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Descripción general de Express Path

Express Path (anteriormente conocido como descarga de servicios) es un mecanismo para procesar paquetes de ruta rápida en el procesador de red en lugar de en la unidad de procesamiento de servicios (SPU). Express Path aumenta el rendimiento al descargar cierto tráfico de SPU a procesadores de red.

Cuando se crea una sesión de Express Path en el procesador de red, los paquetes posteriores del flujo coinciden con la sesión en los procesadores de red. A continuación, el procesador de red procesa y reenvía el paquete.

El procesador de red también administra procesos adicionales, como la comprobación de la secuencia TCP, el procesamiento del tiempo de vida (TTL), la traducción de direcciones de red (NAT) y la traducción de encabezados de capa 2. La tabla de flujo en el IOC3 es administrada por la SPU del módulo de flujo. La SPU inserta y elimina entradas de flujo en la tabla de flujo en función de los resultados de la coincidencia de políticas. Express Path admite IPv6.

La figura muestra el flujo de paquetes en Express Path.

Figura 1: Flujo de paquetes y ruta Packet flow and Express Path exprés

Beneficios de Express Path

  • Mejora significativamente el rendimiento de flujo único y a nivel de chasis.

  • Reduce la utilización y la latencia de SPU.

Limitaciones de ruta express

Express Path no admite:

  • Funciones

    • Modo transparente

    • Sesión de multidifusión con más de un fan-out

    • Paquetes fragmentados

    • IPsec VPN

    • Diferentes valores de tamaño de MTU

    • J-Flow

  • Tráfico de datos de Application Layer Gateway (ALG):

    • DNS

    • IKE y ESP

    • PPTP

    • SQL-NET

  • IPv6

    • NAT

    • Modo transparente

    • Diferentes valores de tamaño de MTU

    • Clase de servicio (CoS) en interfaces de salida

La ruta exprés y la descarga de paquetes no funcionan cuando se utilizan filtros de firewall para dirigir el tráfico a un enrutador virtual.

Si habilita Express Path en un dispositivo que funciona en modo de clúster de chasis:

  • No puede configurar tarjetas de E/S asimétricas (IOC).

  • Si un vínculo secundario de la interfaz reth habilitada para LACP deja de funcionar, todo el tráfico de este vínculo se distribuye a otros vínculos secundarios activos de la interfaz. Si el vínculo secundario aparece y se vuelve a unir a la interfaz reth, el tráfico o las sesiones existentes no se redistribuyen a través de este vínculo secundario activo recién reunido. Las nuevas sesiones atraviesan este enlace.

  • Si se agrega un nuevo vínculo secundario a la interfaz reth habilitada para LACP, el tráfico o las sesiones existentes no se redistribuyen a través de este nuevo vínculo secundario. Las nuevas sesiones atraviesan este enlace.

Ruta exprés automatizada

En dispositivos SRX4600, SRX5400, SRX5600 y SRX5800, Automated Express Path está habilitado de forma predeterminada a partir de Junos OS versión 21.2R1. Cuando actualiza a Junos versión 21.2R1 o posterior, desbloquea un rendimiento de firewall de última generación gratuito e incomparable, sin ninguna configuración adicional ni inversión en hardware. De forma predeterminada, una ruta exprés automatizada está habilitada.

En Junos OS versión 21.2R1, para deshabilitar la ruta rápida por regla, utilice set security policies from-zone [untrust] to-zone ptrust] policy [services-offload-pol1] then permit no-services-offload comando.

Para volver al comportamiento anterior habilitando services-offload por regla, use el set security forwarding-options services-offload disable comando.

Automated Express Path admite las siguientes funciones:

  • Firewall de estado

  • Traducción de direcciones de red (NAT)

  • Políticas unificadas (con aplicaciones dinámicas y categorías de URL)

  • Firewall de usuario

  • Inteligencia de seguridad

  • Detección y prevención de intrusiones (IDP)

  • Filtrado web mejorado

  • Puertas de enlace de la capa de aplicación (ALG)

  • Pantallas (Anti-DDoS)

¿Cómo procesa Express Path el tráfico?

Cuando el primer paquete llega a una interfaz, el procesador de red lo reenvía al punto central (CP). El punto central, a su vez, reenvía el paquete a la SPU. A continuación, la SPU crea una sesión en el procesador de red y comprueba si el tráfico cumple los requisitos para la sesión de Express Path o para una sesión normal.

Si el tráfico cumple los requisitos para el procesamiento de Express Path, se crea una sesión de Express Path para el tráfico en la SPU. La sesión Express Path procesa los paquetes de ruta rápida en el procesador de red y los paquetes salen del procesador de red.

