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Cascateamento de Switches

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Apresentação em tema: "Cascateamento de Switches"— Transcrição da apresentação:

1 MetroEthernet Protocolos Spanning-Tree PVST Rapid-PVST MST QoS Ethernet QinQ MinM

2 Cascateamento de Switches
O cascateamento de switches na presença de VLANS motivou a elaboração dos seguintes padrões IEEE: IEEE 802.1Q: define o funcionamento de VLANs Acrescenta dois campos no quadro: Identificador de VLAN Prioridade IEEE 802.1p: define o uso do campo prioridade.

3 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)
Quadros Ethernet Ethernet I & II MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tipo Proto. (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) FCS (4 bytes) IEEE 802.3 MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tamanho (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) FCS (4 bytes) IEEE 802.1Q MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tipo Proto (2 bytes) VLAN id e prioridade (2 bytes) Tipo Proto (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) FCS (4 bytes) Tipo 802.1Q = 0x8100 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)

4 Interligação de Switches
B C VLAN 2 VLAN 2 SWITCH VLAN 1 VLAN 1,2,3 SWITCH A D ACCESS TRUNK VLAN 3 VLAN 1,2,3 VLAN 1,2,3 Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs IEEE 802.1Q SWITCH VLAN 2 Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN IEEE 802.3 E

5 Modos das Portas de Switch
As portas de um switch pode trabalhar em dois modos: Modo Access Cada porta do switch pertence a uma única VLAN. Quadros Ethernet: Formato Normal. Modo Trunk O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link físico. Usualmente interconectam switches. Quadros Ethernet: formato especial (VLAN). Apenas computadores com placas especiais podem se conectar a essas portas.

6 Protocolos Trunk Os quadros nas interfaces Trunk são formatados em quadros especiais para identificar a quais LANs eles pertencem. O IEEE 802.1Q é um protocolo para interface Trunk. 0x8100 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 3 Bits 1 Bit 12 Bits 2 Bytes DESTINO ORIGEM TYPE PRIO CFI VLAN ID TYPE Dados CRC Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access. PRIO: IEEE P CFI: Canonical Format Indicator 0 em redes Ethernet

7 Spanning Tree Protocol: STP
Quando os switches colocados em cascata formam caminhos com loops fechados, o encaminhamento de quadros pode levar ao congestionamento da rede. O STP é um protocolo de camada 2 utilizado para prevenir a ocorrência desses loops.

8 Loops em Cascateamento de Switches
Os switches criam tabelas de encaminhamento escutando os endereços MAC de origem enviado para suas portas. C,D A,B A B C D

9 Cascateamento de Switches
C,D,E,F E,F A,B A B C D A,B,C,D E F

10 Cascateamento de Switches
A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F A B C D A,B,C,D,E,F A,B,C,D,E,F E F

11 Princípio do STP O STP é executado em cada switch da rede Princípio:
Somente um caminho ativo pode existir entre 2 estações na rede Bloquear as portas que impliquem em loops fechados. A estratégia consiste em escolher um switch como Root, e construir uma árvore como o menor caminho até o Root.

12 SPT O STP utiliza um protocolo chamado BPDU:
Bridge Protocol Data Unit Mensagens em Multicast (MAC) DE: 0x0180C ATÉ: 0x0180C STP funciona continuamente, de maneira a refletir mudanças de topologia na rede. Se SPT está ativo, os pacotes multicast são recebidos, mas não encaminhados. Se SPT está desativo, os pacotes multicast são encaminhados como multicast desconhecido.

