Calidad de Servicio IP-MPLS v2.2
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Calidad de Servicio IP/MPLSCalidad de Servicio IP/MPLSConceptos generales y aplicaciones en Proveedores Conceptos generales y aplicaciones en Proveedores de Serviciosde Servicios
Versión 2.2Versión 2.2
Parte 1 – Conceptos generales de Calidad Parte 1 – Conceptos generales de Calidad de Servicio en redes IPde Servicio en redes IP
- Poco ancho de banda (bandwidth)
- Latencia alta (delay)
- Latencia variable (jitter)- Pérdida de paquetes
(packet loss)
Necesidad de implementar QoS
Conceptos generales de QoS
- Mejor esfuerzo (best-effort) ‘la información llegará como y cuando llegue’ Ej. FiFo
- Servicios integrados (IntServ – Hard QoS) ‘la información llegará completa y en forma rápida, previa reserva’ Ej. RSVP
- Servicios diferenciados (DiffServ – Soft QoS) ‘la información llegará según la clase a la que pertenezca’ Ej. CQ, PQ, CBWFQ, LLQ, CBWRED
Modelos de calidad de servicio
Conceptos generales de QoS
El modelo de servicios diferenciados es el más usado por su buen El modelo de servicios diferenciados es el más usado por su buen funcionamiento y flexibilidad, siendo entonces el foco de esta presentación.funcionamiento y flexibilidad, siendo entonces el foco de esta presentación.
- Clasificación y marcado de paquetes MQC en combinación con ACL, marcación en dial-peers
- Manejo de la congestión (encolamiento) FIFO, PQ, CQ, PIPQ, WFQ, CBWFQ, LLQ
- Evitamiento de la congestión (descarte temprano) WRED
- Políticas de control de tráfico Traffic Policing, Traffic Shaping
- Mecanismos de eficiencia para enlaces WAN Header/payload compression, FRF.11, FRF.12, MLP
Mecanismos de implementación de QoS
Conceptos generales de QoS
Introducción a Modular QoS CLI (MQC)
1. Definición de clases de tráfico (class-maps)
2. Definición de políticas para cada clase (policy maps)
3. Aplicación de las políticas (service-policy)Ejemplo gráfico
Usos: CBWFQ, LLQ, CB-Policing, CB-Shaping, CB-Marking, CB-WRED, CB-Header compressionUsos: CBWFQ, LLQ, CB-Policing, CB-Shaping, CB-Marking, CB-WRED, CB-Header compression
Conceptos generales de QoS
CLASE VOZ
CLASE FTP
CLASE SQL
1
POLÍTICA 1:BW y Latencia garantizados
POLÍTICA 2:Mejor esfuerzo,BW limitado
2
Interfaz Gigabit0/0
Interfaz Gigabit0/1Interfaz Gigabit0/2
3
Clasificación de tráfico
Con el uso de class-maps se puede clasificar según.-
• Listas de control de acceso (ACL)• IP Precedence• IP DSCP
• Protocolo• CoS• Interfaz de entrada• Dirección MAC• Puertos UDP, etc
1 0 1 1 1 0 0 0Ej. Byte TOS
Conceptos generales de QoS
* Generalmente usado para VoIP* Generalmente usado para VoIP
Conceptos generales de QoS
VALOR DECIMAL
VALOR BINARIO NOMBRE
0 000 ROUTINE
1 001 PRIORITY
2 010 IMMEDIATE
3 011 FLASH
4 100 FLASH-OVERRIDE
5* 101 CRITICAL
6 110 INTERNET
7 111 NETWORK
Valores de IP Precedence
Conceptos generales de QoS
* Generalmente usado para VoIP* Generalmente usado para VoIP
VALOR DECIMAL VALOR BINARIO NOMBRE
0 000000 Default
1 001000 cs1
2 010000 cs2
3 011000 cs3
4 100000 cs4
5* 101000 cs5
6 110000 cs6
7 111000 cs7
VALOR DECIMAL VALOR BINARIO NOMBRE
46* 101110 ef
10 001010 af11
12 001100 af12
14 001110 af13
18 010010 af21
20 010100 af22
22 010110 af23
26 011010 af31
28 011100 af32
30 011110 af33
34 100010 af41
36 100100 af42
38 100110 af43
* Generalmente usado para VoIP* Generalmente usado para VoIP
Valores de DSCP
Con el uso de policy-maps o route-maps se puede marcar paquetes según.-
Marcacíon de paquetes
• IP Precedence• IP DSCP• CoS• MPLS campo EXP• Frame-relay bit DE• ATM bit CLP, etc
La marcación de paquetes sirve para que estos se puedanclasificar en un proceso posterior.
