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Como otimizar o balanceamento de serviços L2VPN em redes metro utilizando o FAT PW
20 de março de 2020
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ÍNDICE DA APRESENTAÇÃO
• Sobre a PS Network Experts• Quem sou eu• Evolução das redes metro • O problema• ECMP: escolha do caminho• Solução para otimizar o balanceamento• Demonstração
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A PS Network Experts é uma prestadora de serviços profissionais que atua nas áreas de:
SOBRE A PS
Diferencial: desenvolvemos, implantamos e suportamos projetos em ambiente multivendor, sem qualquer restrição a fabricantes
REDES DE DADOS E VOZ
PROVEDORES DE SERVIÇO DE INTERNET
DATA CENTER
SEGURANÇA
COLABORAÇÃO
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Alberto Noronha, CCIE #17533
• Trabalha há 7 anos na PS Network Experts
• Há mais de 10 anos desenvolve e implanta projetosde backbone IP/MPLS e redes metro em grandesoperadoras, operadoras regionais e provedores
• Detentor de certificações Cisco CCIE
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Evolução das redes metro
• Migração do rádio para fibra obrigou a implementação de redes metro
• A redução do custo de aquisição de equipamentos permitiu a implementação de MPLS nas redes metro
• A concentração de serviços em roteadores de borda e em BRAS foi simplificada pela utilização de VPWS ou VPLS
• Devido ao alcance de interfaces de 10Gbps o custo de iluminar fibras com switches mostrou-se muito eficiente
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O problema
• Crescimento exponencial da demanda por mais banda
• PW individuais consumindo cada vez mais banda
• Congestionamento de links, mesmo existindo caminhos paralelos (ineficiência do balanceamento de tráfego)
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Cenário do problema
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10Gbps
10Gbps
4Gbps3Gbps3Gbps3Gbps
4Gbps
3Gbps
20Gbps
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• O hash é computado sobre campos dospacotes
• Os campos escolhidos dependem do tipo detráfego sendo transportado
• O tráfego IP oferece muita variação (fluxos),principalmente porque as redes de provedorese operadoras possuem centenas de milharesde fluxos
• Balanceamento baseado em IP (layer 3),normalmente, permite balanceamentootimizado
Escolha do caminho
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O caminho, quando hácaminhos paralelos (ECMP ouEqual Cost Multi-Path), édeterminado pelo cálculo dohash
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Escolha dos campos para computação do hash*
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Tipo do tráfego Campos utilizados para computação do hash
IPv4 Endereço de origem, endereço de destino, porta de origem e porta de destino
IPv6 Endereço de origem, endereço de destino, porta de origem e porta de destino
IP sobre MPLS com menos de 4 labels Endereço de origem, endereço de destino, porta de origem e porta de destino
IP sobre MPLS com 4 ou mais labels Último label da pilha (inner most label)
Pacote não IP Último label da pilha (inner most label)
*https://community.cisco.com/t5/service-providers-documents/asr9000-xr-load-balancing-architecture-and-characteristics/ta-p/3124809#field
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Exemplos de pilhas de protocolos
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MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
INNER VLAN
IP
TCP/UDP
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
IP
TCP/UDP
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
INNER VLAN
PPPOE
IP
TCP/UDP
TRANSPORTE IPOE PPPOE
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
IP
TCP/UDP
TRÂNSITO IP
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IPv4 sobre MPLS
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MPLS LABEL IGP
ETHERNET
IP
TCP/UDP
TRÂNSITO IP
- Endereço IP de origem- Endereço IP de destino- Porta TCP/UDP de origem- Porta TCP/UDP de destino
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O que são pacotes não IP
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Pacote não IP: balanceamento baseado no último labelMPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
INNER VLAN
IP
TCP/UDP
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
IP
TCP/UDP
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
INNER VLAN
PPPOE
IP
TCP/UDP
TRANSPORTE IPOE PPPOE
Pacote não IP: primeiros 4 bits depois da pilha MPLS são diferentes de 4 (IPv4) ou 6 (IPv6)
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• Dependente do hardware nos equipamentos deborda
• Transparente para nós intermediários(roteadores P e outros PE)
• Poucos comandos para ativar
• Adiciona um label MPLS extra, cujo valor ébaseado nos campos do pacote original (cadafabricante possui seu algoritmo)
• Equipamento que termina o túnel (PW) descartao label extra
Solução para otimizar o balanceamento
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RFC 6391 FAT PW(Flow-Aware Traffic of Pseudowires)
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Solução para otimizar o balanceamento (pacotes com e sem o FAT PW)
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Pacote não IP: balanceamento baseado no último label
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
IP
TCP/UDP
MPLS LABEL IGP
ETHERNET
MPLS LABEL PW
CONTROL WORD
OUTER VLAN
IP
TCP/UDP
SEM FAT PW COM FAT PW
MPLS LABEL FAT PWPacote não IP: balanceamento baseado no último label
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Demonstração
• EVE-NG
• Juniper vMX (roteador PE)
• Cisco XRv (roteador P)
• Cisco IOL (gerador de tráfego)
• Wireshark (captura de pacotes)
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Topologia
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Validação pré FAT PW
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root@vMX3> show l2circuit connections Layer-2 Circuit Connections:
Neighbor: 198.18.255.4 Interface Type St Time last up # Up transge-0/0/3.0(vc 500) rmt Up Mar 9 19:44:42 2020 1Remote PE: 198.18.255.4, Negotiated control-word: Yes (Null)Incoming label: 299824, Outgoing label: 299824Negotiated PW status TLV: NoLocal interface: ge-0/0/3.0, Status: Up, Encapsulation: ETHERNETFlow Label Transmit: No, Flow Label Receive: No
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Validação pré FAT PW
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RP/0/0/CPU0:xrv1#show mpls forwarding labels 16002Mon Mar 9 20:18:26.046 UTCLocal Outgoing Prefix Outgoing Next Hop Bytes Label Label or ID Interface Switched ------ ----------- ------------------ ------------ --------------- ------------16002 16002 198.18.255.4/32 Gi0/0/0/0 198.18.0.1 36226
16002 198.18.255.4/32 Gi0/0/0/1 198.18.0.3 21534372
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Validação pré FAT PW
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RP/0/0/CPU0:xrv1#show mpls forwarding exact-route label 16002 bottom-label 299824 Mon Mar 9 20:15:45.237 UTCLocal Outgoing Prefix Outgoing Next Hop Bytes Label Label or ID Interface Switched ------ ----------- ------------------ ------------ --------------- ------------16002 16002 198.18.255.4/32 Gi0/0/0/1 198.18.0.3 N/A
Version: 10, Priority: 1Via: Gi0/0/0/1, Next Hop: 198.18.0.3MAC/Encaps: 14/18, MTU: 1586Label Stack (Top -> Bottom): { 16002 }
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Validação pré FAT PW
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Ativação do FAT PW
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root@vMX3# show | compare [edit protocols l2circuit neighbor 198.18.255.4 interface ge-0/0/3.0]+ flow-label-transmit;+ flow-label-receive;
root@vMX4# show | compare [edit protocols l2circuit neighbor 198.18.255.3 interface ge-0/0/1.0]+ flow-label-transmit;+ flow-label-receive;
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Validação – Fluxo 01
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Validação – Fluxo 02
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Dúvidas?Apresentação e os scripts podem ser encontrados em:
https://github.com/avargasn/fatpw