Cisco路由器上的CAR的機制和實現方法
本文主要給大家詳細的介紹了什么是CAR,如何進行CAR的配置,如何檢查CAR是否在相應端口起了作用等問題,相信看過此文會對你有所幫助。
許多單位因為工作需要,都建立了單位的內部網絡,大型的企業(yè)和單位可能還建立了廣域網(WAN)。網絡上的應用類型種類繁多,為了保障主要應用的良好運作,必然要在網絡上進行流量控制。一種方法是購買一些流量控制的產品如PacketShaper,但是這類產品價格比較昂貴,使得用戶不能大面積的在全網范圍內部署;第二種方法就是在企業(yè)網廣泛使用的CISCO路由器上使用CAR流量控制策略。
一、什么是CAR
CAR是Committed Access Rate的簡寫,意思是:承諾訪問速率。
1.CAR的作用
CAR主要有兩個作用:對一個端口或子端口(subinterface)的進出流量速率按某個標準上限進行限制;對流量進行分類,劃分出不同的QoS優(yōu)先級。
2.CAR的適用范圍
CAR只能對IP包起作用,對非IP流量不能進行限制,另外CAR只能在支持CEF交換(Cisco Express Forward)的路由器或交換機上使用。所以只有Cisco 2600系列以上的型號才可以使用CAR。以下這些interface上也不能使用CAR:
Fast EtherChannel interface
Tunnel Interface
PRI interface
3.CAR的運作機制
CAR可以看成是數據包分類識別(packet classification)和流量控制(access rate limiting)的結合。其工作流程可以從下圖指出:
第一步的Traffic Matching是首先從數據流中識別出感興趣的流量。所謂感興趣的流量,是指用戶希望對其進行流量控制的數據包類型。用戶可以選擇以下幾種不同的方式來進行流量識別:
(1)全部的IP流量,這樣可以把所有的IP流量采用統(tǒng)一的流量控制策略。
(2)基于IP前綴,此種方式是通過rate-limit access list來定義的。
(3)QoS 分組
(4)MAC地址,此種方式通過rate-limitaccess list來定義。
(5)IP access list,可通過standard或extended access list來定義。
在第一步采用上述方法識別到了感興趣的流量后,進行第二步的流量衡量(traffic measurement)。CAR采用一種名為token bucket的機制來進行流量衡量。
圖中的token可以看成是第一步的traffic matching所識別到的感興趣流量,該種流量的數據包進入一個bucket(桶)內,該bucket的深度則由用戶定義,在進入該token bucket后,以用戶希望控制的流量速率(此流量速率并非該類流量的實際速率,而是用戶希望該類流量的速率上限)離開該bucket,執(zhí)行下一部操作(conform action)。在這里,對于實際流量速率的不同,可以看到會有兩種情況發(fā)生:
(1)實際流量小于或等于用戶希望速率,這樣,明顯地,token離開bucket的實際速率將和其來到的速率一樣,bucket內可以看作是空的。流量不會超過用戶的希望值。
(2)實際流量大于用戶希望速率。這樣,token進入bucket的速率比其離開bucket的速率快,這樣在一段時間內,token將填滿該bucket,繼續(xù)到來的token將溢出(excess)bucket,則CAR采取相應的動作(一般是丟棄或將其IP前綴改變以改變該token的優(yōu)先級)。這樣就保證了數據流量速率保證在用戶定義的希望值內。
二、如何配置CAR
一般來說,CAR比較適合部署在網絡的邊緣部分,我們的一般做法也是在分關路由器上部署CAR。配置CAR主要包括以下幾部分:
1.確定“感興趣”的流量類型,主要通過下列方式確定:
(1)所有的IP流量
(2)基于IP前綴
(3)基于QoS分組
(4)基于MAC地址
(5)基于standard或extended的IP access list
一般最常用的是第五種方式。用戶可以使用standard ip access list來確定哪些進行訪問(被訪問)的IP的流量需要進行rate-limit,也可以用extended ip access list來確定哪些訪問(被訪問)的IP的協(xié)議類型流量(如HTTP,FTP)需要進行rate-limit。例如我們想限制用戶到內部網站上瀏覽網頁的速度,則可以采用如下的access list來定義流量:
access-list 101 permit tcp any eq www any
這里值得注意的一點是在配置時要配成any eq www any而不是any any eq www。因為主要的流量不是用戶向http server發(fā)送的請求(這類請求流量的源端口號為隨機,目的端口號為80),而是http server收到用戶的請求后發(fā)給用戶方的網頁內容的流量(這部分流量的源端口號為80,目的端口號為發(fā)起方的端口號),如果在這個小細節(jié)上不加注意則不能對下載的流量進行有效的限制。
2.在相應的端口配置rate-limit:
一般的寫法是:
interface X
rate-limit [access-group number ] bps burst-normal burst-max conform-action action exceed-action action
命令解釋如下:
interface: 用戶希望進行流量控制的端口,可以是Ethernet也可以是serial口,但是不同類型的interface在下面的input output上選擇有所不同,需要注意一下。
Input|output:用戶希望限制輸入或輸出的流量。還是以限制瀏覽網頁為例子,如果在以太網端口配置,則該流量為output;如果在serial端口配置,則該流量為input。
Access-group number: number是前面用戶用access list定義流量的access list號碼。
Bps:用戶希望該流量的速率上限,單位是bps。
