RED29005 2015-2

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Índice

Carga horária, Ementas, Bibliografia

Plano de Ensino

Dados Importantes

Professor: Jorge Henrique B. Casagrande
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 2as e 6as das 17:35 às 18:35h (Sala dos professores de TELE - ao lado da reprografia)
Endereço do grupo: https://www.facebook.com/groups/667983626639907/
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED
Muitos conteúdos da disciplina estão sendo extraídos do material do professor Marcelo Sobral o qual já registro aqui meus agradecimentos pela autorização e apoio. Alguns deles foram inseridos ou adaptados para se ajustar ao planejamento ou perfil da turma.

Toda vez que voce encontrar a marcação ao lado de alguma atividade, significa que essa atividade estará sendo computada na avaliação como AE ou AI. O prazo estabelecido para entrega estará destacado ao lado da atividade. Portanto, não perca o prazo limite para entrega. Atividades entregues fora do prazo não serão aceitas!

Avaliações

Resultados das Avaliações

Matrícula Aluno AE1 AE2 AI A1 A2 A3 A4 A5 REC A1 REC A2 REC A3 REC A4 REC A5 MÉDIA CONCEITO
122001504-0 Carlos 100 np 65 54 67 55 70 - 69 C
132002623-0 Gabriel Cantu 100 np 30 55 82 99 90 93 87 A
122002394-9 Gabriel de Souza 100 np 64 73 82 103 90 - 86 A
121003282-1 Gustavo Constante 100 np 63 50 70 92 70 - 75 B
131001065-0 Gustavo Zacchi 100 np - - - - - - 10 D
132002999-0 Helenluciany 100 np 45 61 70 79 90 92 83 A
131004419-8 Iago 100 np 23 24 67 44 33 43 80 30 63 C
131005150-0 Jessica 100 np 10 - - - - - 12 D
121000492-5 Katharine 100 np 73 72 85 94 90 - 86 A
121000484-4 Kristhine 100 np 73 55 75 81 90 95 86 A
132004514-6 Letícia 100 np 41 63 - 46 90 46/60 24 38 23 68 C
132002264-2 Lucas 100 np 70 81 93 94 90 79 90 A
131005334-0 Marcos 100 np 58 35 71 70 80 - 58 73 B
132004278-3 Maria Luiza 100 np 60 56 62 60 90 - 78 75 B
André Weber 100 np 28 37 80 84 46 90 73 B
Fabiano 100 np 30 70 61 90 -/25 80 73 B
Gabriel Gonçalves 100 np 32 42 54 35 80 29/33 70 58 25 63 C
Maciel 100 np 19 37 46 - 33 70 49 D
Ramon 100 np 20 35 - - 22 - 26 D
Vinícius 100 np 30 40 - - 47 - 31 D


LEGENDA E DETALHES

AE = Atividades Extras
10% da Avaliação - abrange uma ou mais tarefas a serem divulgadas ao longo do semestre;
AI = Avaliação Individual
10% da Avaliação final - abrange desempenho, assiduidade, cumprimento de tarefas em sala ou de listas de exercícios;
An = Avaliação n
20% da Avaliação (n=5) - Programadas para cada parte do programa;
REC An = Recuperação da Avaliação An
A recuperação de todas An serão em data única e o aluno só tem a obrigação de recuperar An<60;
np = não publicado aqui.
NF = Nota Final com critério de arredondamento de +/-5 pontos considerando a fórmula abaixo
NF = 0,16(soma{MaiorNota{An,REC An}}) + 0,1(médiaAE) + 0,1(AI)

Se NF < 60 = D --> Reprovado
Se 60 =< NF < 75 = C --> Aprovado
Se 75 =< NF < 90 = B --> Aprovado
Se NF >= 90 = A --> Aprovado

  • ORIENTAÇÕES PARA ELABORAR O TRABALHO CIENTÍFICO EM SUBSTITUIÇÃO A AVALIAÇÃO A5:

MODELO A SER ADOTADO: RESUMO

Resumo, segundo a ABNT é a apresentação concisa das principais idéias de um texto. Resulta da capacidade analítica e compreensiva que o leitor adquire no momento em que faz sua leitura. Quanto mais se tem domínio e compreensão do texto, maior será a capacidade de síntese e de apresentação de forma breve. Na apresentação do resumo, o aluno deve evitar a manifestação de opinião sobre o tema ou analisá-lo criticamente. O acréscimo da crítica no resumo caracteriza Media:Exemplo.oggum outro tipo de trabalho, denominado resumo crítico ou resenha crítica. No meio acadêmico, o desenvolvimento de um resumo é importante, por que permite “[...] em rápida leitura, recordar o essencial do que se estudou e [apresentar] a conclusão a que se chegou” (GALLIANO, 1986, p. 89).

