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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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10 de septiembre de 2023

Configuración y verificación de EtherChannel (lab)

Este Laboratorio es parte del curso Network Associate de Educática y muestra el procedimiento configuración y verificación de enlaces EtherChannel.

Se muestra la topología completa de la maqueta y se desarrolla el procedimiento completo tal como se describe en mi Guía de Laboratorios CCNA 200-301.

Para ver el desarrollo con mayor comodidad, sugiero abrir el video a pantalla completa.

Para mayor información sobre el curso: https://www.educatica.com.ar/curso-network-associate

Para información sobre la Guía de Laboratorios: https://www.edubooks.com.ar/biblioteca-ccna


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28 de julio de 2019

Distribución de carga en un link aggregation

Link aggregation balancea automáticamente el tráfico sobre el canal virtual que se forma entre los diferentes enlaces físicos que lo componen. Este balanceo se hace utilizando un algoritmo de hashing que utiliza como información de base para el cálculo algunos campos de los encabezados de cada trama o paquete.
Los campos que se utilizan en este cálculo por defecto y las variantes disponibles difieren de acuerdo a la plataforma. En la mayoría de las plataformas Catalyst la opción por defecto es src-dst-ip.


Las opciones disponibles son:


El algoritmo de hash calcula un patrón binario que identifica el enlace físico del canal a través del cual se reenvía la trama. 
Un canal de 2 enlaces físicos utiliza el último bit del hash para definir el enlace que utiliza; un canal de 3 o 4 enlaces físicos utiliza los dos últimos bits; un canal de entre 5 y 8 enlaces físicos utiliza los últimos 3 bits.


Este mecanismo de distribución de la carga asegura que no se utiliza un enlace en desmedro de otros, pero no puede asegurar una distribución uniforme de la carga ya que esto dependerá del tráfico que genere cada dispositivo terminal que atraviesa el canal en su ruta al destino. Por lo tanto, puede ocurrir que un enlace físico tenga significativamente más carga que otros.
NOTA:

No es posible controlar que una conversación utilice un puerto en particular. Sólo se puede modificar el método que se utiliza para la distribución de carga.





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1 de junio de 2019

Port Aggregation - Guía de configuración

La configuración de un port aggregation sea de modo estático o con auto-negociación no es un proceso complicado pero sí requiere atención a los detalles ya que una pequeña imprecisión puede hacer que el port-channel no opere o que algún puerto físico no se integre en él.

Un procedimiento sugerido para la configuración es el siguiente:
  • En primer lugar identifique los puertos que se utilizarán en cada switch.
  • Configure el canal en cada interfaz.o  Asigne el número de channel group.o  Especifique el modo de operación (estático, PAgP o LACP).
  • Configure la interfaz port-channel.
  • Verifique la conectividad.
Consideraciones a tener presentes:
  • No es necesario que las interfaces que integran el canal sean físicamente contiguas o pertenezcan al mismo módulo. Sí al mismo switch.
  • Configure todas las interfaces para operar a la misma velocidad y en el mismo modo de dúplex antes de iniciar.
    No las deje en modo de auto-negociación.
  • Todas las interfaces del canal deben estar asignadas a la misma VLAN o configuradas como troncales.
  • Si las interfaces que forman el canal son troncales antes de integrarlas al port-channel, deben tener permitidas las mismas VLANs.
  • El costo STP no impacta en la la formación del canal. Las interfaces pueden tener configurado diferentes costos.
Configuración de port aggregation capa 2

Switch(config)# interface range GigabitEthernet0/1 – 2
Switch(config-if)# no shutdown
Switch(config-if)# channel-group 1 mode on

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Port-channel1, changed state to up

Switch(config-if)# exit
Switch(config)# interface port-channel 1
Switch(config-if)# switchport mode trunk encapsulation dot1q
Switch(config-if)# switchport mode trunk
Switch(config-if)# exit
Switch(config)# port-channel load-balance dst-ip

