15115304 Cisco Metro Ethernet

EtherChannel/IEEE 802.3adTunelamento VLAN /IEEE 802.3ac

Q-in-Q/IEEE 802.1adMAC-in-MAC/IEEE 802.1 ah

MPLS

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.

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.

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

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.

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

AutoDesirable

(Silent mode)

Não PAgP

Se não for usado o modo silent, a porta não entra em operação

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.

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.

Configuração do EtherChannel• Step 1:

– configure terminal• Step 2:

– interface interface-id• Step 3:

– switchport mode {access | trunk}– switchport access vlan vlan-id

• Step 4:– channel-group channel-group-number mode

• {auto [non-silent] | desirable [non-silent] | on} | {active | passive}– PaGP: Auto/Desirable– LACP: Active/Passive

• Step 5:– end

• Step 6:– show running-config

Remover a porta do Channel Group

• Step 1: – configure terminal

• Step 2:

– interface interface-id• Step 3:

– no channel-group• Step 4:

– end• Step 5:

– show running-config

Exercício 1

B = 10.26.136.60

vlan1

A = 10.26.136.13

vlan1 vlan20

vlan20

Fa0/18

Fa0/6-10Fa0/1-5

C = 10.26.136.184

vlan1 vlan20

Fa0/1-5 Fa0/6-10

Fa0/1-5 Fa0/6-10

Fa0/24

Fa0/21

Fa0/24Fa0/23 Fa0/23

Fa0/19 Fa0/20

Ether 1 Ether 2

Comandos• 2950 -A

– configure terminal• interface range Fa0/18-19

– channel-group 1 mode desirable– end

• interface range Fa0/20-21– channel-group 2 mode desirable – exit

• 2950 -B– configure terminal

• interface range Fa0/23-24– channel-group 1 mode desirable– end

• 2950 -C– configure terminal

• interface range Fa0/23-24– channel-group 2 mode desirable– end

Verificando a Configuração• Para zerar os contadores:

– clear pagp {channel-group-number counters | counters}– clear lacp {channel-group-number counters | counters}

Verifique a configuração

• Comandos– show etherchannel ?– show interface ?– show pagp ?

• Acrescente mais uma porta no etherchannel e veja a alteração da configuração

• Desconecte o cabo da nova porta, e após verificar o efeito no switch, remova a porta do Etherchannel

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.

A

B

C

D

E

F

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.

A

B

C

D

E

F

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.

Configuração Default

Balanceamento de Carga

• configure terminal– port-channel load-balance {dst-ip | dst-mac

| src-dst-ip | src-dst-mac | src-ip | src-mac}

– end

• show etherchannel load-balance

Exercício 2 - SPT com EtherChannel

B = 10.26.136.60

vlan1

A = 10.26.136.13

vlan1 vlan20

vlan20

Fa0/18

Fa0/6-10Fa0/1-5

C = 10.26.136.184

vlan1 vlan20

Fa0/1-5 Fa0/6-10

Fa0/1-5 Fa0/6-10

Fa0/24

Fa0/21

Fa0/24Fa0/23 Fa0/23

Fa0/19 Fa0/20

Fa0/21

Fa0/22

Ether 1 Ether 2

Ether 3

Comandos• 2950 -B

– configure terminal• interface range Fa0/21 - 22

– channel-group 3 mode desirable– end

• 2950 -C– configure terminal

• interface range Fa0/21 - 22– channel-group 2 mode desirable– end

Trabalhando com as Portas Lógicas

• Os comandos de configuração do SPT podem ser aplicados aos EtherChannels alterando-se a seleção da interface para:– interface port-channel port-channel-number

• Para apagar um EtherChannel– no interface port-channel port-channel-

number

Exercício 3 - Balanceamento de Carga

B = 10.26.136.60

vlan1

A = 10.26.136.13

vlan1 vlan20

vlan20

Fa0/18

Fa0/6-10Fa0/1-5

C = 10.26.136.184

vlan1 vlan20

Fa0/1-5 Fa0/6-10

Fa0/1-5 Fa0/6-10

Fa0/24

Fa0/21

Fa0/24Fa0/23 Fa0/23

Fa0/19 Fa0/20

Fa0/21

Fa0/22

Ether 1 Ether 2

Ether 3

Vlan 20 prio 16

Comandos: 2950

• Switch B– configure terminal

• interface port-channel 3

• spanning-tree vlan 20 port-priority 16• end

– show interface trunk– show spanning tree

• Switch C– idem

Configurações Adicionais

• Hot-StandBy– Portas Hot-StandBy são portas que só se

tornam ativas quando alguma outra porta não pode mais operar.