13 Topologia STP As portas na direção oposta ao root são chamadas de designadas. A RP RP B C RP D As portas na direção do root são chamadas porta Root

14 BPDU: Padrão IEEE 802.1D

15 Campos do BPDU Protocol Identifier: 0 (SPT) Version: 0 (ST)
Message Type: 0 (Configuration) Flags: Topology change (TC), Topology change acknowledgment (TCA) Root ID: 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge Root Path Cost: 4-Bytes custo da Bridge até o root. Bridge ID: 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge (por VLAN) Port ID: 2 Bytes (usado para escolher a porta a ser bloqueada em caso de loop) Message Age: Tempo decorrido desde que a mensagem repassada foi enviada pelo Root Maximum Age: Idade a partir do qual a mensagem deve ser ignorada Hello Time: Intervalo entre mensagens da root bridge Forward Delay: Tempo que a bridge deve esperar antes de mudar de estado em caso de mudança de topologia.

16 Topologia STP ROOT = Bridge com a menor Bridge ID (menor prioridade ou menor MAC) Todas as portas são DP Por default, a prioridade de todos os switches é Porta Root é aquela que tem a menor distância até o Switch Root Esses caminhos foram bloqueados. Em caso de caminhos paralelos, a interface mais lenta é sempre bloqueada.

17 Mensagens BPDU Todos os switches são root inicialmente
Todos os switches enviam mensagens BPDU em multicast para todas as suas interfaces. Se SPT está ativo, as mensagens recebidas não são propagadas pelo switch. Se a mensagem recebida por um switch é superior (menor bridge ID, custo) ele é armazenada, senão é ignorada. Se a mensagem superior for recebida pela porta root, ela é propagada para as demais portas DP, correspondendo as redes LAN onde o switch é designado.

18 Configuração Default (cisco)

19 Aprimorando SPT É possível induzir o protocolo SPT a escolher portas e caminhos diferentes para cada conjunto de VLANs. Essa configuração é feita alterando-se o nível de prioridade (ou custo) associado as portas trunks.

20 Mapeamento de VLANs em portas trunk
Por default, cada porta trunk pode ser utilizada por todos as VLANs do switch. Todavia, no caso de haver caminhos redundantes, é possível restringir o uso das VLANs para portas trunks específicas. Isso permite efetuar balaceamento de carga, mas sem failback.

21 Exemplo Fa0/1-16 Fa0/17-24 Fa0/1-16 Fa0/17-24 vlan1 vlan20 vlan1
2950-1 2950-2 Gi0/1 Gi0/2 Gi0/1 Gi0/2 Vlan20 somente Vlan20 somente Vlan1 somente Vlan1 somente Gi1/0/23 Gi1/0/24 Gi1/0/21 Gi1/0/22 3750-1 Gi1/0/1-12 vlan1 vlan20 Gi1/0/13-20

22 Native VLAN Uma porta trunk está sujeita a dois tipos de tráfego:
Tráfego com TAG: resultantes do tráfego de VLANs de um switch para outro Tráfego sem TAGs: utilizados normalmente por protocolos intra-switch, como o protocolo de configuração de portas trunk O tráfego sem TAGs é associado a Native VLAN da porta trunk. Por default, a native VLAN das portas trunk é VLAN 1

23 Native VLAN A fim de haver negociação entre entre portas trunk é necessário que elas pertençam a mesma VLAN Todavia, o tráfego direcionado de uma VLAN para a porta Trunk não receberá o cabeçalho de VLAN, se seu código coincidir com a Native VLAN do switch. Tráfego com TAG Tráfego sem TAG vlan1 vlan20 Native VLAN 1 vlan1 vlan20 2950-1 2950-1 Native VLAN 1

24 Balanceamento de Carga com Prioridade de Portas
O mapeamento estático de VLANs para portas trunk não permite a reorganização automática do fluxo de dados quando uma enlace trunk é danificado. A alternativa mais adequada é priorizar a utilização de certas VLANs em certas portas, ao invés de bloquear sua utilização. Por default, a prioridade de utilização de VLANs em portas trunk é 128.