0 0 01 1
Ej. Bits Precedence
Conceptos generales de QoS
1
Conceptos generales de QoS
.2 .3ROUTER B
ROUTER C
ROUTER A.2 .3
192.168.3.0
192.168.2.0
S0
S0
S1/1
ROUTER D
192.168.1.0
Ejemplo: Clasificación y Marcación
Manejo de congestión: Encolamiento
Cuando se congestiona una interfaz, los paquetes deben serencolados antes de ser transmitidos. Las causas comunesde congestión son:
- Diferencia de velocidadesentre interfaces
- Redes convergentes que provocan ‘cuellos de botella’
Conceptos generales de QoS
Arquitectura de colas en Cisco
COLA SW * COLA HW (FIFO) INTERFAZ
IP IP IP IP
CLASIFICACIÓN
ENVÍO O DESCARTE COLA 1
PROGRAMADOR(SCHEDULER)
ENVÍO O DESCARTE COLA 2
ENVÍO O DESCARTE COLA n
.
.
.
ESTRUCTURA TÍPICA DE COLA DE SOFTWARE
Conceptos generales de QoS
* La cola se Software sólo se activa cuando existe congestión en la cola de Hardware.* La cola se Software sólo se activa cuando existe congestión en la cola de Hardware.
Encolamiento FIFO (First-in First-out)
COLA DE SOFTWARE FIFO
COLA HW
(FIFO)FIFOSCHEDULER
UNA SOLA COLA
TAIL DROP*
1 2
3
UNA SOLA
CLASE
1 2 3
Conceptos generales de QoS
* Tail Drop: se descartan los paquetes que llegan cuando la cola está llena* Tail Drop: se descartan los paquetes que llegan cuando la cola está llena
Notas sobre Encolamiento FIFO.
- Encolamiento por defecto en interfaces de más de 2Mbps.- Sólo hace uso de la cola de hardware.
Ventajas.-- Simple de configurar.- Soportado en todas las plataformas y IOS.
Desventajas.-- Causa latencia variable si recibe muchas ráfagas de tráfico.- Los flujos agresivos pueden monopolizar el uso de la cola.
Conceptos generales de QoS
COLA DE SOFTWARE WEIGHTED FAIR-QUEUE
COLA HW
(FIFO)
WFQSCHEDULER
COLA 1WFQDRO
P
C B
A
¿FLUJO1?
B C ACOLA 2WFQDRO
P¿FLUJ
O2?
COLA nWFQDRO
P
¿FLUJO
n?
Conceptos generales de QoS
Encolamiento WFQ (Weighted Fair Queue)
Notas sobre WFQ.
- Mecanismo de encolamiento automático.- El orden de transmisión de los paquetes se calcula en relación al tamaño del paquete y al momento de llegada. - Encolamiento por defecto en interfaces de menos de 2Mbps
Ventajas.-- Simple de configurar.- Soportado en todas las plataformas y IOS.- Garantiza ancho de banda para todos los flujos.- Descarta paquetes de flujos agresivos de manera temprana.
Desventajas.-- No es posible clasificar ni definir prioridad en forma manual.
Conceptos generales de QoS
COLA DE SW CLASS-BASED WEIGHTED FAIR-QUEUE
PD = Por defecto
COLA HW
(FIFO)CBWFQSCHEDULER(≈WRR)
COLA 1TAILDROP
C B
¿CLASE1?
B C ACOLA 2TAILDROP¿CLAS
E2?
COLA PDTAILDROP
¿CLASE PD?
A
Conceptos generales de QoS
Encolamiento CBWFQ (Class Based Weighted Fair Queue)
Funcionamiento de la cola CBWFQ
BANDWIDTH 64
135
24 1
7
368
QUEUE SIZE 4
CLASE A
CLASE B
CBWFQSCHEDULER
BANDWIDTH 128
2468
Conceptos generales de QoS
Notas sobre CBWFQ.
- Configuración basada en MQC con el comando ‘bandwidth’- Algoritmo basado en Weighted Round Robin (WRR).- En Frame-relay generalmente debe aplicarse en una clase.
Ventajas.-- Es posible garantizar un ancho de banda mínimo por clase.- El ancho de banda no utilizado se reparte entre las demás clases.- La configuración es modular usando MQC.
Desventajas.-- No es posible garantizar baja latencia, por lo que no es recomendable para aplicaciones en tiempo real.
Conceptos generales de QoS
Encolamiento LLQ (Low-latency Queuing)
COLA DE SOFTWARE LLQ – BAJA PRIORIDAD (CBWFQ)
PD = Por defecto
COLA HW
(FIFO)CBWFQ
SCHEDULER(≈WRR)
COLA 1TAILDRO
P¿CLA
SE1?
COLA 2TAILDRO
P¿CLA
SE2?
COLA PDTAILDRO
P
¿CLASE
PD?
B CA
COLA DE SOFTWARE LLQ – ALTA PRIORIDAD
AP = Alta Prioridad
PD = Por defecto
COLA DE PRIORIDAD (FIFO)CAR¿CLA
SEAP?
