18 de noviembre de 2023

EtherChannel: Distribución de la carga de tráfico

Cuando configuramos un EtherChannel o Link Aggregation se constituye una interfaz de canal lógica en la que termina un enlace lógico en el que se asocian varios enlaces físicos para transportar paquetes a través de la infraestructura. Esos paquetes se distribuirán entre los enlaces físicos en función de lo que establece el mecanismo de distribución de la carga de tráfico intrínseco al link aggregation e independiente de otras implementaciones. 
La distribución de la carga se realiza entre los enlaces físicos activos que forman parte del mismo canal lógico. Según la plataforma de hardware en la que estemos trabajando se pueden implementar uno o más métodos de distribución de carga. Estos métodos incluyen el balanceo de tráfico en función de la MAC de origen o de destino, o la dirección IP de origen o de destino, a través de los enlaces físicos. Algunos métodos pueden incluir también los puertos de capa de transporte de origen y destino.

El objetivo de equilibrar la carga no es solo utilizar todos los enlaces disponibles sino también garantizar que los paquetes con la misma información de encabezados (y que por lo tanto pertenecen a la misma sesión o flujo) se reenvíen a través del mismo enlace físico para evitar una posible entrega de paquetes desordenada. 
El equilibrio de carga se realiza a nivel del hardware y está habilitado de forma predeterminada.

Los canales virtuales incorporan esta función de distribución del tráfico basada en los encabezados de los paquetes. Para esta tarea se genera un hash que brinda un patrón binario a partir de información específica de alguno de los encabezados de cada paquete. Todos los paquetes que tengan igual hash serán enviados a través del mismo enlace físico; por este motivo la distribución de carga no es exactamente igual entre todos los enlaces físicos.
La combinación posible de campos utilizados para generar el hash que define el enlace que se utiliza para hacer el envío varía de acuerdo a la plataforma. En switches Cisco, las opciones posibles son:

La selección del modo de balanceo de carga es una opción de configuración global, por lo tanto, afecta a todos los canales virtuales configurados en un mismo dispositivo. No es posible utilizar diferentes métodos para diferentes canales.
En caso de duda se pueden verificar las opciones disponibles en un dispositivo utilizando el siguiente comando:

Switch#configure terminal
Switch(config)#port-channel load-balance ?

El algoritmo de hash (una operación XOR) da un producto que brinda un patrón binario de unos y ceros. Se utiliza ese patrón binario para definir a través de qué enlace se envía la trama. Con este propósito el sistema también identifica cada uno de los puertos físicos del canal con un patrón binario.
Por ejemplo, si consideramos un canal virtual integrado por 4 enlaces físicos, cada enlace será identificado consecutivamente con uno de los siguientes patrones: 00, 01, 10 y 11. 
Un canal virtual compuesto por 2 enlaces físicos, utiliza 1 bit para identificar a cada uno de esos enlaces; un canal virtual de 4 enlaces, utiliza 2 bits para identificar a cada uno; y un canal virtual de 8 enlaces utiliza 3 bits para identificar a cada uno.
De allí que la sugerencia de diseño es que los enlaces link aggregation estén conformados para 2, 4 u 8 enlaces físicos (siempre potencias de 2).
  • Este mecanismo de distribución de la carga asegura que todas las tramas y/o paquetes de las comunicaciones entre 2 dispositivos sean reenviados utilizando el mismo enlace físico mientras esté disponible.
  • Si se opta por distribuir la carga en función de direcciones IP, cuando el canal virtual recibe tráfico no IP lo distribuirá en función de las direcciones MAC.
  • Cuando la cantidad de enlaces físicos no es una potencia de 2 la distribución de carga no se hará de modo uniforme ya que deberá utilizar algunos enlaces físicos más que otros.
  • No es posible controlar qué comunicación se envía a través de qué puerto.


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