25 Exemplo Fa0/1-16 Fa0/17-24 Fa0/1-16 Fa0/17-24 vlan1 vlan20 vlan1
2950-1 2950-1 Gi0/1 Gi0/2 Fa0/1 Fa0/17 Vlan1 prio 16 Vlan20 prio 128 Vlan1 prio 16 Vlan20 prio 128 Vlan1 prio 128 Vlan20 prio 16 Vlan1 prio 128 Vlan20 prio 16 Gi1/0/23 Gi1/0/24 Gi1/0/21 Gi1/0/22 3750-1 Gi1/0/1-12 vlan1 vlan20 Gi1/0/13-20

26 Balanceamento de Carga com STP Path Cost
Por default, o custo dos caminhos trunk está associado a velocidade das portas do switch. Porta Ethernet: 100 Porta Fast-Ethernet: 19 Porta Giga-BitEthernet: 4 Em caso de haver trunks redundantes para o mesmo caminho, o STP irá selecionar com caminho com o menor custo (i.e., maior velocidade). Por default, o valor do custo é o mesmo para todas as VLANs, mas pode ser alterado para prover balanceamento de carga. O custo é acumulativo quando switches são cascateados

27 Exemplo Fa0/1-16 Fa0/17-24 Fa0/1-16 Fa0/17-24 vlan1 vlan20 vlan1
2950-1 2950-1 Fa0/1 Fa0/17 Fa0/1 Fa0/17 Vlan1 path 19 Vlan20 path 30 Vlan1 path 30 Vlan20 path 19 Vlan1 path 19 Vlan20 path 30 Vlan1 path 30 Vlan20 path 19 Gi1/0/3 Gi1/0/15 Gi1/0/1 Gi1/0/13 3750-1 Gi1/0/1-12 vlan1 vlan20 Gi1/0/13-20

28 Modos e Protocolos de Spanning Tree
PVST+: Protocolo da cisco baseado no IEEE 802.1D Usa um algoritmo de SPT por VLAN Rapid PVST+: (RSTP) Convergência rápida baseada no IEEE 802.1w Apaga imediatamente as entradas MAC após uma mudança de topologia, ao invés de aguardar o aging-time de 5 minutos. MSTP: Baseado no padrão IEEE 802.1s Permite mapear múltiplas VLANs em uma única instância de SPT. Executado sobre o RSTP (IEEE 802.1w) (uso obrigatório)

29 Limitações PVST+ e RSTP: MSTP: 128 instâncias de SPT (i.e., 128 VLANs)
65 MST instâncias Número ilimitado de VLANs por MST.

30 MSTP – Multiple Spanning-Tree Protocol
MSTP: IEEE 802.1s Melhora a tolerância a falhas Múltiplos forwarding paths Permite balanceamento de carga Mais escalabilidade que o PVST

31 Problema do PVST PSVT permite balanceamento de carga, escolhendo trunks diferentes para diferentes VLANs. D1: root para Vlans 501 a 1000 e D2: root para Vlans 1-500 Problema: 1000 instâncias de PSVT com uma topologia de apenas 2 caminhos alternativos. Alto consumo de CPU nos switches e pouca escalabilidade.

32 Padrão 802.1q Define apenas uma instância de ST para todas as VLANs: CST (Common Spanning Tree) Não permite balanceamento de carga. OBS. PVST não é padrão IEEE 802.1q

33 Padrão IEEE 802.1s (MST) Permite agrupar VLANs em instâncias de SPT.
Intancia 1: VLANs 1 a 500 Instancia 2: VLANs 501 a 1000 Cada instância pode ter um caminho diferente. Apenas duas instâncias de SPT para 2 alternativas de topologia.

34 Regiões MST IST Master IST Master IST Master
A fim de prover maior escalabiliade, o padrão MST define que uma rede pode ser organizada em regiões Cada região pode possuir múltiplas instâncias, sendo 1 instância IST (Internal Spanning Tree) – Instância 0 Transmite BPDUs 1 ou mais instâncias MST Transmite MSTP BDUs MST Region 1 IST Master MST Region 3 IST Master MST Region 2 IST Master

35 Região MST Switches pertencem a mesma região MST se:
Tiverem o mesmo nome de região Tiverem a mesma versão Tiverem o mesmo mapeamento de instâncias para VLAN