C B A
Conceptos generales de QoS
Funcionamiento de la cola LLQ
24 1CBWFQSCHEDULER
BANDWIDTH 128
2468
PRIORITY 32
XYZ
PQRS
PQRS
68 3 XYZ
BANDWIDTH 64
1357
Conceptos generales de QoS
Notas sobre LLQ.
- Configuración basada en MQC con el comando ‘priority’.- Algoritmo similar a CBWFQ.- En Frame-relay generalmente debe aplicarse en una clase.
Ventajas.-- Tiene todas las ventajas de CBWFQ.- Es posible garantizar baja latencia para la cola de prioridad.- El ancho de banda configurado para la clase en la cola de alta prioridad es un límite máximo, evitando así que las demás colas se queden sin transmitir por largos periodos.
Conceptos generales de QoS
Cuándo usar los distintos algoritmos de encolamiento?
¿Interface WAN congestionada?
No se necesita otra técnica que FIFO
¿Se requiere un control estricto?
Util izar Weighted Fair Queuing
¿Aplicaciones sensibles a delay? Util izar CBWFQ
Utilizar LLQ
SI
SI
SI
NO
NO
NO
Conceptos generales de QoS
Conceptos generales de QoS
ROUTER_B192.168.2.0
ROUTER_C
S0
64Kbps
S0
S0
64Kbps
192.168.3.0
192.168.1.0128Kbps
Internet
ROUTER_A
Ejemplo: Fifo y Weighted Fair Queue
Conceptos generales de QoS
ROUTER_A ROUTER_B
PBX
128Kbps
s0 s0
Ejemplo: Low Latency Queueing (LLQ)
Conceptos generales de QoS
ROUTER_PE ROUTER_CE
1Gbps
G0/0.10
s0
Metro Ethernet
512Kbps
Ejemplo: LLQ + Hierarchical QoS (HQoS)
Nota: el concepto y funcionamiento a detalle de shaping se verá en las siguientes secciones
CREACIÓN DE PUNTO DE CONGESTIÓN VIRTUAL EN VLAN 10
Evitamiento de congestión: descarte temprano
El objetivo de evitar la congestión es tratar de no perjudicaral tráfico TCP con el descarte de paquetes agresivo en unainterfaz congestionada.
N
N+1
N+1
N+3
N+3
N+7
N
N+1
N+1
N+1
N+1
N+3
N+3
Con pérdidasSin pérdidas
Conceptos generales de QoS
Problemas causados por la congestión en TCP
1. TCP Global Synchronization
2. TCP Delay & Starvation
Tasa máxima (congestión)
Tasa promedio
Util ización del enlace
Tiempo
TCP STARVATION Flujo frágil y
precedence 5Flujo agresivo y precedence 0
TCP DELAY
Experimenta una constante congestiónTail DropCOLA
Conceptos generales de QoS
Algoritmo Random Early Detection (RED)
Previene la congestión en la interfaz ( descarte agresivo) medianteel descarte temprano de paquetes en forma aleatoria.
Probabilidadde descarte
100 %
10 %
32 40 Ocupaciónpromedio de la cola
Ningún descarte
DescarteRED
DescarteTail Drop
Conceptos generales de QoS
Utilización del ancho de banda con y sin RED en TCP
Luego de aplicado RED, empieza a haber un descarte de paquetesmenos agresivo para algunos flujos TCP, lo cual hace que el tamañode ventana no crezca rápidamente en todos los flujos.
Tasa máxima (congestión)
Tasa promedio
Util ización del enlace
Tiempo
Conceptos generales de QoS
Utilización del ancho de banda con y sin RED en TCP
Luego de aplicado RED, empieza a haber un descarte de paquetesmenos agresivo para algunos flujos TCP, lo cual hace que el tamañode ventana no crezca rápidamente en todos los flujos.
Tasa máxima (congestión)
Tasa promedio
Util ización del enlace
Tiempo
Conceptos generales de QoS
Implementación en Cisco: WRED (Weighted RED)
La implementación en Cisco contempla el descarte temprano de paquetes basado en su valor de IP DSCP o Precedence. Además, se puede configurar bajo un entorno MQC (CB-WRED)
Probabilidadde descarte
100 %
10 %
20 40 Ocupación promedio de la cola
22 24 26 28 30 32 34 37
IP PREC 0 1 2 3 4 5 6 7 RSVP
Conceptos generales de QoS
Conceptos generales de QoS
ROUTER_B
ROUTER_CROUTER_A ROUTER_GLCH
VPN 64KbpsVPN 64Kbps
96Kbps
96Kbps
Ejemplo: Weighted Random Early Detection (WRED)
Control de tráfico: Policing & Shaping
Sirve para limitar la tasa de transferencia de un flujo de información.
