連線會慢的原因...」這篇的 comment 有讀者提到了 Happy Eyeballs 應該可以解決這個問題:

除了可以在維基百科上面看到外,比較正式的說明可以參考 RFC 6555:「Happy Eyeballs: Success with Dual-Stack Hosts」,其中在「6. Example Algorithm」就有提到 Google ChromeMozilla Firefox 怎麼實做 Happy Eyeballs:

What follows is the algorithm implemented in Google Chrome and Mozilla Firefox.

  1. Call getaddinfo(), which returns a list of IP addresses sorted by the host's address preference policy.
  2. Initiate a connection attempt with the first address in that list (e.g., IPv6).
  3. If that connection does not complete within a short period of time (Firefox and Chrome use 300 ms), initiate a connection attempt with the first address belonging to the other address family (e.g., IPv4).
  4. The first connection that is established is used. The other connection is discarded.

If an algorithm were to cache connection success/failure, the caching would occur after step 4 determined which connection was successful.

Other example algorithms include [Perreault] and [Andrews].

可以看到 Happy Eyeballs 的演算法是要避免 IPv6 network 不通的情況卡住很慢 (如果在 300ms 內連線沒有建起來,就會儘快往另外一個 address family 嘗試),而不是在 DNS 層避免問題 (也就是 getaddinfo() 觸發的 DNS query)。

這次的情況是 DNS query 很慢,就會導致還是一開始就很慢,Happy Eyeballs 沒辦法解決這個問題。

不過話說回來,我是有印象知道有這個演算法,但不知道有「Happy Eyeballs」這個這麼逗趣的名字... (掩面)

PChome 24h 連線會慢的原因...

Update:續篇請參考「PChome 24h 連線會慢的原因... (續篇)」。

tl;dr:因為他們的 DNS servers 不會對 IPv6 的 AAAA record 正確的回應 NXDOMAIN,導致 DNS resolver 會不斷嘗試。


起因於我的電腦連 PChome 24h 時常常會卡住,Google Chrome 會寫「Resolving host...」,於是就花了些時間找這個問題。

一開始先用幾個工具測試,發現 host 會卡,但不知道卡什麼:

$ host 24h.pchome.com.tw

tcpdump 出來聽的時候發現 host 會跑 AAAAA 以及 MX 三個種類,而後面兩個都會卡住:

24h.pchome.com.tw is an alias for shopping.gs1.pchome.com.tw.
shopping.gs1.pchome.com.tw has address
;; connection timed out; no servers could be reached
;; connection timed out; no servers could be reached

這樣就有方向了... 我的電腦是 Dual-stack network (同時有 IPv4 address 與 IPv6 address),所以可以預期 Google Chrome 會去查 IPv6 address。而國內很多網站都還沒有把有 IPv6 的情境當標準測試,很容易中獎...

有了方向後,用 dig 測試 IPv6 的 AAAA,發現都是給 SERVFAIL,而且多跑幾次就發現會卡住:

$ dig 24h.pchome.com.tw aaaa @

然後對 {cheetah,dns,dns2,dns3,wolf}.pchome.com.tw (上層登記的) 與 dns4.pchome.com.tw (實際多的) 測,可以拿到 CNAME record,像是這樣:

$ dig 24h.pchome.com.tw aaaa @dns.pchome.com.tw

; <<>> DiG 9.9.5-3ubuntu0.16-Ubuntu <<>> 24h.pchome.com.tw aaaa @dns.pchome.com.tw
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 26037
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 5, ADDITIONAL: 6
;; WARNING: recursion requested but not available

; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;24h.pchome.com.tw.             IN      AAAA

24h.pchome.com.tw.      300     IN      CNAME   shopping.gs1.pchome.com.tw.

gs1.pchome.com.tw.      300     IN      NS      ns3.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      300     IN      NS      ns1.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      300     IN      NS      ns4.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      300     IN      NS      ns5.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      300     IN      NS      ns2.gs1.pchome.com.tw.

ns1.gs1.pchome.com.tw.  300     IN      A
ns2.gs1.pchome.com.tw.  300     IN      A
ns3.gs1.pchome.com.tw.  300     IN      A
ns4.gs1.pchome.com.tw.  300     IN      A
ns5.gs1.pchome.com.tw.  300     IN      A

;; Query time: 12 msec
;; WHEN: Wed Nov 22 11:05:24 CST 2017
;; MSG SIZE  rcvd: 243

