MetroEthernet
Protocolos Spanning-Tree
PVST
Rapid-PVST
MST
QoS Ethernet
QinQ
MinM
Cascateamento de Switches
• O cascateamento de switches na presença de
VLANS motivou a elaboração dos seguintes padrões
IEEE:
– 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.
Quadros Ethernet
Ethernet I & II
MAC origem
MAC destino
Tipo Proto.
Dados
FCS
(6 bytes)
(6 bytes)
(2 bytes)
(46 a 1500 bytes)
(4 bytes)
MAC origem
MAC destino
Tamanho
Dados
FCS
(6 bytes)
(6 bytes)
(2 bytes)
(46 a 1500 bytes)
(4 bytes)
IEEE 802.3
IEEE 802.1Q
MAC origem
MAC destino
Tipo Proto
(6 bytes)
(6 bytes)
(2 bytes)
VLAN id e
prioridade
Tipo Proto
Dados
FCS
(2 bytes)
(46 a 1500 bytes)
(4 bytes)
(2 bytes)
Tipo 802.1Q = 0x8100
Prioridade (3 bits) + CF (1bit) + VLANID (12 bits)
Interligação de Switches
B
C
VLAN 2
VLAN 2
VLAN 1,2,3
VLAN 1
SWITCH
A
D
SWITCH
TRUNK
ACCESS
VLAN 3
VLAN 1,2,3
Interface Trunk: Tráfego de
Várias VLANs
IEEE 802.1Q
Interface de Acesso: Tráfego
de uma única VLAN
IEEE 802.3
VLAN 1,2,3
SWITCH
VLAN 2
E
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.
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 interface
Trunk.
0x8100
6 Bytes
6 Bytes
2 Bytes
3 Bits
1 Bit
12 Bits
DESTINO
ORIGEM
TYPE
PRIO
CFI
VLAN ID
Esses campos são removidos
quando o quadro é enviado para
uma interface do tipo access.
2 Bytes
TYPE
Dados
CRC
PRIO: IEEE 802.1 P
CFI: Canonical Format Indicator
• 0 em redes Ethernet
Spanning Tree Protocol: STP
• Quando os switches colocados em cascata
formam caminhos com loops fechados, o
encaminhamento de quadros pode levar ao
congestionamento da rede.
• O STP é um protocolo de camada 2 utilizado
para prevenir a ocorrência desses loops.
Loops em Cascateamento de
Switches
• Os switches criam tabelas de
encaminhamento escutando os endereços
MAC de origem enviado para suas portas.
C,D
A
B
A,B
C
D
Cascateamento de Switches
C,D,E,F
E,F
A,B
A
B
C
D
A,B,C,D
E
F
Cascateamento de Switches
A,B,C,D,E,F
A,B,C,D,E,F
A,B,C,D,E,F
A,B,C,D,E,F
A
B
C
A,B,C,D,E,F
D
A,B,C,D,E,F
E
F
Princípio do STP
• O STP é executado em cada switch da rede
• Princípio:
– Somente um caminho ativo pode existir entre 2 estações na
rede
– Bloquear as portas que impliquem em loops fechados.
• A estratégia consiste em escolher um switch como
Root, e construir uma árvore como o menor caminho
até o Root.
SPT
• O STP utiliza um protocolo chamado BPDU:
– Bridge Protocol Data Unit
– Mensagens em Multicast (MAC)
• DE: 0x0180C20000000
• ATÉ: 0x0180C20000010
• STP funciona continuamente, de maneira a
refletir mudanças de topologia na rede.
– Se SPT está ativo, os pacotes multicast são
recebidos, mas não encaminhados.
– Se SPT está desativo, os pacotes multicast são
encaminhados como multicast desconhecido.
Topologia STP
As portas na direção oposta ao
root são chamadas de designadas.
A
RP
B
RP
C
RP
D
As portas na direção do root são
chamadas porta Root
BPDU: Padrão IEEE 802.1D
Campos do BPDU
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protocol Identifier: 0 (SPT)
Version: 0 (ST)
Message Type: 0 (Configuration)
Flags: Topology change (TC), Topology change acknowledgment
(TCA)
Root ID: 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge
Root Path Cost: 4-Bytes custo da Bridge até o root.
