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Commited Access Rate

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1. 目的

  • CAR (Commited Access Rate)の設定方法について確認します。

2. 構成

2.1. 設定概要

  • Host OS側でApacheを起動させます。
  • R1, R2間は10Mで接続する事で、わざと輻輳を発生させます。
  • R1, R2はstaticでルーティングします。

2.2. 構成図

2.3. netファイル

model = 3620
[localhost]
	
	[[3620]]
		image = C:\Program Files\Dynamips\images\c3620-j1s3-mz.123-18.bin
		ram = 128
	
	[[ROUTER R1]]
		f0/0 = NIO_gen_eth:\Device\NPF_{8B89D910-5ED3-4A43-9DE9-6A272A3D7592}
		e1/0 = R2 e1/0

	[[ROUTER R2]]
		f0/0 = NIO_gen_eth:\Device\NPF_{5933302A-7AAA-475C-A8FE-A6B82B0C0F98}

2.4. 初期設定

  • R1
!
version 12.3
service timestamps debug datetime msec
service timestamps log datetime msec
no service password-encryption
!
hostname R1
!
boot-start-marker
boot-end-marker
!
!
no aaa new-model
ip subnet-zero
!
!
no ip domain lookup
!
ip cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
interface FastEthernet0/0
 ip address 192.168.200.1 255.255.255.0
 duplex auto
 speed auto
!
interface Ethernet1/0
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
 half-duplex
!
interface Ethernet1/1
 no ip address
 shutdown
 half-duplex
!
interface Ethernet1/2
 no ip address
 shutdown
 half-duplex
!
interface Ethernet1/3
 no ip address
 shutdown
 half-duplex
!
ip http server
ip classless
ip route 192.168.201.0 255.255.255.0 192.168.1.2
!
!
no cdp run
!
!
!
!
!
!
line con 0
line aux 0
line vty 0 4
!
!
end
  • R2
!
version 12.3
service timestamps debug datetime msec
service timestamps log datetime msec
no service password-encryption
!
hostname R2
!
boot-start-marker
boot-end-marker
!
!
no aaa new-model
ip subnet-zero
!
!
no ip domain lookup
!
ip cef
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
interface FastEthernet0/0
 ip address 192.168.201.2 255.255.255.0
 duplex auto
 speed auto
!
interface Ethernet1/0
 ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
 half-duplex
!
interface Ethernet1/1
 no ip address
 shutdown
 half-duplex
!
interface Ethernet1/2
 no ip address
 shutdown
 half-duplex
!
interface Ethernet1/3
 no ip address
 shutdown
 half-duplex
!
ip http server
ip classless
ip route 192.168.200.0 255.255.255.0 192.168.1.1
!
!
no cdp run
!
!
!
!
!
!
line con 0
line aux 0
line vty 0 4
!
!
end

2.5. Apache 設定

ホストOSにApacheをインストールし、ポートベースのバーチャルホストを定義します。構築方法はトップページ/手順書 サーバ系/Apache HTTP Server バーチャルホストの設定を参考にして下さい。
この検証例で実際に使用したhttpd.confの要所となる部分を以下に記載します。 
Listen 10880
Listen 10881
Listen 10882

NameVirtualHost *:10880
NameVirtualHost *:10881
NameVirtualHost *:10882

<VirtualHost *:10880>
    DocumentRoot "C:/Program Files/Apache Software Foundation/Apache2.2/htdocs"
</VirtualHost>

<VirtualHost *:10881>
    DocumentRoot "C:/Program Files/Apache Software Foundation/Apache2.2/htdocs10881"
</VirtualHost>

<VirtualHost *:10882>
    DocumentRoot "C:/Program Files/Apache Software Foundation/Apache2.2/htdocs10882"
</VirtualHost>

2.6. サーバ側 ルーティング設定

  • Host OS
route add 192.168.201.0 mask 255.255.255.0 192.168.200.1
  • Guest OS
route add -net 192.168.200.0/24 gw 192.168.201.2

3. [検証] CAR (Commited Access Rate)

3.1. CAR 関連の用語

CARは、以下のCIR, Bc, Beの３つの指標を用いて送信速度を定義します（Tcは自動的に算出されます）。

用語 意味
CIR (Committed Information Rate) 認定アクション(confirm-action)内での送信速度です。
Bc (Burst Committed) Tcで定義された時間内に送信可能なbit数です。(Tc = Bc/CIRという式が成立します)
Be (Excess Burst) Bcを超過してTcで定義された時間内に送信可能なbit数です。Bc超過分には、超過アクション(exceed-action)が適用されます。
Tc (time interval) Bcで定義されたbit数を送信する時間です。

3.2. CAR 設定概要

CARは以下のコマンドで、cir, bc, beを定義します。また、access-groupなどを用いてrate-limitを適用する範囲を限定する事ができます（その他、dscpやqos-groupなども使用する事ができます。rate-limitを適用する範囲を省略すると、全てのパケットがrate-limitの対象となります。）。 
Router(config-if)# rate-limit output [access-group <acl>] <cir> <bc> <be> conform-action <conform-action> exceed-action <exceed-action>

cir, bc, beを定義した後は、conform-action, exceed-actionなど動作を定義します。動作の定義方法は以下の通りです。

action 説明
transmit パケットを転送します。
drop パケットを破棄します。
continue 次の行で定義したrate-limitを元に評価します。
set-dscp-transmit dscp値をマークし、パケットを転送します。
set-dscp-continue dscp値をマークし、次の行で定義したrate-limitを元に評価します。
set-prec-transmit precedence値をマークし、パケットを転送します。
set-prec-continue precedence値をマークし、次の行で定義したrate-limitを元に評価します。
set-qos-transmit qos-group値をマークし、パケットを転送します。
set-qos-continue qos-group値をマークし、次の行で定義したrate-limitを元に評価します。

3.3. CARの設定

以下のような帯域制御をR1 e1/0で行います。
No 条件 CIR bc be conform-action exceed-action
1 SSH 200Kbps 20Kbits 40Kbits set-prec-transmit 5 transmit
2 tcp10880 200Kbps 40Kbits 80Kbits set-prec-transmit 3 continue
3 tcp10880 or tcp10881 16Kbps 30Kbits 60Kbits set-prec-transmit 1 continue
4 tcp10880 or tcp10881 or tcp10882 8Kbps 15Kbits 30Kbits transmit drop

具体的に投入するconfigは以下の通りです。 
R1(config)#access-list 122 permit tcp any any eq 22
R1(config)#
R1(config)#access-list 180 permit tcp any eq 10880 any
R1(config)#
R1(config)#access-list 181 permit tcp any eq 10880 any
R1(config)#access-list 181 permit tcp any eq 10881 any
R1(config)#
R1(config)#access-list 182 permit tcp any eq 10880 any
R1(config)#access-list 182 permit tcp any eq 10881 any
R1(config)#access-list 182 permit tcp any eq 10882 any
R1(config)#
R1(config)#
R1(config)#interface Ethernet 1/0
R1(config-if)#rate-limit output access-group 122 200000 20000 40000 conform-action set-prec-transmit 5 exceed-action transmit
R1(config-if)#rate-limit output access-group 180 200000 40000 80000 conform-action set-prec-transmit 3 exceed-action continue
R1(config-if)#
R1(config-if)#rate-limit output access-group 181 16000 3000 6000 conform-action set-prec-transmit 1 exceed-action continue
R1(config-if)#rate-limit output access-group 182 8000 1500 3000 conform-action transmit exceed-action drop

3.4. 単一actionの確認

動作確認のため、Guest OSでtcp10880宛てのwgetコマンドを実行します。 
[root@localhost ~]# wget -O /dev/null http://192.168.200.100:10880/large.html
--2010-11-14 19:19:47--  http://192.168.200.100:10880/large.html
Connecting to 192.168.200.100:10880... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 23016000 (22M) [text/html]
Saving to: `/dev/null'

 9% [===>                                             ] 2,241,036   19.9K/s  eta 36m 40s

show interfaces Ethernet 1/0 rate-limitコマンドで、rate-limiteの設定確認やactionの実施状況を確認する事ができます。
tcp10880はaccess-group 180に合致します。access-group 180のconformedのパケット数が増大している事を確認します。 

R1#show interfaces Ethernet 1/0 rate-limit
Ethernet1/0
  Output
    matches: access-group 122
      params:  200000 bps, 20000 limit, 40000 extended limit
      conformed 42 packets, 2424 bytes; action: set-prec-transmit 5
      exceeded 0 packets, 0 bytes; action: transmit
      last packet: 36ms ago, current burst: 0 bytes
      last cleared 00:00:17 ago, conformed 1000 bps, exceeded 0 bps
    matches: access-group 180
      params:  200000 bps, 40000 limit, 80000 extended limit
      conformed 652 packets, 376808 bytes; action: set-prec-transmit 3 <- パケット数が増大している事を確認します。
      exceeded 0 packets, 0 bytes; action: continue
      last packet: 52ms ago, current burst: 12050 bytes
      last cleared 00:00:17 ago, conformed 174000 bps, exceeded 0 bps
    matches: access-group 181
      params:  16000 bps, 3000 limit, 6000 extended limit
      conformed 0 packets, 0 bytes; action: set-prec-transmit 1
      exceeded 0 packets, 0 bytes; action: continue
      last packet: 74840ms ago, current burst: 3796 bytes
      last cleared 00:00:17 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps
    matches: access-group 182
      params:  8000 bps, 1500 limit, 3000 extended limit
      conformed 0 packets, 0 bytes; action: transmit
      exceeded 0 packets, 0 bytes; action: drop
      last packet: 73864ms ago, current burst: 1572 bytes
      last cleared 00:00:17 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps
R1#

