Routers IP

Bexen Campos

Christian Schlageter

Pablo Gonzalez

Introducción Hasta hace algún tiempo atrás el rendimiento en Internet

estaba limitado a la velocidad de los links, es decir, a los cables.

Con la masificación de la fibra óptica esto ha cambiado y son ahora los routers quienes no pueden manejar los enormes flujos de información.

Se han propuesto mejoras orientadas a:—Acelerar la búsqueda en las tablas de diversas maneras—Distribuir la operación de búsqueda—Aumentar la capacidad de transferencia interna (space

division switching)

Este tipo de router se conoce como switched routers o layer 3 switches

Un router tradicional

Packet switching

fabric

Line card

Line card Line card

Routing processor

Main forwarding

engine

Cuenta con varias interfaces de red (line cards) a donde llegan los paquetes.

Los paquetes son dirigidos al procesador central quien calcula la ruta y los devuelve a las LC

Esta forma de operar es altamente centralizada y la causa de que un router tradicional no pueda ser más eficiente

Más específicamente:—El procesador de ruteo realiza la

mayoría de las operaciones de ruteo ayudado por una tabla de ruteo maestra mantenida por el procesador de red, quien además implementa los protocolos de ruteo.

—Cada LC incluye un procesador y una memoria caché con las últimas rutas.

—Aquellos paquetes cuyas rutas se desconozcan son enviados al procesador de ruteo.

—Entre una LC y el procesador se ruteo sólo se envían headers, paquetes enteros son enviados solamente entre LC’s.

Un router tradicional

Packet switching

fabric

Line card

Line card Line card

Routing processor

Main forwarding

engine

Arquitectura distribuida

LFE: Local forwarding engine

El MFE contiene la tabla de ruteo maestra y el procesador de ruteo

Un paquete es enviado al MFE sólo cuando una ruta no puede ser calculada.

Packet switching

fabric

Line card

Line card Line card

Network processor

Main forwarding

engine

LFE

LFE LFE El procesador de

ruteo baja tablas de ruteo y las distribuye a cada LFE

Arquitectura paralela IPS: IP Switching

controller Las unidades de

cálculo de rutas están separadas de las LC’s y son compartidas entre ellas.

Se emplea un modelo cliente-servidor: cada vez que llega un paquete a una LC esta hace una solicitud al grupo de MFE y aguarda por la respuesta.

Packet switching

fabric

Line card

Line card Line card

Routing processor

IPS

IPS IPS

Forwarding engines

Todas estas unidades mantienen las mismas tablas de ruteo

Futuras mejoras

Una forma de disminuir aún más el número de operaciones de búsqueda en las tablas de ruteo consiste en aplicar IP switching en las LC, ya sea en la arquitectura distribuida o en la paralela.

El IP switching consiste en una especie de memoria caché de la información de ruteo de manera de que sucesivos paquetes provenientes de la misma fuente puedan ser enviados directamente a la LC de destino sin necesidad de implementar una nueva búsqueda.

El costo de las mejoras

La pregunta central es: ¿Existe una buena relación precio v/s rendimiento?

Se puede observar que el costo de las mejoras recae casi exclusivamente en los “forwarding engines” ya que en estas unidades recae la velocidad de procesamiento, siendo el número y la forma en que se ocupan, la diferencia entre distintas arquitecturas.

El proceso de minimizar el costo del router se resuelve mediante técnicas numéricas y analíticas que escapan al alcance este curso.

Conlusiones

Considerando que el costo es una función de la capacidad de procesamiento de las MFE y LFE, se puede concluir lo siguiente:

Para arq. Distribuida:—Si el costo de una MFE LFE conviene usar una arq.

Centralizada—En caso contrario conviene que todas las solicitudes sean

primero procesadas por la LFE antes de ser enviadas a la MFE

Para arq. Paralela:—Se comprueba que el costo depende linealmente de la

capacidad de procesamiento del router (mayor #MFE, mayor costo, mayor capacidad de procesamiento)

—Los costos se reducen al usar IP switching

Conlusiones

Distribuida

Paralela

0 2 4 107p/s

108

4

2

1

Cos

to ó

ptim

o

Tasa de arribo

Hasta 20*106 p/s conviene usar arq. distribuida Mas allá de esta tasa de arribo la única solución viable es

la arq. paralela

Routers

3ComLANple

x2500Clasificación

• LAN/Workgroup

Técnica de Conmutación de IP

• Fast IP

Arquitectura

• Ethernet 16 (TX, FL), Fast Ethernet 2 (TX, FX), FDDI 2 (UTP, fiber), ATM OC-3 2 (fiber)