Temas dos trabalhos para substituir a A5

ENTREGA: DIA 15/03 ATÉ AS 23:59h - Como? PUBLICAÇÃO NA WIKI no link correspondente acima!

JUSTIFICATIVA E ESTRATÉGIA: O trabalho do tipo resumo facilita o trabalho em grupo no sentido da exigência de reuniões do mesmo para definir o escopo do trabalho e a divisão de tarefas onde cada um dos componentes define uma seção do tema para resumir após a decisão do grupo do que relevante será abordado no trabalho final. A publicação na WIKI garante que toda a turma tenham acesso para futuras pesquisas.

Recados Importantes


Uso da Wiki: Todo o repositório de material de apoio e referências de nossas aulas passam a usar a Wiki de tele. Para interação fora da sala de aula, acessem nosso grupo do facebook.


ATENÇÃO: Uma avaliação só pode ser recuperada somente se existir justificativa reconhecida pela coordenação. Desse modo, deve-se protocolar a justificativa no prazo de 48 horas, contando da data e horário da avaliação, e aguardar o parecer da coordenação. O não cumprimento desse procedimento implica a impossibilidade de fazer a recuperação, e assim a reprovação na disciplina.

Material de Apoio

Atividades extra sala de aula
  • LISTA1 de exercícios para a avaliação A1
  • LISTA2 de exercícios para a avaliação A2
  • LISTA3 de exercícios para a avaliação A3
  • LISTA4 de exercícios para a avaliação A4
Slides utilizados durante algumas aulas


Manuais e outros


Bibliografia

  • Redes de Computadores e a Internet, 5a edição, de James Kurose.
  • Redes de Computadores, 4a edição, de Andrew Tanenbaum.
  • Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a edição, de Behrouz Forouzan.

Para pesquisar o acervo das bibliotecas do IFSC:

Softwares

  • Netkit: possibilita criar experimentos com redes compostas por máquinas virtuais Linux
  • IPKit: um simulador de encaminhamento IP (roda direto dentro do navegador)

Diário de aulas RED29005 - 2015-2 - Prof. Jorge H. B. Casagrande

29/07 - Redes de Acesso

29/07 - Redes de Acesso

  • Apresentação da disciplina e plano de ensino;
  • Visão geral de uma WAN e uma rede de acesso;
  • Componentes de uma infra-estrutura de telecomunicações;
  • Tarefa pra casa: Fazer uma leitura das seções 1.1 à 1.3 (inclusive) do livro do Kurose, 5a edição e além das explicações básicas sobre as redes de acesso colocadas em sala faça um quadro resumo que compare as principais tecnologias de redes de acesso (Dial-up, xDSL, HFC, FTTH e Wireless) em termos de: Alcance, custo, disponibilidade e banda passante (Mbps) sempre no ponto de vista do PROVEDOR DE SERVIÇOS (ISP). Para completar algumas informações de seu resumo use as outras bibliografias indicadas de nossa disciplina, a revista RTI (www.rtionline.com.br - edição julho/15) ou mesmo a googlelândia... ;)
05/10 - Redes Privadas

05/10 - Redes Privadas

  • Discussão sobre as redes de acesso tabuladas da aula anterior
  • A rede de acesso ADSL a partir rede externa de telefonia pública;
  • A Linha Privativa de Comunicação de Dados (LPCD);
  • A banda passante e os meios metálicos de transmissão;
  • O modelo básico de comunicação de dados;
07/10 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN

07/10 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN

  • Recuperação de conteúdos por conta de alunos que se integraram na turma.
  • O Serviço de Linha Dedicada Digital (SLDD) como base na formação de Redes Privativas;
  • Experimento: Comunicação entre Computadores via porta serial;


14/10 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN
  • Evolução das Redes Locais baseadas em hospedeiros para as Redes Privativas de longa distância;
  • Da Unidade de Derivação Digital (UDD) para os ServerSwitches ou switches KVM;
  • A Multiplexação como solução no compartilhamento e otimização do uso de enlaces de transmissão.
  • Início dos trabalhos para a construção de 3 nós de uma rede Frame Relay

ATENÇÃO: Leitura dos itens 6.1, 8.3 e 18.1 do Forouzan

19/10 - Redes Virtuais - Frame Relay

19/10 - Redes Virtuais - Frame Relay

  • Construção da rede Frame Relay no laboratório.


