QoS Ethernet e VLANs

1. QoS Ethernet e VLANs Redes de Computadores

2. QoS Ethernet • A família Ethernet, padronizada pela série 802.3x tornou-se o modelo de LAN mais utilizado na atualidade, e sua utilização está se estendendo também a criação de enlaces WAN. • IEEE 802.1z (1 Gbe) e 10 Gbe (10 Gigabit Ethernet)

3. QoS Ethernet • A importância do IEEE 802.3x motivou o IEEE a propor extensões do padrão original para suportar QoS: • 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.

4. Quadros Ethernet >= 1536 Ethernet I & II CRC (4 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tipo Proto. (2 bytes) IEEE 802.3 < 1536 Tamanho (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) CRC (4 bytes) MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) IEEE 802.1Q MAC origem (6 bytes) MAC destino (6 bytes) Tipo Proto (2 bytes) VLAN id e prioridade (2 bytes) Dados (46 a 1500 bytes) CRC (4 bytes) Tipo 802.1Q = 0x8100 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)

5. LANS Virtuais • SEGMENTO = Domínio de Colisão • Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico. • VLAN = Domínio de Broadcast • O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas através de um roteador. FF.FF.FF.FF.FF.FF SWITCH B FF.FF.FF.FF.FF.FF FF.FF.FF.FF.FF.FF A,B,C: VLAN 1 D,E: VLAN 2 A C D E

6. Interligação de Switches B C VLAN 2 VLAN 2 SWITCH SWITCH VLAN 1,2,3 VLAN 1 D A TRUNK ACCESS 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

7. 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.

8. 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 inteface Trunk. 2 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 4 Bytes Dados CRC Endereço Físico de Destino Endereço Físico de Origem Identificador de Tipo de VLAN Prioridade e VLAN ID Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access.

9. Tipos de Tráfego: Exemplos • Switches Ethernet precisam diferenciar o tráfego, pois cada tipo de aplicação pode ter requisitos de QoS distintos: a) Gerenciamento da Rede: alta disponibilidade b) Voz: Atraso < 10 ms c) Video: Atraso < 100 ms d) Carga Controlada e) Excellent Effort: Best Effort para usuários importantes f) Best Effort: Best Effor para os demais usários g) Background: Transferências em batch, jogos, etc.

10. Uso de Prioridade: Exemplo • 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

11. Algoritmo no Avaya P130 • O P130 usa um escalonamento com 4 filas, usando um round-robin ponderado.

12. Remarcação de Prioridade • O switch permite criar regras de (re)marcação em função dos campos dos cabeçalhos de transporte e rede.

13. Exemplo • ip access-list 100 1 fwd6 ip host 149.49.50.40 any • ip access-list 100 2 fwd1 ip host 149.49.70.61 any • ip access-list 100 3 fwd4 ip any host 204.34.45.3 • ip access-list 100 4 fwd3 tcp any any eq 80 • ip access-list 100 5 fwd2 tcp any any range 20 21 • ativa a listra de acesso • ip access-group 100

14. Mapeamento DSCP - COS • Para integração com a marcação diff-serv, o switch permite mapear códigos de DSCP em níveis de prioridade. • set qos dscp-cos-map 52 fwd2 • set qos dscp-cos-map 53 fwd3

15. Parâmetos de QoS no Switch • O padrão 802.1p define que as seguintes características de QoS devem ser controladas pelo Switch: • Taxa de disponibilidade do Serviço • Taxa de perda de quadros • Reordenamento de quadros de mesmo endereço (proibido) • Duplicação de Quadros (proibido) • Atraso introduzido pelo Switch • Controle do tempo de vida dos quadros • Taxa de erros não detectados • Controle de MTU • Prioridade de Usuário • Vazão

16. Configurando as portas do Switch • Verificar a configuração atual do switch • show port • Configurando uma prota como trunk ou não • set trunk 1/19 dot1q • set trunk 1/19 off • Configuração de uma porta não-trunk • set port vlan 1 1/1-2 • Configuração de prioridade • set port level 1/1-2 6

17. Configurando com trunk • Configurando o switch com trunk: • set trunk 1/19 dot1q • set port vlan-binding-mode 1/19 bind-to-configured • Configuração da porta de gerenciamento • set inband vlan 1

18. Integração de QoS com VLANs • O mapeamento de condições para os campos da VLAN é feito através dos parâmetros: • datalink-traffic-indice e datalink-traffic-mask máscara 0xe000 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 prioridade CFI VLAN ID máscara 0x0fff

19. Exemplos de mapeamento de prioridade • Regra para pacotes com prioridade 0 • config cbq.3 traffic-class.prioridade0 datalink-traffic-class-indices 0datalink-traffic-mask 0xe000parent root-input-tree

20. Exemplos de mapeamento de prioridade • Regra para pacotes com prioridade 1 a 3 • config cbq.3 traffic-class.prioridade0 datalink-traffic-class-indices 0x2000-0x6000datalink-traffic-mask 0xe000parent root-input-tree • Regra para pacotes com prioridade 4 a 7 • config cbq.3 traffic-class.prioridade0 datalink-traffic-class-indices 0x8000-0xe000datalink-traffic-mask 0xe000parent root-input-tree

