config

1. PCC y Balanceo de Carga en
Mikrotik RouterOS
Por Freddy Bohorquez Quevedo
�
__..,.
1Kro.,...
Te"tel
� -•!l.,
1KrO••n.
Tetitel

2. Objetivo
• Conocer y comprender el funcionamiento del
Balanceo de Carga por Conexiones (PCC en
RouterOS)
• Comparar los distintos métodos de Balanceo
de Carga y sus ámbitos de aplicación práctica.
2

3. Contenido
3
Introducción
Métodos de Balanceo
PCC: Per Connection Classifier
Análisis
-------------------------------------•

4. 4
El bosque no sería el mismo si
sólo cantaran los pájaros que
mejor lo hacen.
Rabindranath Tagore; premio Nobel de Literatura 1913.
''
''

5. Balanceo de Carga
• Técnica que distribuye carga de trabajo en
dos o más enlaces de red.
• Permite maximizar el rendimiento,
minimizar el tiempo de respuesta y evitar la
sobrecarga.
• Múltiples enlaces de red balanceados, en
lugar de enlaces simples, incrementan la
disponibilidad: redundancia.
5

6. Métodos de Balanceo
• ECMP (Equal Cost Multi-Path).
• Etiquetado y políticas de enrutamiento.
• Bonding.
• NTH (N-esimo).
• PCC Per Connection Classifier.
6

7. ECMP (Equal Cost Multi-Path)
• Utiliza varios gateway con el mismo costo.
• Simple de implementar.
• Balanceo persistente por conexión.
• No se puede controlar la forma de balanceo.
• No funciona con puertas de enlace iguales.
• Failover automático.
• Mismo gateway puede estar varias veces.
7

8. ECMP (Equal Cost Multi-Path)
8
A.cue,0000'0
"'"
"""" -- º'
....._ &OPJ
"""
Gol- 10112.01 ,. .........., •
-
•
1011101 ,. .........., •
• .....
--·1 •
""'""'
,� .... ,.
""'
Re,,.,..,
..... ' '.
-�
'
,__ ,o
'
--' •
""'- •
- -�
> ip route add oateway,,,10.111.0.1,10.112.o.1
RuodlOOMb �El
'
'
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
,, .

9. Etiquetado y políticas de enrutamiento
• Fácil de implementar
• Se tiene control exacto del
tráfico
• No dinámico (problemas de
escalabilidad)
Internet
ISP1 ISP2
Router
9

10. Bonding
• Fácil de implementar.
• Redundancia automática con failover.
• Es necesario controlar ambos extremos del
enlace.
10
dOO mbit/s
100 mbiUs ijij �
"l==l==1
o=o=m=bi=u
,==����
200 mbit/s
100 mbit/s
�,.,.,J.:1 000 mbit/s
100 mbit/s 100 mbit/s
200 mbit/s
___.--"---J.1 000 mbit/s

11. NTH (N-th)
• Cada regla tiene su propio contador.
• De cada M paquetes inspeccionados (every)
hace match con el N-esimo paquete.
11
/ ,, firewall mangle
0
add action=mark-packet che an=p re rout.anq new-packet-mark=AAA nth=J,1 passthrough=no;
add action=mark-packet che an=p re rou't anq new-packet-mark=BBB nth=2,1 passthrough=no;
add action=mark-packet che an=p re rout.anq new-packet-mark=CCC
0
/ ,, firewall mangle
add action=mark-packet che an=p re rou't anq new-packet-mark=AAA nth=3,1 passthrough=yes;
add action=mark-packet che an=p re rou't anq new-packet-mark=BBB nth=3, 2 passthrough=yes;
add action=mark-packet che an=p re rou't anq new-packet-mark=CCC nth=3, 3 passthrough=yes;
"
! l 1 •
'" "" 11 1 1 •
" " '" " ' '
,, ' l 11 ' ' '" ' " "' ' ' '" " '· '· '·
"'
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'" m , r, 1 1 •
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,,
'" " ',,
" " '" " ' '
,, ' 1 " ' ' '" ' " "' ' ' '" " ' ' ' "'
,,
'" " ',,

12. PCC: Per Connection Classifier
• Opción tipo match usada normalmente en
mangle.
• PCC matcher permite clasificar el tráfico en flujos
“similares”.
• Puede mantener los paquetes en un flujo
específico basado en parámetros.
• Conjunto de opciones: src-address, src-port, dst-
address, dst-port no del todo excluyentes entre
si.
12

