Top-Down Network Design Tema 13 Optimización del Diseño de la Red Copyright 2010 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer Traducción: Emilio Hernández Adaptado para ISI: Enrique Ostúa. 13-1
INDICE :: Optimización Razones para Optimizar Optimizar Ancho de Banda con IP Multicast Reducir el Retardo de Transmisión Optimizar el Rendimiento de la Red para cumplir los requerimientos de Calidad de Servicio (QoS) Características CISCO IOS para Optimizar el Rendimiento de la Red 13-2
Razones para Optimizar Cumplir las metas clave técnicas y de negocio Usar el ancho de banda eficientemente Controlar retardo y jitter Reducir el retardo de transmisión Dar servicio preferencial a aplicaciones esenciales Cumplir los requerimientos de Calidad de Servicio (QoS) 13-3
Optimizar Ancho de Banda con IP Multicast El multicast de IP puede ayudar a reducir el uso de ancho de banda Con multicast de IP, se pueden enviar grandes volúmenes de datos multimedia sin necesidad de tener un flujo diferente por usuario Debe estar bien implementado: Direccionamiento multicast Registro multicast (IGMP) Protocolos de enrutamiento de multicast 13-4
Direccionamiento multicast IP Usar direcciones IP de multicast (Clase D) De 224.0.0.0 a 239.255.255.255 Antes de usaba la dirección MAC de broadcast Mejor: adaptar la IP multicast a una dirección MAC de multicast Los 23 bits LSB de la dirección Clase D pasan a ser los 23 bits LSB de la dirección MAC Los otros 9 bits de la dirección Clase D no se usan Los 25 bits MSB de la dirección MAC son 0x01:00:5E seguidos por un bit a 0 13-5
Ejemplos multicast IP OSPF usa la dirección IP multicast 224.0.0.5 para enviar sus mensajes HELLO. La dirección MAC multicast asociada es 01:00:5E:00:00:05. Otro ejemplo, la dirección IP multicast 233.252.16.1. Cuál es la MAC multicast asociada? Los 23 bits LSB de la dirección Clase D pasan a ser los 23 bits LSB de la dirección MAC Los otros 9 bits de la dirección Clase D no se usan Los 25 bits MSB de la dirección MAC son 0x01:00:5E seguidos por un bit a 0 Respuesta: 01:00:5E:7C:10:01 13-6
Protocolo de Gestión de Grupos (Internet Group Management Protocol: IGMP) Permite a un nodo unirse a un grupo El nodo transmite un membership-report para informar a los routers que el tráfico a ese grupo debería ser enviado en multicast a este segmento IGMPv2 tiene soporte para que un router aprenda más rápido que un nodo en un segmento de red ha abandonado un grupo 13-7
Protocolos de Enrutamiento Multicast Se están haciendo obsoletos MOSPF: Multicast OSPF DVMRP: Distance Vector Multicast Routing Protocol Aún se usa PIM: Protocol Independent Multicast PIM en modo denso PIM en modo esparcido 13-8
Reducir el retardo de transmisión Fragmentación de capa de enlace y entrelazado Fragmentación y reensamblaje de tramas PPP multienlace Frame Relay FRF.12 RTP (Real Time Protocol) Comprimido. RTP se usa para voz y video RTP comprimido comprime RTP, UDP, y el encabezado IP de 40 bytes a 2-4 bytes 13-9
Algunas tecnologías para cumplir los requerimientos QoS Servicio de carga controlada de IETF Servicio garantizado IETF Precedencia IP Servicios diferenciados de IP 13-10
Campo IP de Tipo de Servicio El campo de Tipo de Servicio en el encabezado IP está dividido en dos subcampos El subcampo de 3 bits de precedencia define 8 niveles de prioridad El subcampo de 4 bits de tipo de servicio define cuatro tipos de servicio Aunque el subcampo de precedencia IP aún se usa, el de tipo de servicio casi nunca se usó 13-11
Campo IP de Tipo de Servicio Type of Service Subfield Bit 0 3 4 5 6 7 Precedence D T R C 0 D = Delay T = Throughput R = Reliability C = Cost Bit 0 8 15 24 31 Version Header Length Type of Service Total Length Identification Flags Fragment Offset Time to Live Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address Options Padding 13-12