Si el tráfico no califica para el procesamiento de Express Path, la SPU crea una sesión normal. La sesión normal reenvía paquetes desde el procesador de red a la SPU para un procesamiento de ruta rápida,

Plataformas compatibles con Express Path

Los dispositivos SRX4600, SRX5400, SRX5600 y SRX5800 admiten Express Path.

La Tabla 1 proporciona detalles sobre la compatibilidad con Express Path en diferentes tarjetas de la serie SRX.

Tabla 1: Compatibilidad con Express Path en tarjetas de firewall de la serie SRX

Firewall serie SRX

Nombre de la tarjeta y número de modelo

Primera versión compatible

SRX5600, SRX5800

SRX5K-40GE-SFP

Junos OS versión 11.4

SRX5600, SRX5800

SRX5K-4XGE-XFP

Junos OS versión 11.4

SRX5600, SRX5800

SRX5K-FPC-IOC que contiene una de las siguientes tarjetas:

  • SRX-IOC-16GE-TX

  • SRX-IOC-4XGE-XFP

  • SRX-IOC-16GE-SFP

Junos OS versión 11.4

SRX5400, SRX5600 SRX5800

SRX5K-MPC que contiene una de las siguientes MIC:

  • SRX-MIC-10XGE-SFFP

  • SRX-MIC-2X40GE-OSFP

  • SRX-MIC-1X100GE-CFP

  • SRX-MIC-20GE-SFP

Junos OS versión 12.3X48-D10

SRX5400, SRX5600 SRX5800

SRX5K-MPC3 (IOC3) que contiene uno de los siguientes MPC:

  • SRX5K-MPC3-40G10G (MPC 24x10GE + 6x40GE)

  • SRX5K-MPC3-100G10G (2x100GE + 4x10GE MPC)

Junos OS versión 15.1X49-D10

SRX5400, SRX5600 SRX5800

SRX5K-IOC4-10G (IOC4)

SRX5K-IOC4-MRAT

Junos OS versión 19.3R1

SRX4600

No aplica

Junos OS versión 19.2R1

Cómo habilitar Express Path

Nota:

Express Path está automatizado desde Junos OS versión 21.2R1.

Para configurar el modo Express Path:

  • • En un dispositivo de línea SRX5000 con tarjetas IOC o IOC flexibles, utilice el set chassis fpc fpc-number pic pic-number services-offload comando.

  • En un dispositivo de línea SRX5000 con concentrador de puerto modular (MPC), habilite la caché NP en la IOC mediante el set chassis fpc fpc-number np-cache comando.

  • En SRX4600 dispositivo, la opción np-cache está habilitada de forma predeterminada. Por lo tanto, el set chassis fpc fpc- number np-cache comando no es aplicable.

Si no utiliza la ruta rápida, no la configure en ninguna política de seguridad.

Procesador de red Express Path

En los dispositivos SRX4600, SRX5400, SRX5600 y SRX5800 con procesador de red, cuando todos los complementos, incluidos los complementos de paquetes y los complementos de flujo, ignoran una sesión, descargamos la sesión y luego instalamos la sesión en el procesador de red. Cuando el complemento de paquetes ignora la sesión, marcamos las banderas de ignorar. Cuando el plugin de streaming ignora la sesión, marcamos los indicadores de ignorar y cortocircuitamos el TCP-T y TCP-I. Luego instalamos la sesión en el procesador de red para descargar la sesión.

El procesador de red de la tarjeta de E/S (IOC) procesa los paquetes de ruta rápida sin pasar por la estructura del conmutador ni por la SPU. Esto reduce la latencia de procesamiento de paquetes.

Cada entrada de flujo tiene un contador por ala en el procesador de red Express Path. El contador captura el número de bytes que el procesador de red envía a través del ala.

El comportamiento del procesador de red en diferentes escenarios es el siguiente:

  • Flujo de primera ruta: el flujo de la primera ruta es el mismo que el proceso actual de flujo del procesador de red. Cuando el primer paquete llega al procesador de red, el procesador de red analiza el paquete TCP o UDP para extraer una clave de 5 tuplas y, a continuación, realiza la búsqueda de sesión en la tabla de flujos. A continuación, el procesador de red reenvía el primer paquete al punto central. El punto central no puede encontrar una coincidencia en este momento porque este es el primer paquete. El punto central y la SPU crean una sesión y la comparan con las políticas configuradas por el usuario para determinar si la sesión es una sesión normal o una sesión de descarga de servicios.