Burst-normal burst-max:這個是指token bucket的大小,一般采用8000,16000,32000這些值,視乎bps值的大小而定。
Conform-action :在速率限制以下的流量的處理策略。
Exceed-action:超過速率限制的流量的處理策略。
Action:處理策略,包括以下幾種:
Transmit:傳輸
Drop:丟棄
Set precedence and transmit:修改IP前綴然后傳輸
Set QoS group and transmit:將該流量劃入一個QoS group內傳輸
Continue:不動作,看下一條rate-limit命令中有無流量匹配和處理策略,如無,則transmit
Set precedence and continue:修改IP前綴然后continue
Set QoS group and continue:劃入QoS group然后continue
這里需要指出的是,在一個interface內,可以配置多條rate-limit命令,如果action里面有continue,則順序執(zhí)行下一條rate-limit命令,若某種流量在continue之后沒有被某條rate-limit命令丟棄,則它將進行傳輸。一個端口最多可配20條rate-limit命令。
那么對于我們進行http限制的例子,相應的配置為:
interface e0
rate-limit output access-group 101 128000 16000 16000 conform-action transmit exceed-action drop
這里我們把下載的流量定義在128Kbps,token bucket的大小為16000字節(jié)。如果把token bucket定得太小(如4000),則用戶端的速率將顯得不夠平滑。
三、如何檢查CAR是否在相應端口起了作用
采用命令show interface XX rate-limit可以檢查端口XX的CAR實際效果,見如下實例:
Fddi2/1/0
Input
matches: access-group 101
params: 80000000 bps, 72000 limit, 72000 extended limit
conformed 0 packets, 0 bytes; action: set-prec-transmit 5
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: set-prec-transmit 0
last packet: 4738036ms ago, current burst: 0 bytes
last cleared 01:02:05 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps
matches: all traffic
params: 50000000 bps, 64000 limit, 64000 extended limit
conformed 0 packets, 0 bytes; action: set-prec-transmit 5
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: set-prec-transmit 0
last packet: 4738036ms ago, current burst: 0 bytes
last cleared 01:00:22 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps
Output
matches: all traffic
params: 80000000 bps, 80000 limit, 80000 extended limit
conformed 0 packets, 0 bytes; action: transmit
exceeded 0 packets, 0 bytes; action: drop
last packet: 4809528ms ago, current burst: 0 bytes
last cleared 00:59:42 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps
這里解釋一下show interface rate-limit看到的結果。
Matches是表示該interface配置的traffic matching規(guī)則,有多個matches表示該interface配置了多條rate-limit命令,采用了多條matching規(guī)則。下面的params表示該規(guī)則定義的各項參數,xxx bps表示設定速率值,limit和extended limit表示token bucket的容量。Conformed x packets,y bytes表示對速率限制內的包數量和字節(jié)數,action表示對符合規(guī)則的包采用的處理方式;exceeded x packets這行也類似地是表示對超過速率限制的包的數量和字節(jié)數,action是其處理方式。下面的last packet是表示最新的到來數據包的是多久前到達的,current burst是當前token bucket內的數據大小,last cleared是最近一次清記數器到現在的時間,conform x bps表示速率限制內的包的實際流量速率,exceed y bps 表示超過部分的速率。
我們可以用這條命令檢查我們配置CAR的實際效果,如果發(fā)現沒有conform的流量,則一般情況下是traffic matching的規(guī)則設置有問題,又或者是在interface上的input output設得不正確。
四、CAR的其他用途
CAR除了可以象我們提供的范例所示來限制某種流量的速率之外,還可以用來抵擋某些類型的網絡攻擊。
DOS網絡攻擊的一個特征是網絡中會充斥著大量帶有非法源地址的ICMP包,我們可以通過在路由器上對ICMP包通過配置CAR來設置速率上限的方法來保護網絡。