Anycast-DNS erklärt: Eine IP, viele Standorte

Normalerweise identifiziert eine IP-Adresse genau eine bestimmte Maschine, die über einen bestimmten Netzwerkpfad erreichbar ist. Anycast durchbricht diese Annahme bewusst: Dieselbe IP-Adresse wird gleichzeitig von vielen räumlich getrennten Standorten auf der ganzen Welt angekündigt. Das Internet-Routing liefert jede Anfrage dann an den ankündigenden Standort, der dem Absender topologisch am nächsten liegt – nicht unbedingt der räumlich nächste, sondern der nächste auf Netzwerkebene.

Warum sich die DNS-Infrastruktur so stark darauf stützt

Öffentliche Resolver wie 1.1.1.1 und 8.8.8.8 sind Anycast-Adressen. Fragen Sie 1.1.1.1 von Tokio aus ab und jemand anderes dieselbe Adresse von Berlin aus, erreichen Sie jeweils einen anderen physischen Server – nämlich den im Netzwerk nächstgelegenen –, obwohl beide exakt dieselbe IP-Adresse in der Konfiguration eingetragen haben. So kann eine einzige, leicht merkbare IP weltweit durchgehend niedrige Latenz bieten, statt dass alle unabhängig vom Standort zu einem einzigen Rechenzentrum geroutet werden.

• Ausfallsicherheit: Fällt ein Anycast-Standort aus, wechselt das Routing einfach zum nächstgelegenen, oft ohne dass der Client etwas bemerkt.
• Anycast ist nicht auf DNS beschränkt – auch CDNs und einige andere latenzempfindliche Dienste nutzen dieselbe Technik.

Das praktische Fazit

Sie müssen nichts anders konfigurieren, um von Anycast zu profitieren: Es geschieht vollständig auf der Routing-Ebene des Netzwerks und bleibt für die Anwendung, die die Abfrage stellt, unsichtbar. Wissenswert ist es vor allem, weil es erklärt, warum ein großer öffentlicher Resolver weltweit schnell und verfügbar bleiben kann, ohne dass Sie wie bei einer Cloud-Datenbank oder einer Compute-Instanz einen regionsspezifischen Endpunkt auswählen müssen.

BGP ist der Mechanismus hinter „topologisch am nächsten“

„Am nächsten auf Netzwerkebene“ wird nicht von etwas entschieden, das die physische Entfernung in Echtzeit misst. Jedes Netzwerk, das eine Anycast-Adresse ankündigt, tut dies über BGP, das Routing-Protokoll, das die einzelnen Netze des Internets verbindet. Jeder Router auf dem Weg wählt den Pfad zu dieser Adresse, der nach den eigenen Metriken von BGP gerade am kürzesten aussieht – typischerweise die wenigsten Netzwerk-Hops, nicht die wenigsten Kilometer. In der Praxis deckt sich das meist mit der räumlichen Nähe, aber nicht perfekt: Eine Anfrage kann gelegentlich an einen etwas weiter entfernten Standort geroutet werden, wenn dessen Pfad aus BGP-Sicht zufällig kürzer erscheint, insbesondere bei Netzwerkausfällen oder ungewöhnlichen Peering-Vereinbarungen.

Warum Anycast nicht für alles taugt

Anycast eignet sich hervorragend für kurze, zustandslose Austausche wie eine einzelne DNS-Abfrage mit Antwort: Es geht nichts verloren, wenn ein Folgepaket zufällig an einen anderen physischen Server geroutet wird als das erste. Für langlebige, zustandsbehaftete Verbindungen ist es dagegen schlecht geeignet: Verschiebt sich der Netzwerkpfad mitten in der Verbindung (ein Route Flap, eine Peering-Änderung), bricht eine TCP-Sitzung einfach ab, wenn sie per Anycast bei einem anderen physischen Endpunkt landet als bei dem, der sie gestartet hat – denn der neue Server weiß nicht, dass die Verbindung je existiert hat. Das ist mit ein Grund, warum Anycast so stark mit DNS und anderen UDP-basierten Request-Response-Protokollen verbunden ist und viel seltener für Dinge wie eine lang laufende Datenbankverbindung oder einen Videostream genutzt wird.