Bridge ID: 2-Byte Prioridade + 6-Byte MAC da Bridge (por VLAN)
Port ID: 2 Bytes (usado para escolher a porta a ser bloqueada em caso
de loop)
Message Age: Tempo decorrido desde que a mensagem repassada foi
enviada pelo Root
Maximum Age: Idade a partir do qual a mensagem deve ser ignorada
Hello Time: Intervalo entre mensagens da root bridge
Forward Delay: Tempo que a bridge deve esperar antes de mudar de
estado em caso de mudança de topologia.
Topologia STP
Todas as portas
são DP
Porta Root é
aquela que
tem a menor
distância até
o Switch Root
ROOT = Bridge com a
menor Bridge ID (menor
prioridade ou menor MAC)
Por default, a
prioridade de todos
os switches é 32768.
Esses caminhos foram
bloqueados. Em caso de
caminhos paralelos, a interface
mais lenta é sempre
bloqueada.
Mensagens BPDU
• Todos os switches são root inicialmente
• Todos os switches enviam mensagens BPDU em
multicast para todas as suas interfaces.
• Se SPT está ativo, as mensagens recebidas não são
propagadas pelo switch.
• Se a mensagem recebida por um switch é superior
(menor bridge ID, custo) ele é armazenada, senão é
ignorada.
• Se a mensagem superior for recebida pela porta root,
ela é propagada para as demais portas DP,
correspondendo as redes LAN onde o switch é
designado.
Configuração Default (cisco)
Aprimorando SPT
• É possível induzir o protocolo SPT a escolher
portas e caminhos diferentes para cada
conjunto de VLANs.
• Essa configuração é feita alterando-se o nível
de prioridade (ou custo) associado as portas
trunks.
Mapeamento de VLANs em portas
trunk
• Por default, cada porta trunk pode ser
utilizada por todos as VLANs do switch.
• Todavia, no caso de haver caminhos
redundantes, é possível restringir o uso das
VLANs para portas trunks específicas.
• Isso permite efetuar balaceamento de carga,
mas sem failback.
Exemplo
Fa0/1-16
Fa0/17-24
Fa0/1-16
Fa0/17-24
vlan1
vlan20
vlan1
vlan20
10.0.0.2
2950-1
Gi0/1
2950-2
Gi0/2
Vlan20
somente
Gi0/1
Vlan1
somente
Vlan1
somente
Gi1/0/21
Gi1/0/23
Gi1/0/22
3750-1
Gi1/0/1-12
vlan1
10.0.0.3
Gi0/2
Vlan20
somente
Gi1/0/24
10.0.0.1
vlan20
Gi1/0/13-20
Native VLAN
• Uma porta trunk está sujeita a dois tipos de
tráfego:
– Tráfego com TAG:
• resultantes do tráfego de VLANs de um switch para outro
– Tráfego sem TAGs:
• utilizados normalmente por protocolos intra-switch, como
o protocolo de configuração de portas trunk
• O tráfego sem TAGs é associado a Native
VLAN da porta trunk.
– Por default, a native VLAN das portas trunk é
VLAN 1
Native VLAN
• A fim de haver negociação entre entre portas trunk é
necessário que elas pertençam a mesma VLAN
• Todavia, o tráfego direcionado de uma VLAN para a
porta Trunk não receberá o cabeçalho de VLAN, se
seu código coincidir com a Native VLAN do switch.
Tráfego com TAG
vlan1
vlan20
2950-1
Native VLAN 1
10.0.0.2
Tráfego sem TAG
vlan1
vlan20
2950-1
Native VLAN 1
10.0.0.2
Balanceamento de Carga com
Prioridade de Portas
• O mapeamento estático de VLANs para
portas trunk não permite a reorganização
automática do fluxo de dados quando uma
enlace trunk é danificado.
• A alternativa mais adequada é priorizar a
utilização de certas VLANs em certas portas,
ao invés de bloquear sua utilização.
– Por default, a prioridade de utilização de VLANs
em portas trunk é 128.
Exemplo
Fa0/1-16
Fa0/17-24
Fa0/1-16
Fa0/17-24
vlan1
vlan20
vlan1
vlan20
2950-1
Gi0/1
10.0.0.2
Gi0/2
Fa0/1
Vlan1 prio 16
Vlan20 prio 128
Vlan1 prio 16
Vlan20 prio 128
Gi1/0/21
2950-1
Vlan1 prio 128
Vlan20 prio 16
Gi1/0/23
Gi1/0/22
3750-1
Gi1/0/1-12
vlan1
10.0.0.3
Fa0/17
Vlan1 prio 128
Vlan20 prio 16
Gi1/0/24
10.0.0.1
vlan20
Gi1/0/13-20
Balanceamento de Carga com STP
Path Cost
• Por default, o custo dos caminhos trunk está
associado a velocidade das portas do switch.