13. PCC: Per Connection Classifier
13
WAN 1
WAN3
WAN4
WAN2
1
Packets
1
◄ ► Mangle Rule(s)
◄ ► With PCC
◄ ► to Sort into
◄ ► Streams
◄ ►
◄ ►
◄ ►
Unsorted In Sorting Sorted Streams
1
Packets
1
• - Mangle Rule(s)
, /
◄ ► With PCC
to Sort into
• - Streams
, /
◄ ►
• ·-
•
WAN1
WAN3
WAN4
Unsorted In Sorting Sorted Streams

14. PCC: función Hash
• Función computable mediante un algoritmo.
• Ejemplos: CRC, SHA1,SHA-1,SHA-512,MD5…
14
DATOS DE ENTRADA CÓDICOHASH
DltOl l._ 1
oxznACi
" '
�t.
1 Función 1
DffOs z_
deHnh
Ox'50812
T
0>101 l OxAOBCO�
DATOS DE ENTRADA
DMOIL
CODIGO HASH
"
Funclon
Datos 2
d• Hash
o,no•n
•
'
O>to< l O,AOBCO:

15. PCC: función Hash propiedades
• Unidireccionalidad.
• Compresión.
• Facilidad de cálculo.
• Difusión.
• ….
• Uniformidad: valores hash distribuidos con la
misma probabilidad
• Determinista: misma cadena de entrada
devuelve el mismo valor hash.
15

16. PCC: Aritmética modular
• Algoritmo PCC usa división modular.
• División de números enteros:
• R (valor que nos interesa) suele llamarse residuo o
resto y se escribe como:
• Ejemplos:
127 mod 2 = 1
151567 mod 5 = 2
16
a=bq+rcona,b,q,r E Il; a= Dq+R
R = A mod B o tambien R = A% 8
a= bq + r con a, b, q, r E Il ; a = Dq + R
R = J 1nod /i o tarnbicn R = / '½, ll

17. PCC: Funcionamiento (match)
17
src-address, src-port, ,____
11�:f hashl
I+--?
dst-address, dst-port 1_ _.
A
1
l
D, N /,__.._ , R= A mod D
N
No-t Trunk Match
ConUnuar Match •••••••• ...
,
action
src-eddress. src-oort.
dst-address, dstport
D,N
• A: f hash
A
'
• R= A mod D
'
• ?
•
N
• R=N i,, • Trunk Match
•
Continuar Match ► action

18. PCC: ValuesToHash
• both-addresses|both-ports|dst-address-and-
port|src-address|src-port|both-addresses-
and-ports|dst-address|dst-port|src-
address-and-port
18
per-connection-classifier=
PerConnectionClassifier ::= [!]ValuesToHash:Denominator/Remainder
Remainder ::= 0..4294967295 (integer number)
Denominator ::= 1..4294967295 (integer number)
ValuesToHash ::= both-addresses|both-ports|dst-address-and-port| src-address|
src-port|both-addresses-and-ports|dst-address|dst-port|src-address-and-port

19. PCC: Dónde se encuentra?
19
-1-- --,_
~ [l,, ,...,
�·
�- •
,._ •
-
U')W7 Protoool
-151.-c. C.,n ,.
,.
¡.,..;,_WhKb(wl
1
:.."'."
º"' p.,. Comech:,r, Oosof,...
�- 11ill_ 2 1,10 1
bol!, addiesse,
•
��- bolhadohssMlndpo<11
�-� 1
-....
�- •
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Q..I 9,,d,;io Pon (WIIÓ:i'Mtlindpo<!
r, 9:-d,,¡o Pon
e'�...nd po<I
•
·�
1
Ros<!I Al Coi,n:,n
1
> 1p !iuwAll lllO.nqle odd chain=pnroutinq oetlon=mork-conn�et10n n�w-conneetion-....r�2nd_conn per-conneetlon---.cla,,l!ler-,re-ocldr.e,.: UD
�e e, Advacced Ext,a ½,oc Stat,.,,c,
Stat,,t,c,
• Gonon,j Advacced Extro kt,on SIM,•,c•
L.oye,- P,otocol
Caccel
Coo,
Remove
5,c M-'J: A,jc,-e,,
• Reoe1 :.,, Cou<=

