Ingeniería en Informática (plan 2001) Práctica 3. Gestión de la Calidad de Servicio con

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1 Sistemas de Transporte de Datos (9186) Ingeniería en Informática (plan 2001) Práctica 3. Gestión de la Calidad de Servicio con routers Cisco. Análisis i de redes IEEE Curso: Juan Antonio Corrales Ramón Francisco Andrés Candelas Herías Santiago Puente Méndez Grupo de Innovación Educativa en Automática 2009 GITE IEA

2 C lid d d Calidad de SServicio i i (Q (QoS) S) Gestión de la QoS: Administrar los recursos de la red (ancho de banda y retardos) para asegurar los servicios demandados por las aplicaciones li i y evitar it congestión. tió Beneficios de la gestión de QoS: o Control sobre los recursos de la red para un uso más eficiente. o Diferenciación de servicios en la red. o Coexistencia de aplicaciones críticas. Niveles de aplicación de la gestión de QoS: o En los routers: Estrategias de colas, clasificación/marcado de p ) g p gp g) gestión de tráfico ((shaping/policing). tráfico ((ACLs y route-maps), o En los protocolos: Campo QoS en protocolo IP (QoS Signaling). o En la administración: Políticas de contabilidad y mantenimiento.

3 Q S Si QoS Signaling li con IP Campo TOS (1 byte): Diferencia el tipo de tráfico que viaja en los datos IP. Los tres bits de mayor peso (precedencia) identifican 8 tipos. E IPv6 En IP 6 se utiliza tili ell campo DSCP de d 6 bits. bit Cabecera IPv4 Datos del paquete IPv4 g IPv4 Datagrama ToS (IPv4) Datos del paquete IPv6 Datagrama g IPv6 Campo DS Precedencia D T R M Precendecia Cabecera IPv6 Bits del ToS ToS (Hex) ToS (Dec) Tipo de tráfico A0 C0 E Routine Priority Inmediate Flash Flash override Critic Internetwork control Network control DSCP CU 6 bits 2 bits Categorías (DSCP) 000 xxx 001 dd0 010 dd0 011 dd0 100 dd0 101 xxx 110 xxx 111 xxx Significado Best Effort ((defecto)) Assured Forwarding (AF) clase 1 Assured Forwarding (AF) clase 2 Assured Forwarding (AF) clase 3 Assured Forwarding (AF) clase 4 Expedited Forwarding (EF) Control de la red Control de la red En los túneles se suele copiar el campo QoS del pasajero al portador.

4 G tió d Gestión de lla Q QoSS en llos routers t Etapas de proceso QoS en un router: o Clasificación y Marcado: Clasificar el tráfico entrante según ACL y marcar (QoS ACLs (Q S Signaling) Si li ) determinados d t i d tipos ti con route-map. t o Gestión de tráfico: Monitorizar el tráfico de la red para prevenir la congestión. Técnicas de shaping y policing. o Colas de salida: Estrategias de encolado de los paquetes en las interfaces de salida para solucionar problemas de congestión. Clasificación y marcado Interfaz 1 (entrada) Clasificación y marcado Interfaz N (entrada) Gestión de tráfico Procesamiento y enrutamiento (tabla encaminamiento encaminamiento, túneles, NAT...) Colas de salida Interfaz 1 (salida) Gestión de tráfico Interfaz N (salida) Colas de salida

5 Et t i d Estrategias de C Colas l en llos routers t Cuando la red se encuentra congestionada (no puede enviar todo el tráfico que recibe), el router va almacenando los paquetes que tiene que enviar i en colas l de d salida. lid Cola de salida De la política de gestión de tráfico Clasifi Clasificación Planifi Planificación Tráfico de salida a la interfaz física Criterios Colas con tráfico clasificado Existen diferentes estrategias para elegir el paquete a desencolar: o FIFO: Según el orden de llegada. o WFQ: Según el tipo de tráfico (interactivo o no interactivo). Funcionamiento automático no configurable. o PQ: Según la prioridad asignada al tráfico (alta, media, normal y baja). Los paquetes se almacenan en 4 colas según su prioridad. o CQ: Según una estrategia Round-Robin ponderada, basada en reservar una fracción de ancho de banda para cada tipo de tráfico.