Para esta atividade já está implementada uma rede composta por três roteadores da Digitel, que estarão interligados como mostrado abaixo:

Rede-modems.png

A rede contém dois enlaces dedicados ponto-à-ponto (simulando duas SLDDs formadas por LPCDs à 2 fios) com modems digitais operando a 2 Mbps. Os Modens da DIGITEL modelo DT2048SHDSL estão configurados da seguinte forma: (chaves em ON)

  • Modens do rack central: DIP1-todas; DIP2-7,8; DIP3-todas OFF; DIP4-5 - Modo NTU (terminação de rede), relógio interno, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;
  • Modens do rack direito e esquerdo: DIP1-todas; DIP2-7,8; DIP3-todas OFF; DIP4-5 - Modo LTU (terminação de linha), relógio regenerado, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;

Todos os roteadores estão configurados com protocolo FRAME RELAY em suas interfaces serias WAN e rodando o algoritmo de roteamento RIP em sua forma mais básica para evitar a configuração de rotas estáticas na interligação das LANs do switches direito e esquerdo.

Iniciando o experimento
  1. Acesse a interface de gerência (console) do roteador R1 ou R2. O roteador R1 está no rack direito (no ponto de vista da sala), o roteador R3 está no rack central, e R2 está no rack esquerdo. Para acessar a console, faça o seguinte:
    1. Conecte o cabo serial específico na interface serial RS232 do seu computador. Conecte esse cabo também na interface console do roteador, que fica no painel traseiro. Como os roteadores estão distantes das bancadas, será necessário usar as tomadas azuis, que conectam as bancadas aos racks.
    2. Execute o programa minicom, que abre um terminal de texto via porta serial. Ele deve ser configurado para se comunicar pela porta serial /dev/ttyS0, com 57600 bps, 8 bits de dados e 1 stop-bit (isso aparece descrito assim: 57600 8N1) e sem controles de fluxo.
      sudo minicom -s
      
    3. Se o minicom estiver correto, você deverá ver a interface CLI do roteador (Command Line Interface). Caso contrário, confira se o cabo serial está bem encaixado, e se os parâmetros do minicom estão certos.
  2. O login e senha para acessar a configuração dos routers é "nr2g" e "digitel" respectivamente. Ao entrar na CLI avalie a configuração geral dos routers com o comando DUMP ALL;
  3. Estando os links ativos nas WANs, voce pode acessar qualquer router usando a facilidade do protocolo TELNET. Para tanto, dentro da CLI do router aplique o comando EXEC TELNET [IP da WAN ou LAN]. Voce também podem acessa-los por qualquer computador das redes direita ou esquerda, desde que esses estejam na mesma subrede das interfaces LAN dos routers. Uma vez estando na CLI de um dos routers, voce pode acessar os demais com EXEC TELNET;
  4. Observe se a configuração dos routers está como o previsto na janela abaixo. Talvez voce precise ajustar a configuração em algum roteador.
  5. Faça a configuração Básica dos PCs e Roteadores NR2G com protocolo FRAME RELAY. Esta configuração já permite que a rede se conecte a internet através da porta LAN0 do router CENTRAL, desde que as configurações de rotas nos PCs de cada subrede e do professor sejam aplicadas conforme na sequência.
    • R1:
      DIREITA >                                                        
      SET LAN LAN0 IP 192.168.10.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.10.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.20.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.20.255        
      SET LAN LAN1 UP  
      
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.2 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.1
      SET WAN WAN0 UP                                                       
      SET WAN WAN1 PURGE 
                                                                  
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP  
                                                                          
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.1 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP  
      CONFIG SAVE
      
    • R2:
      ESQUERDA >          
      SET LAN LAN0 IP 192.168.30.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.30.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.40.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.40.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                              
      
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.6 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.5
      SET WAN WAN0 UP      
      SET WAN WAN1 PURGE 
                                                                  
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP  
                                                                          
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.5 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
    • R3:
      CENTRAL >                                                              
      SET LAN LAN0 PURGE      
      SET LAN LAN1 PURGE                                                              
      
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.1 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.2
      SET WAN WAN0 UP
      
      SET WAN WAN1 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN1 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN1-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6
      SET WAN WAN1 UP
                                                             
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP WAN1-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN1-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP    
      