36 Exemplo Instancia 1 Vlan 1,10 Instancia 1 Vlan 1,10 Instancia 2
Fa0/1-16 Fa0/17-24 Fa0/1-16 Fa0/17-24 vlan1 vlan20 vlan1 vlan20 2950-1 2950-1 Gi0/1 Gi0/2 Gi0/1 Gi0/2 Instancia 1 Vlan 1,10 Instancia 1 Vlan 1,10 Instancia 2 Vlan 2,20 Instancia 2 Vlan 2,20 Gi1/0/21 Gi1/0/23 Gi1/0/24 Gi1/0/22 3750-1 Gi1/0/1-12 vlan1 vlan20 Gi1/0/13-20

37 Qualidade de Serviço em Switches Ethernet
Edgard Jamhour

38 QoS em Switches da Cisco
Baseado em Serviços Diferenciados Possibilidade de executar priorização utilizando informações da camada 2 ou 3. Camada 2: Bits de prioridade dos TAGs IEEE 802.1Q Campo COS: Class Of Service (IEEE 802.1P) Camada 3: Campos TOS, renomeados para DSCP

39 Informações para Classificação de QoS nas Camadas 2 e 3

40 COS: IEEE 802.1P De acordo com a abordagem do padrão 802.1p, o diferentes tipos de tráfego podem ser tratados utilizando 8 níveis de prioridade: 000 = 0 : Best Effort 001 = 1 : Background 010 = 2 : Não Utilizado 011 = 3: Excellent Effort 100= 4 : Carga Controlada 101 = 5 : Vídeo 110 = 6 : Voz 111= 7 : Controle de Rede

41 Operações de QoS no Switch
SAÍDA ENTRADA

42 Fluxo de Tráfego no Switch
As filas são utilizadas para impor o QoS no tráfego. As filas podem possuir uma quantidade específica de banda e níveis diferentes de descarte. O switch possui duas filas de entrada O switch possui quatro filas de saída

43 Cenário de Estudo 1: Fa0/5-6 Fa0/7-8 Fa0/5-6 Fa0/7-8 2950-1 10.0.0.2
Usuário Dados Usuário VoIP Usuário Dados Usuário VoIP Fa0/5-6 Fa0/7-8 Fa0/5-6 Fa0/7-8 2950-1 2950-2 NíVEL EDGE Gi0/1 Gi0/1 Trunk Trunk Gi1/0/21 Gi1/0/23 3750-1 NÍVEL CORE Gi1/0/5-6 Gi1/0/7-8 Usuário Dados Usuário VoIP

44 (critério de classificação)
Criando ACL Policies Políticas definem os critério que permitem classificar, marcar e policiar o tráfego em uma interface Access-List Classe (critério de classificação) ... Policy Access-List Ação de Marcação Policiamento Interface

45 Policiamento Modelo Token Bucket
Permite adequar o tráfego em torno de uma taxa média, com rajadas de intensidade controlada. d <= b/p r saída (bytes/s) p t r bytes/s R b bytes reserva chegada Serviço Garantido se r <= R saída R p bytes/s B

46 Classificação TOS, DSCP, CoS ou UnTrust
Trust COS Trust DSCP Trust ToS Não Confia sem tag com tag Aplique o Mapa IP Prcedence-to-DSCP Testa as Politicas da Porta COS Default da Porta Use o COS do Frame Use DSCP Não achou politica Achou politica Aplica o DSCP ou CoS da política Aplique o Mapa CoS-to-DSCP Aplica DSCP 0 Aplique o Mapa CoS-to-DSCP

47 Mapeamentos Default config term
mls qos map cos-dscp end show mls qos maps cos-dscp Cos-dscp map: cos: dscp:

48 Fluxo de Tráfego no Switch
Duas Filas de Entrada (Ingress Queues) Quatro Filas de Saída (Egress Queues)

49 Descarte Ponderado WTD: as filas utilizam um algoritmo de descarte ponderado, baseado na classificação dos quadros: Novos quadros com Cos 4-5 são descartados quando a fila atinge 60% da taxa de ocupação

