Diseño de Redes CorporativasUna metodología descendente

Capítulo Trece

Optimización del Diseño de la Red

Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer

Traducción: Emilio Hernández

Razones para Optimizar

• Cumplir las metas técnicas y de negocio

• Usar el ancho de banda eficientemente

• Controlar retardo y jitter

• Reducir el retardo de la serialización

• Dar servicio preferencial a aplicaciones esenciales

• Complir los requerimientos de Calidad de Servicio (QoS)

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 multimedios sin necesidad de tener un flujo diferente por usuario

• Debe estar bien implementado– Direccionamiento multicast– Registro multicast (IGMP)– Protocolos de enrutamiento de multicast

Direccionamiento multicast IP• Usar direcciones de multicast Clase D

– De 224.0.0.0 a 239.255.255.255

• Se solía usar la dirección MAC de difusión

• Mejor: convertir en direcciones MAC de multicast – Los 23 bits de menor orden de la dirección Clase D

pasan a ser los 23 bits de menor orden de la dirección MAC

– Los otros 9 bits de la dirección Clase D no se usan– Los 25 bits de mayor orden de la dirección MAC

son 0x01:00:5E seguidos por un 0 binario

Protocolo de Gestión de Grupos (Internet Group Management Protocol: IGMP)

• Permite a un nodo unirse a un grupo

• El nodo transmite un reporte de membresía para informar a los enrutadores que el tráfico a ese grupo debería ser enviado en multicast a este segmento

• IGMPv2 tiene soporte para que un enrutador aprenda más rápido que un nodo ha abandonado un grupo

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

Reducir el retraso de serialización

• Fragmentación de capa de enlace– 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

Algunas tecnologías para cumplir los requerimientos QoS

• Servicio de carga controlada de IETF

• Servicio garantizado IETF

• Precedencia IP

• Servicios diferenciados de IP

Campo de Tipo de Servicio IP

• 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

Campo IP de Tipo de Servicio

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

0Bit 8 15 24 31

Precedence D T R C 0

Bit 0 3 4 5 6 7

Type of Service Subfield

D = DelayT = ThroughputR = ReliabilityC = Cost

Campo IP de Servicios Diferenciados (DS)

• En el RFC 2474 se redefine el campo de Tipo de Servicio 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 enrutador

– Los bits 6 y 7 corresponden a notificación de congestión ECN (Explicit Congestion Notification)

IP Differentiated Services (DS) Field

Version Longitud encab.

Servicios Diferenciados Longitud Total

0 8 15 24 31

DSCP

0 6

ECN

Clasificar Tráfico LAN

• IEEE 802.1p

• Clasifica el tráfico al nivel de enlace

• Soporta 8 clases de de servicio

• Un suiche podría tener una cola separada por cada clase, y dar servicio a las colas de mayor prioridad primero

Técnicas de Conmutación

• Conmutación de procesos (process switching)

• Conmutación rápida (Fast switching)

• Conmutación NetFlow

• CEF: Cisco Express Forwarding

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)

Encolamiento por prioridad

¿Hay paquetes en cola Prio Alta?

NO

Despachar paquete Continuar

SI

¿Hay paquetes en cola Prio Media?

NO

SI

¿Hay paquetes en cola Prio Normal?

NO

SI

¿Hay paquetes en cola Prio Baja?

NO

SI

COMENZAR

Encolamiento definido por el usuario

¿Se alcanzó el tamaño de ventana

de transmisión?

NODespachar paquetePróxima Cola

SI

COMIENZO (con Cola 1)

¿Paquete en Cola?

NO

SI

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

Detección Temprana AleatoriaRandom Early Detection (RED)

• Prevenir la congestión en lugar de corregirla

• Se monitores la carga de tráfico y se descartan paquetes aleatoriamente si la congestión se incremente

• 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

Moldeado de Tráfico (Traffic Shaping)

• Gestionar y controlar el tráfico de red para evitar cuellos de botella

• Evitar sobrecargar un enrutador 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

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

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 multimedios, usar multicast de IP

• Para reducir el retardo de serialización, 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)

Repaso

• ¿Por qué es importante optimizar la red?

• ¿Que ha ocurrido con el campo de tipo de servicio de IP?

• Mencione algunos métodos de marcaje de paquetes para identificar la necesidad de manejo por prioridades

• Compare y contraste algunos servicios de encolamiento de Cisco