      SET LAN LAN0 IP 192.168.1.231 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.1.255 UP                           
      SET ROUTES DEFAULT GW1 192.168.1.1 COST1 0                                      
      SET ROUTES UP   
      CONFIG SAVE
      
  6. Para conferir as configurações das interfaces, use o comando show seguido da interface. Exemplo:
    # SHOW WAN WAN0 ALL
    # Para as rotas construidas dinamicamente pelo protocolo RIP:
    # SHOW ROUTES ALL
    
  7. Assim que os enlaces forem estabelecidos, o que pode ser conferido com o comando show interface aplicado às interfaces, conclua a configuração da rede (rotas nos pcs e roteadores). Ela deve ser configurada de forma que um computador possa se comunicar com qualquer outro computador da outra rede, e também acessar a Internet. Para isso, use os comandos nos PCs como:
    • sudo ifconfg eth0 x.x.x.x netmask m.m.m.m up - para atribuir outro endereço na placa de rede
    • sudo route add default gw x.x.x.x - para atribuir um novo gateway para a placa de rede
    • sudo route add -net x.x.x.x netmask m.m.m.m eth0 - para associar uma nova rede a interface eth0
    • route -n - para ver a tabela atual de roteamento
  8. Observe que optamos pelo uso de protocolos de roteamento dinâmico. Procure entender melhor como foi feita essa configuração, a partir do que está no manual, começando pela página 82.
  9. Para o PC do professor aplique os comandos:
    $ sudo route add -net 192.168.x.0 netmask 255.255.255.0 eth0  - x={10,20,30,40}
    $ sudo route add -net 192.168.x.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.231 - x={10,20,30,40}
    
  10. Para os PCs das subredes direita e esquerda:
    $ sudo ifconfig eth0 192.168.x.y netmask 255.255.255.0 up  - x={10,20,30,40}; y={1,2,3,4}
    $ sudo route add default gw 192.168.x.254 - x={10,20,30,40}
    
  11. Agora vamos analisar a conectividade de todas as subredes, incluindo o acesso à internet. Após isso vamos fazer uma avaliação sobre o desempenho dessa conectividade comparando os links com PPP e HDLC entre os roteadores.
  12. Veja se o status das interfaces e protocolos da WAN e LAN de todos os routers estão em UP. Anote e avalie a configuração de todos os routers e os PCs das duas LANs direita e esquerda.
  13. Verificar e anotar todas as configurações e instalações dos componentes de redes, modens, cabos, adaptadores, manobras dos cabos, etc...
  14. Verificar e anotar todas as configurações lógicas dos modens, routers e PCs.
  15. Acessar as redes mutuamente qualquer computador de um subrede deve acessar qualquer outro da outra subrede;
  16. Acessar a internet em todos os PCs;
  17. Interprete as configurações dos routers e destaque como está configurada a rede


21/10 - Redes Frame Relay - Finalização
  • Finalização das explicações da configuração da rede Frame Relay montada;
  • Evolução do backbone da RNP como ilustração das redes Frame Relay em infraestruturas de telecom.
26/10 - Redes Privadas Virtuais - MPLS

26/10 - Redes Privadas Virtuais - MPLS

  • Redes virtuais com MPLS;
  • Experimentos com netkit: Rede MPLS

ATENÇÂO: Leitura:

    • Capítulo 5 (seção 5.8) do livro Redes de Computadores e a Internet, 5a ed., de James Kurose.
    • Capítulo 5 (seção 5.4.5) do livro Redes de Computadores, 4a ed., de Andrew Tanenbaum (ou seção 5.6.5 da 5ª ed.).


  • Outras referências sobre MPLS:

MPLS é um mecanismo para redes de telecomunicações de alto desempenho que encaminha e transporta dados de um nó da rede a outro. Isso se faz por meio de links virtuais entre nós distantes um do outro, semelhante ao conceito de circuitos virtuais. Diversos protocolos podem ser transportados por MPLS, tais como IP e Ethernet (note que o primeiro é um protocolo de rede, mas o segundo é um "protocolo" de enlace). Assim, MPLS se apresenta como uma tecnologia de transporte de dados em redes de longa distância, como ilustrado na figura abaixo.