3.5. 複数actionの確認

動作確認のため、Guest OSでtcp10881宛てのwgetコマンドを実行します。 
[root@localhost ~]# wget -O /dev/null http://192.168.200.100:10881/large.html
--2010-11-14 19:25:16--  http://192.168.200.100:10881/large.html
Connecting to 192.168.200.100:10881... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 23016000 (22M) [text/html]
Saving to: `/dev/null'

 0% [                                                 ] 110,600     2.26K/s  eta 2h 33m

show interfaces Ethernet 1/0 rate-limitコマンドを実行します。
access-group 181, 182のパケット数が増大している事を確認します。また、access-group 181のexceed-actionはcontinueになっているため、超過分はaccess-group 182に基づいて評価されます。access-group 181のexceededが、access-group 182のconformedとexceededの合計になっている事も確認できます(126 = 55 + 121)。 

R1#show interfaces Ethernet 1/0 rate-limit
Ethernet1/0
  Output
    matches: access-group 122
      params:  200000 bps, 20000 limit, 40000 extended limit
      conformed 300 packets, 16720 bytes; action: set-prec-transmit 5
      exceeded 0 packets, 0 bytes; action: transmit
      last packet: 312ms ago, current burst: 0 bytes
      last cleared 00:02:40 ago, conformed 0 bps, exceeded 0 bps
    matches: access-group 180
      params:  200000 bps, 40000 limit, 80000 extended limit
      conformed 4037 packets, 2332826 bytes; action: set-prec-transmit 3
      exceeded 0 packets, 0 bytes; action: continue
      last packet: 58012ms ago, current burst: 3700 bytes
      last cleared 00:02:40 ago, conformed 116000 bps, exceeded 0 bps
    matches: access-group 181
      params:  16000 bps, 3000 limit, 6000 extended limit
      conformed 121 packets, 72970 bytes; action: set-prec-transmit 1 <- パケット数が増大している事を確認します。
      exceeded 126 packets, 67343 bytes; action: continue <- access-group 182のconformedとexceededの合計になっているはずです。
      last packet: 608ms ago, current burst: 5696 bytes
      last cleared 00:02:40 ago, conformed 3000 bps, exceeded 3000 bps
    matches: access-group 182
      params:  8000 bps, 1500 limit, 3000 extended limit
      conformed 55 packets, 31657 bytes; action: transmit <- パケット数が増大している事を確認します。
      exceeded 71 packets, 35686 bytes; action: drop <- パケット数が増大している事を確認します。
      last packet: 636ms ago, current burst: 2821 bytes
      last cleared 00:02:40 ago, conformed 1000 bps, exceeded 1000 bps
R1#

3.6. 送信速度の確認

動作確認のため、Guest OSで以下wgetコマンドを３つ同時に実行します。
充分な帯域が割り当てられている通信ほど、通信速度が速い事が読み取れます。 

[root@localhost ~]# wget -O /dev/null http://192.168.200.100:10880/large.html
--2010-11-14 19:30:16--  http://192.168.200.100:10880/large.html
Connecting to 192.168.200.100:10880... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 23016000 (22M) [text/html]
Saving to: `/dev/null'

25% [===========>                                     ] 5,861,900   14.5K/s  eta 30m 53s

[root@localhost ~]# wget -O /dev/null http://192.168.200.100:10881/large.html
--2010-11-14 19:35:54--  http://192.168.200.100:10881/large.html
Connecting to 192.168.200.100:10881... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 23016000 (22M) [text/html]
Saving to: `/dev/null'

 3% [>                                                ] 713,000     2.44K/s  eta 2h 40m

[root@localhost ~]# wget -O /dev/null http://192.168.200.100:10882/large.html
--2010-11-14 19:35:56--  http://192.168.200.100:10882/large.html
Connecting to 192.168.200.100:10882... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 23016000 (22M) [text/html]
Saving to: `/dev/null'

 0% [                                                 ] 15,949      --.-K/s  eta 5d 6h

3.7. precedence値の確認

現在、CARの設定は以下のようになっています（再掲）。

No 条件 CIR bc be conform-action exceed-action
1 SSH 200Kbps 20Kbits 40Kbits set-prec-transmit 5 transmit
2 tcp10880 200Kbps 40Kbits 80Kbits set-prec-transmit 3 continue
3 tcp10880 or tcp10881 16Kbps 30Kbits 60Kbits set-prec-transmit 1 continue
4 tcp10880 or tcp10881 or tcp10882 8Kbps 15Kbits 30Kbits transmit drop

tcp 10880の通信に対して、precedence 3がマークされている事を確認します。
以下がR2 e1/0でキャプチャを実施した結果です。
;

tcp 10881の通信に対しては、通常はprecedence 1がマークされ、超過分は何もマークされない事を確認します。
以下がR2 e1/0でキャプチャを実施した結果です。
;
;
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