Outubro/2012 Circuitos Q-IN-Q: Aproximando a rede multi...

I WORKSHOP DE TECNOLOGIA DE REDES Ponto de Presença da RNP em Santa Catarina

Rede Metropolitana de Educação e Pesquisa da Região de Florianópolis

04 e 05

Outubro/2012

Organização: Apoio: Patrocínio: Instituição:

Circuitos Q-IN-Q:

Aproximando a rede multi-campi no

contexto metropolitano

Murilo Vetter

REMEP-FLN

[email protected]

Agenda

• Introdução

• Opções de interconexões multi-campi

• MTU, Desempenho e BDP

• Motivações

• Formas de entrega L2

• Como a instituição abre o Q-in-Q?

• Restrições

• Frames Q-in-Q

• Configuração

• Caso de uso

• Potenciais Usuários

• Como solicitar?

I WORKSHOP DE TECNOLOGIA DE REDES PoP-SC/RNP & REMEP-FLN – FLORIANÓPOLIS/SC – 04 & 05 de OUTUBRO de 2012 2

Introdução


Rede Metro REMEP-FLN

Instituição A Campus Remoto

Instituição A Campus Central

? Como interconectar uma instituição multi-campi interconectada à rede metropolitana mantendo

políticas de firewall e interconexão de acesso centralizadas?


Outras opções de

Interconexão Multi-campi

• GRE/IPSEC/VPNs:

– Configuração de L3 “VPNs” entre os campi

• MPLS/VPLS:

– Interconexões virtuais entre os campi

• Circuitos 802.1Q L2:

– Configuração de VLANs entre os

equipamentos de borda da instituição

– Entrega o próprio circuito ou porta Ethernet


Opções de Interconexão

Multi-campi na REMEP-FLN

• Circuitos Q-in-Q/Mistos L2:

– Configuração de túneis Q-in-Q entre os equipamentos de borda da instituição

– Entrega o próprio circuito ou configuração mistas de Q-in-Q e VLANs

– O próprio usuário consegue transportar VLANs entre os CAMPI sem depender da REMEP

– Aumenta o número de VLANs suportados na rede Metro

– Diminui os conflitos de VLAN-ID • Pode existir sobreposição de VLAN-ID entre clientes

distintos

MTU – Maximum Transmission Unit

• MTU descreve o tamanho máximo de um

pacote IP que pode ser transferido sobre um

link sem fragmentação

• Tamanhos comuns de MTU são:

– 1500 bytes (Ethernet, 802.11 WLAN)

– 4470 bytes (FDDI, default para POS e links seriais)

– 9000 bytes (Convenção da Internet2 e GÉANT, limite

de alguns adaptadores Gigabit Ethernet, Jumbo

Frame), podendo ser um pouco maior, mas não

recomenda-se o uso.

– 9180 bytes (ATM, SMDS)

I WORKSHOP DE TECNOLOGIA DE REDES

PoP-SC/RNP & REMEP-FLN – FLORIANÓPOLIS/SC – 04 & 05 de OUTUBRO de 2012 6


Desempenho – VAZÃO EM TCP

Servidor HP ML385

Vazão máxima com

Jumbo frame

não habilitado

Vazão e perdas - Camada 3 [ 3] 0.0- 5.0 sec 591 MBytes 992 Mbits/sec 0.002 ms 25/69704 (0.036%) [ 3] 5.0-10.0 sec 591 MBytes 992 Mbits/sec 0.120 ms 35/69715 (0.05%) [ 3] 10.0-15.0 sec 591 MBytes 992 Mbits/sec 0.115 ms 30/69709 (0.043%) [ 3] 15.0-20.0 sec 591 MBytes 992 Mbits/sec 0.022 ms 35/69714 (0.05%)


Servidor HP ML385

Vazão máxima com

Jumbo frame

habilitado



OBS: RTT de rede

local


Desempenho - VAZÃO EM TCP

Vazão medida em equipamento com interface de rede genérica

Estação M2 Medição da vazão máxima com Jumbo frame não habilitado

[ 3] 5.0- 6.0 sec 53.9 MBytes 452 Mbits/sec 0.026 ms 0/37706 (0%) [ 3] 6.0- 7.0 sec 54.0 MBytes 453 Mbits/sec 0.021 ms 0/37725 (0%) [ 3] 7.0- 8.0 sec 54.7 MBytes 458 Mbits/sec 0.024 ms 0/38206 (0%) [ 3] 8.0- 9.0 sec 54.3 MBytes 456 Mbits/sec 0.059 ms 0/37964 (0%)