    Si especifica la sesión que se administrará con Express Path, la SPU crea una entrada de sesión en la tabla de flujo del procesador de red. Esto habilita el indicador Express Path en la tabla de entrada de sesión; de lo contrario, la SPU crea una entrada de sesión normal en el procesador de red sin el indicador Express Path.

  • Flujo de ruta rápida: después de crear la entrada de sesión en el procesador de red, los paquetes siguientes de la sesión coincidirán con la tabla de entrada de sesión.

    1. Si no se establece el indicador Express Path, el procesador de red reenvía el paquete a la SPU especificada en la tabla de entrada de sesión. El paquete pasa por el proceso de flujo normal.

    2. Si el procesador de red encuentra el indicador services-offload en la tabla de entrada de sesión, procesará el paquete localmente y enviará el paquete directamente.

    3. La función de avance rápido del procesador de red admite sesiones de multidifusión de un solo ventilador. El puerto de salida de la sesión también debe estar asociado al mismo procesador de red que el puerto de entrada. Todos los demás casos de multidifusión deben gestionarse como sesiones normales.

  • Proceso NAT: la SPU es responsable de la asignación entre la dirección IP interna o el puerto y la dirección o puerto IP externos. Cuando llega el primer paquete de la sesión, la SPU asigna la dirección IP o la asignación de puertos y almacena la información en la entrada de sesión del procesador de red. Si se establece el indicador NAT, el procesador de red modifica el paquete.

  • Antigüedad de la sesión: para mejorar el rendimiento del tráfico para las sesiones de descarga de servicios, se envía una copia de un paquete a la SPU en cada período de tiempo predefinido para reducir la demanda de procesamiento de paquetes en la SPU. Para limitar el número de copias de paquetes enviadas a la SPU, se implementa una marca de tiempo para cada sesión de descarga de servicio. El procesador de red calcula el tiempo transcurrido desde la última coincidencia de sesión. Si el tiempo transcurrido es mayor que el período de tiempo predefinido, el procesador de red envía una copia del paquete a la SPU y actualiza la marca de tiempo de la sesión.

  • Finalización y eliminación de la sesión: si el procesador de red recibe un paquete IP con un indicador FIN (datos terminados) o RST (restablecer conexión), reenvía el paquete a la SPU. A continuación, la SPU elimina la memoria caché de sesión del procesador de red. El procesador de red continúa recibiendo y reenviando cualquier paquete a la SPU durante la transición de estado.

Contador de estadísticas de ala

En Express Path, el procesador de red ofrece la opción para cada entrada de flujo para mantener un contador de bytes por ala. El contador captura el número de bytes que el procesador de red envía a través del ala.

Cuando se habilita el contador, el procesador de red busca en su entrada de flujo (un ala de sesión) cada paquete de entrada. Si el paquete pertenece a una entrada de flujo establecida, el procesador de red aumenta el contador de bytes de la entrada de flujo en el paquete. El procesador de red copia periódicamente un paquete (copy-packet) de cada entrada de flujo a su SPU asociada, lo que permite que la SPU mantenga la sesión. El procesador de red envía valores de contador de bytes de flujo en el encabezado de los paquetes de copia de paquetes. La SPU acumula y mantiene contadores de estadísticas por ala.

No puede cambiar la configuración de estadísticas durante el ciclo de vida de una sesión en vivo. Deshabilitar o habilitar la configuración de estadísticas por ala mientras una sesión está activa en el procesador de red invalida las estadísticas de sesión en la sesión actual. Las nuevas estadísticas de sesión solo pueden ser válidas después de confirmar los cambios de configuración. Los contadores por ala del procesador de red no se pueden borrar. En SRX5800 dispositivos con SRX5K-MPC (IOC2), SRX 5K-MPC3 (IOC3) y SRX5K-IOC4-10G (IOC4), la configuración del contador de estadísticas de ala está habilitada, de forma predeterminada, En dispositivos SRX4600, habilite el contador de estadísticas de ala.

Estadísticas de sesiones por ala

El procesador de red tiene una RAM estática (SRAM) más grande para acomodar los recursos de sesión, alojando así más sesiones por PIC. En la Tabla 2 se muestra el número total de alas de sesión, incluidas las rutas Express y las que no son Express. En dispositivos SRX4600, el rendimiento IMIX es de 400 Gbps.