– Porta Ethernet: 100
– Porta Fast-Ethernet: 19
– Porta Giga-BitEthernet: 4
• Em caso de haver trunks redundantes para o mesmo
caminho, o STP irá selecionar com caminho com o
menor custo (i.e., maior velocidade).
– Por default, o valor do custo é o mesmo para todas as
VLANs, mas pode ser alterado para prover balanceamento
de carga.
– O custo é acumulativo quando switches são cascateados
Exemplo
Fa0/1-16
Fa0/17-24
Fa0/1-16
Fa0/17-24
vlan1
vlan20
vlan1
vlan20
2950-1
10.0.0.2
Fa0/1
2950-1
Fa0/17
Fa0/1
10.0.0.3
Fa0/17
Vlan1 path 19
Vlan20 path 30
Vlan1 path 19
Vlan20 path 30
Gi1/0/1
Vlan1 path 30
Vlan20 path 19
Gi1/0/3
Gi1/0/13
3750-1
Gi1/0/1-12
vlan1
Vlan1 path 30
Vlan20 path 19
Gi1/0/15
10.0.0.2
vlan20
Gi1/0/13-20
Modos e Protocolos de Spanning
Tree
• PVST+:
– Protocolo da cisco baseado no IEEE 802.1D
– Usa um algoritmo de SPT por VLAN
• Rapid PVST+: (RSTP)
– Convergência rápida baseada no IEEE 802.1w
– Apaga imediatamente as entradas MAC após uma mudança
de topologia, ao invés de aguardar o aging-time de 5
minutos.
• MSTP:
– Baseado no padrão IEEE 802.1s
– Permite mapear múltiplas VLANs em uma única instância de
SPT.
– Executado sobre o RSTP (IEEE 802.1w) (uso obrigatório)
Limitações
• PVST+ e RSTP:
– 128 instâncias de SPT (i.e., 128 VLANs)
• MSTP:
– 65 MST instâncias
– Número ilimitado de VLANs por MST.
MSTP – Multiple Spanning-Tree
Protocol
• MSTP: IEEE 802.1s
–
–
–
–
Melhora a tolerância a falhas
Múltiplos forwarding paths
Permite balanceamento de carga
Mais escalabilidade que o PVST
Problema do PVST
• PSVT permite balanceamento de carga, escolhendo
trunks diferentes para diferentes VLANs.
– D1: root para Vlans 501 a 1000 e D2: root para Vlans 1-500
• Problema: 1000 instâncias de PSVT com uma
topologia de apenas 2 caminhos alternativos.
– Alto consumo de CPU nos switches e pouca escalabilidade.
Padrão 802.1q
• Define apenas uma instância de ST para todas as
VLANs: CST (Common Spanning Tree)
• Não permite balanceamento de carga.
• OBS. PVST não é padrão IEEE 802.1q
Padrão IEEE 802.1s (MST)
• Permite agrupar VLANs em instâncias de SPT.
–
–
–
–
Intancia 1: VLANs 1 a 500
Instancia 2: VLANs 501 a 1000
Cada instância pode ter um caminho diferente.
Apenas duas instâncias de SPT para 2 alternativas de
topologia.
Regiões MST
• A fim de prover maior escalabiliade, o padrão MST define que
uma rede pode ser organizada em regiões
– Cada região pode possuir múltiplas instâncias, sendo
• 1 instância IST (Internal Spanning Tree) – Instância 0
– Transmite BPDUs
• 1 ou mais instâncias MST
– Transmite MSTP BDUs
IST Master
MST
Region 1
IST Master
IST Master
MST
Region 2
MST
Region 3
Região MST
• Switches pertencem a mesma região MST se:
– Tiverem o mesmo nome de região
– Tiverem a mesma versão
– Tiverem o mesmo mapeamento de instâncias para
VLAN
Exemplo
Fa0/1-16
Fa0/17-24
Fa0/1-16
Fa0/17-24
vlan1
vlan20
vlan1
vlan20
2950-1
Gi0/1
10.0.0.2
2950-1
Gi0/1
Gi0/2
Instancia 2
Vlan 2,20
Instancia 2
Vlan 2,20
Gi1/0/22
Gi1/0/23
3750-1
Gi1/0/1-12
Gi0/2
Instancia 1
Vlan 1,10
Instancia 1
Vlan 1,10
Gi1/0/21
10.0.0.3
vlan1
Gi1/0/24
10.0.0.1
vlan20
Gi1/0/13-20
Qualidade de Serviço em Switches
Ethernet
Edgard Jamhour
QoS em Switches da Cisco
• Baseado em Serviços Diferenciados
• Possibilidade de executar priorização
utilizando informações da camada 2 ou 3.