但往 ns{1,2,3,4,5}.gs1.pchome.com.tw 問的時候給不出答案,也不給 NXDOMAIN,像是這樣:

$ dig shopping.gs1.pchome.com.tw aaaa @ns1.gs1.pchome.com.tw

; <<>> DiG 9.9.5-3ubuntu0.16-Ubuntu <<>> shopping.gs1.pchome.com.tw aaaa @ns1.gs1.pchome.com.tw
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 36249
;; flags: qr rd ad; QUERY: 1, ANSWER: 0, AUTHORITY: 5, ADDITIONAL: 6
;; WARNING: recursion requested but not available

; EDNS: version: 0, flags:; udp: 1280
;shopping.gs1.pchome.com.tw.    IN      AAAA

gs1.pchome.com.tw.      3600    IN      NS      ns3.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      3600    IN      NS      ns4.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      3600    IN      NS      ns5.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      3600    IN      NS      ns1.gs1.pchome.com.tw.
gs1.pchome.com.tw.      3600    IN      NS      ns2.gs1.pchome.com.tw.

ns3.gs1.pchome.com.tw.  3600    IN      A
ns4.gs1.pchome.com.tw.  3600    IN      A
ns5.gs1.pchome.com.tw.  3600    IN      A
ns1.gs1.pchome.com.tw.  3600    IN      A
ns2.gs1.pchome.com.tw.  3600    IN      A

;; Query time: 11 msec
;; WHEN: Wed Nov 22 11:07:17 CST 2017
;; MSG SIZE  rcvd: 310

於是 DNS resolver 就倒在路邊了...

Dropbox 的 IPv6 轉移過程

Dropbox 描述了他們目前將整個服務轉移到 IPv6 的過程 (看起來是進行式,而不是完成式):「Deploying IPv6 in Dropbox Edge Network」。


IPv6 request percentage across all Dropbox services

IPv6 request percentage increased as we enabled IPv6 for more services

Countries ranked by IPv6 Request Percentage

差不多有 1/6 的量了,這樣其實不算少,是個開始...

Dropbox 的桌面端應用支援 IPv6 環境了...

算是宣示性質的新聞稿吧,畢竟官網與 blog 以及 API 都還是沒 AAAA record:「Adding IPv6 connectivity support to the Dropbox desktop client」。

文章裡面提到支援 IPv6 only network,應該是指 ISP 有支援 NAT64 轉換的情況下可以使用 Dropbox 資源,而不是 Dropbox 整個 IPv6 ready...

gslin@home [~] [17:49/W4] dig www.dropbox.com aaaa @

; <<>> DiG 9.9.5-3ubuntu0.14-Ubuntu <<>> www.dropbox.com aaaa @
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 63706
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 1, ADDITIONAL: 1

; EDNS: version: 0, flags:; udp: 512
;www.dropbox.com.               IN      AAAA

www.dropbox.com.        55      IN      CNAME   www.dropbox-dns.com.

dropbox-dns.com.        1794    IN      SOA     dns1.p06.nsone.net. hostmaster.nsone.net. 1493415466 43200 7200 1209600 60

;; Query time: 18 msec
;; WHEN: Sat Apr 29 17:49:10 CST 2017
;; MSG SIZE  rcvd: 139

AWS 正式進入 IPv6 的世界

AWS 總算是進入全面支援 IPv6 了:「AWS IPv6 Update – Global Support Spanning 15 Regions & Multiple AWS Services」。

之前不少服務都支援了,主要是差 EC2 與新出的 ALB,這一次大量服務都上了 IPv6 (但還不是全部),算是讓 AWS 正式進入 IPv6 的世界:

Today I am happy to share the news that IPv6 support for EC2 instances in VPCs is now available in a total of fifteen regions, along with Application Load Balancer support for IPv6 in nine of those regions.

Facebook 機房內的 IPv6 架構

Facebook 在「Legacy support on IPv6-only infra」這邊提到機房內主要的流量幾乎都是 IPv6 了:

Today, 99 percent of our internal traffic is IPv6 and half of our clusters are IPv6-only.

不過只有一半的機器是 IPv6-only,這個比例看起來還有不少服務在 dual-stack 轉移階段... 然後從外部只有 15% 的流量是 IPv6:

Globally, however, only 15 percent of people who use Facebook have IPv6 support.

所以從外部連進來的時候必須轉換成 IPv6 資訊:

這張圖也解釋了 shiv 的角色,在 traceroute 的時候會看到他...