20. PCC: Ejemplo 1
• Clasificación con 2 flujos simétricos requiere 2
reglas:
20
Valores f. hash Denominator N Remainder
� �
• 1 1, 1/[o - t· I 1
Pff Connection Oanlfler M'C ■ddrn1 Flrs1 WAN Connectlon
Per Connectlon 01111,tler CJj"c ■ddrn1 1.1 12 ¡,¡. t·
1
Second WAN Connectlon
1
Valores f. hash
'
, 1 1"
Dcnommator
•
•
•
•
Remamder
�11�1 V✓AN Conrwn,on
<ccooo V✓AN Co11npn,m1

21. PCC: Ejemplo 2
• Para clasificación de 2 flujos asimétricos de
1M y 2M se requerirán 3 reglas:
21
Valores f. hash Denominator N Remainder
! ! !
PcrCommiofl�,,ftcr: Old,t �, .'[, I O WANl
/ 1 WANZ
Per�Owlier. □1c1a�- ¿]. 3 --''"-1
2__ WANZ
Valores f. hash Dcnormnator N Rcmaindcr
i i i
Pe, .;,'<' <:<;':. ;,- :,4$SÍ e< :.: 4;;·�$: • WANI
; •
•
WANZ
WANZ

22. PCC: Ejemplo 2
• En general si se tienen “n” flujos de a1, a2,... ,
an velocidades siendo ai enteros.
• Se tendrán m reglas donde m=(a1+a2+... +an)/D
con D=MCD(a1, a2,... , an).
• Cada flujo tendrá ai/D reglas (i=1,2,…,n)
• Se deben realizar consideraciones prácticas
para no incrementar el número de reglas
(mayor tiempo de procesamiento)
22

23. Ejercicio
• Se tiene 3 WAN con 4,5Mbps, 3Mbps y
9Mbps. ¿Cuántas reglas recomendaría para
clasificar el tráfico con PCC y cuáles para cada
WAN? .
• Similar considerando 7 Mbps, 6 Mbps y 3
Mbps respectivamente.
23

24. Balanceo de carga usando PCC
• Escenario:
24
(10.mo,12•)
•
Internet
•
- Internet .
'
r -_ : '
--� Y-
- -
, -
- -
- -
- -

25. Pasos Requeridos
• Configuración base:
– Direcciones IP.
– Default gateway’s.
– Enmascaramiento.
• Configuración Mangle.
• Configuración tablas de enrutamiento.
25

26. Configuración Base
/interface ethernet
set 0 name=ISP1
set 1 name=ISP2
set 4 name=LAN
/ip address
add address=192.168.0.1/24 interface=LAN
add address=10.111.0.2/24 interface=ISP1
add address=10.112.0.2/24 interface=ISP2
/ip route
add gateway=10.111.0.1 distance=1 check-gateway=ping
add gateway=10.112.0.1 distance=2 check-gateway=ping
/ip firewall nat
add chain=srcnat out-interface=ISP1 action=masquerade
add chain=srcnat out-interface=ISP2 action=masquerade
26

27. Políticas de Enrutamiento
• Método que permite crear políticas distintas
para tráficos diferenciados mediante tablas de
enrutamiento personalizadas.
• En RouterOS las tablas de enrutamiento se
crean:
– Por cada tabla especificada en /ip route rule.
– Por cada routing-mark en mangle.
• El tráfico “marcado” es asignado de forma
automática a la tabla de enrutamiento
correspondiente.
27

28. routing-mark
• Atributo asignado a cada paquete (seguido en conntrack).
• routing-mark se cambia con un action en /ip
firewall mangle antes de cualquier decisión de
enrutamiento:
– chain prerouting para todo el tráfico entrante.
– chain output para el tráfico saliente del router.
• Cada nueva routing-mark tiene su propia tabla de
enrutamiento del mismo nombre.
• De forma predeterminada, todos los paquetes tienen la
marca de enrutamiento main.
28

29. Mangle: Tráfico a redes conectadas
• Las rutas conectadas sólo están disponibles en
la tabla “main”.
• Debemos asegurarnos que el tráfico a estas
redes permanezca en la tabla “main” (“no-
mark”).
•
29
Esto permite la comunicación adecuada entre
clientes conectados local y remotamente.

30. Mangle: Conexiones remotas
• Conexiones iniciadas desde una interface
pública, deben responderse por esa misma
interface.
•
30
Marcar estas conexiones para luego ponerlas
en la tabla de enrutamiento adecuada (chain
output).