Configuración de port aggregation capa 3

Switch(config)# interface range GigabitEthernet0/1 – 2
Switch(config-if)# no shutdown
Switch(config-if)# no ip address
Switch(config-if)# channel-group 1 mode on

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Port-channel1, changed state to up

Switch(config-if)# exit
Switch(config)# interface port-channel 1
Switch(config-if)# no switchport
Switch(config-if)# ip address 172.16.250.2 255.255.255.252

Switch(config-if)# exit

Verificación de port aggregation

Switch# show etherchannel summary
Flags: D – down         P - bundled in port-channel
       I – stand-alone  s – suspended
       H – Hot-standby (LACP only)
       R – Layer3       S – Layer2
       U – in use       f – filed to allocate aggregator
       M – not in use, minimum links not met
       u – unsuitable for bundling
       w – waiting to be aggregated
       d – default port

Number of channel- groups in use: 1
Number of aggregators:            1

Group  Port-channel  Protocol    Ports
------+-------------+-----------+----------------------
1      Po1(SU)       LACP        Gi0/1(P)   Gi0/2(P)


Switch# show etherchannel load-balance

Switch# show interfaces port-channel 1

Switch# show interfaces FastEthernet 0/1 etherchannel



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7 de mayo de 2019

Port Aggregation - Distribución de carga

Port aggregation balancea el tráfico sobre el canal virtual ente los diferentes enlaces físicos que lo componen. Este balanceo se hace utilizando un algoritmo de hashing que utiliza como información de base para el cálculo algunos campos de los encabezados de cada paquete.

Los campos que se utilizan en este cálculo por defecto y las variantes disponibles difieren de acuerdo a la plataforma. En la mayoría de las plataformas Catalyst la opción por defecto es src-dst-ip.
  • dst-ip             Dirección IP destino
  • dst-mac         Dirección MAC destino
  • src-dst-ip       Direcciones IP de origen y destino
  • src-dst-mac   Direcciones MAC de origen y destino
  • src-ip             Dirección IP origen
  • src-mac         Dirección MAC origen
  • src-port          Puerto capa 4 de origen
  • dst-port          Puerto capa 4 de destino
  • src-dst-port    Puertos capa 4 de origen y destino
El algoritmo de hash calcula un patrón binario que identifica el enlace físico del canal a través del cual se reenvía la trama. Un canal de 2 enlaces físicos utiliza el último bit del hash para definir el enlace que utiliza; un canal de 4 enlaces físicos utiliza los dos últimos bits; un canal de 8 enlaces físicos utiliza los últimos 3 bits.
Este mecanismo de distribución de la carga asegura que no se utiliza un enlace en desmedro de otros pero no puede asegurar una distribución uniforme de la carga ya que esto dependerá del tráfico que genere cada dispositivo terminal que atraviesa el canal en su ruta al destino. Por lo tanto, puede ocurrir que un enlace físico tenga significativamente más carga que otros.






  • NOTA
    No es posible controlar que una conversación utilice un puerto en particular. Sólo se puede modificar el método que se utiliza para la distribución de carga.


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4 de mayo de 2019

Port Aggregation (EtherChannel)

La escalabilidad en la capacidad de las redes LAN es un elemento crítico para la evolución de las mismas. En un área dominada por Ethernet se escala básicamente de 10 en 10: 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps…
Escalar en la capacidad de los enlaces Ethernet requiere actualización de hardware y esto es un costo significativo. Este es el lugar para el desarrollo e implementación de recursos como Port Aggregation, también conocido como EtherChannel.

EtherChannel es la tecnología propietaria de Cisco derivada de un desarrollo inicial de Kalpana (empresa de switching adquirida por Cisco) para dar respuesta a esta necesidad de escalabilidad y puesta de operación en los años ‘90.
Con el paso del tiempo dio lugar a la publicación por parte de la IEEE del estándar 802.3ad denominado Link o Port Aggregation.