Estação M2 Medição da vazão máxima com Jumbo frame habilitado

[ 4] 4.0- 5.0 sec 67.3 MBytes 565 Mbits/sec 0.175 ms 0/10083 (0%) [ 4] 5.0- 6.0 sec 67.3 MBytes 565 Mbits/sec 0.143 ms 0/10084 (0%) [ 4] 6.0- 7.0 sec 67.3 MBytes 565 Mbits/sec 0.144 ms 0/10081 (0%) [ 4] 7.0- 8.0 sec 67.4 MBytes 565 Mbits/sec 0.131 ms 0/10090 (0%)

OBS: RTT de rede

local

Bandwidth Delay Product (BDP)

• BDP de caminho fim-a-fim: – Produto da lagura de banda de contenção/gargalo e o atraso do

caminho

– Pode-se pensar BDP como “uma capacidade memória” de um caminho fim-a-fim

– É a quantidade de dados que cabem inteiramente no caminho entre os dois sistemas finais

• BDP ajuda a estimar o tamanho ótimo da janela TCP

• Caminhos de redes com BDP alto são chamados de Long Fat Networks (LFN) – Redes de satélite tem alta banda e alto atraso

• BDP é um parâmetro importante para a performance de protocolos baseados em janela “window-based protocols” tal como o TCP

http://www.psc.edu/networking/projects/tcptune/


Bandwidth Delay Product (BDP)

• Exemplo:

Link 2Mbps, atraso RTT = 300ms

2.048.000 (bps) x 0,30 (s) = 614.400 / 8 = 76.800 bytes => Valor da janela TCP

ou

2/8 = 0,25 * 0,3 = 0,75M = 75Kbyes

10Mbps, atraso 100ms

10.000.000 x 0,10 = 1.000.00 / 8 = 12.500Bytes = 125KBytes



Efeito do tamanho da Janela TCP

Efeito da

tamanho da

janela TCP na

Vazão

64KB = 42Mbps

75KB = 100Mbps

420KB = 413Mbps

RTT ~ 6ms

Larg. Banda=1G

Medição Rede GIGA


Motivação para implementação

de Circuitos Q-in-Q/Mistos

• Instituições possuem campi remotos => FATO

• Regras de negócio entre REMEP-FLN e instituições são distintas – Tabela de alocação de VLANs adotam políticas diferentes

• Flexibiliza do uso da rede – Instituições:

• Dá independência na administração da rede local vs remota

• Não há necessidade de negociação entre instituição e REMEP-FLN de qual VLAN configurar pois pode haver sobreposição de uso por diferentes instituições na rede metropolitana e assim misturando o tráfego

– REMEP-FLN: • Segregar o tráfego entre diferentes clientes

Permite o uso de todo o escopo de utilização de VLAN entre

os diferentes campi

Como é feita a entrega?

• Porta Ethernet

– Conexão direta nas portas dos equipamentos da REMEP-FLN

– Configuração: VLAN UNTAG (1 por porta)

• Circuitos L2 802.1Q


– Configuração: VLAN TAG (1 ou + por porta)

• Circuitos L2 Q-in-Q


– Configuração: VLAN Q-IN-Q (1 por porta)

• Circuitos L2 Mistos

– Conexão direta nas portas dos equipamentos da

REMEP-FLN e Q-in-Q configurado no cliente

– Configuração: VLAN Q-IN-Q (1 ou + por porta) + VLAN

TAG (1 ou + por porta)



Formas de Entregar Conectividade

Ethernet Camada 2 a Instituição

LAN

Q-in-Q

100

Tag 1000

Tag 2000

Tag 3000

Tag 4000

LAN

Tag 100

Tag 200

LAN

Porta Ethernet (UNTAG VLAN)

Circuitos L2 802.1Q (TAG VLAN)

LAN

Q-in-Q 100

Tag 200

Tag 1000

Tag 2000

Circuitos L2 Q-in-Q (TAG VLAN ENCAPSULADA EM Q-IN-Q)

Circuitos L2 Mistos (TAG VLAN E Q-IN-Q)

Como a instituição abre o túnel Q-in-Q nos

circuitos Q-in-Q?

• Circuitos Q-in-Q

– Na porta de UP-Link Q-in-Q a instituição

configura as VLANs entre um campus e outro

que fecham o túnel


Instituição Campus Remoto

Instituição Campus Central

REMEP-FLN Q-in-Q VLAN

Configuração Q-in-Q (REMEP-FLN)

Configuração VLANs (Instituição)


circuitos mistos?

• Cenário 1: – Instituição

• Para cada circuito Q-in-Q a instituição conecta um LOOP Físico no Switch de Borda

• Configura 1 porta do LOOP com o Q-in-Q e outra com a alimentação das VLANs

• A porta de UP-Link é configurada com a VLAN Q-in-Q e outras VLANs que se deseje

para outros fins (ex: vlan da rede de gerência)

– REMEP-FLN

• Configuração da vlan Q-in-Q entre as portas de interconexão da instituição




REMEP-FLN Q-in-Q

Configuração VLANs + Q-in-Q (REMEP-FLN)

Configuração Q-in-Q + VLANs Tuneladas +

VLANs Não Tuneladas (Instituição)


circuitos mistos?

• Cenário 2: – Instituição

• Utilização de 2 switches para abrir o Q-in-Q, um deles podendo ser o switch de borda

• Na porta do primeiro switch vai a configuração do Q-in-Q e na porta do outro switch vai

a configuração das VLANS

– REMEP-FLN

• Configuração da vlan Q-in-Q entre as portas de interconexão da instituição




REMEP-FLN Q-in-Q

Configuração VLANs + Q-in-Q (REMEP-FLN)

Configuração Q-in-Q (Instituição)

Configuração VLANs Tuneladas (Instituição)

Configuração VLANs + Q-in-Q (Instituição)

Restrições da implantação Q-in-Q

• Equipamentos com suporte a:

– MTU maior que a padrão de 1500 ou Jumbo Frame => + 4 bytes para cabeçalho Q-in-Q

– Configuração de túneis Q-in-Q

• Até que nível de encapsulamento?

– Possibilidade de implantação de mais de um nível de Encapsulamento Q-in-Q

– Para cenários de circuitos mistos com implementação por LOOP, não se pode encapsular uma VLAN com o mesmo ID do túnel por provoca LOOP de VLAN



Frames de Túneis Q-in-Q • RFC 802.1ad

• Tecnicamente é um cabeçalho adicional no Frame

Ethernet

• Cabeçalho de 4 bytes

• Identificador Frame

• ID VLAN Q-IN-Q

http://www.cisco.com/en/US/docs/routers/10000/10008/feature/guides/qinq.html

http://www.cisco.com/en/US/docs/routers/10000/10008/feature/guides/qinq.html


Configuração Circuitos L2 Q-in-Q/Mistos com

implementação com 2 equipamentos system mtu jumbo 9000

vlan 2300

interface GigabitEthernet0/23

switchport mode dot1q-tunnel

switchport access vlan 2300

no cdp enable

Configuração REMEP-FLN / Switch Cliente Q-in-Q

Configuração Instituição / Equipamento configura VLANs tuneladas

vlan 250

vlan 251


switchport

switchport trunk encapsulation dot1q

switchport mode trunk

switchport trunk allowed vlan 250,251

REMEP-FLN / Instituição Switch Q-in-Q

Instituição 0/23 0/25


Configuração Circuitos L2 Mistos com

implementação com LOOP Físico

system jumbomtu 9196

vlan 2000

vlan 2300


switchport




mtu 9196

Configuração REMEP-FLN

REMEP-FLN Instituição 2/12 0/28 0/23

0/24




Configuração Instituição

system mtu jumbo 9000

vlan 250

vlan 251

vlan 2000

vlan 2300


switchport





0/24




Configuração Instituição (Continuação)


switchport





switchport

switchport mode dot1q-tunnel

switchport access vlan 2300

no cdp enable


0/24


Caso de Uso - UFSC

Q-in-Q REMEP-FLN

PoP-UFSC

PoP-Centro PoP-UDESC

Central HU

PoP-SC

Mangue TV-UFSC

Entrega de Circuitos L2 Mistos por campus – entrega-se a

VLAN Q-in-Q na qual vão se concentrar o tráfego da UFSC e

a VLAN de gerência da REMEP-FLN


Caso de Uso - UFSC

UFSC – Switch Campus Trindade

Porta de UP-LINK LOOP Físico Q-IN-Q

Equipamento Túnel Q-IN-Q

zoom

Potenciais Usuários

• UFSC => Já atendido

• UDESC

• IFSC

• UNISUL


Como solicitar o serviço?

1. Abertura de chamada através do canal

[email protected]

2. Levantamento de pré-requisitos e definição de qual tipo de serviço

melhor se encaixa para a instituição

3. Realizar projeto em parceria entre a equipe da REMEP-FLN e a

instituição

4. Aprovar projeto

5. Definir data de implantação abrindo janela de manutenção

6. Implantar projeto

7. Configurar ambiente de monitoração

8. Documentar implantação – “as-build”

9. Entrar em operação



OBRIGADO

Murilo Vetter

Organização: Apoio: Patrocínio:

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