Traffic Policing
- Aplicable a tráfico entrante o saliente- El tráfico excedente es descartado
- Soporta remarcación de paquetes
- Los descartes aumentan las retransmisiones TCP
Traffic Shaping
- Aplicable sólo a tráfico saliente- El tráfico excedente es encolado (mayor latencia)
- No soporta remarcación de paquetes
- El encolamiento minimiza las retransmisiones TCP
- Uso bajo de buffers - Uso alto de buffers
Conceptos generales de QoS
Traffic Policing• Fijar una tasa de transferencia máxima para ciertas aplicaciones.• Limitar el ancho de banda de acceso para un usuario dentro de un enlace de acceso compartido (sub-rate)• Remarcar paquetes que excedan la tasa establecida.
• Class-Based Traffic Policing: para limitar la tasa del tráfico predefinido en una configuración MQC comando ‘police’• Rate-limit: para limitar la tasa del tráfico en una interfaz comando ‘rate-limit’ (en vías de ser descontinuado).
Implementaciones
Conceptos generales de QoS
Traffic Shaping• Prevenir congestión en redes donde se tienen distintos valores de ancho de banda en cada acceso.• Regular parámetros en redes Frame-Relay o ATM (p.e CIR, Bc, etc)
• Class-Based Traffic Shaping: para limitar la tasa del tráfico predefinido en una configuración MQC comando ‘shape’.• Generic Traffíc Shaping: para limitar la tasa del tráfico en una interfaz comando ‘traffic-shape’ (en vías de ser descontinuado).• Distributed Traffic Shaping: igual que CB-Traffic Shaping, pero es usado en enrutadores que utilizan tarjetas VIP (7500/12000).• Frame-relay Traffic Shaping: para limitar la tasa del tráfico en PVCs comando ‘map-class frame-relay’.
Implementaciones
Conceptos generales de QoS
Eficiencia de enlaces: Compresión y Fragmentación
1. Compresión de datos (payload)Sirve para optimizar el uso del ancho de banda mediantela compresión del payload de las tramas de capa 2.
Algoritmo de compresión
HeaderCapa 2
Payload Capa 2(Paquete IP Capa 3)
HeaderCapa 2
Payload Capa 2comprimido
Implementaciones• Predictor: para PPP y LAPB, consume más memoria que CPU
comando ‘compress predictor’.• Stacker: para PPP, LAPB y HDLC, consume más CPU que
memoria comando ‘compress stac’.• MPPC: para PPP entre Cisco y clientes Microsoft comando
‘compress mppc’
Conceptos generales de QoS
2. Compresión de cabecerasSirve para optimizar el uso del ancho de banda mediantela compresión las cabeceras de las capas 3 y 4.
Implementaciones• TCP Header Compression: comprime las cabeceras IP y TCP
de 40 bytes a unos 5 bytes comando ‘[frame-relay] ip tcp header-compression’.
• RTP Header Compression: comprime las cabeceras IP, UDPy RTP de 40 bytes a unos 4 bytes comando ‘[frame-relay] ip rtp header compression’.
Algoritmo de compresión
HeaderCapa 2
HeaderCapa 3
HeaderCapa 2
cmpHDR
HeaderCapa 4+ Payload Payload
Conceptos generales de QoS
3. Fragmentación de tramasSirve para optimizar la transmisión de paquetes pequeños
mediante la fragmentación de los paquetes grandes, de talmanera que estos se intercalen y la latencia general baje.
SIN FRAGMENTACIÓN
cola de salida
CON FRAGMENTACIÓN
cola de salida
Conceptos generales de QoS
- Se recomienda el uso de fragmentación en enlaces PPPo Frame-relay que contienen voz y datos.
- La fragmentación beneficiará a los paquetes más pequeñoscomo los de voz, se recomienda garantizar para estos untiempo de serialización de unos 10 a 15ms.
- El tiempo de serialización deseado determinará el tamañode fragmento a utilizar según la fórmula:
Ts = Tamaño de paquete x 8_
Ancho de banda56Kbps
15ms
10ms 70
84
64Kbps 128Kbps 256Kbps 512Kbps 768Kbps 1536Kbps
80
96
160
192
320
384
640
768
1000
1152
2000
2304
Ts
Recomendaciones en el uso de fragmentación de tramas
Conceptos generales de QoS
- Multilink PPP – Interleaving: fija un tamaño de fragmento máximo para tramas PPP comando ‘ppp multilink fragment’/ ‘ppp multilink interleave’.
- FRF.12 Frame-relay Fragmentation: recomendad para VoIPsobre FR, fija un tamaño máximo de trama frame-relay comando ‘frame-relay fragment’ (FRTS).
Implementaciones de fragmentación de tramas
Conceptos generales de QoS
Conceptos generales de QoS
ROUTER_A ROUTER_B
PBX
Satelital64Kbps
s0 s0
PBX
Ejemplo: TCP/RTP Header Compression
La implementación de QoS en Frame-Relay generalmente se hace en conjunto con Frame-Relay Traffic-Shaping, de tal manera que FRTS define un límite para el PVC en particular, a través de un “map class”, y la política MQC se aplica sobre dicho “map-class”. La fragmentación FRF.12 también se aplica sobre dicho “map-class”.