Mpls-network.jpg

Simplificadamente, um cabeçalho (shim header) é adicionado a cada PDU a ser transportada pela rede MPLS. O rótulo contém um número identificador chamado de rótulo (label, e similar ao VCI visto em circuitos virtuais), junto com alguns bits de controle. Os roteadores dentro da rede MPLS encaminham essas PDUs com base somente no conteúdo desse cabeçalho, comutando-os de acordo com os valores de rótulo (label switching). Note que MPLS não faz roteamento, e sim comutação de circuitos virtuais: os circuitos devem ser previamente estabelecidos para que o encaminhamento de PDUs entre origem e destino possa ser realizada. Desta forma, MPLS parece ser um protocolo que fica entre as camadas de rede e de enlace, como mostrado na figura a seguir.

Mpls protocolstack.jpg ----> MPLS D2.gif


O cabeçalho MPLS possui apenas 32 bits, como mostrado abaixo. O valor de rótulo ocupa 20 bits, o que possibilita pouco mais de 1 milhão de diferentes rótulos (). Há um campo Time To Live (ou simplesmente TTL) com 8 bits, com mesma finalidade que o campo homônimo existente em PDUS IPv4: evitar que um erro de configuração em um roteador faça com que PDUs fiquem circulando eternamente em um loop na rede. O valor desse campo TTL é decrementado por cada roteador que encaminhe a PDU e, se o valor chegar a 0, a PDU é descartada. O campo Exp com 3 bits foi pensado para codificar a classe de serviço da PDU, a qual pode ser usada por mecanismos de qualidade de serviço (QoS) existentes na rede. Por exemplo, o valor de Exp pode ser usado como prioridade da PDU em um determinado roteador dentro da rede MPLS. Por fim, o bit S (bottom of stack) informa se esse é o último cabeçalho MPLS na PDU, uma vez que podem-se empilhar dois ou mais desses cabeçalhos.


Mpls-label.png


A terminologia MPLS possui nomes próprios para diversos componentes da arquitetura. Como ocorre em outras tecnologias, existem conceitos conhecidos apresentados porém com nomes diferentes. A tabela abaixo descreve alguns termos importantes existentes no MPLS:


Termo Descrição
LSP Label Switching Path, o análogo a circuito virtual.
LSR Label Switching Router, ou roteador capaz de comutar PDUs MPLS.
LER Label Edge Router, ou roteador que faz a interface entre a rede MPLS (onde se encaminham PDUs exclusivamente com base nos rótulos), e a rede externa (onde não se usa MPLS). A rede externa pode ser qualquer outra rede, como IPv4, IPv6 ou mesmo LAN Ethernet. Note que LER é um tipo especial de LSR, e podem ser denominados também como LSR ingress (LSR de entrada na rede MPLS) e LSR egress (LSR de saída da rede MPLS).
LFIB Label Forwarding Information Base, ou o conjunto de informações existentes nos LSR usadas para fazer o encaminhamento das PDUS MPLS. Pode ser entendida como uma estrutura análoga à tabela de comutação de circuitos virtuais.


Usando os termos acima, podem-se descrever redes MPLS demonstrativas como mostrado a seguir. Na primeira rede há dois LSP: um vai do Host X ao Host Z e está identificado com PDUS em amarelo, e outro vai de Host X ao Host Y e tem PDUs em azul. O número dentro de cada PDU informa os valores de rótulo usados ao longo dos LSP. Assim como em circuitos virtuais em geral (e como em Frame Relay e ATM), os valores de rótulo podem ser modificados por cada roteador que os comute.

Mplsrouters.gif

Conceitos básicos sobre comutação de rótulos

A comutação de rótulos feita nos LSR é muito parecida com comutação de circuitos virtuais. Ao receber uma PDU MPLS, um LSR decide o que fazer com ela com base no número do rótulo e na interface de rede de onde ela foi recebida. Porém há um detalhe específico do MPLS: uma ou mais interfaces podem ser associadas em um labelspace MPLS, sendo esse labelspace usado para identificar de onde foi recebida uma PDU. Desta forma, um LSR na verdade decide o que fazer com uma PDU com base em seu rótulo e no seu labelspace. Dentro do LSR essa operação se chama ILM (Input Label Mapping).

ILM é a função que identifica uma PDU recebida e mapeia seu rótulo para um labelspace

Um caso especial trata de PDUs que entram na rede MPLS. Por exemplo, uma PDU IPv4, originada de uma rede externa, deve ser transportada pela rede MPLS. Nesse caso, o LER (roteador de borda) deve associar essa PDU a um rótulo MPLS e encaminhá-lo pela rede MPLS. A identificação de uma PDU externa à rede MPLS, com base nas informações dessa PDU, se chama FEC (Forwarding Equivalence Class).