Tabla 2: Número total de sesiones por ala en el modo de configuración de ruta express del procesador de red

Número total de alas

Número de alas UDP de Express Path

Número de alas TCP de Express Path

Tarjetas y firewall de la serie SRX Sesiones en modo de ruta no express Sin estadísticas Con estadísticas Sin estadísticas Con estadísticas

Dispositivo de línea SRX5000 SRX5K-MPC (IOC2)

1,8 millones

1,8 millones

1,8 millones

1,8 millones

1,8 millones

Dispositivo de línea SRX5000 SRX5K-MPC3 (IOC3)

20 millones

20 millones

20 millones

20 millones

20 millones

Dispositivo de línea SRX5000 SRX5K IOC4

10 millones

10 millones

10 millones

10 millones

10 millones

SRX4600

20 millones

20 millones

20 millones

20 millones

20 millones

Procesamiento de paquetes Express Path en tarjetas IOC

Express Path en las tarjetas IOC se basa en el procesamiento de paquetes de ruta rápida a través del chipset del procesador de red en lugar de en la SPU para descargar algunas funciones básicas de firewall a la tarjeta IOC.

Si ha habilitado la función Express Path, la tarjeta IOC proporciona una latencia más baja y también admite un mayor rendimiento al eliminar la sobrecarga en la SPU. La tarjeta IOC admite tanto el flujo de tráfico dentro de la tarjeta como el flujo de tráfico entre tarjetas. Para lograr los mejores resultados de latencia, tanto el puerto de entrada como el puerto de salida de un flujo de tráfico deben estar en el mismo chip XM de la tarjeta IOC.

La tarjeta IOC admite FPC de 240 Gbps y utiliza una línea de chipsets de procesamiento de red (NP) de tercera generación. Este último chip de búsqueda y cola está optimizado para una mayor capacidad. La tarjeta IOC es compatible con SCB2 y SCB3, el SCB anterior no es compatible.

No puede encender las cuatro PIC de la tarjeta IOC simultáneamente debido a la restricción térmica y de alimentación. Encienda un máximo de dos PIC, ya sea en orden par o impar. Puede usar el set chassis fpc <slot> pic <pic> power off comando para elegir la PIC que desea encender.

Los mensajes de registro del sistema son:

  • XMCHIP_CMERROR_DDRIF_INT_REG_CHKSUM_ERR_MINOR

  • XMCHIP_CMERROR_DDRIF_INT_REG_CHKSUM_ERR_MAJOR

Los mensajes de error indican que el chip XM en un concentrador PIC flexible (FPC) ha detectado un error de suma de comprobación, que está causando caídas de paquetes. Los siguientes valores de umbral de error clasifican el error como un error mayor o un error menor:

  • Error menor: > 5 errores por segundo

  • Error mayor: > 255 errores por segundo (recuento máximo)

En el plano de datos, la tarjeta IOC analiza los paquetes y los busca en la tabla de flujo. Si la tarjeta IOC encuentra una coincidencia en la tabla de flujo, reenvía los paquetes según las instrucciones dadas en la tabla de flujo. La tarjeta IOC puede realizar NAT, encapsular el encabezado de capa 2 (L2) y reenviar los paquetes fuera de la interfaz de salida. La interfaz de salida puede ubicarse en la misma tarjeta IOC (carcasa intratarjeta) u otra tarjeta IOC (carcasa entre tarjetas).

Cuando la tarjeta IOC recibe el primer paquete, no coincide con ninguna sesión de avance rápido existente. El reenvío predeterminado basado en hash se realiza para enviar el primer paquete a la SPU. A continuación, la SPU crea la sesión de seguridad. Si la SPU encuentra que el tráfico está calificado para el avance rápido y la tarjeta IOC relacionada admite el reenvío rápido, instalará la sesión de avance rápido en la tarjeta IOC. Si no se puede aplicar el reenvío rápido al tráfico, no se envía ningún mensaje de sesión y la tarjeta IOC utiliza el reenvío predeterminado basado en hash para reenviar los paquetes a la SPU.

En el procesamiento de tarjetas IOC de avance rápido, si una sesión de avance rápido coincide, el paquete se puede reenviar directamente de acuerdo con el resultado del flujo de la sesión. La tarjeta IOC realiza todas las acciones necesarias, por ejemplo, el reenvío del paquete, la comprobación de TTL y la disminución de la traducción NAT, y la encapsulación del encabezado de capa 2.

Además, el chip XL envía una copia del paquete de reenvío a la SPU a una hora predefinida. Esta copia se utiliza para actualizar la sesión de SPU, detectar el estado actual del chip XL, etc. La SPU consume este paquete y no lo reenvía, porque el paquete real ha sido procesado y transmitido.