31. Mangle: PCC
• Para reducir el consumo de recursos y el
tiempo de procesamiento se identifican las
conexiones (no-mark o new).
– Primero se identifica el tráfico (PCC) y con
action se marca la conexión.
31
local
p•r-connocuon-el•••i ti • r•botb- addr••••• : 2/0 acti on•aark-connocuon nov-eonnoeti on-
-el•••1t1•t•b oti>- addI••••• : 2/l act1on••atk-connect1on nov-conn•et1on-■aik•lSP2_conn
aark•J SPl conn
add cll,¡u■,preroutinq in-intettace•LIJI connection-aatk•no-aatk <13t-addteoo-type•' local
p•I-connect1on b,i,t-,JJ.e,,e lllstk- •
s.

32. Mangle: Marcado de rutas
– Segundo, en cada paquete de la conexión
se procede al mark-routing.
32

33. Route: Tabla de Enrutamiento
• Se agrega las rutas por defecto en la tabla de
enrutamiento correspondiente:
33
/ ap [OUte
add dst-addcess=0.0.0.0/0 gateway•l0.111.0.l couting-mackmto ISPl check-gatevay=ping
add dst-addcess•0.0.0.0/0 gatevay=l0.112.0.l cout1ng-mack=to_ISP2 check-gate�ay�ping
l+ - ., x a 7
''"-•
JQ.111.I.I ISP
1011102
1011202
192.16801
'1 toJSPl
1 toJSP2
'''
1011201-ISP2
1011101-ISPl
1011201-ISP2
ISP1-
ISP2-
--
l"OOOM>
l"OOOM>
l"OOOM>
1"1011101112,
I" 10 11201112,
I" 19216801112,
,:1.0.0.0,0
1J.O.O.D D
10.111.0.1
10.ll�.D.l
t,, l.'f 1
�e, I"f_
Ro.ala liiiill3
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" �0000 O 1011101-1SP1
'
'
'
'
'
'
,_, . --�"'
•

34. Consideración de excepciones
• De acuerdo a la configuración propuesta en
PCC, se aplican políticas de enrutamiento
especificas para los paquetes originados en la
LAN, esto puede traer problemas.
• Un enfoque simple y extensible consiste en
crear primero una lista de direcciones que
contenga todas las redes locales, incluidas las
redes de enlace WAN, y luego aceptar todo el
tráfico entre redes en la lista de direcciones.
34

35. Solución: excepciones con accept
• Address list:
• Reemplazar las reglas accept por:
35
/ip firewall address-list
add list=local-networks address=l0.111.0.0/24
add list=local-networks address=l0.112.0.0/24
add list=local-networks address=192.168.0.0/24
add list=local-networks address=172.16.0.0/24
/ip fir�wall mangl�
add chain=pr�routing src-addr�ss-list=local-n�tworks dst-addr�ss-list=local-n�tworks actton=acc�pt

36. Route: Fail-Over
• Ciertamente no basta el check-gateway.
• El uso de scripts para este caso puede
complejizar la configuración.
• Usar rutas recursivas, esta suficientemente
utilizado y documentado y escapa a esta
presentación por tiempo.
36

37. Análisis: D=2, dst-port, 4 test
37
1 ■ ■ ■
1 ■ ■ ■
1 ■ ■ ■
1 ■ ■ ■
""'
-
""'
- ■Seflesl
"'" ■Sefles2
,.,.,
""
' Prueba 1 Prueba2 Prueba3 Prueba4
Prueba 1 Pn,■N 2 Prueba 3 Prueba,
R
•N % N % N % N %
o 32806 500587 32891 501884 32771 500053 32667 49 84666
1 32729 49 9413 32644 498116 32764 49 9947 32868 5015335
,.. 66635 100 66635 100 66635 100 66635 100
• •• .,
Pn.ieb'll 1 Pn.ieb'II 2 Pn.i•b'II 3 Pn.i•b'll 4
,,, � ' .. • • • •
• •
•• • . •· •• .. .,.,, : ... . :,
•• ' : . •• : : ,. ... .' ''"