Uma vez identificada uma PDU recebida, o LSR deve encaminhá-la de acordo com instruções predefinidas em sua LFIB. Dentro de sua LFIB essas instruções são chamadas de NHLFE (Next-Hop Label Forwarding Entry), e contêm a operação MPLS a ser realizada e a interface de saída por onde encaminhar a PDU. As operações MPLS possíveis estão descritas na tabela abaixo:


Operação Descrição
SWAP Troca o valor de rótulo. Essa operação deve ser usada para comutação dentro da rede MPLS. Mesmo quando o novo valor de rótulo for idêntico ao anterior essa operação deve ser realizada.
PUSH Adiciona um cabeçalho MPLS com um determinado valor de rótulo. Essa operação deve ser usada principalmente nos LER, quando uma PDU entra na rede MPLS.
POP Remove o cabeçalho MPLS. Essa operação deve ser usada principalmente nos LER, quando uma PDU sai da rede MPLS.


A comutação fica completa ao se juntarem o mapeamento de entrada (ILM) com as NHLFE, no caso de comutação dentro da rede MPLS. No caso de entrada de PDUs na rede MPLS, a operação se chama FTN (Fec-To-Nhlfe), que nada mais é que regras para associar os rótulos MPLS a essas PDUS. No exemplo da PDU IPv4, pode-se usar o endereço IPv4 de destino dessa PDU para escolher que rótulo MPLS deve ser usado. Isso está sumarizado na figura abaixo.

Mpls-lfib.png

Atividade com MPLS

e2[type]=mpls e3[type]=mpls e4[type]=mpls e5[type]=mpls a1[type]=generic a2[type]=generic

  1. FEC: mapeia subrede destino para nhlfe

e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1 e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1

  1. NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS

e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3 e3[nhlfe]=1:interface=eth0:label=2001:ip=10.0.2.2 e3[nhlfe]=2:interface=eth1:label=1001:ip=10.0.6.4 e4[nhlfe]=1:interface=eth1:label=2000:ip=10.0.6.3

  1. ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas

e2[ilm]=2001:labelspace=0 e3[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1 e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=2 e4[ilm]=1001:labelspace=0

  1. Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces

e2[labelspace]=0:interfaces=eth0 e3[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1 e4[labelspace]=0:interfaces=eth1

e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24 e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24 e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24 e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24 e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24 e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24 e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24 e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24 e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24 e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24

a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24 a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24

a1[default_gateway]=172.16.10.2 a2[default_gateway]=172.16.20.4

</syntaxhighlight>

  • Exercício: Considere o roteiro realizado em sala e faça o LSP entre A2 e A1 passar por E5 ao invés de E3 - Ou seja, isso implica modificar a configuração dos roteadores E2, E3, E4 e E5:

Exercicio-mpls-1.png

Solução:

  • E4: mudar a NHLFE para que o LSP A2->A1 vá para E5.
  • E5: fazer a comutação A2->A1 que antes ficava em E3.
  • E2: modificar o labelspace 0 para que contenha a interface eth3.
  • E3: removida a configuração da comutação A2->A1

e2[type]=mpls e3[type]=mpls e4[type]=mpls e5[type]=mpls a1[type]=generic a2[type]=generic

  1. FEC: mapeia subrede destino para nhlfe

e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1 e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1

  1. NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS

e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3 e3[nhlfe]=1:interface=eth1:label=1001:ip=10.0.6.4 e4[nhlfe]=1:interface=eth0:label=2000:ip=10.0.4.5 e5[nhlfe]=1:interface=eth1:label=2001:ip=10.0.1.2

  1. ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas

e2[ilm]=2001:labelspace=0 e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=1 e4[ilm]=1001:labelspace=0 e5[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1


  1. Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces

e2[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth3 e3[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1 e4[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1 e5[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1


e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24 e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24 e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24 e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24 e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24 e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24 e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24 e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24 e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24 e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24

a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24 a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24

a1[default_gateway]=172.16.10.2 a2[default_gateway]=172.16.20.4

</syntaxhighlight>

MPLS - Labelspaces e Tunels

Atividade

Laboratório do netkit sobre labelspaces:

e1[type]=mpls e2[type]=mpls e3[type]=mpls e4[type]=mpls e5[type]=mpls a1[type]=generic a2[type]=generic a3[type]=generic

  1. FEC: mapeia subrede destino para nhlfe

e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1 e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1

  1. NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS

e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3 e3[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.2 e3[nhlfe]=2:interface=eth1:label=1000:ip=10.0.6.4 e4[nhlfe]=1:interface=eth1:label=1000:ip=10.0.6.3

