CGNAT Bulk Port Allocation com DPDK

Objetivo:

Mostrar a configuração do projeto DANOS para funcionar como um CGNAT Bulk Port Allocation utilizando um hardware de baixo custo e proporcionando uma enorme economia de IPv4 público, pois trabalha com alocação de portas TCP/UDP dinamicamente e não da forma Determinística onde pré-fixamos uma quantidade de portas por assinante. Temos que ter sempre em mente que a implantação e o uso do IPv6 é importantíssimo, porque o CGNAT não irá resolver todos os problemas da Internet. O CGNAT ajudará à manter a rede funcionando enquanto o IPv6 não for 100% utilizado no Mundo. O fato do projeto DANOS utilizar o DPDK, permite que consigamos usar um equipamento mais simples para gerenciar tráfegos bem maiores em Gbps/PPS.

Diagrama:

O BNG é o responsável por gerenciar as conexões PPPoE/IPoE e no nosso artigo fará o encaminhamento de todos os pacotes do pool CGNAT 100.64.0.0/10 via PBR (Policy Based Routing) para a caixa DANOS CGNAT. O DANOS CGNAT estará conectado via iBGP com o Router Borda e fará a tradução e alocação dinâmica das portas TCP/UDP usando como exemplo de saída o prefixo 198.51.100.0/24.Clientes conectados no BNG com IPv4 público e IPv6 não devem ser encaminhados para a caixa CGNAT.

Teremos uma rede lógica 192.168.254.0/24 entre os BNGs e o DANOS CGNAT e outra rede lógica 10.69.0.8/30 entre o DANOS CGNAT e o Router Borda. Usaremos os IPs das loopbacks para fecharmos o iBGP. O iBGP está sendo fechado somente de um lado para facilitar o artigo, mas cabe à você decidir a melhor forma de implementar em seu cenário.

Também usaremos nessa configuração um bonding (LACP) de duas portas de 10GbE para entrada de dados provenientes do Router Borda e outro bonding também com duas portas de 10GbE para a saída do tráfego em direção aos BNGs.

Embora esteja no diagrama, não falaremos sobre BNG e nem o Router Borda nesse artigo e por isso deve-se estudar como fazer o PBR em seu equipamento concentrador e também a configuração do iBGP no seu router pois será muito importante para o funcionamento da nossa caixa CGNAT.

Você pode adicionar outras caixas CGNAT basta seguir a mesma lógica apresentada aqui nesse artigo.

Descritivo sobre o DANOS:

É um projeto desenvolvido pelo pessoal da AT&T, que está atualmente na versão 2009, que utiliza o Vyatta como interface de configuração. A syntax me lembra bastante a configuração de um JunOS, possui diversos recursos semelhantes como commit, commit-confirm, validate para validar uma alteração dentre outras características. Por baixo do capô temos um sistema GNU/Linux Debian 10, Linux Kernel 5.4, FRR 7.3.1 e DPDK 19.11. O projeto possui utilidade inclusive para roteamento mas nesse artigo falaremos sobre CGNAT. Embora o sistema seja um Debian, não é disponibilizado uma atualização via apt, pois poderia quebrá-lo já que este possui partes não Debian incluídas no sistema como o DPDK. A atualização pode ser feita sempre que sai uma nova ISO do DANOS, através de comandos simples e salvando sua configuração atual.

Equipamento utilizado no artigo e em produção atualmente:

- Dell PowerEdge R230 - Quad Core Intel(R) Xeon(R) CPU E3-1240 v6 @ 3.70GHz.

- 16G ram.

- 2x Intel X520-SR2.

- SSD 120Gb.

Dados estatísticos desse equipamento em produção:

Atualmente passando 24Gbps agregado com mais de 1.5Mpps. Como o sistema utiliza DPDK, não temos como acompanhar visualmente a utilização dos processadores pois o dataplane ocupa todos eles ou quase todos durante seu uso mas essa é uma característica dele. Por isso temos que observar o comportamento do tráfego e erros que possam aparecer nas portas da switch e perdas de pacotes. Dessa forma estamos documentando o hardware utilizado em produção e quanto está suportando para usarmos de referência futura: