Materia Redes de Computadoras. Departamento de Electrónica Facultad de Ingeniería Universidad de Buenos Aires

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FIUBA - 6662 - MultiPath Routing & Load Balancing - M. Utard - P. Ronco - Sept/09Pag. 1

Materia 66.62 Redes de Computadoras

Departamento de Electrónica

Facultad de Ingeniería

Universidad de Buenos Aires

“Balance de carga y ruteo de camino múltiple

(Multipath routing & load balancing)”

Ing. Marcelo Utard – Ing. Pablo Ronco

Lunes 28 de Septiembre de 2009

Agenda

• Introducción

–

Topología mallada

–

Multipath routing

–

Load Balancing

• IP Routing CIDR

• MPR Multi-Path Routing

• Implementaciones: Cisco, Juniper

• Conclusiones

• Bibliografía

Nota: abordamos este tema para IP meshed networks, no

para ad-hoc mobile wireless networks.

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Introducción

Meshed Networks

• Topologías de red estrella o árbol

–

singlepath

• Topologías de red malladas

–

multipath

Introducción

Multipath routing

• Ruteo por caminos múltiples

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Introducción

Load-balance

• Balanceo de carga

–

Mayor throughput (bandwith

aggregation)

–

Mejor aprovechamiento de la red

(ancho de banda de los links)

Ruteo IP CIDR

CIDR (Classless Internet Domain Routing)

seleciona en su “IP Routing Table”

la ruta para llegar al destino

en función de:

• Dirección destino del datagrama IP

• Dirección destino de la ruta

• Máscara de la ruta

• Métrica de la ruta

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Ruteo IP CIDR

Algoritmo CIDR:

• para cada ruta de la IP Routing Table

• hace la AND de

–

dirección destino del datagrama

–

máscara de la ruta

• si = dirección destino de la ruta,

• se dice que “matchea” esa ruta.

Ruteo IP CIDR

• Si no “matchea” ninguna ruta,

descarta el datagrama

• Si “matchea” sólo una ruta,

hace “forwarding” del datagrama

hacia la interfaz y el “next hop”

de dicha ruta

• Si “matchea” varias rutas de <> máscara,

selecciona la de máscara más larga.

(recorre la tabla en orden decreciente de

longitud de máscara)

Si “matchea” varias rutas de = máscara,

significa que hay caminos múltiples

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Routing Table

Configuración de las rutas en la Routing Table

• Ruteo estático

• Ruteo dinámico vía Routing Protocols

Multi-Path Routing & Load balancing

• con Static Routing

• con Routing Protocols

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Multi-Path Routing

MPR Multi-Path Routing

los routers implementan algoritmos de

ruteo que aprovechan los caminos

múltiples de las topologías malladas

haciendo balanceo de carga.

Pueden ser configurados para

• seleccionar la mejor ruta (menor métrica)

• hacer balanceo de carga

–

con las rutas de = métrica

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Multi-Path Routing

MPR Load Balancing

Variantes:de implementación:

• ECMP (Equal Cost MultiPath) vs Non ECMP

• Per Packet o Per Flow (Destination)

• SMPR (Static) vs AMPR (Adaptive)

RFC 2991 y 2992

MPR

ECMP & Non ECMP

ECMP (Equal Cost MultiPath)

• balancea el tráfico entre todos los caminos

disponibles con igual costo (métrica) para el

mismo destino.

Non ECMP

• balancea el tráfico entre todos los caminos

disponibles con distintos costo para el mismo

destino.

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Static & Adaptive MPR

SMPR (Static MultiPath Routing)

• Balancea el tráfico sin tener en cuenta el

estado de la red (en términos de performance)

AMPR (Adaptive MultiPath Routing)

• Balancea el tráfico en función del estado de la

red

• Debe recibir información del estado de la red

• Funciona para flujos de larga duración y en

redes con gran cantidad de tráfico (backbone

de ISPs)

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Load Balancing MPR en CISCO

• Funcionalidad incluida en el IOS

(el sistema operativo de los routers Cisco)

• Opera por defecto en modo ECMP

• Soporta ECMP (variance=1):

–

Static Routes

–

RIP, RIP v2, OSPF, IGRP, EIGRP

–

BGP

• Soporta Non ECMP (variance>1):

–

GRP, EIGRP

–

Distribución de carga en función de la

métrica

• Per-Flow & Per-Packet Load Balancing

Load Balancing MPR en JUNIPER

• Funcionalidad incluida en el sistema operativo

de los routers Juniper

• Opera por defecto hasta 4 caminos

• Soporta ECMP

–

Static Routes

–

RIP, RIP v2, OSPF

–

BGP

• No Soporta Non ECMP

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Conclusiones

• Las redes de topología mallada ofrecen

caminos multiples para alcanzar cada

destino.

• Los routers pueden utilizar el “mejor” de los

caminos múltiples, lo cual permite mejorar la

disponibilidad (tolerancia a fallas)

• En los routers se pueden aplicar técnicas de

Traffic Engeneering como MultiPath

Routing y Load Balancing para

aprovechar los recursos de la red y

obtener mejor performance (througput).

• La mayoría de los fabricantes de routers

implementa ECMP.

• Por ahora, los avances para optimizar MPR

están aún en investigación.

Bibliografía

• "Internetworking with TCP/IP; Vol. I:

Principles, Protocols and Architecture, 5th.

Edition", Douglas E. Comer, Prentice Hall

2006

• "Internetworking Technologies Handbook",

M. Ford, H.K.Lew, S. Spanier, T. Stevenson,

Cisco Press 1997

• RFC2991 - Multipath Issues in Unicast and

Multicast Next-Hop

• RFC2992 - Analysis of an Equal-Cost

Multi-Path Algorithm

• Cisco Web Site

www.cisco.com

• Juniper Web Site www.juniper.com

• Apuntes www.fiuba6662.com.ar

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Muchas

gracias por su

atención

Ing. Marcelo Utard

Ing. Pablo Ronco