Introducción al Enrutamiento de Rendimiento (PfR)

El costo del ancho de banda, la latencia de la WAN y la falta de disponibilidad del ancho de banda contribuyen a las complejidades de ejecutar una red eficiente y rentable que cumple con las cargas de trabajo únicas y pesadas de aplicaciones de las organizaciones empresariales de hoy en día. Pero a medida que el volumen de contenido y aplicaciones que viajan a través de la red crece exponencialmente, las organizaciones deben optimizar sus inversiones en WAN.

Cisco Performance Routing (PfR) es el componente de control de ruta inteligente de IWAN que puede ayudar a los administradores a lograr lo siguiente:

• Aumente la WAN con ancho de banda adicional para incluir opciones de conectividad de menor costo, como Internet

• Obtenga los beneficios de costos de la flexibilidad del proveedor y la capacidad de elegir diferentes tecnologías de transporte (como MPLS L3VPN, VPLS o Internet)

• Descargue la WAN corporativa con acceso directo a Internet de alta seguridad

• Mejorar el rendimiento y la disponibilidad de las aplicaciones en función de los requisitos de rendimiento de una aplicación

• Proteja las aplicaciones críticas de las fluctuaciones Rendimiento de WAN

Enrutamiento de rendimiento (PfR)

El enrutamiento de rendimiento de Cisco (PfR) mejora la entrega de aplicaciones y la eficiencia de la WAN. PfR controla dinámicamente las decisiones de reenvío de paquetes de datos observando el tipo de aplicación, el rendimiento, las políticas y el estado de la ruta. PfR protege las aplicaciones empresariales de las fluctuaciones en el rendimiento de la WAN, a la vez que equilibra de forma inteligente el tráfico sobre la ruta de mejor rendimiento en función de la directiva de la aplicación.

Enrutamiento simplificado sobre un Diseño Independiente del Transporte

Uno de los componentes críticos de IWAN y también una decisión clave de diseño fue diseñar la WAN de próxima generación en torno a un diseño independiente del transporte (TID). La elección de DMVPN se explicó ampliamente en el Capítulo 2, ” Independencia del transporte.”Este enfoque superpuesto permite el uso de un único protocolo de enrutamiento a través de la WAN y simplifica en gran medida el proceso de decisión de enrutamiento y el enrutamiento de rendimiento de múltiples maneras, dos de las principales son

• Información de accesibilidad simplificada

• Dominio de enrutamiento único

El primer beneficio de este enfoque de superposición es la información de accesibilidad simplificada.

Los protocolos de enrutamiento tradicionales se diseñaron para resolver el problema de accesibilidad del punto final en un entorno de reenvío de solo destino salto a salto de topología desconocida. Los protocolos de enrutamiento eligen solo la mejor ruta en función del costo asignado estáticamente. Hay algunas excepciones en las que la ruta de red utilizada se puede diseñar de alguna manera. Algunos protocolos de enrutamiento pueden seleccionar una ruta que no sea la más corta (BGP, ingeniería de tráfico MPLS ).

Diseñar un comportamiento de enrutamiento determinista es difícil con varios proveedores de transporte, pero es mucho más sencillo gracias a DMVPN. La topología de red DMVPN es plana, y es consistente porque es una red superpuesta que enmascara la complejidad de la red debajo. Este enfoque simplifica la vista lógica de la red y minimiza los cambios de topología fundamentales. Lógicamente, solo la accesibilidad al siguiente salto a través de la WAN puede cambiar.

La información de enrutamiento de una red superpuesta es muy simple: un conjunto de prefijos de destino y un conjunto de posibles saltos de transporte para cada destino. Como resultado, PfR solo necesita un servicio de asignación que almacene y sirva todos los estados de reenvío resueltos para la conectividad por red superpuesta. Cada estado de reenvío contiene el prefijo de destino, el siguiente salto (dirección IP superpuesta) y la dirección de transporte correspondiente.

El segundo beneficio de usar redes superpuestas es el diseño de dominio de enrutamiento único. En los diseños híbridos tradicionales, es común tener dos (o más) dominios de enrutamiento:

• Un dominio de enrutamiento para la ruta principal a través de rutas MPLS: EBGP, estáticas o predeterminadas

• Un dominio de enrutamiento en la ruta secundaria a través de Internet: EIGRP, IBGP o rutas estáticas flotantes

La complejidad aumenta cuando las rutas se intercambian entre los múltiples dominios de enrutamiento, lo que puede conducir a un enrutamiento o bucles de enrutamiento subóptimos. El uso de DMVPN para todos los transportes WAN permite el uso de un único protocolo de enrutamiento para todas las rutas, independientemente de la opción de transporte. Ya sea que la topología sea doble híbrida (MPLS más Internet) o doble Internet (dos rutas de Internet), la configuración de enrutamiento sigue siendo exactamente la misma, lo que significa que si hay un cambio en la forma en que su proveedor elige ofrecer conectividad, o si desea agregar o cambiar un proveedor debajo del DMVPN, la inversión en su arquitectura de enrutamiento WAN es segura.