Notas sobre QoS en Frame-Relay
Conceptos generales de QoS
Existen excepciones para algunas plataformas como 7500 ó 12000, donde no es necesario habilitar FRTS pues los límites se configuran en la misma política MQC con el uso de HQoS, mientras que sólo la fragmentación FRF.12 se queda en el “map-class”.
Nota importante: al habilitar FRTS sobre una interfaz, todos los PVCs toman un valor de 56Kbps de CIR por defecto, pudiéndose elevar el valor sólo mediante un map-class frame-relay aplicado al PVC.
Conceptos generales de QoS
Cisco 2800 Cisco 7500
PBX
Satelital64Kbps
s0 s0
PBX
Ejemplo: QoS en Frame-Relay
policy-map VOZ28 class VOZ priority 28
interface Serial0 frame-relay traffic-shaping
interface Serial0.1 frame-relay interface-dlci 100 class FRTS64K
map-class frame-relay FRTS64K frame-relay cir 64000 frame-relay fragment100 service-policy output VOZ28
policy-map SHAPE64 class class-default shape average 64000 service-policy VOZ28
policy-map VOZ28 class VOZ priority 28
interface Serial0.1 frame-relay interface-dlci 100 class FR64K
map-class frame-relay FR64Kframe-relay fragment100 service-policy output SHAPE64
Parte 2 – Conceptos y aplicaciones de Parte 2 – Conceptos y aplicaciones de Calidad de Servicio en redes de ProveedorCalidad de Servicio en redes de Proveedor
Traffic Conditioning Agreement (TCA)
Clasificación/Marcación/Control/Eficiencia
Per-Hop Behavior (PHB)
Encolamiento/Descarte
Nodoingreso Nodo intermedio
Nodo egreso
TCAPHB
PHB TCAPHB
Dominio “DiffServ” (Servicios Diferenciados)
Arquitectura de Servicios Diferenciados
Soporte de DiffServ en MPLS
• Componentes TCA y PHB en los mismos lugares.– Clasificación, marcación, control de tráfico (policing /
shaping) y mecanismos de eficiencia son aplicados en los accesos a la red MPLS (PEs).
– Evitamiento y manejo de congestión utilizados para implementar PHB en los nodos intermedios (Ps).
• Mismas definiciones de PHB– Expedited Forwarding (EF): baja latencia, jitter y tasa
de descartes– Assured Forwarding (AF): baja tasa de descartes– Default (DF): Sin garantías (best-effort)
• Todo es hecho también con MQCclass-maps policy-maps service-policy
Entra a modo de configuración para definiciónde políticas (Marcación, Control de Tráfico, Encolamiento, etc.)
class-map [match-any | match-all] class-name
Aplica una política de entrada y salida en modo de configuración de interfaz
Entra a modo de configuración para definiciónde clases
policy-map policy-name
service-policy {input | output} policy-name
class-map match-all REAL-TIME match mpls experimental topmost 5 class-map match-all PREMIUM match mpls experimental topmost 1 2 ! ! policy-map OUT-POLICY class REAL-TIME priority percent 25 class PREMIUM bandwidth remaining percent 50 random-detect class class-default random-detect! interface POS1/0 ip address 10.150.1.1 255.255.255.0 service-policy output OUT-POLICY!
Soporte de DiffServ en MPLS
class-map [match-any | match-all] class-name
match { access-group { n | name n } | any | atm { clp | oam } | cos c | dscp d | fr-de | fr-dlci d | ip { dscp d | precedence p } | mpls exp e | precedence p | qos-group g | vlan v | protocol { arp | cdp | clns | clns_es | clns_is | cmns | compressedtcp | ip | ipv6 } }
policy-map policy-name
bandwidth {rate | percent p | remaining percent p }police rate { r | percent p } [ burst b ] [ peak-rate { r | percent p } [ peak-burst b ]]priority [ r [ b ]]queue-limit l {packets cells ms us}random-detect { discard-class-based | dscp-based | prec-based }service-policy pset { dscp d | ip { dscp d | precedence p } | mpls exp { topmost e | imposition e } | cos c | discard-class d | fr-de f | qos-group q }shape average { r | percent p }
Repaso de opciones en MQC
• En el borde de la red MPLS (PE), se encapsulan paquetes IP en tramas MPLS, sin embargo ambos formatos tienen sus propias marcas (DSCP y EXP)
• El RFC3270 define modelos de interacción entre estas marcas a través de 3 tipos de túneles: Uniform, Pipe & Short-pipe.
• Estas interacciones sólo se tienen al ingreso o egreso de la red MPLS.
EXPPOP
PE
DSCPPUSH
MPLS IP
Cuál es la relación entre ellos?