  1. ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas

e2[ilm]=1000:labelspace=0 e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=2 e3[ilm]=1000:labelspace=1:nhlfe=1 e4[ilm]=1000:labelspace=0

  1. Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces

e2[labelspace]=0:interfaces=eth0 e3[labelspace]=0:interfaces=eth0 e3[labelspace]=1:interfaces=eth1 e4[labelspace]=0:interfaces=eth1

e1[eth1]=link9:ip=172.16.30.1/24 e1[eth2]=link3:ip=10.0.3.1/24 e1[eth3]=link5:ip=10.0.5.1/24 e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24 e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24 e2[eth2]=link3:ip=10.0.3.2/24 e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24 e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24 e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24 e3[eth2]=link5:ip=10.0.5.3/24 e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24 e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24 e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24 e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24 e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24

a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24 a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24 a3[eth0]=link9:ip=172.16.30.30/24

a1[default_gateway]=172.16.10.2 a2[default_gateway]=172.16.20.4 a3[default_gateway]=172.16.30.1

</syntaxhighlight>

Laboratório do netkit sobre túneis:

e1[type]=mpls e2[type]=mpls e3[type]=mpls e4[type]=mpls e5[type]=mpls a1[type]=generic a3[type]=generic a4[type]=generic

  1. FEC: mapeia subrede destino para nhlfe

e1[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1 e2[fec]=172.16.30.0/24:nhlfe=1

  1. NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS

e1[nhlfe]=1:interface=eth2:label=500:ip=10.0.3.2 e2[nhlfe]=1:interface=eth3:label=100:ip=10.0.1.5 e3[nhlfe]=1:interface=eth2:label=300:ip=10.0.5.1 e4[nhlfe]=1:interface=eth1:label=3000:ip=10.0.6.3 e5[nhlfe]=1:label=200:nhlfe=2 e5[nhlfe]=2:interface=eth0:label=2000:ip=10.0.4.4

  1. ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas

e1[ilm]=300:labelspace=0 e2[ilm]=500:labelspace=0 e3[ilm]=3000:labelspace=0 e3[ilm]=200:labelspace=0:nhlfe=1 e4[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1 e5[ilm]=100:labelspace=0:nhlfe=1

  1. Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces

e1[labelspace]=0:interfaces=eth3 e2[labelspace]=0:interfaces=eth2 e3[labelspace]=0:interfaces=eth1 e4[labelspace]=0:interfaces=eth0 e5[labelspace]=0:interfaces=eth1

e1[eth1]=link9:ip=172.16.30.1/24 e1[eth2]=link3:ip=10.0.3.1/24 e1[eth3]=link5:ip=10.0.5.1/24 e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24 e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24 e2[eth2]=link3:ip=10.0.3.2/24 e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24 e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24 e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24 e3[eth2]=link5:ip=10.0.5.3/24 e3[eth3]=link10:ip=172.16.40.3/24 e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24 e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24 e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24 e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24 e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24

a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24 a3[eth0]=link9:ip=172.16.30.30/24 a4[eth0]=link10:ip=172.16.40.40/24

a1[default_gateway]=172.16.10.2 a3[default_gateway]=172.16.30.1 a4[default_gateway]=172.16.40.3

</syntaxhighlight>

28/10 - Protocolos Ponto a Ponto para WANs

28/10 - Protocolos Ponto a Ponto para WANs

  • Testes de desempenho com protocolo Frame-Relay na rede WAN real com routers NR2G.
  • Mesmos testes com protocolos PPP e HDLC.

Roteiro dos testes

  1. Verifique se a operação da rede nos routers do laboratório estão operantes com protocolo frame relay e que as quatro subredes tem conexão entre elas, o PC do professor (192.168.1.1) e a Internet;
  2. Teste a vazão pelos enlaces ponto-a-ponto SOMENTE COM UM ÚNICO PC associado a cada Router (DIREITO e ESQUERDO). Em algum computador da subrede esquerda ou direita execute:
     netperf -f k -H 192.168.1.1
    
  3. Teste o delay médio da comunicação usando PING com pacote de 65508 bytes aplicado de TODOS OS PCs da subrede para o PC do professor. Anote a média entre todos os PCs:
     ping -s 65500 192.168.1.1
    