EIGRP e IBGP son las mejores opciones de protocolo de enrutamiento hoy en día con DMVPN.

Una vez establecida la conectividad de enrutamiento, PfR entra en escena y proporciona el control de ruta avanzado en IWAN. PfR no es un reemplazo para el protocolo de enrutamiento y nunca lo será. Como complemento, PfR utiliza la información del siguiente salto del protocolo de enrutamiento y la anula en función del rendimiento en tiempo real y la relación de utilización de enlaces. Esta información de siguiente salto por prefijo de destino es crítica para que el PfR funcione correctamente y es un elemento crítico en el diseño de enrutamiento. Tener un único dominio de enrutamiento y un requisito de servicio de asignación muy básico ha simplificado en gran medida la interacción de PfR con el protocolo de enrutamiento.

Control de ruta”Clásico” Utilizado en Protocolos de enrutamiento

El control de ruta, comúnmente conocido como” ingeniería de tráfico”, es el proceso de elegir la ruta de red en la que se envía el tráfico. La forma más simple es trivial: enviar todo el tráfico por la ruta principal a menos que la ruta se caiga; en ese caso, enviar todo a través de la ruta de copia de seguridad.

La figura 7-1 ilustra el concepto en el que R31 (sucursal) envía tráfico a R11 (sede central). Cuando falla el enlace de R31 al proveedor MPLS, el tráfico se envía a través de Internet.

Figura 7-1 Flujo de tráfico a través de Enlaces Primarios y de respaldo

Este enfoque tiene dos inconvenientes principales:

• El tráfico se reenvía a través de una sola ruta, independientemente del tipo de aplicación, el rendimiento o los problemas de ancho de banda.

• La ruta de copia de seguridad solo se usa cuando el enlace principal se interrumpe y no cuando hay degradación del rendimiento o interrupciones en la ruta principal porque los pares del protocolo de enrutamiento generalmente siguen funcionando y no detectan dichos problemas de rendimiento.

Control de rutas de acceso con enrutamiento basado en directivas

El siguiente nivel de control de rutas de acceso permite al administrador especificar categorías de tráfico para enviar a una ruta de acceso específica, siempre y cuando esa ruta permanezca activa. Una de las opciones más comunes es el uso de enrutamiento basado en políticas (PBR), enrutamiento basado en valores DSCP:

• A los valores de DSCP que se asignan a aplicaciones empresariales críticas y tipos de aplicaciones de voz / vídeo se les asigna un siguiente salto que se encuentra sobre la ruta preferida.

• A los valores de DSCP que se asignan a las aplicaciones de mejor esfuerzo o a las aplicaciones que no sufren una degradación del rendimiento se les asigna un salto siguiente sobre la ruta secundaria.

Sin embargo, este enfoque no es inteligente y no tiene en cuenta el comportamiento dinámico de la red. Los protocolos de enrutamiento tienen temporizadores en vivo que pueden determinar si el siguiente salto está disponible, pero no pueden determinar cuándo la ruta seleccionada sufre un rendimiento degradado y el sistema no puede compensarlo.

La figura 7-2 ilustra la situación en la que R31 (sucursal) envía tráfico a R11 (sede central). Cuando la ruta de R31 a través del proveedor MPLS experimenta problemas de rendimiento, el tráfico continúa enviándose a través de la red troncal de MPLS. PBR por sí solo no es consciente de ningún problema de rendimiento. Se necesita un mecanismo adicional para detectar eventos como estos, como el uso de sondas IP SLA.

Figura 7-2 Incapacidad de PBR para detectar enlaces problemáticos

Control de ruta inteligente: Enrutamiento de rendimiento

Los protocolos de enrutamiento clásicos o el control de ruta con PBR no pueden detectar problemas de rendimiento y retroceder el tráfico afectado a una ruta alternativa. El control de ruta inteligente resuelve este problema supervisando el rendimiento real de las aplicaciones en la ruta que atraviesan las aplicaciones y dirigiendo el tráfico a la ruta adecuada en función de estas mediciones de rendimiento en tiempo real.

Cuando la ruta actual experimenta una degradación del rendimiento, Cisco intelligent path control mueve los flujos afectados de acuerdo con las políticas definidas por el usuario.