• LACP: Quando mais de 8 portas são colocadas no grupo, as demais entram em Hot-Standby. A escolha das portas pode ser feita por prioridade

• PAgP: Pode-se colocar uma porta em maior prioridade, fazendo-se com que as demais entrem em Hot-Standby para operação.

Arquitetura Metro EthernetQ-in-Q e MAC-in-MAC

User-facing provider edge (U-PE) Network-facing provider edge (N-PE)Provider edge aggregation (PE-AGG)

WAN

Ethernet access domains [EADs]

Intra-EAD and Inter-EAD Services

QinQQinQ

MPLS MPLS

U-PEU-PE N-PEN-PE

USUÁRIOUSUÁRIO ACESSOACESSO CORECORE WANWAN

Blocos Funcionais

QinQQinQouou

MinMMinM MPLSNetworks

PEPE

50ms Ethernet 50ms Ethernet Access RingAccess Ring

QinQQinQ

QinQQinQOrOr

MinMMinM MPLS MPLS

U-PEU-PE N-PEN-PE

Customer Customer Prem AccessPrem Access

Metro Ethernet Metro Ethernet Access/AggregationAccess/Aggregation Metro CoreMetro Core WANWAN

Os novos padrões QinQ e MinM são utilizados para prover Os novos padrões QinQ e MinM são utilizados para prover escalabilidade na construção de backbones escalabilidade na construção de backbones

metropolitanos. metropolitanos.

MinM e QinQ

MinMMinM

QinQQinQOrOr

MinMMinM MPLSNetworks

Gerenciamento em Ethernet

Customer Premises

CPE

EthernetCO/POP

Access Aggregator

Backbone

Edge Device

NTU

Gerenciamento Ethernet

• O gerenciamento da camada Ethernet inclui:

• Marcação e Re-Marcação de TAGs VLAN

• Gerenciamento de Banda

• Alarmes de falha e diagnósticos

IEEE802.1ad QinQ (Stacked VLAN)IEEE802.1ah MinM (Backbone Provider Bridge)

QinQ e MinM

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

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.

Princípio MinM

Site X

Site Y

Service Provider Metro Ethernet

network

Ethernet Switches

Enterprise Ethernet header

User data

SP Ethernet header

Pacotes Ethernet Chegam da rede da empresa

EthernetUNI

(source)

O switch de borda acrescenta um novo cabeçalho (SP) com endereços MAC

EthernetUNI

(destination)

O pacote é encaminhado pela rede utilizando as informações do cabeçalho SP

O switch de saída remove o cabeçalho SP

Customer Ethernet Frame

Quadro Mac-in-Mac

ET=MiM

Customer Ethernet Frame

SP Q-tag1

ET=0x8100

SP FCS

Service Tag

SP MAC SA

SP MAC DA

Destination MAC address• If destination unknown, then

0xFFFFFF

Source MAC address

P-

bits

CFI

Tunnel ID (XXX)

Reserved

PT

Service ID(YYY)

SP Header

SP Payload

1 123

1 247

Future Growth. Vendor specific fields.

Payload Type (data or control)

ET: EthertypeCTI: Canonical Field Identifier

Traffic Management

EVC ID 16M

Enterprise CPE

Enterprise CPE

Carrier Access

Carrier Access

Carrier Core

Carrier Core

a1 b1

Princípios do QinQ

b1a1 Q

b1a1 Q Q

b1a1 Q Q Q b1a1 Q Q Q

b1a1 Q Q

b1a1 Q

Q in Q data frame format

C-MAC DA

C-MAC SA

C Tag

C-Payload

C-FCS

P VLAN ID

P-Ethertype

P-VLAN CoS

P CFIS Tag

Customer original Tag

SP CoS

SP EVC ID4096

Customer internal MAC

Q in Q data frame format

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

Camadas de QoS

• Múltiplas tecnologias de QoS estão disponíveis em diferentes camadas de rede• Nenhuma tecnologia sozinha consque prover

QoS fim a fim.

