Redes de Alto Desempenho

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1 Redes de Alto Desempenho Professor Guerra Faculdades Santa Cruz

2 Protocolo BGP

3 Conceitos de Internet a Internet é um conjunto de redes distintas, agrupadas em estruturas autônomas (AS); um AS não está relacionado com dimensões geográficas; um AS possui Pontos de Presença (POP) que atende seus clientes ; vários AS podem trocar dados entre si através de Network Access Points (NAP) - ou Ponto de Troca de Tráfego (PTT). Casos no Brasil: ANSP, METROSP e PRIX.

4 Exemplo: Estrutura da Internet clientes POP AS1 NAP NAP Provedor Nacional NAP Provedor Regional AS3 POP AS2 POP clientes Provedor Nacional clientes clientes

5 NAP ANSP

6 Conceitos de Internet cada AS possui um conjunto de IPs alocados exclusivamente a ele, agregados em um bloco chamado CIDR - Classless Inter-Domain Routing; é importante agregar rotas em em blocos CIDR maiores de forma que um AS não aumente tanto a tabela de roteamento mundial (Full Routing); hoje temos mais de 200 mil entradas de rotas na tabela mundial, isto é complicado para os roteadores administrarem.

7 Conceitos de Internet CIDR (1) exaustão de endereços IPs e aumento de rotas nas tabelas de roteamento; CIDR é um modelo de endereçamento para internet que permite uma alocação muito mais eficiente de endereços IPs, fornecendo um mecanismo para agregação de informações de roteamento; rede IP é representada por um prefixo = endereço IP e alguma indicação dos bits mais significativos deste endereço; Por exemplo, > Classe C; CIDR /16. O /16 é uma indicação que se está usando 16 bits de máscara, contados a partir da esquerda. Isto é similar a /

8 Conceitos de Internet CIDR (2)

9 Conceitos de Internet CIDR (3) Prefixo CIDR Classe C Equivalente Endereços de Hosts /27 1/8th of a Class C 32 hosts /26 1/4th of a Class C 64 hosts /25 1/2 of a Class C 128 hosts /24 1 Class C 256 hosts /23 2 Class C 512 hosts /22 4 Class C 1,024 hosts /21 8 Class C 2,048 hosts /20 16 Class C 4,096 hosts /19 32 Class C 8,192 hosts /18 64 Class C 16,384 hosts / Class C 32,768 hosts / Class C (= 1Class B) 65,536 hosts / Class C 131,072 hosts / Class C 262,144 hosts / Class C 524,288 hosts

10 Conceitos de Internet CIDR (4) permite o uso de VLSM (variable lenght subnet mask); representado pela notação simplificada /XX; é usado pelos protocolos de roteamento nas manipulações de tabelas de rotas; rota mais específica terá sempre preferência!

11 Conceitos de Internet CIDR (4) decisão entre 2 prefixos diferentes para mesma rota será pela máscara mais específica /24 via caminho /16 via caminho 2

12 Conceitos de Internet Endereços IPs IANA (Internet Assigned Numbers Authority): Distribui Grandes Blocos de Endereços para 5 Regiões. AfriNIC.: Africa, parte da Oceania APNIC...: Parte da Ásia, parte da Oceania ARIN (American Registry for Internet Numbers): Canada, maior parte do caribe, ilhas do Atlântico Norte e EUA. LACNIC..: América Latina e parte do Caribe RIPE NCC: Europa e Ásia Central

13 Distribuição das Entidades

14 Distribuição IPs áreas de alocação atual: Multiregional 192 até 193 Europa 194 até 195 Outros 196 até 197 América do Norte 198 até 199 América Central/Sul 200 até 201 Costa do Pacífico 202 até 203 Outros 204 até 207 redes reservadas RFC 1918 (class A: 10.x.x.x, class B range: , class C range: x x )

15 Distribuição IPs Quem recebe os endereços IPs: ISPs (Internet Service Providers) LIRs (Local Internet Registries) NIRs (National Internet Registries) A alocação geralmente é de um /20 No Brasil: a FAPESP já controla blocos IPs alocados para ASs brasileiros através de base de dados e conta com a colaboração dos ISPs para atualização desta base (blocos designados e reversos).

16 Conceitos de Internet Quem distribui Número do AS para o Brasil é o LACNIC. 2 Situações para solicitar ASN (Autonomous System Number): Uma política de roteamento única uma política que difere daquelas praticadas pelo seu provedor Internet. Ou, uma rede com mais de uma conexão independente à Internet (Multi-homed site). O padrão de atribuição de ASN é de 16 bits, mas já estão sendo fornecidos ASN de 32 bits. Obs: Esgotamento de ASN de 16 bits entre 2010 e 2016.