50 SRR – Shaped Round Robin
Controla a taxa no qual os quadros são retirados das filas De entrada para o stack ring De saída para a porta do switch SRR pode ser configurado como: shared ou shaped Porta de saída Shared Porta de entrada

51 SRR Shared Garante um mínimo de banda para cada fila (em porcentagem) mas permite uma maior utilização caso as outras filas estejam ociosas. Shaped Cada fila de saída possui uma quantidade de banda limitada Mesmo que a banda de outras filas não esteja sendo utilizada, a banda de uma fila nunca é excedida.

52 Tratamento dos quadros na entrada
Duas filas de entradas são suportadas. As filas de entrada podem ser colocadas em modo Normal ou Expedite O modo Expedite tem banda garantida.

53 Configuração da Fila de Entrada 3750
Quais pacotes são associados a qual fila (por DSCP ou COS)? Qual a porcentagem de descarte em cada fila, e qual CoS, DSCP são mapeados a cada threshold? Qual a porcentagem de buffer alocada a cada fila? Quanto de banda é alocada a cada fila? Existe algum tráfego (como VoIP) que precise ser tratado com alta prioridade?

54 Configuração Default para as Filas de Entrada

55 Configuração das Filas de Saída
Quais pacotes (CoS ou DSCP) são enviados para quais filas de saída? Quais as porcentagens de descarte aplicado a cada uma das filas de saída, e quanto de memória é reservado para cada tipo de tráfego? Quanto de buffer é alocado para as filas de saída? A banda da porta de saída é limitada? Quão a freqüência em que as filas de saída são servidas e com qual técnica (shaped, shared, ou ambas)?

56 Mapeamento Default para as Filas de Saída

57 EtherChannel/IEEE 802. 3ad Tunelamento VLAN /IEEE 802
EtherChannel/IEEE 802.3ad Tunelamento VLAN /IEEE 802.3ac Q-in-Q/IEEE 802.1ad MAC-in-MAC/IEEE ah MPLS

58 EtherChannel Agregação de Portas:
Etherchannel é um padrão que permite agregar múltiplas portas de características comuns a fim de formar uma porta de maior capacidade. Atualmente é possível criar portas agregadas full-duplex com até 800 Mbps (Fast) ou 8 Gbps (Giga) O número total de Etherchannels é 48.

59 Modos EtherChannel Apenas portas trunk com características idênticas podem ser agregadas. A configuração pode ser: Automática: PAgP: Port Aggregation Protocol LACP: Link Aggregation Control Protocol Manual: On: sem protocolo de negociação Usado apenas para compatibilidade entre switches que não suportam os protocolos de negociação.

60 Identificação da Porta Agregada
As portas Etherchannel são identificadas por uma interface lógica (Logical port-channel), numerada de 1 até 8. Comandos aplicados a interface lógica afetam simultaneamente todas as portas do grupo. Comandos aplicados as portas físicas não afetarão as demais portas do grupo Quando o grupo é criado pela primeira vez, as portas seguem a configuração da primeira porta do grupo: Allowed-VLAN list Spanning-tree path cost for each VLAN Spanning-tree port priority for each VLAN Spanning-tree Port Fast setting

61 PAgP – Port Aggregation Protocol
Protocolo proprietário da cisco Apenas para switches simples, não funciona em stacks. Agrupa automaticamente portas com as mesmas caracterísiticas: Velocidade, modo duplex, native VLAN, VLAN range, trunking status. Porta Access devem pertencer a mesma VLAN Portas Trunk devem pertencer a mesma native VLAN O grupo de portas é passado ao protocolo Spanning-Tree como sendo uma porta única. Permite agregar até 8 portas.

