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QoS Ethernet e VLANs Redes de Computadores

QoS Ethernet e VLANs Redes de Computadores QoS Ethernet A família Ethernet, padronizada pela série 802.3x tornou-se o modelo de LAN mais utilizado na

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QoS Ethernet e VLANs

Redes de Computadores

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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)

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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.

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Quadros Ethernet

MAC destino

(6 bytes)

MAC origem

(6 bytes)

Dados

(46 a 1500 bytes)

CRC

(4 bytes)

Ethernet I & II

Tipo Proto.

(2 bytes)

MAC destino

(6 bytes)

MAC origem

(6 bytes)

Dados

(46 a 1500 bytes)

CRC

(4 bytes)

IEEE 802.3

Tamanho

(2 bytes)

>= 1536

< 1536

MAC destino

(6 bytes)

MAC origem

(6 bytes)

Dados

(46 a 1500 bytes)

CRC

(4 bytes)

IEEE 802.1Q

Tipo Proto

(2 bytes)

VLAN id e prioridade

(2 bytes)

Tipo 802.1Q = 0x8100 Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)

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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.

A

SWITCH

B

C

D

FF.FF.FF.FF.FF.FF

FF.FF.FF.FF.FF.FF

FF.FF.FF.FF.FF.FF

E

A,B,C: VLAN 1

D,E: VLAN 2

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Interligação de Switches

SWITCH SWITCH

SWITCH

A

B C

D

E

VLAN 1,2,3VLAN 1,2,3

VLAN 1,2,3VLAN 1

VLAN 2 VLAN 2

VLAN 3

VLAN 2

TRUNKACCESS

Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANsIEEE 802.1Q

Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN

IEEE 802.3

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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.

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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.

Endereço Físico de Destino

Endereço Físico de Origem

Identificador de Tipo de

VLAN

Prioridade e

VLAN ID

Dados CRC

6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 2 Bytes

Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para

uma interface do tipo access.

4 Bytes

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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.

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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

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Algoritmo no Avaya P130

• O P130 usa um escalonamento com 4 filas, usando um round-robin ponderado.

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Remarcação de Prioridade

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

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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

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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

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Parâmetos de QoS no Switch• O padrão 802.1p define que as seguintes características de

QoS devem ser controladas pelo Switch:1. Taxa de disponibilidade do Serviço

2. Taxa de perda de quadros

3. Reordenamento de quadros de mesmo endereço (proibido)

4. Duplicação de Quadros (proibido)

5. Atraso introduzido pelo Switch

6. Controle do tempo de vida dos quadros

7. Taxa de erros não detectados

8. Controle de MTU

9. Prioridade de Usuário

10. Vazão

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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

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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

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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

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

prioridade CFI VLAN ID

máscara 0xe000

máscara 0x0fff

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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 ...

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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

192.168.1.0/25192.168.2.0/24

192.168.3.0/24192.168.4.0/24

rede 1

rede 2

192.168.1.1 (1.1)

192.168.2.1 (1.2)

1 2

T

T

1 2

192.168.3.1 (2.1)

192.168.4.1 (2.2)

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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

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Exercício: Parte 2

• Crie duas sub-interfaces para cada porta do roteador, e atribua o identificador de VLAN para cada uma delas.

192.168.1.0/25192.168.2.0/24

192.168.1.0/24192.168.2.0/24

rede 1

rede 2

192.168.1.1 (1.1)

192.168.2.1 (1.2)

1 2

T

T

1 2

192.168.1.2 (2.1)

192.168.2.2 (2.2)

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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

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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

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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

VLAN11

500 Kbpsbounded true

VLAN12 1000 Kbps

bounded true

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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

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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

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Exercício: Parte 4

• Avalie a configuração implementada, utilizando o analisador de desempenho tanto para o protocolo TCP quanto UDP.