21. Exemplos de mapeamento de VLAN • Regra para pacotes pertencentes as VLANs de 1 a 10 e 14. • config cbq.3 traffic-class.prioridade0 datalink-traffic-class-indices 0x01-0x0a,0x0edatalink-traffic-mask 0x0fffbandwidth-allocation 100000parent root-input-tree

22. Preparando o Roteador • para aceitar quadros com tags de VLAN: • config eth.<instance> admit-8021q-tagged-frames true • para rotear para dispositivos com VLANs ID que não estão configuradas no AP • config eth.<instance> admit-configured-vlans-only false • para remover tags de VLAN • config eth.<instance> strip-bridged-8021q-tags true • para verificar os parâmetros de VLAN da interface • show eth.<instance> vlan

23. Preparando o Roteador • 1) É necessário criar uma sub-interface para cada VLAN tratada pelo roteador: • stack slot.4.1 cbq.3 eth.2 eth.2.new ip.new • 2) Use o comando status para verificar o novo id da interface. Elas serão criadas na seqüência: • eth.2.1, eth.2.2, etc. • ip.2.1, ip.2.3, etc. • 3) Atribua um código de VLAN a nova instância. Exemplo: • config eth.2.1 vlan-id 12 • 4) Atribua o endereço IP e as rotas.

24. Observação • Quadros com VLAN IDs configurados no roteador serão enviados para interface correspondente. • Quadros sem VLAN IDs ou com VLAN IDs que não existam no roteador, serão enviados para interface integral: e.g. eth.2 • A porta do switch ao qual o roteador está ligado deve ser configurado em trunk.

25. Comandos Úteis • reset defaults • add ip.2 address.192.168.2.1 • show ip.* address-table summary • add ip static-route.192.168.1.0 ...

26. Exercício: Parte 1 • Divida o switch da sua bancada em 2 VLANs • Dados: VLAN 11 (portas 1 a 2) – prioridade 0 • Voz: VLAN 12 (portas 3 e 4) – prioridade 6 192.168.1.1 (1.1) 1 2 192.168.2.1 (1.2) rede 1 192.168.1.0/25 192.168.2.0/24 T rede 2 192.168.3.0/24 192.168.4.0/24 T 192.168.3.1 (2.1) 1 2 192.168.4.1 (2.2)

27. Comandos para o Switch • 1) Configuração das portas dos computadores • set port vlan 11 1/1-2 • set port vlan 12 1/3-4 • set port level 1/1-2 0 • set port level 1/3-4 6 • 2) Configuração da porta trunk • set trunk 1/12 dot1q • set port vlan-binding-mode 1/12 bind-to-configured

28. Exercício: Parte 2 • Crie duas sub-interfaces para cada porta do roteador, e atribua o identificador de VLAN para cada uma delas. 192.168.1.1 (1.1) 1 2 192.168.2.1 (1.2) rede 1 192.168.1.0/25 192.168.2.0/24 T rede 2 192.168.1.0/24 192.168.2.0/24 T 192.168.1.2 (2.1) 1 2 192.168.2.2 (2.2)

29. Exercício: Comandos do Roteador • 3) Criação das sub-interfaces • stack slot.4.1 cbq.2 eth.1 eth1.new • stack slot.4.1 cbq.2 eth.1 eth1.new • 4) Criação das interfaces IP • stack slot.4.1 cbq.2 eth.1 eth1.1 ip.new • stack slot.4.1 cbq.2 eth.1 eth1.2 ip.new • OBS. • config eth.1 admit-8021q-tagged-frames true

30. Exercício: Comandos do Roteador • 5) Atribuição das VLANs e endereços IP • config eth.1.1 vlan-id 11 • config eth.1.2 vlan-id 12 • 6) Atribuição dos endereços IP • add ip.7 address.192.168.1.1 net-mask 255.255.255.0 • add ip.8 address.192.168.2.1 net-mask 255.255.255.0

31. Exercício: Parte 3 • Em cada porta do roteador crie as regras para restringir o tráfego que atravessa o roteador para as VLANs 1 e 2, conforme a árvore abaixo. root input tree cbq 2 VLAN 12 VLAN 11 500 Kbps bounded true 1000 Kbps bounded true

32. Configuração do CBQ • comando para root-input-tree • config cbq.2 traffic-class.DADOS datalink-traffic-class-indices 0x0bdatalink-traffic-mask 0x0fffbandwidth-allocation 500000bounded trueparent root-input-tree

33. Configuração do CBQ • comando para root-input-tree • config cbq.2 traffic-class.VOZ datalink-traffic-class-indices 0x0cdatalink-traffic-mask 0x0fffbandwidth-allocation 1000000bounded trueparent root-input-tree

34. Exercício: Parte 4 • Avalie a configuração implementada, utilizando o analisador de desempenho tanto para o protocolo TCP quanto UDP.