Seminario de Redes (66.48) Trabajo Práctico Nº 1 Optimizadores de redes WAN GRUPO 2ALUMNOSPADRÓN Ramiro Alonso 81841 Nicolás Moretti 84797 Alfredo Romero.

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1 Seminario de Redes (66.48) Trabajo Práctico Nº 1 Optimizadores de redes WAN GRUPO 2ALUMNOSPADRÓN Ramiro Alonso 81841 Nicolás Moretti 84797 Alfredo Romero 85842 Gustavo Bortolazzi 85218

2 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos (DSO)

3 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos WAN Branch Office Data Center Caso Típico de conexión en una empresa

4 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos Problemas en las redes WAN Ancho de Banda Limitado: Ancho de Banda Limitado: Generalmente las oficinas remotas conectadas con redes WAN tienen solo un 1% del ancho de banda disponibles en una red LAN Alta Latencia: Alta Latencia: La latencia en una WAN es ciento de veces más grande que en una LAN (cercana a 0) Chatty Transport Protocol: Chatty Transport Protocol: TCP, el protocolo de transporte mayormente usado, no fue desarrollado pensado en tener poco ancho de banda y mucha latencia. Even Chattier Application Protocol : Even Chattier Application Protocol : Por encima de TCP, la mayoría de los programas tienen sus protocolos

5 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos ¿Por qué es importante DSO? Mayor Productibilidad: Mayor Productibilidad: Especialmente en los sectores donde circulan gran cantidad de archivos (Ingeniería, desarrollo de software) Consolidación del sitio: Consolidación del sitio: Desplegar, mantener y administrar cientos de servers, tape backup systems, etc, es muy caro por eso lo ideal es tener un lugar físico consolidado. Optimización del ancho de banda: Optimización del ancho de banda: Los links WAN son muy caros, por lo tanto se debe hacer más con lo mismo

6 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos Opciones para DSO Infraestructura Distribuida Infraestructura Distribuida (utilizando servers en las oficinas remotas) Aumentar el ancho de banda Enviar menos datos Enviar menos datos (utilizando WAN optimization o Network Compression) Enviar primero los datos importantes Enviar primero los datos importantes (implementando tecnologia QoS) Guardar localmente copias de los datos Guardar localmente copias de los datos (File Caching, Web Caching, Distributed File Systems) Hacer TCP más eficiente Hacer TCP más eficiente (Modificando Transport Protocol. Por ejemplo hacer que TCP use ventanas más grandes) Usando Thin-Clients

7 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos Infraestructura Distribuida ¿Que es? Cada oficina remota tendrá sus propios servidores de archivos y servidores de correo electrónico. Ventajas Los usuarios tienen mejor performance Menor tiempo de respuesta para abrir, guardar o enviar datos Desventajas Alto costo de mantenimiento y administración de los servers La administración de los archivos por parte de muchas personas

8 Ahorra ancho de banda Reduce el tráfico Network Compression ¿Que es? La idea es crear un “code book” basado en parámetros repetidos en la transmisión de datos y reemplazarlos por códigos más pequeños Ventajas Desventajas Poco notorio en la performance de los programas La administración de los archivos por parte de muchas personas Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos

9 Ahorra ancho de banda Reduce el tráfico Caching (Web, File and Email) ¿Que es? La idea es guardar los datos en un sitio remoto para que al requerir nuevamente esos datos no se tenga que recurrir al server original Ventajas Desventajas Poco notorio en la performance de los programas Solo sirve para contenidos idénticos Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos

10 Gran impacto el throughput de las aplicaciones que usan TCP Permite mas aprovechar el ancho de banda Transport Protocol Optimization ¿Que es? La optimización de TCP se obtiene aumentando el tamaño de las ventanas y/o spoofing acks para habilitar a los paquetes siguientesto para ser enviados lo mas rápido posible Ventajas Desventajas Si se utilizan Application Protocol menos eficiente que TCP, no se ven resultados Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos

11 Menor tiempo de respuesta para aplicaciones críticas QoS (Quality of Service) ¿Que es? La idea es detectar características de los paquetes y asignar prioridades, reservando las prioridades más altas para las aplicaciones mas críticas. Ventajas Desventajas Si se utilizan Application Protocol menos eficiente que TCP, no se ven resultados Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos

12 Disminución de los costos y complejidad en IT El trabajo de mantenimiento, actualización es menor Thin Client ¿Que es? Con thin client technology, una aplicación como Microsoft Word puede ser desplegada desde el server central, y el cliente accede a la aplicación desde la WAN simplificando la administración de las aplicaciones. Ventajas Desventajas Problemas en programas muy interactivos o si la latencia es muy grande Se necesita reservar ancho de banda para cada cliente Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos

13 Riverbed’s Steelhead Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos Remueve todo el tráfico redundante de la WAN Se realiza guardando todo el tráfico WAN en un disco duro Minimiza el round trip de TCP Usando Virtual TCP Window Expansion (VWE), se puede reducir el número de round trips Minimize turns generated by application Optimiza aplicaciones específicas, los cuales minimizan el número de round trips en la WAN generado por aplicaciones como Windows y Exchange.