SIP/SDP, H.323Application-signaled QoS

ATM PNNI, MPLS RSVP-TE or CR-LDPNetwork-signaled QoS

ATM PVCs, MPLS E-LSPs and L-LSPsTraffic Engineered Paths

λs, Virtual Circuits (VCs), Ports, FrequenciesPhysical Layer QoS

Ethernet 802.1p, VLANs, ATM, PPP, MPLS EXP, DOCSIS, Frame Relay, 802.11e WLAN QoS

Link Layer QoS

IP Differentiated Services (DiffServ)IP QoS

Qo

S M

on

ito

rin

g a

nd

M

easu

rem

en

t

QoS Fim-a-Fim

Physical Layer QoS – Port Prioritization

OE MAN

L2EthernetSwitch

L3EthernetSwitch

Link Layer QoS – Ethernet 802.1p

Network-signaled QoS – RSVP-TE

OESwitch

Traffic Engineered Paths - MPLS

CMTS

CableModem

Link Layer QoS – DOCSIS

QoS Monitoring / Measurement

IP QoS - DiffServ

CableAccess

Provider

Exemplo de CoS-based SLA

• 4 classes de serviço• CoS determinado via 802.1p

CoS ID

Delay < 5msJitter = N/S

Loss < 0.01%

CIR > 0EIR ≤ UNI Speed4, 5Aplicações de Missão

Crítica (e.g. sistema ERP)Silver

0, 1, 2

3, 4

6, 7

CoS IDCoS ID

CIR=0 EIR=UNI speed

CIR > 0EIR ≤ UNI Speed

CIR > 0EIR = 0

Bandwidth Profile per Bandwidth Profile per EVC per CoS IDEVC per CoS ID

Best effort

Trágo do tipo burst com necessidade de banda

VoIP e Video

Service CharacteristicsService Characteristics


Loss < 0.5%Standard


Loss < 0.1%Bronze

Delay < 5msJitter < 1ms

Loss < 0.001%Premium

Service Service PerformancePerformance

Service Service ClassClass

Tunelamento IEEE 802.1Q• O objetivo do tunelamento IEEE 802.1Q é permitir que a identidade

das VLANs nas redes de acesso seja mantida através do BACKBONE.

• Sem tunelamento, a quantidade total de VLANs numa rede é 4096.

Portas Túnel

• Os links com tunelamento são ditos assimétricos, pois a configuração na extremidade dos links não é a mesma.

switch cliente switch Edge

Porta IEEE 802.1Q convencional. Associada a múltiplas VLANs

Porta Tunel, associada a uma VLAN específica. e.g. 30

Double TAG• O tunelamento é feito através de um duplo TAG.

– O TAG externo, associado ao túnel, é normalmente referencido como metro-tag.

METRO-TAG

Inserção e Remoção de TAGs

Switch Cliente

Porta IEEE 802.1Q

switch Edge

switch Edge

switch Core

Switch Cliente

Porta Tunel

(Acrescente o Metro TAG)

Porta IEEE 802.1Q

Vê apenas o Metro TAG

Porta IEEE 802.1Q

Porta IEEE 802.1Q

Porta IEEE 802.1Q

Porta IEEE Túnel(Remove o Metro

TAG)

Porta IEEE 802.1Q

Formatação do TAG

• Todos os quadros que atravessam a porta túnel recebem o Metro-TAG:– Quadros sem TAG

– Quadros com TAG

• O campo CoS do Metro-TAG é definido na configuração da porta túnel.

• Todos os quadros que saem pela porta túnel possuem o TAG mais externo removido, seja ele um Metro-TAG ou não.

