Description

This article discusses the problematic design of a Carrier Grade (CG) NAT implementation when a Web Cache Server is connected, and leads to load-balancing issues.

Symptoms

Load-balancing does not work properly after connecting a Web Cache Server to my Carrier Grade (CG) NAT implementation.

Solution

As a requirement for CG NAT operation, source-address L3 hashing is required. Please refer to the CG NAT Implementation Guide .

In the topology below, everything works as expected. There are rich groups of source addresses in any direction.


                                  Internet
          For traffic entering the network, the source addresses can
          come from any place in the Internet, thus is good for hashing. 
                                   
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                                -------------  
                               | MX Router-A |
                               |  CG-NAT     |
                                ------------- 
                                 | | | | | |
                                 | | | | | |
                                 | | | | | |
                                 | | | | | |
                                ------------- 
                               |  Router- B  |
                               |             |         
                                ------------- 

                          - - - -  USERS - - - -

           Users are located behind Router-B and they represent a rich collection
           of source addresses needed for hashing for traffic towards the Internet.

However, connecting a Web Cache Server to the same CG-NAT MX leads to polarization of bandwidth in one single link between Router-A and Router-B. Now, all Internet content cached in the Web Cache Server is sourced with one single IP address and hashing is not optimal.

                                  Internet
                                   
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                                   | | | |
       One single                  | | | |
     Source-Address                | | | |    
     from Web-Cache                | | | |  
      -----------               -------------  
     | Web Cache |_____________| MX Router-A |
     |  Server   |             |  CG-NAT     |
      -----------               ------------- 
                                 | | | | | |v    <<< Single link taking  
                                 | | | | | |V       all cached traffic
                                 | | | | | |V       from Web-cache to 
                                 | | | | | |v       users.
                                -------------   
                               |  Router- B  |
                               |             |         
                                ------------- 

                          - - - -  USERS - - - -

  1. Add more source addresses in the Web Cache Server. Typically, a Web Cache Server is configured with one single IP address, making all input traffic from the Internet to the users to use one single circuit. The more IP addresses the Web Cache Server has, it will result in better load-balancing functions.

  2. Relocate the Web Cache Server to Router-B as shown in the topology below:

                                  Internet
                                   
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                                   | | | |
                                   | | | |    
                                   | | | |  
                                -------------  
                               | MX Router-A |
                               |  CG-NAT     |
                                ------------- 
                                 | | | | | |
                                 | | | | | |
                                 | | | | | | 
                                 | | | | | |
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     | Web cache |_____________|  Router- B  |
     |  Server   |             |  CG-NAT     |
      -----------               ------------- 

                          - - - -  USERS - - - -