17 Conceitos de Internet Custos

18 Conceitos de Roteamento roteamento estático roteamento dinâmico Interior Gateway Protocol (IGP) RIP, IGRP, EIGRP, OSPF e ISIS Exterior Gateway Protocol (EGP) BGP

19 BGP - Introdução AS 200 BGP AS 3 AS 1 IGP BGP IGP

20 BGP - Conceitos protocolo usado para troca de informações de rotas entre ASs número do AS, blocos CIDR e atributos definido pelas RFCs 1771 e 1772 constrói um grafo dos caminhos (paths) entre as rotas aprendidas dos vizinhos (peers) permite manipular os caminhos com uso de atributos BGP vizinhos internos e externos (ibgp e ebgp)

21 BGP - Conceitos Como o BGP trabalha estabelece uma sessão TCP 179 entre os dois roteadores que trocam mensagens da sessão no primeiro fluxo, toda a tabela é transmitida (dado os critérios de filtragem) posteriores atualizações são incrementais a table version é mantida estável dentro do AS em não havendo atualizações mensagens de keepalive são trocadas entre os peers periodicamente qualquer erro, mensagens são trocadas (quando possível) e a sessão é encerrada.

22 BGP - Conceitos sp>sh ip bgp summ BGP router identifier , local AS number 1916 BGP table version is , main routing table version network entries and 1634 paths using bytes of memory 393 BGP path attribute entries using bytes of memory 182 BGP route-map cache entries using 2912 bytes of memory 65 BGP filter-list cache entries using 1040 bytes of memory Dampening enabled. 1 history paths, 11 dampened paths 485 received paths for inbound soft reconfiguration BGP activity 6703/6091 prefixes, 80607/78973 paths Como o BGP trabalha Neighbor V AS MsgRcvd MsgSent TblVer InQ OutQ Up/Down State/PfxRcd :01: d02h Active :02: w4d w0d d12h d03h Active :38: d23h w6d w6d 1 sp>

23 BGP - Conceitos Conceitos Importantes peers são roteadores que possuem sessões BGP entre si ibgp são sessões estabelecidas dentro do mesmo AS, onde: os roteadores não necessitam estar diretamente conectados (usa-se protocolos IGP para atingi-los) procura minimizar os anúncios entre os routers ibgp full mesh é uma conexão completa entre os roteadores ibgp (todos falam com todos), isto é fundamental em um ambiente ibgp ebgp são sessões com ASs diferentes, as tabelas são trocadas completamente (na primeira vez), e atualizadas através de mensagens de updates

24 PROTOCOLO BGP - Tipos ebgp (exterior BGP): troca de rotas entre ASs os peers ebgp, não podem estar conectados de outra forma que não seja a direta, seja link serial ou interface Ethernet. Anuncia todas as rotas que conhece ibgp (internal BGP): as sessões estabelecidas entre os roteadores acontece internamente ao AS. os neighboors não tem obrigação de estar diretamente conectados através de um link serial ou via interface Ethernet. é necessário estabelecer sessões BGP entre todos os roteadores que "falam" ibgp, formando uma " malha completa" (full mesh) de sessões ibgp dentro do AS.

25 PROTOCOLO BGP - Tipos Peering ibgp AS 200 ebg AS 90 AS 92 ebg ebg ibgp ibg AS 91

26 BGP CONCEITOS FUNCIONAIS Multihomed AS Transito and Não-transito AS O AS da Cliente não é trânsito para nenhum outro AS Internet Global Embratel AS 4230 MEU AS AS 2000 Intelig AS MEU AS é Multihomed pois possui saída global pela Embratel, pela ImpSat, e também é trânsito para o AS-CLIENTE Situação em Maio/99 POP/PR - UFPR AS-CLIENTE AS 25000

27 PROTOCOLO BGP - Atributos são um conjunto de parâmetros usados para controlar informações específicas relativas a rotas, como informação sobre o caminho (path), grau de preferência da rota, o valor do next-hop da rota e informações sobre agregação. Estes parâmetros são usados pelo algoritmo do BGP como elementos para decisão da escolha das rotas e para decisão sobre filtragem de rotas. Alguns dos atributos do BGP são: AS_path Next hop Local preference Multi-Exit Discriminator (MED) Origin Atomic Aggregator Agregator Community Weight

28 PROTOCOLO BGP Vendo o ASPAH Exemplo BGP-4 portao#sh ip bgp BGP table version is 1341, local router ID is Status codes: s suppressed, * valid, > best, i - internal Origin codes: i - IGP, e - EGP,? - incomplete BGP4 Network Next Hop Metric LocPrf Weight Path *> / i *> ? *> ? * / i *> i * / i *> i * / i *> i *> / i *> / i * i

29 MPLS

30 MPLS Multi Protocol Label Switching; é um eficiente mecanismo de encapsulamento; utiliza labels adicionados aos pacotes para transporte dos dados; tecnologias de camada 2 (L2) podem rodar sobre uma rede MPLS; é uma tecnologia para entrega de serviços IPs; permite engenharia de tráfego.