62 Auto Desirable (Silent mode)
Modos PAgP Auto: modo passivo que apenas responde a solicitação para entrar no grupo. Desirable: modo ativo, que solicita a outra porta entrar no modo Etherchannel. Desirable Desirable Desirable Auto Auto Auto Auto Desirable (Silent mode) Não PAgP Se não for usado o modo silent, a porta não entra em operação

63 Endereço MAC A primeira porta do Etherchannel que se torna ativa provê o endereço MAC para todo o grupo. Se a porta que cedeu o MAC for removida, outra porta oferecerá o endereço para o grupo. As mensagens PAgP são enviadas na menor VLAN associada a porta.

64 LACP: Link Aggregation Control Protocol
Padrão IEEE 802.3ad Operação similar ao PAgP, mas suporta também stack switching. Modos de operação: Passivo Similar ao modo auto PAgP Ativo Similar ao modo desirable PAgP A escolha do MAC é similar ao PAgP Permite agregar até 16 portas, mas apenas 8 estão ativas num dado instante.

65 Exemplo Fa0/1-16 Fa0/17-20 Fa0/1-16 Fa0/17-20 vlan1 vlan20 vlan1
2950-1 2950-2 Gi0/1 Gi0/2 Gi0/1 Gi0/2 Ether2 PAgP Ether1 PAgP Gi1/0/23 Gi1/0/24 Gi1/0/21 Gi1/0/22 3750-1 Gi1/0/1-16 vlan1 vlan20 Gi1/0/17-20

66 Balanceamento de Carga
O balanceamento de carga pode ser feito com base: Endereço Mac de Origem Pacotes com o mesmo MAC de origem são sempre alocados na mesma porta do grupo. Diferentes MACs de origem são distribuídos entre as portas. C A D B E F

67 Balanceamento de Carga
Endereço Mac de Destino Pacotes com o mesmo MAC de destino são sempre alocados na mesma porta do grupo. Diferentes MACs de destino são distribuídos entre os pares Ambos Mantém na mesma porta apenas o fluxo de quadro trocado entre os mesmos parceiros. C A D B E F

68 Escolha do Método de Balanceamento
A escolha do método depende da topologia de rede. O método deve ser escolhido de maneira a prover a máxima utilização de porta no Etherchannel.

69 Exemplo: SPT com EtherChannel
Fa0/1-16 Fa0/17-20 Fa0/1-16 Fa0/17-20 Fa0/21 Fa0/21 vlan1 vlan20 vlan1 vlan20 2950-1 2950-2 Fa0/22 Fa0/22 Ether3 PAgP Gi0/1 Gi0/2 Gi0/1 Gi0/2 Ether2 PAgP Ether1 PAgP Gi1/0/23 Gi1/0/24 Gi1/0/21 Gi1/0/22 3750-1 Gi1/0/1-16 vlan1 vlan20 Gi1/0/17-20

70 Exemplo: Balanceamento de Carga
Fa0/1-16 Fa0/17-20 Fa0/17-20 Fa0/1-16 Vlan 20 Prio 16 Fa0/21 Fa0/21 vlan1 vlan20 vlan1 vlan20 2950-1 2950-2 Fa0/22 Fa0/22 Ether3 PAgP Gi0/1 Gi0/2 Gi0/1 Gi0/2 Ether2 PAgP Ether1 PAgP Gi1/0/23 Gi1/0/24 Gi1/0/21 Gi1/0/22 3750-1 Gi1/0/1-16 vlan1 vlan20 Gi1/0/17-20

71 Arquitetura Metro Ethernet Q-in-Q e MAC-in-MAC
WAN User-facing provider edge (U-PE) Network-facing provider edge (N-PE) Provider edge aggregation (PE-AGG)

72 Ethernet access domains [EADs]
Intra-EAD and Inter-EAD Services                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

73 Blocos Funcionais USUÁRIO ACESSO CORE WAN QinQ ou MinM MPLS
MPLS Networks QinQ U-PE N-PE PE Never replace previous solution set, we evolve the delivery and applicability of the overall solution offering. User facing Provider Edge Network facing Provider Edge

74 Metro Ethernet Access/Aggregation 50ms Ethernet Access Ring
MinM e QinQ Customer Prem Access Metro Ethernet Access/Aggregation Metro Core WAN QinQ Or MinM QinQ Or MinM 50ms Ethernet Access Ring MPLS MPLS Networks U-PE N-PE QinQ Never replace previous solution set, we evolve the delivery and applicability of the overall solution offering. User facing Provider Edge Network facing Provider Edge MinM Os novos padrões QinQ e MinM são utilizados para prover escalabilidade na construção de backbones metropolitanos.