Interacción entre marcas DiffServ
Uniform
Pipe
Short Pipe
PE1 PE2 CE2
IP/MPLSIPIP
CE1
Tipos de túneles DiffServ en MPLS
PE1 PE2 CE2
IP/MPLSIPIP
CE1
Marca EXP propagada hacia campo DSCP
Marcación EXP
Marca EXP
Tipos de túneles DiffServ en MPLS
Modo “Uniform”
Marca DSCP propagada hacia campo EXP (default)
Marca DSCP(o segundo EXP)
Push EXPRemarcado
Pop
PE1 PE2 CE2
IP/MPLSIPIP
CE1
Push EXPRemarcado
Pop
Marcación EXP
Marcación IP
Tipos de túneles DiffServ en MPLS
Modo “Pipe”
Marca DSCP(o segundo EXP)
Marca EXP
- Marcas independientes en el egreso (default)- Clasificación de egreso en base a marcación EXP
Marcas independientes en el ingreso
PE1 PE2 CE2
IP/MPLSIPIP
CE1
Push EXPRemarcado
Pop
Marcación EXP
Marcación IP
Tipos de túneles DiffServ en MPLS
Modo “Short Pipe”
Marca DSCP(o segundo EXP)
Marca EXP
Marcas independientes en el ingreso
- Marcas independientes en el egreso (default)- Clasificación de egreso en base a marcación IP
PE1 PE2 CE2
IP/MPLSIPIP
CE1
Push EXPRemarcado
Pop
Marcación EXP
Marcación IP
Tipos de túneles DiffServ en MPLS
Comportamiento por defecto
Marca DSCP(o segundo EXP)
Marca EXP
- Marcas independientes en el egreso (default)- Clasificación de egreso en base a marcación IP
Marca DSCP propagada hacia campo EXP (default)
• Usado para implementar los modos “Uniform” y “Pipe”.
• Se realiza mediante una política entrante, con la ayuda de marcas locales como “QoS Group” y “Discard Class”.
• En modo “Pipe”, se coloca en el PE de egreso para contar con un valor de EXP en la interfaz de egreso hacia el CE.
• En modo “Uniform”, se coloca en el PE de egreso para copiar el valor del EXP al DSCP de egreso al CE.
EXP
QoS Group Id
Discard Class
InputPolicy
OutputPolicyPOP
PE
MPLS IP
Tipos de túneles DiffServ en MPLS
Remarcado local en PE
AS65001
Prefix1 marking1Prefix2 marking2Prefix3 marking3
AS65000• Consiste en marcar paquetes en base a atributos BGP (Comunidad o AS Path).
• Se logra imponer un tratamiento al paquete a lo largo de la red en base al destino del mismo.
• La marca se realiza antes de la política de entrada MQC.
• Soporta direcciones IPv4 y VPNv4.
• Una implementación común es utilizarlo para dar distinto tratamiento a tráfico nacional e internacional.
PE
PE
PE
CE
CE
CE
IP/MPLS PE CE
RR
eBGP
iBGP
BGP Update
Rx Packet
Switch and Mark
TxPacket
Set Community
65172:1
Mark EF if: Community 65172:1
or AS65000
BGP Table
RIB
FIB
Marcación avanzada mediante QPPB
QoS Policy Propagation via BGP (QPPB)
• Dependerá de si el CE es administrado por el proveedor (Managed) o no (Unmanaged).
• En el caso Unmanaged, el límite de confianza/responsabilidad es el PE.
• En el caso Managed, el límite de confianza/responsabilidad es el CE.
• El límite define el punto donde el proveedor debe cumplir el SLA.
Sede 1
Sede 2
PEPEManagedCE
UnmanagedCE
IP/MPLS
Cumplimiento de SLAs IP
SLAs en capa 3 (IP)
• Las políticas de egreso del CE y PE aseguran el SLA.
• La clasificación y marcación se configuran en el CE.
• Generalmente no se requieren políticas de entrada.
CE - Políticade egreso
Clasificación
Marcación
LLQ
WRED
[Shaping]
[LFI/cRTP] (Eficiencia)
PE - Políticade egreso
LLQ
WRED
[Shaping]
[LFI/cRTP] (Eficiencia)
PEManagedCE
Cumplimiento de SLAs IP
Caso Managed
Cumplimiento de SLAs IP
• Las políticas de ingreso y egreso del PE aseguran el SLA.
• La clasificación y marcación se configuran en el PE.
• Las políticas del CE deben estar coordinadas con las del PE.
Caso Unmanaged
CE - Políticade egreso
< sin control >
PEUnmanagedCE
PE - Políticade egresoLLQ
WRED
[Shaping]
[LFI/cRTP] (Eficiencia)
PE - Políticade ingresoClasificación/Marcación
Policing
• Dependerá si la interfaz de borde se conecta a un usuario (UNI) o a una red de acceso (NNI).
• En el caso UNI, el límite de confianza/responsabilidad está en el PE.
• En el caso NNI, el límite de confianza/responsabilidad está en la red de acceso.
• El límite define el punto donde el proveedor debe cumplir el SLA.