Ambos protocolos no son compatibles entre sí,
uno es claramente estándar mientras el otro no,
sin embargo, muchas veces los términos EtherChannel, Port Aggregation y Link Aggregation se utilizan como sinónimos lo que puede dar lugar a confusiones.


Características del port aggregation
Al configurar port aggregation es conveniente tener presentes algunos puntos:
  • El canal port aggregation está conformado por cada uno de los enlaces físicos (entre 2 y 8) que lo integran y una interfaz virtual (interface port-channel).
  • El port aggregation conforma una conexión uno a uno. Esto significa que conectan un dispositivo individual a otro dispositivo individual, no uno a varios.
  • Una vez configurado un port aggregation cualquier configuración que se aplica a la interfaz port-channel afecta a la operación de todo el canal.
    Cualquier modificación de configuración que se realiza sobre un puerto físico afecta exclusivamente a ese puerto físico.
  • Todas las interfaces físicas que se integran en el port-channel deben ser de iguales características físicas (medio físico, capacidad).
  • Todas las interfaces físicas deben estar operando a la misma velocidad y en el mismo modo dúplex (por eso se sugiere no dejar estos aspectos librados a la autonegociación).
  • Todas las interfaces físicas deben estar asignadas a la misma VLAN o estar configuradas como troncales con iguales características (VLAN nativa, VLANs permitidas, tec.).
  • Las interfaces físicas que conforman un un canal pueden tener asignado diferente costo de STP.
  • En los switches Catalyst ME, solamente los puertos NNI y ENI soportan negociación dinámica con LACP o PAgP.

Mecanismos de negociación
Hay 2 mecanismos básicos para la definición de un port-channel:
  • Configuración estática.
  • Negociación dinámica.
    Independientemente del protocolo elegido introduce carga de tráfico y demora en la inicialización de los puertos.
    - PAgP
      Es el protocolo propietario de Cisco.
    - LACP
      Es el protocolo estándar definido por la IEEE.

Link Aggregation Control Protocol
  • Corresponde a la especificación IEEE 802.3ad.
  • Permite agrupar varios puertos físicos en un único canal lógico.
  • Permite la negociación automática del canal.
  • Al ser estándar permite interoperabilidad entre fabricantes.
  • Verifica la consistencia de configuración de los puertos y gestiona el agregado de enlaces los posibles fallos entre los 2 switches.
  • Si se modifica la configuración de un puerto físico ese cambio se traslada automáticamente a los demás puertos físicos que forman el canal.
  • Ambos dispositivos intercambian paquetes LACP sobre los puertos del canal.
  • El switch con menos prioridad define cuáles son los puertos físicos que participan del canal.
  • Los puertos son miembros activos del canal de acuerdo a su prioridad; menor valor de prioridad indica una prioridad más alta.
  • Se pueden asociar hasta 16 enlaces físicos a un canal lógico, solamente 8 de esos enlaces serán activos de modo simultáneo.
  • LACP permite 2 modos de operación:
    Activo
      
    Se activa LACP incondicionalmente.
    Pasivo
      
    Sólo se activa LACP si detecta otro dispositivo LACP.

Port Aggregation Protocol
  • Proporciona servicios semejantes a los de LACP.
  • Es un protocolo propietario de Cisco por lo que no permite interoperabilidad con otras marcas.
  • Los paquetes se intercambian a través de los puertos que componen el canal.
  • Se comparan las capacidades de los puertos y se establece el canal con aquellos puertos que tienen iguales características.
  • Sólo se integran en el canal puertos con idéntica configuración de VLANs o troncales.
  • Cuando se modifica uno de los puertos que componen el canal, se modifican automáticamente esos parámetros en todos los puertos del canal.
  • No es compatible con LACP.
  • PAgP presente 2 modos de operación:
    Desirable
      
    Activa PAgP sin condiciones.
    Auto
      
    Activa PAgP solamente si detecta en el otro extremo un dispositivo PAgP.



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