6 Cl ifi ió y M Clasificación Marcado d d de paquetes t (I) Clasificación: Separar el tráfico entrante en el router en diferentes clases/grupos para asignarles distintas prioridades. Para P i l implementar t la l clasificación l ifi ió se utilizarán tili á Listas Li t de d Acceso: A o Listas de Acceso Estáticas: access list access-list access-list access-list access-list remark Criterios para marcar precedencia 1 permit ip host host deny udp any eq 80 permit ip host host o Listas de Acceso Dinámicas: Definir plantilla ACL: access-list 102 dynamic pre1 permit ip any any Añadir condiciones dinámicas a plantilla ACL (con temporizador): access-template 102 pre1 permit ip any host timeout 10 o Se puede consultar las ACLs definidas con: show access-lists.

7 Cl ifi ió y M Clasificación Marcado d d de paquetes t (II) Marcado: Establecimiento de un valor de precedencia (campo ToS) del paquete IP cuando cumple una condición definida por una ACL. Para P i l implementar t la l clasificación l ifi ió se utilizarán tili á route-maps: t o Definición de un route-map: route-map CLASIF1 permit i 10 match ip address 101 set ip precedence priority (Asignar ACL 101 al route-map) (Establecer valor de precedencia) o Asignación A i ió de d route-map t a una interfaz i t f del d l router: t interface fastethernet 0 ip policy route-map CLASIF1 o Consultar los route-maps definidos con: show route-map. Router# show route-map route-map CLASIF1, permit, sequence 10 Match clauses: ip address (access-lists): 101 Set clauses: ip precedence priority Policy routing matches: 4 packets, 230 bytes

8 G tió d Gestión de ttráfico áfi en llos routers t Gestión de tráfico: Técnicas para garantizar una tasa de transferencia media CIR y así prevenir la congestión de la red. o La tasa CIR garantiza el envío de Bc bits cada Tc segundos: CIR= Bc/Tc. Bc/Tc o Se pueden enviar Be bits adicionales sin garantías: MAX= Bc + Be. Gestión del CIR: Algoritmo del cubo de testigos (token bucket) o Un testigo representa el permiso para enviar un número de bits a la red. o Los testigos se almacenan en un cubo con una determinada frecuencia. o Al enviar i un paquete, t se comprueba b sii hay h suficientes fi i t testigos t ti en ell cubo: b Si hay suficientes, se envía el paquete y se eliminan los testigos correspondientes del cubo. Si no hay suficientes (posible congestión), se ejecuta la acción correspondiente (descartar policing- o encolar -shaping-).

9 G tió d Gestión de ttráfico áfi con GTS GTS: Sh Shaping i Shaping (Perfilado de tráfico): Estrategia de gestión de tráfico que almacena los paquetes en colas cuando se supera la tasa CIR (faltan t ti testigos en ell cubo). b ) Asignación de shaping a una interfaz: traffic-shape access-list access list 103 permit tcp host eq 80 any precedence routine interface fastethernet0 traffic-shape group CIR (bps) Bc (bits) Be (bits) Visualización configuración de shaping: show traffic-shape Router# show traffic-shape Access Target Byte VC List Rate Limit Sustain bits/int 8000 CIR (bps) Bc+Be (Bytes) Bc (bits) Excess bits/int 8000 Be (bits) Interval (ms) 160 Tc (ms) Increment Adapt (bytes) Active Testigos disponibles en el cubo Estadísticas de shaping: show traffic statistics