Sede 1 Sede 2
PEPE
Interfaz de red (NNI)
Interfaz de usuario
(UNI)
IP/MPLS
Cumplimiento de SLAs en capa 2
SLAs en capa 2
PECE
User Interface
Cumplimiento de SLAs en capa 2
Caso UNI
• Las políticas de ingreso y egreso PE aseguran el SLA.
• La probabilidad de descarte puede ser marcada para FR, ATM y Ethernet, en el egreso si no es posible en el ingreso.
• En Ethernet se pueden tener múltiples clases de tráfico (802.1p / CoS).
PE - Políticade egresoLLQ
WRED
[Marcación]
[Shaping]
PE - Políticade ingresoPolicing
[Marcación]
• El proveedor asegura el SLA en la red de acceso.
• El PE puede requerir políticas simples y aplicables a varios clientes a la vez.
Cumplimiento de SLAs en capa 2
Caso NNI
PECE
Network Interface
PE - Políticade egreso<opcional>
PE - Políticade ingreso[Marcación]
Red de acceso – Política de ingresoPolicing
[Marcación]
Red de acceso – Política de egresoLLQ
WRED
[Shaping]
• El tráfico de ingreso se clasifica por bit DE o por DLCI
• Un policer de entrada puede marcar las tramas marcadas con DE como “descartables” a lo largo de la red.
• Es posible implementar algunas clases de servicio.
– CIR (EIR=0) CIR sin excesos
– CIR+EIR CIR con excesos
– CIR=EIR=0 sin garantías
• Se puede marcar el DE de salida cuando no es posible hacerlo de entrada.
• Las marcaciones de FECN/BECN sólo son soportadas en el PE de egreso.
• El “Control word” (parte de la trama encapsulada sobre MPLS) contiene los valores originales de DE/FECN/BECN.
PUSH
PE
MPLS Frame Relay
EXP
QoS Group Id
Discard Class
InputPolicy
OutputPolicyPOP
FR DE
InputPolicy
DLCI
EXPOutputPolicy
FR DE
QoS en capa 2 – FRoMPLS
• El tráfico de entrada es clasificado por el bit CLP.
• Se soportan todas las categorías de servicio ATM (CBR, rt-VBR, nrt-VBR, ABR, UBR)
• Los parámetros ATM TM 4.0 se convierten a parámetros de un policer MQC.
– CIR = SCR*53*8– PIR = PCR*53*8– bc/be = CDVT*(CIR+53)*8– bc = MBS*PCR/SCR
• El encolamiento de salida es realizado por la tarjeta ATM.
• Se usa modo Cell-relay para tráfico sensible a la latencia.
• El “Control word” (parte de la trama encapsulada sobre MPLS) contiene los valores originales de CLP y EFCI.
PUSH
PE
MPLS ATM
EXP
Discard Class
InputPolicy
OutputPolicyPOP
InputPolicyEXP
OutputPolicy
CLP
CLP
QoS en capa 2 – ATMoMPLS
• El tráfico de entrada es clasificado por el valor de CoS (802.1p)
• Las características del servicio están siendo definidas por el Metro Ethernet Forum (BW Profile: CIR, CBS, EIR, EBS, CF, CM)
• Los SLAs son asegurados sólo en los accesos para el caso de VPLS.
• EL “Control word” no carga ningún valor de CoS (802.1p).
PUSH
PE
MPLS Ethernet
EXP
QoS Group Id
Discard Class
InputPolicy
OutputPolicyPOP
CoS
InputPolicy
VLAN ID
EXPOutputPolicy
CoS
QoS en capa 2 – EoMPLS
• No existe ningún campo con el cual clasificar el tráfico.
• No existen clases de servicio estándar.
PE
MPLS PPP/HDLC
PUSHInputPolicyEXP
OutputPolicy
EXP
QoS Group Id
Discard Class
InputPolicy
OutputPolicyPOP
QoS en capa 2 – PPP/HDLCoMPLS
MPLS Traffic Engineering (MPLS-TE)MPLS-TE es una herramienta adicional que permite mejorar la Calidad de Servicio en una red MPLS, ofreciendo las siguientes ventajas:- Implementa balance de carga y elección de rutas sin necesidad de cambiar las métricas del protocolo de enrutamiento (IGP).- Permite lidiar fácilmente con congestiones inesperadas en los enlaces.- Re-enrutamiento casi inmediato y automático de paquetes ante caídas de enlaces o nodos.
Características de MPLS-TE• Los LSP se forman sobre túneles formados dinámicamente o manualmente.• El camino escogido dinámicamente no necesariamente será el más corto, sino el que disponga de los recursos solicitados (por ejemplo ancho de banda).• Se utiliza el protocolo RSVP-TE para formar los túneles.• Se debe utilizar OSPF o IS-IS como IGP para el soporte de MPLS-TE.