La figura 7-3 ilustra la situación en la que R31 envía tráfico a R11. Cuando la ruta de R31 a través del proveedor MPLS experimenta problemas de rendimiento, solo se envía el tráfico afectado a la ruta de Internet. La elección del tráfico a recurrir se basa en políticas definidas. Por ejemplo, los flujos de aplicaciones de voz o empresariales se reenvían a través de la ruta secundaria, mientras que el tráfico de mayor esfuerzo permanece en la ruta MPLS.

Figura 7-3 El flujo de tráfico a través de múltiples enlaces con Cisco Intelligent Path Control

El control avanzado de rutas debe incluir lo siguiente:

• Detección de problemas como retraso, pérdida, fluctuación y preferencia de ruta definida antes de que la aplicación asociada se vea afectada.

• Medición pasiva del rendimiento basada en el tráfico de usuario real cuando esté disponible y monitorizada pasivamente en enrutadores WAN edge existentes. Esto ayuda a admitir los SLA para proteger el tráfico crítico.

• Distribución de carga eficiente a través de los enlaces WAN para un tráfico de prioridad media y esfuerzo óptimo.

• Reacción efectiva ante cualquier interrupción de la red antes de que pueda afectar a los usuarios u otros aspectos de la red. Estos incluyen apagones que causan una pérdida completa de conectividad, así como apagones que son ralentizaciones de la red causadas por la degradación de la ruta a lo largo de la ruta hacia el destino. Aunque los apagones se pueden detectar fácilmente, son mucho más difíciles de rastrear y generalmente son responsables de la mala experiencia del usuario.

• Directivas basadas en aplicaciones diseñadas para satisfacer las necesidades de rendimiento específicas de las aplicaciones (por ejemplo, punto de venta, planificación de recursos empresariales , etc.).

• Baja sobrecarga de WAN para garantizar que el tráfico de control no contribuya a los problemas de tráfico en general.

• Opciones de administración sencillas, que incluyen un único punto de administración y la capacidad de escalar sin una implementación apilada.

Cisco Performance Routing (PfR), parte del software Cisco IOS, proporciona control de ruta inteligente en IWAN y complementa las tecnologías de enrutamiento tradicionales mediante el uso de la inteligencia de una infraestructura Cisco IOS para mejorar el rendimiento y la disponibilidad de las aplicaciones.

Como se explicó anteriormente, PfR no es un reemplazo para los protocolos de enrutamiento, sino que se ejecuta junto a ellos para obtener el siguiente prefijo de salto por destino. PfR tiene API con NHRP, BGP, EIGRP y la tabla de enrutamiento para solicitar información. Puede supervisar y, a continuación, modificar la ruta de acceso seleccionada para cada aplicación en función de criterios avanzados, como la accesibilidad, el retraso, la pérdida y la fluctuación de fase. PfR equilibra de forma inteligente la carga del resto del tráfico entre las rutas disponibles en función de la relación de utilización del ancho de banda del túnel.

Cisco PfR ha evolucionado y mejorado en varias versiones con un enfoque en la simplicidad, la facilidad de implementación y la escalabilidad. La tabla 7-1 proporciona una lista de características que han evolucionado con cada versión de PfR.

Tabla 7-1 Evolución de las versiones y características de PfR

Introducción a PfRv3

La versión 3 de enrutamiento de rendimiento (PfRv3) es la última generación del PfR original creado hace más de diez años. PfRv3 se centra en la facilidad de uso y la escalabilidad para facilitar la transición a una red inteligente con PfR. Utiliza aprovisionamiento de un solo toque con coordinación multisitio para simplificar su configuración e implementación desde versiones anteriores de PfR. PfRv3 es un marco impulsado por políticas basado en DSCP y aplicaciones que proporciona optimización de control de rutas en varios sitios y tiene en cuenta el ancho de banda para aplicaciones basadas en WAN y en la nube. PfRv3 está estrechamente integrado con componentes AVC existentes, como Monitor de rendimiento, QoS y NBAR2.

PfR se compone de dispositivos que realizan varias funciones, que son el controlador maestro (MC) y el enrutador de bordes (BR). El MC sirve como el plano de control de PfR, y el BR es el plano de reenvío que selecciona la ruta en función de las decisiones de MC.

La figura 7-4 ilustra la mecánica del PfRv3. Las directivas de tráfico se definen en función de valores DSCP o nombres de aplicaciones. Las directivas pueden indicar requisitos y preferencias para aplicaciones y selección de rutas. Una directiva de ejemplo puede indicar que el tráfico de voz utiliza MPLS de ruta preferida a menos que el retraso sea superior a 200 ms. PfR aprende el tráfico, luego comienza a medir el ancho de banda y las características de rendimiento. A continuación, el MC toma una decisión comparando las métricas en tiempo real con las políticas e indica a los BRs que utilicen la ruta adecuada.

Figura 7-4 Mecánica de PfRv3