Campo IP de Servicios Diferenciados (DS) RFC 2474 se redefine el campo de ToS como campo de Servicios Diferenciados (DS) Los bits 0 a 5 son el subcampo DSCP (Differentiated Services Codepoint) Tiene esencialmente el mismo objetivo que el campo de precedencia Influye en el encolamiento y las decisiones de descarte de paquetes IP en la interfaz de salida de un router Los bits 6 y 7 corresponden a notificación de congestión ECN (Explicit Congestion Notification) 13-13
Campo IP de Servicios Diferenciados (DS) 0 6 DSCP ECN 0 8 15 24 31 Version Longitud encab. Servicios Diferenciados Longitud Total 13-14
Clasificar Tráfico LAN IEEE 802.1p Clasifica el tráfico al nivel de enlace Soporta 8 clases de de servicio Un switch podría tener una cola separada por cada clase, y dar servicio a las colas de mayor prioridad primero 13-15
Características CISCO IOS para Optimizar el Rendimiento de la Red Técnicas de Conmutación Servicios de Encolamiento RED: Detección Temprana Aleatoria Traffic Shaping: Moldeado de Tráfico CAR: Tasa de Acceso Comprometida 13-16
Técnicas de Conmutación Conmutación de procesos (Process switching) Conmutación rápida (Fast switching) Conmutación NetFlow CEF: Cisco Express Forwarding Todas son tecnologías para hacer el switching (forwarding) de paquetes a través de un router. 13-17
Servicios de Encolamiento Encolamiento FIFO Encolamiento por prioridad Encolamiento definido por el usuario Colas Justas Ponderadas o WFQ (Weighted fair queuing) WFQ Basado en Clases (CBWFQ) Encolamiento de bajo retardo (LLQ) 13-18
START Encolamiento por prioridad Packet in high queue? YES NO Packet in medium queue? NO YES Packet in normal queue? NO YES Packet in low queue? NO YES Dispatch Packet Continue 13-19
Encolamiento definido por el usuario START Queue 1) (with NO Packet in Queue? YES Next Queue YES Reached transmission window size? NO Dispatch Packet 13-20
Encolamiento de Bajo Retardo Una cola siempre tiene luz verde Usar esta para voz Combinar esto con WFQ Basado en Clases Definir clases de tráfico basadas en protocolos, listas de control de acceso (ACLs) e interfaces de entrada Asignar características a clases, como ancho de banda requerido y máximo número de paquetes que pueden ser encolados para esa clase 13-21
Detección Temprana Aleatoria Random Early Detection (RED) Prevenir la congestión en lugar de corregirla Se monitoriza la carga de tráfico y se descartan paquetes aleatoriamente si la congestión se incrementa Los nodos fuente detectan la pérdida de paquetes y ellos mismos se restringen Funciona bien con TCP RED Ponderado (Weighted RED) La implementación de Cisco usa la precedencia de IP o el campo DS en lugar del descarte aleatorio 13-22
Moldeado de Tráfico (Traffic Shaping) Gestionar y controlar el tráfico de red para evitar cuellos de botella Evitar sobrecargar un router o un enlace de bajada Reducir el tráfico de subida por un flujo a una tasa de bits preconfigurada Encolar las ráfagas de tráfico para ese flujo 13-23
Tasa de Acceso Comprometida Committed Access Rate (CAR) Solución de Cisco para clasificar y aplicar políticas al tráfico entrante por una interfaz Soporta políticas relacionadas con el manejo del tráfico que excede un cierto ancho de banda Puede descartar un paquete o cambiar la precedencia IP o los bits DSCP 13-24
Resumen La optimización ayuda a lograr el ancho de banda, bajo retardo y jitter controlado que requieren muchas aplicaciones críticas Para minimizar la utilización del ancho de banda por aplicaciones de multimedia, usar multicast de IP Para reducir el retardo de transmisión, usar fragmentación en el enlace y RTP comprimido Para soportar QoS y optimizar rendimiento, usar precedencia IP, DSCP, 802.1p, métodos avanzados de conmutación y de encolamiento, usar métodos preventivos (RED o CAR) 13-25