75 Gerenciamento em Ethernet
Gerenciamento Ethernet Edge Device Customer Premises CO/POP Ethernet Backbone CPE NTU Access Aggregator O gerenciamento da camada Ethernet inclui: Marcação e Re-Marcação de TAGs VLAN Gerenciamento de Banda Alarmes de falha e diagnósticos

76 QinQ e MinM IEEE802.1ad QinQ (Stacked VLAN)
IEEE802.1ah MinM (Backbone Provider Bridge) Cabeçalho na rede do usuário Dados Cabeçalho do Service Provider MinM Um novo cabeçalho acrescido pelo SP contém endereços MAC Permite a reutilização de VLANs no cabeçalho do usuário. Cabeçalho da rede do usuário Dados QinQ VLAN IDs As VLANs ID são colocadas no cabeçalho da rede do usuário. Permite a reutilização de VLANs nos sub-campos

77 Service Provider Metro Ethernet network Enterprise Ethernet header
Princípio MinM O pacote é encaminhado pela rede utilizando as informações do cabeçalho SP O switch de saída remove o cabeçalho SP Pacotes Ethernet Chegam da rede da empresa O switch de borda acrescenta um novo cabeçalho (SP) com endereços MAC Site Y Ethernet Switches Ethernet UNI (destination) Site X Ethernet UNI (source) Service Provider Metro Ethernet network Enterprise Ethernet header User data SP Ethernet header

78 Quadro Mac-in-Mac SP MAC DA SP MAC SA ET=0x8100 SP Q-tag1 ET=MiM
Destination MAC address If destination unknown, then 0xFFFFFF SP MAC DA SP MAC SA ET=0x8100 SP Q-tag1 ET=MiM Service Tag Customer Ethernet Frame SP FCS Source MAC address SP Header Traffic Management 3 1 12 P-bits CFI Tunnel ID (XXX) SP Payload 7 1 24 Reserved PT Service ID (YYY) Customer Ethernet Frame EVC ID 16M Future Growth. Vendor specific fields. Payload Type (data or control) ET: Ethertype CTI: Canonical Field Identifier

79 Princípios do QinQ a1 Carrier Access Enterprise CPE Carrier Core
b1 Carrier Access Enterprise CPE b1 a1 Q b1 a1 Q b1 a1 Q b1 a1 Q b1 a1 Q b1 a1 Q

80 Q in Q data frame format Customer internal MAC P-Ethertype SP CoS
Customer original Tag SP CoS SP EVC ID 4096 Customer internal MAC P VLAN ID P-Ethertype P-VLAN CoS P CFI S Tag C-MAC DA C-MAC SA C Tag C-Payload C-FCS

81 Q in Q data frame format C-MAC DA P-Ethertype C-MAC SA P-VLAN CoS
S Tag C-MAC DA C-MAC SA C Tag C-Payload C-FCS P VLAN ID P-Ethertype P-VLAN CoS P CFI S Tag BBN Frame Header C Tag C-Payload C-FCS C-MAC DA C-MAC SA BBN-FCS B Tag B-MAC DA B-MAC SA