Native VLAN

• Portas Túnel não são trunks. – Elas pertencem a uma VLAN de acesso.

• A VLAN de acesso de uma porta túnel não pode coincidir com a Native VLAN de nenhuma outra porta trunk no mesmo switch.– Em caso de coincidência, os pacotes

recebidos pela porta Túnel e direcionados para porta trunk não receberão o metro TAG.

Native VLAN• Pacotes recebidos pelo Switch A não vão receber o Metro-TAG.

– O TAG desses pacotes conterá 30 (a VLAN especificada pelo switch A).• Os pacotes serão enviados para o Switch C, e o TAG será removido. O

pacote resultante, sem TAG será enviado erroneamente para o Switch E.

mesma VLAN: o quadro mesma VLAN: o quadro não recebe metro-tagnão recebe metro-tag

Porta túnel remove o TAG 30Porta túnel remove o TAG 30

O pacote sem tag O pacote sem tag é enviado para o é enviado para o switch erradoswitch errado

O quadro O quadro atravessa a rede atravessa a rede com o TAG do com o TAG do cliente: 30cliente: 30

Correção do Problema

• 1) Utilizar apenas ISL trunks entre os switches de core

• 2) Usar vlan dot1q tag native, para obrigar o tageamento de todos os quadros, inclusive da native VLAN.

• 3) Fazer com que a Native VLAN dos trunks dos switches edge nunca coincidam com as VLANs na rede do usuário.

Configuração Assimétrica

• Porta Túnel não é uma porta Trunk, e dessa forma, não irá realizar auto-negociação com a porta do outro switch.

• A porta trunk no switch da rede do usuário deve ser configurado manualmente como trunk.

Exercício 4

B = 10.26.136.60

vlan1

vlan1 vlan30

vlan20

Fa0/23

Fa0/22

Fa0/6-10Fa0/1-5

Fa0/6-10Fa0/1-5

A = 10.26.136.13

C = 10.26.136.184

vlan1 vlan20

Fa0/6-10Fa0/1-5

Fa0/23

Fa0/23

Tunel Tunel

Porta TrunkManual

Native VLAN 1

Porta TunelAccess VLAN 30

Configuração

• Configuração Switch Tunel = A– configure terminal

• interface Fa0/22 - 23– switchport access vlan 30– switchport mode dot1q-tunnel– exit

• vlan dot1q tag native (opcional)

• Configuração Switch Cliente = B e C– configure terminal

• interface Fa0/23– switchport mode trunk– exit

Verificação

• show running-config

• show dot1q-tunnel• show vlan dot1q tag native

MTU

• Para suportar Metro-TAGs o MTU nas portas trunk do switch precisa ser aumentado em pelo menos 4 bytes.– O MTU default para tráfego no switch é 1500 bytes.– Com um TAG o MTU deve se de 1504 bytes

• Porta Fast-Ethernet:– Máximo MTU 1546

• Portas Gigabit-Ethernet– Máximo MTU 9000 bytes

• Para alterar o MTU utilize:– system MTU

Fragmentação de datagramas• As redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a

apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros.

Cabeçalho dodatagrama

Campo de dados do datagrama




Dados1

Dados2

Dados3

Fragmento 1 (Deslocamento 0)



0 600 1200 1500 bytes

Dados1 Dados2 Dados3

o cabeçalho dodatagramaoriginal éreproduzido emcada um dossegmentos.

Formato de um datagrama

• O formato de um datagrama é mostrado abaixo:

VERS HLEN Tipo de serviço Comprimento total

Identificação flags Deslocamento do fragemento

Tempo de vida Protocolo Checksum do cabeçalho

Endereço IP de origem

Endereço IP de destino

Opções IP Preenchimento

Dados

Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4

0 4 8 12 16 20 24 28 31

…..

cabeçalho

dados

Prática

• Utilizando o comando ping do Windows e o Ethereal verifique o processo de fragmentação do IP sobre o Ethernet.

• ping –l tamanho_mensagem_bytes ip_destino –t

• Analise:– Ponto de fragmentação– Identificadores de Fragmento

Aumentar o MTU do sistema

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