3ComLANple

x2500Arquitectura

• ASIC- RISC

• Filtro de paquetes

• Sopota IP, IP multicast, IPX y Apple Talk

Clasificación

• LAN/Workgroup

Técnica de Conmutación de IP

• Tag Swiching de Cisco

Arquitectura

• Modelos con 5, 7 y 13 slots

• Pueden ser utilizados con interfaces ethernet, fast-ethernet, token ring, FDDI y ATM

CiscoSerie7500

Arquitectura

• Desarrollado para funcionar como un Tag Edge Router

• Soporta ATM Forum UNI 3.0/3.1

• Soporta todos los tipos de tráficos (CBR, VBR, ABR, UBR)

• No bloqueante (de acuerdo con el fabricante)

• Procesador RISC R4000 a 100MHz

CiscoSerie7500

Capacidad

• Capacidad de conmutación de 1,066Gbps (7505) y 2132Gbps (7507 y 7513)

Tolerancia a fallas

• Redundancia de fuentes de alimentación con balance de cargas

• Redundancia de procesador

• Hot-Swappability de dos módulos de sistema y fuente de alimentación

CiscoSerie7500

Direccionamiento

• SNMP vía IP. Funciones adicionales a través de software

CiscoSerie7500

Cisco 7200

Clasificación

• WAN/Enterprise

Técnica de Conmutación de IP

• Tag Swiching de Cisco

Arquitectura

• Modelos con 4 y 12 slots

CiscoSerie

12000

Arquitectura

• Los slots pueden ser ocupados por diversas placas: 4 puertas Packet-Over-SONET OC3/STM-1 155Mbps; 1 puerta Packet-Over-SONET OC12/STM-4 622Mbps; 1 puerta Packet-Over-SONET OC12/STM-4 622Mbps

• No bloqueante

• Procesador RISC R5000 a 200MHz

CiscoSerie

12000

Capacidad

• Capacidad de conmutación de 5Gbps (12004) y 60Gbps (12012)

Tolerancia a fallas

• Redundancia de fuentes de alimentación con balance de cargas y módulos, del subsistema de ventilación y de la matriz de conmutación

• Hot-Swappability de dos módulos de sistema y fuente de alimentación

CiscoSerie

12000

CiscoSerie

12000Direccionamiento

• SNMP vía IP. Funciones adicionales a través de software

Cisco 12008

EL FIN

SNMP Simple Network Managment Protocol

•En los inicios de ARPANET, si el retardo a un servidor se hacia inesperadamente grande simplemente se ejecutaba ping.

•ARPANET se transformo en el WWW por lo que se necesitaba de mejores elementos para la administración de la red.

•Así en mayo de 1990 aparece la primera versión de SMTP, actualmente la más popular es la versión dos (SMTPv2).

SNMP Simple Network Managment Protocol

•SNMP provee una manera sistematica de monitoriar la red.

•Aunque SNMP fue diseñado con la idea de ser simple por lo menos un autor (Stallings) logro un libro de 600 páginas.

SNMP Simple Network Managment Protocol

•El modelo SNMP- Manged nodes- Management stations- Managment information- A managment protocol

PrinterHost Router

ManegmentStation

BridgeLAN

Maneged node

Protocolo SNMP

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Fast IP

•Es una tecnología desarrollada por 3Com, para mejorar la capacidad de comunicación en redes IP.

•La idea es eliminar el ruteamiento permitiendo que el trafico fluya por caminos conmutados.

•Esta basado en Next Hop Resolution Protocol (NHRP).

Fast IP

• NHRP no es un protocolo de ruteamiento, es un protocolo de resolución de direcciones entre subredes lógicas IP

•El beneficio mas claro es la eliminación de pasadas de paquetes por ruteadores extra.

Es

tac

ión

A

Es

tac

ión

B

Router

Conmutador X Conmutador Y

Fast IP

Solicitud NHRP

Respuesta NHRP

• Funcionamiento de Fast-IP.

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Tag Switching

• Tecnología desarrollada por Cisco, que combina el tráfico de la capa 2 y el ruteamiento de la capa 3.

•La idea es agregar rótulos a los paquetes para el transporte en redes basadas en células.

•Estos rótulos dicen como deben procesar los conmutadores a los paquetes.

Tag SwitchingSe compone básicamente de los siguientes elementos:

• Ruteadores de Borde (Tag Edge Routers): Capa3• Conmutadores de Rótulo (Tag Switches):Capa2 y 3• Tag Distribution Protocol (TDP).

Routeadores de

borde

Conmutadores de

Ruteo

Protocolo de Tag SwitchingVolver