Ingeniería de tráfico para MPLS
Formación de LSPs con MPLS-TENormalmente el LSP se forma dinámicamente con el IGP, pero adicional o alternativamente es posible definir LSPs dinámica o estáticamente con MPLS-TE
LSR
LSR LSRLER LER
LSR LSR
CE
CE
10.1.1.1/3210.1.1.1/3245
10.1.1.1/3257
10.1.1.1/3231
10.1.1.1/3284
10.1.1.1/3213
10.1.1.1/3296
10.1.1.1/323110.1.1.1/32? 10.1.1.1/32? 10.1.1.1/32?
10.1.1.1/32?
10.1.1.1/32?
10.1.1.1/32?
10.1.1.1/32?
10.1.1.1/32?
Ingeniería de tráfico para MPLS
10.1.1.1/32
MPLS-TE – Ejemplos prácticosEjemplo 1 - Formar un camino dinámicamente, que empiece en RA y termine en RG, con 1Mbps de ancho de banda.
RA
CE
CE
10.0.0.0/8
20.0.0.0/8
RB
RC
RD
RE
RF RG
1M? 1M?
SI NO
1M?
SI
1M?
SI1M?
SI
Ingeniería de tráfico para MPLS
MPLS-TE – Ejemplos prácticosEjemplo 2 - Formar dos caminos estáticos entre RA y RG (RA-RB-RD-RF-RG y RA-RB-RF-RG) para balancear carga entre ellos con una relación de 3 a 1.
RA
CE
CE
10.0.0.0/8
20.0.0.0/8
RB
RC
RD
RE
RF RG
Ingeniería de tráfico para MPLS
MPLS-TE – Ejemplos prácticosEjemplo 3 - Formar un camino de contingencia entre RA y RG de modo que si cae el camino principal, la conmutación al camino alternativo sea casi inmediata.
RA
CE
CE
10.0.0.0/8
20.0.0.0/8
RB
RC
RD
RE
RF RG
Ingeniería de tráfico para MPLS
La conmutación casi inmediata se logra con una La conmutación casi inmediata se logra con una extensión a MPLS-TE llamada extensión a MPLS-TE llamada Fast Re-Route (FRR)Fast Re-Route (FRR)
Diferenciación de Servicios
Optimización de Recursos
TE
DiffServ+
DS-TEDiffSer
v+
TEDiffSer
v
NadaFRR FRR
FRR
FRR
FRR
Ethernet
ATMIP
VPN
Frame RelayPPP
IP/MPLS
Internet
VoIP
IPv6
PSTN
Qué implementaciones usar?Tan sofisticado como sea necesario, y suficiente.
Complejidad operativa
MPLS QoS – Opciones existentes
Parte 3 – Gestión y administración de Parte 3 – Gestión y administración de MPLS QoSMPLS QoS
• Interface MIB• MPLS LSR MIB
• Cisco class based QoS MIB
• NetFlow
• BGP policy accounting
P
P
PE
PE
POP
PE
Server Farm
Server Farm
AS65001
PE
PE
PE
P
P
POP
AS65002 AS65003
Medición de tráfico interno y externo
Herramientas de medición de tráfico
Cisco Class-Based QoS MIB
• Contiene objetos para los diferentes mecanismos de QoS– Clasificación (cbQosMatchStmtStats/
cbQosClassMapStats)– Marcación (cbQosClassMapStats)– Policing (cbQosPoliceStats)– Shaping (cbQosTSStats)– Manejo de congestión
(cbQosQueueingStats)– Evitamiento de congestión
(cbQosREDClassStats)
• Requiere una política MQC aplicada
Estación de monitoreo SNMP
Herramientas de medición de tráfico
NetFlow tradicional(IP a MPLS)
NetFlow MPLS de egreso(MPLS a IP)
NetFlow MPLS(MPLS a MPLS)
NetFlow por muestreo(MPLS to IP, IP to IP)
PE P PE
IP/MPLS
Netflow
Herramientas de medición de tráfico
• Asigna contadores al tráfico IP, basándose en los atributos:– Comunidad BGP
– AS path– IP prefix
• Hasta 64 contadores (traffic-index)
• Soporta direcciones IPv4 y VPNv4
• Similar a QPPB, pero para tomar estadísticas en lugar de marcar.
AS65001
AS65000
PE
PE
PE
CE
CE
CE
IP/MPLS PE CE
RR
eBGP
iBGP
Set Community
65172:1
Count Packets if: Community 65172:1
or AS65000
Prefix1 traffic-idx1Prefix2 traffic-idx2Prefix3 traffic-idx3
BGP Update
Rx Packet
Switch and Count
TxPacket
BGP Table
RIB
FIB
BGP Policy Accounting
Herramientas de medición de tráfico
IP SLAs
Red IPResponder
Envío de paquetes a intervalos constantes
Recepción de paquetes a un intervalo afectado por la red
Medición de latencia variable (jitter)
También es posible medir: paquetes descartados, latencia, conectividad, etc; pudiéndose configurar umbrales y alertas SNMP
Cisco IP SLA (Ejemplo: medición de latencia variable)
Herramientas de medición de tráfico
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