Figura 2: Ruta exprés intra-PFE IOC3 IOC3 Intra-PFE Express Path
Figura 3: Ruta exprés IOC3 Inter-PFE
Figura 4: Ruta expresa entre IOC3

Ejemplo: configurar Express Path en dispositivos SRX5400, SRX5600 o SRX5800 con una tarjeta IOC

En este ejemplo se muestra cómo configurar Express Path en una tarjeta IOC en SRX5400, SRX5600 o SRX5800 dispositivo.

Express Path es un mecanismo para procesar paquetes de ruta rápida en la red en lugar de en la Unidad de procesamiento de servicios (SPU). Este método reduce la latencia larga de procesamiento de paquetes que surge cuando los paquetes se reenvían desde los procesadores de red a las SPU para su procesamiento y de vuelta a las IOC para su transmisión.

A partir de Junos OS versión 15.1X49-D40, la configuración es válida para el tráfico IPv6; antes de esta versión, solo se admitía para el tráfico IPv4.

Requisitos

En este ejemplo se utilizan los siguientes componentes de hardware y software:

  • Un dispositivo SRX5400, SRX5600 o SRX5800 con una tarjeta IOC

  • Junos OS versión 15.1X49-D40 o posterior para firewalls serie SRX

Nota:

Express Path está automatizado desde Junos OS versión 21.2R1.

Visión general

En este ejemplo, se configura Express Path en una tarjeta IOC en un dispositivo de línea SRX5000 para el tráfico IPv6.

Configure dos interfaces en la tarjeta IOC y asígneles direcciones IPv6. A continuación, habilite el procesamiento basado en flujos para el tráfico IPv6. A continuación, configure zonas y agregue interfaces a ellas. A continuación, se proporciona comunicación entre las dos zonas diferentes mediante la configuración de una directiva de seguridad para permitir el tráfico entre dos zonas. También habilita Express Path en las políticas de seguridad para especificar si el tráfico cumple los requisitos para Express Path

Configuración

Procedimiento

Configuración rápida de CLI

Para configurar rápidamente este ejemplo, copie los siguientes comandos, péguelos en un archivo de texto, elimine los saltos de línea, cambie los detalles necesarios para que coincidan con su configuración de red, copie y pegue los comandos en la CLI en el nivel de jerarquía y, a continuación, ingrese commit desde el[edit] modo de configuración.

Procedimiento paso a paso

Para configurar Express Path en dispositivos de línea SRX5400, SRX5600 o SRX5800 con una tarjeta IOC:

  1. Configure la interfaz Ethernet y asígnele una dirección IPv6.

  2. Habilite el procesamiento basado en flujos para el tráfico IPv6.

  3. Configure zonas de seguridad, agregue interfaces y permita todos los servicios e interfaces del sistema. Configure una zona de seguridad y especifique los tipos de tráfico y protocolos permitidos en la interfaz et-2/1/0.0.

  4. Configure zonas de seguridad, agregue interfaces y permita todos los servicios e interfaces del sistema. Configure una zona de seguridad y especifique los tipos de tráfico y protocolos permitidos en la interfaz et-2/3/0.0.

  5. Cree una política y especifique los criterios de coincidencia para esa directiva. Los criterios de coincidencia especifican que el dispositivo puede permitir tráfico desde cualquier origen a cualquier destino y en cualquier aplicación. Habilite Express Path en la política de seguridad.

    Nota:

    Puede especificar el comodín any-ipv6 para los criterios de coincidencia de direcciones de origen y destino para incluir solo direcciones IPv6. Especificar cualquier opción para que los criterios de coincidencia de direcciones de origen y destino incluyan direcciones IPv4 e IPv6.

  6. Establezca el modo Express Path en la tarjeta IOC.

Resultados

Desde el modo de configuración, confirme la configuración introduciendo el comando show chassis. Si el resultado no muestra la configuración deseada, repita las instrucciones de este ejemplo para corregir la configuración.

Cuando haya terminado de configurar el dispositivo, escriba confirmar desde el modo de configuración.

Verificar la configuración de una tarjeta IOC para Express Path

Propósito

Verifique que la tarjeta IOC se configuró correctamente para Express Path.

Acción

Desde el modo operativo, ingrese el comando show chassis fpc pic-status

Significado

El resultado proporciona el estado de las PIC con Express Path habilitado en ellas.

Verificar todas las sesiones activas en el dispositivo

Propósito

Muestra información sobre todas las sesiones de Express Path activas actualmente en el dispositivo.

Acción

Desde el modo operativo, ingrese el comando show security flow session services-offload.

Significado

El resultado proporciona los detalles de la directiva para las sesiones en las que se habilitó Express Path.