82 QoS Monitoring and Measurement
Camadas de QoS Múltiplas tecnologias de QoS estão disponíveis em diferentes camadas de rede Nenhuma tecnologia sozinha consque prover QoS fim a fim. Application-signaled QoS SIP/SDP, H.323 IP QoS IP Differentiated Services (DiffServ) Network-signaled QoS ATM PNNI, MPLS RSVP-TE or CR-LDP Traffic Engineered Paths ATM PVCs, MPLS E-LSPs and L-LSPs Link Layer QoS Ethernet 802.1p, VLANs, ATM, PPP, MPLS EXP, DOCSIS, Frame Relay, e WLAN QoS Physical Layer QoS s, Virtual Circuits (VCs), Ports, Frequencies Building a QoS-enabled network requires a number of different QoS technologies. The figure in this slide provides a quasi-OSI model of the different QoS technology layers. Physical Layer QoS These technologies allow for the separation of traffic. The separation and prioritization may take the form of wavelengths (lambdas), Virtual Circuits (VCs), ports on a device or frequencies over the air. This is the simplest form of QoS whereby different levels of QoS are provided through traffic separation at the physical layer. Link Layer QoS Each link layer has a different type of QoS technology that can be applied. The most common link layers are Ethernet, ATM, PPP, MPLS, DOCSIS (HFC cable), Frame Relay and 3GPP/UMTS Mobile wireless technologies. Traffic-Engineered Paths As traffic traverses a network, it can often take different paths depending upon the networking technology. For example, routed IP networks are connectionless, i.e., a packet can take different paths. Because there is not a dedicated path for the traffic to traverse, QoS can become less predictable under network congestion. Network-Signaled QoS MPLS and ATM use signaling protocols to request a desired QoS level from other network nodes prior to connection establishment (known as connection admission control or CAC). ATM uses a protocol called PNNI (Private Network-Network Interface) to accomplish this. MPLS uses a protocol called LDP (Label Distribution Protocol) to set up the Label-Switched Paths (LSPs). To signal QoS for these traffic-engineered paths, MPLS uses RSVP-TE (RSVP for Traffic Engineered paths) or CR-LDP (Constraint-based Routed LDP). Application-Signaled QoS Applications can signal the network to obtain the desired QoS level. This is accomplished using the Resource ReSerVation Protocol (RSVP). For example, applications running on a PC, IP Phone, Video Conferencing equipment and voice gateway can signal the IP network via RSVP to request the QoS level they need for the network to provide to achieve the desired performance. If the network cannot provide the requested QoS level, the application may attempt a different QoS level, send the traffic as best-effort or fail the call. Acronyms RSVP: Resource ReSerVation Protocol MPLS: Multi-Protocol Label Switching ATM: Asynchronous Transfer Mode LSP: Label Switched Path. An MPLS “virtual circuit” path. RSVP-TE: RSVP for Traffic Engineering paths. RSVP signaling used between networking devices to setup traffic engineered LSPs CoS: Class of Service PPP: Point to Point Protocol QoS Monitoring and Measurement

83 QoS Fim-a-Fim QoS Monitoring / Measurement
Traffic Engineered Paths - MPLS Link Layer QoS – Ethernet 802.1p Link Layer QoS – DOCSIS L3 Ethernet Switch L2 Ethernet Switch Cable Modem Cable Access Provider OE MAN IP QoS - DiffServ OE Switch CMTS Physical Layer QoS – Port Prioritization Network-signaled QoS – RSVP-TE

84 Exemplo de CoS-based SLA
4 classes de serviço CoS determinado via 802.1p CoS ID Service Class Service Characteristics CoS ID Bandwidth Profile per EVC per CoS ID Service Performance Premium VoIP e Video 6, 7 CIR > 0 EIR = 0 Delay < 5ms Jitter < 1ms Loss < 0.001% Silver Aplicações de Missão Crítica (e.g. sistema ERP) 4, 5 EIR ≤ UNI Speed Jitter = N/S Loss < 0.01% Bronze Trágo do tipo burst com necessidade de banda 3, 4 Delay < 15ms Loss < 0.1% Standard Best effort 0, 1, 2 CIR=0 EIR=UNI speed Delay < 30ms Loss < 0.5% CIR (Committed Information Rate) EIR (Excess Information Rate)


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