• Camada 2:
– Bits de prioridade dos TAGs IEEE 802.1Q
– Campo COS: Class Of Service (IEEE 802.1P)
• Camada 3:
– Campos TOS, renomeados para DSCP
Informações para Classificação de
QoS nas Camadas 2 e 3
COS: IEEE 802.1P
• 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
Operações de QoS no Switch
ENTRADA
SAÍDA
Fluxo de Tráfego no Switch
• As filas são utilizadas para impor o QoS no tráfego.
• As filas podem possuir uma quantidade específica de banda e
níveis diferentes de descarte.
O switch possui duas
filas de entrada
O switch possui quatro
filas de saída
Cenário de Estudo 1:
Usuário
VoIP
Usuário
Dados
Fa0/5-6
Fa0/7-8
2950-1
NíVEL
EDGE
Usuário
VoIP
Usuário
Dados
Fa0/5-6
Fa0/7-8
10.0.0.2
2950-2
10.0.0.3
Gi0/1
Gi0/1
Trunk
Trunk
Gi1/0/23
Gi1/0/21
3750-1 10.0.01
NÍVEL
CORE
Gi1/0/5-6
Usuário
Dados
Gi1/0/7-8
Usuário
VoIP
Criando ACL Policies
• Políticas definem os critério que permitem classificar,
marcar e policiar o tráfego em uma interface
Access-List
...
Classe
(critério de
classificação)
Policy
Access-List
Ação de Marcação
Policiamento
Interface
Policiamento
Modelo Token Bucket
– Permite adequar o tráfego em torno de uma taxa
média, com rajadas de intensidade controlada.
saída
(bytes/s)
d <= b/p
r bytes/s
p
r
R
b bytes
t
chegada
reserva
saída
R
p bytes/s
B
Serviço
Garantido se
r <= R
Classificação
TOS, DSCP, CoS ou UnTrust
Trust DSCP
Trust COS
sem tag
COS
Default da
Porta
com tag
Use o
COS do
Frame
Aplique o Mapa CoS-toDSCP
Use DSCP
Não Confia
Trust ToS
Aplique o Mapa
IP Prcedence-toDSCP
Testa as Politicas
da Porta
Achou
politica
Aplica o DSCP ou
CoS da política
Não
achou
politica
Aplica
DSCP 0
Aplique o Mapa
CoS-to-DSCP
Mapeamentos Default
•
•
•
•
•
•
•
•
config term
mls qos map cos-dscp 10 15 20 25 30 35 40 45
end
show mls qos maps cos-dscp
Cos-dscp map:
cos: 0 1 2 3 4 5 6 7
-------------------------------dscp: 10 15 20 25 30 35 40 45
Fluxo de Tráfego no Switch
• Duas Filas de Entrada (Ingress Queues)
• Quatro Filas de Saída (Egress Queues)
Descarte Ponderado
• WTD: as filas utilizam um algoritmo de
descarte ponderado, baseado na
classificação dos quadros:
Novos quadros
com Cos 4-5 são
descartados
quando a fila
atinge 60% da
taxa de ocupação
SRR – Shaped Round Robin
• Controla a taxa no qual os quadros são
retirados das filas
– De entrada para o stack ring
– De saída para a porta do switch
• SRR pode ser configurado como:
– shared ou shaped
• Porta de saída
– Shared
• Porta de entrada
SRR
• Shared
– Garante um mínimo de banda para cada fila (em
porcentagem) mas permite uma maior utilização
caso as outras filas estejam ociosas.
• Shaped
– Cada fila de saída possui uma quantidade de
banda limitada
– Mesmo que a banda de outras filas não esteja
sendo utilizada, a banda de uma fila nunca é
excedida.
Tratamento dos quadros na entrada
• Duas filas de
entradas são
suportadas.
• As filas de
entrada podem
ser colocadas em
modo Normal ou
Expedite
• O modo Expedite
tem banda
garantida.
Configuração da Fila de Entrada
3750
• Quais pacotes são associados a qual fila (por DSCP
ou COS)?