38. Análisis: D=20, dst-port, 1 test
38
" 'º" •
o 3334 5 08736
' "º' 504616
2 3232 493172
PCC:: D = 20, N=(0..19)
3 3235 4 93629
• 3280 5 00496
-
5 3226 4 92256
l�OO
' 3330 508125
' 3168 4 83406
-
' "'º 4 9744,,t
! >SOO
' �03 5 19�5
" "'' 4 99275 •
-
o _,,,
o
" 3256 4 96834 • ,SOO
" 3273 4 99428 • -
" 3328 5 07820
" 3185 ..... ,oo
" 3292 5 02327 o
" "'' 5 13313 1ZJ45b78gWllllllK�ffil7�WN
" 3259 4 97292
" 3295 5 02785
" 3236 4 93782
65535 ,oo
U Con
0 111.!
',
«O' _¡, ,,
<) ') _¡ ' , , •
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- '
PCC:: D 20, N=[0.. 19)
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n
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4 ', 6 7 8 � 1011:,.,
JJ>' _¡
118- .! ,"

39. Análisis: D=3, both addresses, real
39
• - o.. ,._ 0..hl1e, P.-Coo,odu,0 .... ·-
' .-- ..... ,,-_, 5 7M>B 100'-'l
' .-- ..... " -· '' '
' .-- ..... " -· 222 2 1GB
""
'
,_ ..... -�· 1322 5KiB
'"''
• ,_ ..... ·"" 1828 9 KiB 1, �1
'
,_ ..... ..,, 17011 KiB 126'7
' - • ... � ..e::::;w--x·s•......_·•
'
,_ • .,_
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,.,.. 11781
'
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-· - "' ..... .,,.
• ,_ • .,_
-· aou•n:mte
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-· M11,_ M212l1'
'
,_ • .. .,_ JDe.J• 11105112
"
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- 283 3 KiB
""
"
,_
- 201' ll'iB ,..
"
,_
- l288o<B
'""
o..... , eú>erS ... "&ni >f&02 "403
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"' " ... 313 51 ... 215 t95
" '" 310 159 63 ... 593 HI
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" a31 eu 35 967 617 ..091 '26
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• "' 163 935 3 899 Ul 302
• 6H 366 769
driver-�•-p&cte�: 125 191 693 233 3e6 2t ses 95t 23 39t 785 31 IJO
"'
u-byus: 10 996 623 426 U 162
'" 2 146 055 818 tS 330 967 tl9 63 703 332 80
u-pacte�: 18 826 500
' " ... '" 36 0'1 807 .."' ...
n-u,o-shcn:
' '
u-6t: 11 123 660
" '" '" 856 956 1 055 632
u-65-121: 52 625 .., ..,
"' ' '" "' 2 HS 198 3 392 013
u-128-255:
• ,,.
"' " "' '" ... 1 690 685
' 112 658
u-256-511: 1 OH
"' "' "' "'
..,
"' 537 518
u-512-1023: 1 335 518
" "' "' "' '" "'
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' ' '
u-pause,
' ' ' ' '
U-DllUc&n:
' '" 6 453
"' '" "'
1- [{! c¡uUID dulipldowl]
'
..
' ·- ...... -· t><Chaói>c-•lO 365MB ..,.
' ·- ...... -· --•-•J,1 2'!i 'MB 31' ,,;
• ·- ...... -· --•-•J,2 U9MB
'""'
'
,_ ...... -· �'"'ª 23305�9
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"
,_ ...... -· �9 J MB Jl 105 '82
,
,
,
. '
. '
. '
. '
. '
. '
. '
. '
. '
. '
. '
" "

40. Análisis: D=25, both addresses, real
40
•�------------------------
'
•
,-¡-------------------------
,t-------------------------
'
• '
,. ''
--"pqtestl --%pqtesl2

41. Rememoremos
• Balanceo de Carga.
• Diferentes problemas-diferentes soluciones.
• PCC solución propietaria de Mikrotik.
• Análisis.
41

42. Material de Consulta
• Manual:PCC - MikroTik Wiki.
http://wiki.mikrotik.com/wiki/Manual:PCC
• Load Balancing Using PCC & RouterOS - MUM
US12 - MikroTik, Steve Discher.
• MikroTik RouterOS Workshop Load Balancing
Best Practice. Las Vegas, MUM USA 2011,
Jānis Meģis
42

43. www.themegallery.com
Gracias...
Te"tel
Tetitel

44. 44
El bosque no sería el mismo si
sólo cantaran los pájaros que
mejor lo hacen.
Rabindranath Tagore; premio Nobel de Literatura 1913.
''
''