Diseño de Redes Corporativas Una metodología descendente Capítulo Trece Optimización del Diseño de la Red Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer.

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1 Diseño de Redes Corporativas Una metodología descendente Capítulo Trece Optimización del Diseño de la Red Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer Traducción: Emilio Hernández

2 Razones para Optimizar Cumplir las metas técnicas y de negocio Usar el ancho de banda eficientemente Controlar retardo y jitter Reducir el retardo de la serialización Dar servicio preferencial a aplicaciones esenciales Complir los requerimientos de Calidad de Servicio (QoS)

3 El multicast de IP puede ayudar a reducir el uso de ancho de banda Con multicast de IP, se pueden enviar grandes volúmenes de datos multimedios sin necesidad de tener un flujo diferente por usuario Debe estar bien implementado –Direccionamiento multicast –Registro multicast (IGMP) –Protocolos de enrutamiento de multicast

4 Direccionamiento multicast IP Usar direcciones de multicast Clase D –De 224.0.0.0 a 239.255.255.255 Se solía usar la dirección MAC de difusión Mejor: convertir en direcciones MAC de multicast –Los 23 bits de menor orden de la dirección Clase D pasan a ser los 23 bits de menor orden de la dirección MAC –Los otros 9 bits de la dirección Clase D no se usan –Los 25 bits de mayor orden de la dirección MAC son 0x01:00:5E seguidos por un 0 binario

5 Protocolo de Gestión de Grupos (Internet Group Management Protocol: IGMP) Permite a un nodo unirse a un grupo El nodo transmite un reporte de membresía para informar a los enrutadores que el tráfico a ese grupo debería ser enviado en multicast a este segmento IGMPv2 tiene soporte para que un enrutador aprenda más rápido que un nodo ha abandonado un grupo

6 Protocolos de Enrutamiento Multicast Se están haciendo obsoletos –MOSPF: Multicast OSPF –DVMRP: Distance Vector Multicast Routing Protocol Aún se usa –PIM: Protocol Independent Multicast PIM en modo denso PIM en modo esparcido

7 Reducir el retraso de serialización Fragmentación de capa de enlace –Fragmentación y reensamblaje de tramas –PPP multienlace –Frame Relay FRF.12 RTP (Real Time Protocol) comprimido –RTP se usa para voz y video –RTP comprimido comprime RTP, UDP, y el encabezado IP de 40 bytes a 2-4 bytes

8 Algunas tecnologías para cumplir los requerimientos QoS Servicio de carga controlada de IETF Servicio garantizado IETF Precedencia IP Servicios diferenciados de IP

9 Campo de Tipo de Servicio IP El campo de Tipo de Servicio en el encabezado IP está dividido en dos subcampos –El subcampo de 3 bits de precedencia define 8 niveles de prioridad –El subcampo de 4 bits de tipo de servicio define cuatro tipos de servicio Aunque el subcampo de precedencia IP aún se usa, el de tipo de servicio casi nunca se usó

10 Campo IP de Tipo de Servicio VersionHeader Length Type of Service Total Length IdentificationFlagsFragment Offset Time to LiveProtocolHeader Checksum Source IP Address Destination IP Address OptionsPadding 0Bit8152431 PrecedenceDTRC0 Bit034567 Type of Service Subfield D = Delay T = Throughput R = Reliability C = Cost

11 Campo IP de Servicios Diferenciados (DS) En el RFC 2474 se redefine el campo de Tipo de Servicio como campo de Servicios Diferenciados (DS) –Los bits 0 a 5 son el subcampo DSCP (Differentiated Services Codepoint) Tiene esencialmente el mismo objetivo que el campo de precedencia Influye en el encolamiento y las decisiones de descarte de paquetes IP en la interfaz de salida de un enrutador –Los bits 6 y 7 corresponden a notificación de congestión ECN (Explicit Congestion Notification)

12 IP Differentiated Services (DS) Field Version Longitud encab. Servicios DiferenciadosLongitud Total 08152431 DSCP 06 ECN

13 Clasificar Tráfico LAN IEEE 802.1p Clasifica el tráfico al nivel de enlace Soporta 8 clases de de servicio Un suiche podría tener una cola separada por cada clase, y dar servicio a las colas de mayor prioridad primero

14 Técnicas de Conmutación Conmutación de procesos (process switching) Conmutación rápida (Fast switching) Conmutación NetFlow CEF: Cisco Express Forwarding

15 Servicios de Encolamiento Encolamiento FIFO Encolamiento por prioridad Encolamiento definido por el usuario Colas Justas Ponderadas o WFQ (Weighted fair queuing) WFQ basado en clases (CBWFQ) Encolamiento de bajo retardo (LLQ)

16 Encolamiento por prioridad ¿Hay paquetes en cola Prio Alta? NO Despachar paquete Continuar SI ¿Hay paquetes en cola Prio Media? NO SI ¿Hay paquetes en cola Prio Normal? NO SI ¿Hay paquetes en cola Prio Baja? NO SI COMENZAR

17 Encolamiento definido por el usuario ¿Se alcanzó el tamaño de ventana de transmisión? NO Despachar paquetePróxima Cola SI COMIENZO (con Cola 1) ¿Paquete en Cola? NO SI

18 Encolamiento de Bajo Retardo Una cola siempre tiene luz verde –Usar esta para voz Combinar esto con WFQ basado en clases –Definir clases de tráfico basadas en protocolos, listas de control de acceso (ACLs) e interfaces de entrada –Asignar características a clases, como ancho de banda requerido y máximo número de paquetes que pueden ser encolados para esa clase

19 Detección Temprana Aleatoria Random Early Detection (RED) Prevenir la congestión en lugar de corregirla Se monitores la carga de tráfico y se descartan paquetes aleatoriamente si la congestión se incremente Los nodos fuente detectan la pérdida de paquetes y ellos mismos se restringen –Funciona bien con TCP RED ponderado (Weighted RED) La implementación de Cisco usa la precedencia de IP o el campo DS en lugar del descarte aleatorio

20 Moldeado de Tráfico (Traffic Shaping) Gestionar y controlar el tráfico de red para evitar cuellos de botella Evitar sobrecargar un enrutador o un enlace de bajada Reducir el tráfico de subida por un flujo a una tasa de bits preconfigurada –Encolar las ráfagas de tráfico para ese flujo

21 Tasa de Acceso Comprometida Committed Access Rate (CAR) Solución de Cisco para clasificar y aplicar políticas al tráfico entrante por una interfaz Soporta políticas relacionadas con el manejo del tráfico que excede un cierto ancho de banda Puede descartar un paquete o cambiar la precedencia IP o los bits DSCP

22 Resumen La optimización ayuda a lograr el ancho de banda, bajo retardo y jitter controlado que requieren muchas aplicaciones críticas Para minimizar la utilización del ancho de banda por aplicaciones de multimedios, usar multicast de IP Para reducir el retardo de serialización, usar fragmentación en el enlace y RTP comprimido Para soportar QoS y optimizar rendimiento, usar precedencia IP, DSCP, 802.1p, métodos avanzados de conmutación y de encolamiento Usar métodos preventivos (RED)

23 Repaso ¿Por qué es importante optimizar la red? ¿Que ha ocurrido con el campo de tipo de servicio de IP? Mencione algunos métodos de marcaje de paquetes para identificar la necesidad de manejo por prioridades Compare y contraste algunos servicios de encolamiento de Cisco