• Qual a porcentagem de descarte em cada fila, e qual
CoS, DSCP são mapeados a cada threshold?
• Qual a porcentagem de buffer alocada a cada fila?
• Quanto de banda é alocada a cada fila?
• Existe algum tráfego (como VoIP) que precise ser
tratado com alta prioridade?
Configuração Default para as Filas de
Entrada
Configuração das Filas de Saída
• Quais pacotes (CoS ou DSCP) são enviados para
quais filas de saída?
• Quais as porcentagens de descarte aplicado a cada
uma das filas de saída, e quanto de memória é
reservado para cada tipo de tráfego?
• Quanto de buffer é alocado para as filas de saída?
• A banda da porta de saída é limitada?
• Quão a freqüência em que as filas de saída são
servidas e com qual técnica (shaped, shared, ou
ambas)?
Mapeamento Default para as Filas de
Saída
EtherChannel/IEEE 802.3ad
Tunelamento VLAN /IEEE 802.3ac
Q-in-Q/IEEE 802.1ad
MAC-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 SpanningTree 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
Auto
Desirable
(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.
Exemplo
Fa0/1-16
Fa0/17-20
vlan1
Fa0/1-16
vlan20
vlan1
2950-1 10.0.0.2
Gi0/1
Fa0/17-20
vlan20
2950-2 10.0.0.3
Gi0/2 Gi0/1
Gi0/2
Ether2
PAgP
Ether1
PAgP
Gi1/0/23
Gi1/0/21
Gi1/0/24
Gi1/0/22
3750-1 10.0.0.1
Gi1/0/1-16
vlan1
vlan20
Gi1/0/17-20
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
C
D
B
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
C
D
B
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.
Exemplo: SPT com EtherChannel
Fa0/1-16
Fa0/17-20
Fa0/1-16
Fa0/21
vlan1
Fa0/21
vlan20
Fa0/17-20
vlan1
vlan20
2950-1 10.0.0.2
Gi0/1
Ether1
PAgP
Gi0/2
2950-2 10.0.0.3
Fa0/22 Ether3
PAgP
Fa0/22
Gi0/1
Gi0/2
Ether2
PAgP
Gi1/0/23
Gi1/0/24
Gi1/0/21
Gi1/0/22
3750-1 10.0.0.1
Gi1/0/1-16
vlan1
vlan20
Gi1/0/17-20
Exemplo: Balanceamento de Carga
Fa0/1-16
Fa0/17-20
Fa0/17-20
Fa0/1-16
Vlan 20
Prio 16
vlan1
vlan20
Fa0/21
Fa0/21
vlan1
vlan20
2950-1 10.0.0.2
Gi0/1
Ether1
PAgP
Gi0/2
2950-2 10.0.0.3
Fa0/22 Ether3
PAgP
Fa0/22
Gi0/1
Gi0/2
Ether2
PAgP
Gi1/0/23
Gi1/0/24
Gi1/0/21
Gi1/0/22
3750-1 10.0.0.1
Gi1/0/1-16
vlan1
vlan20
Gi1/0/17-20
Arquitetura Metro Ethernet
Q-in-Q e MAC-in-MAC
WAN
User-facing provider edge (U-PE)
Network-facing provider edge (N-PE)
Provider edge aggregation (PE-AGG)
Ethernet access domains [EADs]
Intra-EAD and Inter-EAD Services
Blocos Funcionais
USUÁRIO
ACESSO
CORE
QinQ
ou
MinM
U-PE
WAN
MPLS
PE
N-PE
MPLS
Networks
MinM e QinQ
Customer
Prem Access
Metro Ethernet
Access/Aggregation
QinQ
Or
MinM
50ms Ethernet
Access Ring
U-PE
Metro Core
QinQ
Or
MinM
WAN
MPLS
MPLS
Networks
N-PE
Os novos padrões QinQ e MinM são utilizados para prover
escalabilidade na construção de backbones metropolitanos.
Gerenciamento em Ethernet
Gerenciamento Ethernet
Customer
Premises
CPE
•
CO/POP
Ethernet
NTU
Backbone
Access
Aggregator
O gerenciamento da camada Ethernet inclui:
• Marcação e Re-Marcação de TAGs VLAN
• Gerenciamento de Banda
• Alarmes de falha e diagnósticos
Edge
Device
QinQ e MinM
IEEE802.1ad QinQ (Stacked VLAN)
IEEE802.1ah MinM (Backbone Provider Bridge)
MinM
Dados
Cabeçalho
na rede do
usuário
QinQ
Cabeçalho
do Service
Provider
• Um novo cabeçalho acrescido pelo
SP contém endereços MAC
• Permite a reutilização de VLANs no
cabeçalho do usuário.