14 Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos Beneficios Higher throughput for applications on WANs. Combinando las 3 tecnicas anteriores se puede mejorar el throughput hasta 100 veces. Unparalleled Bandwidth Reduction. Con la redución del ancho de banda utilizado en cada transaccion. Flexibility. Con un throughput en WAN que se aproxima a una LAN. Transparency. Steelhead es transparente, con lo cual no requiere configuración en el cliente o en el server.

15 Cuadro Comparativo Introducción a la Optimización de Sistemas Distribuidos

16 Soluciones empleadas en los optimizadores de WAN

17 ProblemaSolución Escaso ancho de banda  SDR (Scalable Data Referencing)  LZ compression Latencia  Window scaling  Virtual window scaling  Optimización TCP (solo TCP)  Optimización de aplicaciones Soluciones

18 File Servers Mail Servers Web Servers Filers Tape Backup Storage WAN File Servers Mail Servers Filers Tape Backup Data Center Branch Office Instalaciónbásicain-path Instalación básica (in-path) Todo el trafico a optimizar tiene pasar a través de los equipos Steelhead Los Steelhead actúan se comportan como Bridges para la red, por lo que las aplicaciones no se enteran de la existencia de las optimizaciones ni de la presencia de los equipos. Son equipos transparentes para la red, por lo que no hay que hacer configuraciones en las redes (en las configuraciones mas comunes). Además dejan pasar libremente el trafico no optimizado.

19 Scalable data referencing SDR Consiste en retener segmentos de información enviados y recibidos a través de la WAN. Los equipos tienen discos rígidos, y guardan segmentos de información. Se le asigna una referencia a cada segmento, y si se tiene que volver a enviar la misma información se envía solo la referencia.

20 Data WAN SDR Soluciona las limitaciones de ancho de banda Archivos y datos reconstruidos Petición Archivos y datos El equipo intercepta automáticamente las respuestas y segmenta los datos Solo los segmentos nuevos son comprimidos y enviados por la red WAN. 60-98% reducción en la utilización de la red WAN Las peticiones van directo del cliente al server. Data Center Branch Office Referencias de 16-Bytes comunican megabytes de datos existentes El equipo remoto reconstruye datos y los envía al client Referencias Segmentos nuevos

21 Optimización del protocolo TCP Se busca evitar el triple hand shake inicial de las conexiones TCP, a través de la WAN. Entre los equipos se mantienen abiertas 20 conexiones TCP. Además se expande el tamaño de la ventana usando “Windows Scaling” con una expansión extra por los datos que pasan como referencia.

22 Sin optimización TCP Data Center Branch Office Datos syn syn+ack ack WAN

23 Optimización de TCP WAN Data Center Branch Office Datos syn syn+ack Hack Triple hand shake syn syn+ack ack Triple hand shake Conexión TCP 1 En LAN Conexión TCP 2 PRE EXISTENTE Conexión TCP 3 En LAN

24 Sin optimización de las aplicaciones Ineficiencias típicas de las aplicaciones Open FID Read 1 Read 2 WAN Data Center Branch Office

25 Petición Protocolo de aplicación optimizado (Transaction Prediction) WAN Data Center Branch Office Transferencia optimizada El EQUIPO hace la transacción localmente El EQUIPO hace la transacción localmente

26 Aplicaciones optimizadas CIFS, SMB (Windows file sharing) MAPI (Windows messaging subsystem) Exchange 2007 NFS (Network file system) Trafico HTTP (incluso con SSL) DNS Oracle 11i Y muchas más

27 Proxy File System (PFS) Los equipos tienen una partición extra para almacenar archivos. Gracias a esto, puede suministrar los archivos incluso con el enlace WAN cortado. Funciona como servidor de archivos para la red local. Sincroniza los archivos con los del servidor central (con un intervalo predefinido).

28 Calidad de servicio (QoS)

29 Calidad de servicio (QOS) Políticas para calidad de servicio : Clasificación en el extremo de la red Clasificación en los dispositivos finales Se conforma un sistema de colas con distintas prioridades y se etiqueta la información de acuerdo al tipo de trafico.

30 Calidad de servicio (QOS) QOS: implementación RIVERBED STEELHEAD Algoritmo HFSC (Hierarchical Fair Service Curve) Garantiza throughput mínimo (curva de servicio) Uso jerárquico del BW Uso condicionado del BW restante (por clase) Contempla ráfagas de tráfico

31 Calidad de servicio (QOS) Curva de servicio

32 Calidad de servicio (QOS) Reglas de clasificación de tráfico: Clasificación de un determinado tipo de trafico a una clase determinada Clasificación por combinaciones de : IP destino y origen Puerto destino y origen Campo de protocolo en header IP DSCP bits ID VLAN Tráfico optimizado o de paso directo

33 Calidad de servicio (QOS) Configuración troughput WAN: Reglas de fowardeo de trafico por prioridad de clases Tipos de trafico - clases Tiempo real Interactivo Critico para el negocio Normal Baja prioridad

34 Mercado actual

35 Mercado Esquema del mercado actual de proveedores del servicio:

36 Mercado De las paginas de las distintas empresas que brindan este tipo de soluciones encontramos los siguientes precios: Riverved - steelhead Expand Networks