10 G tió d Gestión de ttráfico áfi con CAR: CAR Policing P li i Policing: Estrategia de gestión de tráfico que elimina los paquetes cuando se supera la tasa CIR (faltan testigos en el cubo). Asignación de policing a una interfaz: rate-limit t li it access-list 102 permit tcp any any eq www access-list 103 permit tcp any any eq ftp Bc (bytes) Bc+Be (bytes) CIR (bps) interface hssi0 rate-limit input access-group conform-action transmit exceed-action drop Acción para paquetes que cumplen CIR Acción para paquetes que exceden CIR rate-limit input access-group conform-action set-prec-transmit 5 exceed-action drop Configuración/Estadísticas de Policing: show interfaces rate-limit Router# show interfaces rate-limit Hssi0 45Mbps to R2 Output O t t matches: access-group 103 params: bps, limit, extended limit conformed 0 packets, 0 bytes; action: set-prec-transmit 5 exceeded 0 packets packets, 0 bytes; action: drop last packet: ms ago, current burst: 0 bytes last cleared 00:07:18 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps

11 Sh i vs P Shaping Policing li i Criterio Objetivo Refresco Shaping Almacenar temporalmente p los p paquetes q q que superan las velocidades establecidas. Las tasas de velocidad de los paquetes se evalúan en intervalos. Se configura en bits por segundo. Colas soportadas CQ, PQ, FCFS, WFQ. Efecto sobre las ráfagas Suaviza los cambios de tráfico tras varios intervalos. tráfico no elimina paquetes Si no hay exceso de tráfico, paquetes, y no se requiere retransmitir. Ventajas Desventajas Puede introducir retardos en los paquetes, sobre todo con colas grandes. Remarcado No. Policing Eliminar los p paquetes q q que superan p las velocidades establecidas. Funcionamiento continúo. Se configura en bytes. No se usan. No se alteran las ráfagas de tráfico. Evita los retardos de los paquetes en las colas. Al eliminar muchos paquetes, TCP ajusta su ventana a valores más pequeños, y esto disminuye el rendimiento. Permite un remarcado de los paquetes procesados.

12 Et t Estructura d de una red d iinalámbrica lá b i Red Ad-Hoc: Interconexión directa de clientes inalámbricos entre sí. sí Red de Infraestructura: Los clientes inalámbricos se conectan a un punto t de d acceso (AP) que se encarga de d reenviar i la l información. i f ió o BSS: Conjunto de clientes conectados a un AP. Se identifica con BSSID. o DS: Red (de cable o inalámbrica) que permite interconectar varios BSS. o ESS: BSS interconectados mediante un DS. Se identifica con SSID.

13 F Formato t TTramas Encapsulación Ethernet: Envío información Ethernet en trama o Cabecera MAC : Contiene direcciones MAC. o Cabecera LLC: Contiene el tipo de datos (IP o ARP). ARP) 26 ó 30 bytes Físico bits MAC bits LLC + Tipo IP o ARP FCS MAC Físico 2 bytes 2 bytes 6 bytes 6 bytes 6 bytes 2 bytes 6 bytes Control trama Duración Dirección 1 Dirección 2 Dirección 3 Secuencia Dirección 4 (opcional) 4 bits Versión Tipo trama Subtipo trama Hacia DS De DS 4 bits 12 bits Nº de fragmento Número de secuencia (0 a 4095) Más frag. Reintentar Control de potencia Más datos Datos encriptados Orden Al capturar tráfico inalámbrico (dependiendo del S.O, del adaptador de red y del driver) se podrán visualizar las tramas o las tramas Ethernet equivalentes.

14 A i ió d Asociación de una estación t ió a un AP Tres pasos: escaneo activo(probe) / pasivo(beacon), pasivo(beacon) autentificación y asociación. Después de la asociación, el AP le asignará IP mediante DHCP. DHCP Probe Request Escaneo (Parámetros Conexión: Velocidades, Canal Radio, SSID). Broadcast Probe Response p Authentication Autentificación (Open, Shared, WPA ). Authentication Association Request Association Response Asociación (Velocidades, Association ID). DHCP Request Parámetros Configuración (IP, Mask, DNS servers, Lease Time). Broadcast Broadcast DHCP- ACK Gratuitous ARP (IP-MAC Cliente) Broadcast

15 T l í L24 Topología