Cabeçalho
Dados da rede do
usuário
VLAN IDs
• As VLANs ID são colocadas no
cabeçalho da rede do usuário.
• Permite a reutilização de VLANs nos
sub-campos
Princípio MinM
Pacotes Ethernet
Chegam da rede
da empresa
O switch de borda
acrescenta um
novo cabeçalho
(SP) com
endereços MAC
O pacote é
encaminhado pela
rede utilizando as
informações do
cabeçalho SP
O switch de saída
remove o
cabeçalho SP
Ethernet
Switches
Site Y
Ethernet
UNI
(destination)
Site X
Ethernet
UNI
(source)
Service Provider
Metro Ethernet
network
User
data
Enterprise
Ethernet
header
SP Ethernet
header
Quadro Mac-in-Mac
Destination MAC address
SP MAC
DA
SP Header
• If destination unknown, then
0xFFFFFF
Source MAC address
SP MAC
SA
Traffic Management
3
ET=0x810
0
C
PF
bits
I
SP Q-tag1
SP Payload
1
12
Tunnel ID
(XXX)
ET=MiM
Service
Tag
Customer
Ethernet
Frame
SP FCS
7
Reser
ved
Future
Growth.
Vendor
specific
fields.
1
P
T
24
Service ID
(YYY)
Payload Type
(data or control)
EVC ID
16M
ET: Ethertype
CTI: Canonical Field Identifier
Princípios do QinQ
a1
Enterprise
CPE
a1 b1
Carrier
Access
Carrier
Core
Carrier
Core
Carrier
Access
Q
a1 b1
a1 b1
Q Q
a1 b1
a1 b1
Q Q Q
a1 b1
b1
Enterprise
CPE
Q Q Q
Q Q
Q
Q in Q data frame format
Customer internal MAC
P-Ethertype
C-MAC DA
S TagSA
C-MAC
P-VLAN
CoS
C Tag
P CFI
C-Payload
P VLAN ID
C-FCS
Customer original Tag
SP CoS
SP EVC ID
4096
Camadas de QoS
• Múltiplas tecnologias de QoS estão disponíveis
em diferentes camadas de rede
QoS Monitoring and
Measurement
• Nenhuma tecnologia sozinha consque prover QoS fim a
fim.
Application-signaled QoS
SIP/SDP, H.323
IP QoS
IP Differentiated Services (DiffServ)
Network-signaled QoS
ATM PNNI, MPLS RSVP-TE or CR-LDP
Traffic Engineered Paths
ATM PVCs, MPLS E-LSPs and L-LSPs
Link Layer QoS
Ethernet 802.1p, VLANs, ATM, PPP, MPLS EXP,
DOCSIS, Frame Relay, 802.11e WLAN QoS
Physical Layer QoS
s, Virtual Circuits (VCs), Ports, Frequencies
QoS Fim-a-Fim
QoS Monitoring / Measurement
Traffic Engineered
Paths - MPLS
Link Layer QoS
– DOCSIS
Cable
Modem
Cable
Access
Provider
Link Layer QoS –
Ethernet 802.1p
L3
Ethernet
Switch
OE MAN
CMTS
Network-signaled
QoS – RSVP-TE
IP QoS - DiffServ
OE
Switch
L2
Ethernet
Switch
Physical Layer QoS
– Port Prioritization
Exemplo de CoS-based SLA
•
•
Service
Class
Premium
Silver
Bronze
Standard
Service Characteristics
CoS ID
4 classes de serviço
CoS determinado via 802.1p CoS
ID
Bandwidth Profile per
EVC per CoS ID
VoIP e Video
6, 7
CIR > 0
EIR = 0
Aplicações de Missão Crítica
(e.g. sistema ERP)
4, 5
CIR > 0
EIR ≤ UNI Speed
Trágo do tipo burst com
necessidade de banda
3, 4
CIR > 0
EIR ≤ UNI Speed
Best effort
0, 1, 2
CIR=0
EIR=UNI speed
Service
Performance
Delay < 5ms
Jitter < 1ms
Loss < 0.001%
Delay < 5ms
Jitter = N/S
Loss < 0.01%
Delay < 15ms
Jitter = N/S
Loss < 0.1%
Delay < 30ms
Jitter = N/S
Loss < 0.5%