31 MPLS - Labels Labels são definidos manualmente ou através de um protocolo durante a configuração de um caminho; Os Labels mudam em cada segmento do caminho; Labels tem um significado local.

32 MPLS Estrutura Pacote IP 32-Bit (Cabeçalho MPLS) Label = 20 Bits COS/EXP = Class of Service, 3 Bits S = Bottom of Stack, 1 Bit TTL = Time to Live, 8 Bits

33 MPLS (Benefícios Atuais) Separação entre roteamento (controle) e encaminhamento (movimentação dos dados); Algoritmo simples de encaminhamento utilizado para vários serviços e tipos de tráfegos; Pacotes podem ser assinalados para um LSP (Labelswitched path) baseado em combinações de redes e aplicações, uma combinação de origem e destino, uma específica definição QoS (quality-of-service), grupo IP Multicast, ou identificador de VPN (virtual private network); Utilização de infraestrutura única para gerenciar e implantar novos serviços sobre uma mesma infraestrutura.

34 MPLS Utilização

35 MPLS (Alguns Elementos) PE Provider Edge router PC ou P Provider Core router CE Customer Edge router (CPE) TE Traffic Engineering AToM Any Transport over MPLS LSP Label- Switched Path

36 Roteamento Tradicional A REDE IP TRADICIONAL B

37 Roteamento MPLS Transit Egress label A REDE IP MPLS B Ingress

38 Qos

39 QoS Atributos Nível de Serviço DELAY (Latência) Variação de DELAY (Jitter) Perda de Pacote

40 QoS Vantagens habilita o uso de aplicações em tempo real como VoIP; aumento de produtividade com associação de níveis de serviço as aplicações críticas; redução de custos através da otimização de banda; garante maior disponibilidade da rede em eventos inesperados, como ataques.

41 QoS Vantagens

42 QoS Como Definir definir os objetivos a serem alcançados via QoS; analisar o nível de serviço requerido para as várias classes de tráfego e como deve ser fornecido; projeto e teste das políticas de QoS para implantação da rede em produção; definição de um cronograma (fases) para implantação das políticas numa rede em produção.

43 QoS Vantagens

44 QoS Exemplo Implantação

45 QoS O que fazer classificar e marcar os pacotes; ter flexibilidade na definição de políticas para tratar as marcações; ferramenta e recursos de tratamento homogêneo do QoS.

46 QoS tipos de marcação Marcações mais comuns realizada poder ser feita nas camada 2 ou camada 3: Camada 2: 802.1Q/P CoS, MPLS EXP. Camada 3: IP Precedence e DSCP

47 QoS - Tratamento Vermelho: Violou a política e nenhum tráfego será permitido. Amarelo: Pouca violação e permito algumas rajadas. Verde: Tráfego ficou dentro das políticas definidas.

48 QoS - Tratamento Mecanismos: Limitação; Compressão; Fragmentação e Interleaving.

49 QoS - Funcionamento Política e Tratamento Classificação e marcação Scheduling (Enfileiramento e Drop-Seletivo) Limitador de Tráfego Mecanismos Específicos de Link

50 VPN

51 VPN Definições é um conjunto de sites que tem permissão para comunicação entre si; é definida pelo conjunto de políticas administrativas: Conectividade e QoS Necessidades específicas dos clientes de uma VPN; Pode ser implementado pelo provedor de serviço VPN (BGP/MPLS VPN). conectividade flexível entre os sites (full mesh ou não); Sites podem pertencer a mesma ou diferentes organizações (intranet e extranet); Alguns sites podem estar conectados em provedores distintos.

52 VPN Tipos VPNs L2; Clientes conectados via camada 2, tal como Frame Relay, ATM, Ethernet e conexão ponto-a-ponto; Pode-se ter múltiplas conexões lógicas ou apenas uma em cada ponto. VPNs L3: Os pontos do cliente são conectados com o roteador do fornecedor de serviços de rede; O fornecedor é responsável por: Distribuir as informações de roteamento para os sites pertencentes a VPN Deve existir uma separação da tabela de roteamento entre as vpns. Pode-se ter múltiplas conexões lógicas ou apenas uma em cada ponto.

53 VPN Tradicional x VPNs/MPLS Overlay VPN (Trandicional( Trandicional) problema de escalabilidade dependência do transporte complexidade de sobreposição com QoS, tunnels e IP VPN baseada em MPLS custo previsível e constante independência de transporte facilidade de agrupamento de usuários e serviços habilita QoS dentro das VPNs

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