  4. Realize pelo menos três medidas para cada teste e use a média desses valores como resultado final;
  5. Excute o netperf entre computadores da mesma subrede, anote os valores e compare com as medidas anteriores;
  6. Execute os mesmos testes agora com protocolo HDLC. Veja configuração abaixo:
Mesma rede operando agora com protocolo HDLC
  1. Faça a configuração Básica dos PCs e Roteadores NR2G com protocolo HDLC.
    • R1:
      DIREITA >                                                        
      SET LAN LAN0 IP 192.168.10.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.10.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.20.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.20.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                               
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.2 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.1 UP       
      SET WAN WAN1 PURGE 
                                                                  
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP  
                                                                          
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.1 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP  
      CONFIG SAVE
      
    • R2:
      ESQUERDA >          
      SET LAN LAN0 IP 192.168.30.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.30.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.40.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.40.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                              
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.6 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.5 UP       
      SET WAN WAN1 PURGE 
                                                                  
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP  
                                                                         
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.5 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
    • R3:
      CENTRAL >                                                              
      SET LAN LAN0 PURGE      
      SET LAN LAN1 PURGE                                                              
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.1 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.2 UP
      SET WAN WAN1 PROTO HDLC IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6 UP
                                                             
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP WAN1 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN1 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP    
      
      SET LAN LAN0 IP 192.168.1.231 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.1.255 UP                           
      SET ROUTES DEFAULT GW1 192.168.1.1 COST1 0                                      
      SET ROUTES UP 
      CONFIG SAVE
      
  1. Agora troque o protocolo HDLC dos enlaces por PPPS (protocolo PPP Síncrono - veja pg. 76 do manual). Faça isso primeiramente no router R3 (central) pois será perdido enlace com ele quando mudar o protocolo. Como exemplo, para trocar a configuração na interface WAN0 execute o comando:
      SET WAN WAN0 PROTO PPPS IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6 UP
    

Faça o mesmo para a WAN1 do router central e WAN0s dos routers esquerdo e direito. Não esqueça de aplicar o comando CONFIG SAVE para salvar a configuração atual. Observe o estado dos leds que indicam a presença de dados protocolados entre routers, tanto no frontal dos modens quanto no frontal dos routers. Eles ficaram apagados por um tempo mas devem retornar a acender depois de uns dois ou tres minutos. O led ST no frontal dos routers deve ficar na cor laranja indicando a queda dos links e depois de um tempo devem retornar a cor verde quando tudo estiver ok.

  1. Repita e anote as mesmas medições de vazão conforme feito anteriormente com protocolo HDLC;
04/11 - Protocolos de Enlace Ponto à Ponto

04/11 - Protocolos de Enlace Ponto à Ponto

Atenção: liberada a LISTA1 de exercícios para a avaliação A1

Resumo da aula:

Bibliografia relacionada: ATENÇÃO:

  • Ler Seção 5.7 do livro "Redes de Computadores" do Kurose 5a ed.
  • Parte III e capítulos 10 e 11 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a ed.", de Behrouz Forouzan
  • Capítulo 3 do livro "Redes de Computadores" de Andrew Tanenbaum.

Fundamentos Teóricos

Enlaces lógicos

Equipamentos de rede se comunicam por meio de enlaces (links). Um enlace é composto por uma parte física, composta pelo meio de transmissão e o hardware necessário para transmitir e receber um sinal que transporta a informação, e uma parte lógica, responsável por empacotar os dados a serem transmitidos. O diagrama abaixo ilustra um enlace entre dois equipamentos, realçando as formas com que a informação é representada durante a transmissão e recepção. Nesse diagrama, a parte lógica está representada no bloco Enlace, e a parte física está no bloco Física; a informação transmitida, representada por Dados, pode ser, por exemplo, um datagrama IP.

Datalink-phy.png

O enlace lógico tem uma dependência total em relação à parte física. Isso quer dizer que o tipo de tecnologia de transmissão existente na parte física traz requisitos para o projeto da parte lógica.

Deste ponto em diante, a parte lógica será chamada simplesmente de Camada de Enlace, e a parte física de Camada Física.

Em nosso estudo vamos investigar enlaces ponto-a-ponto, os quais necessitam de protocolos específicos. Para ficar mais claro o que deve fazer um protocolo de enlace ponto-a-ponto, vamos listar os serviços típicos existentes na camada de enlace.

Serviços da camada de enlace

Data-link.png

Os serviços identificados na figura acima estão descritos a seguir. A eles foram acrescentados outros dois:

  • Encapsulamento (ou enquadramento): identificação das PDUs (quadros) de enlace dentro de sequências de bits enviadas e recebidas da camada física
  • Controle de erros: garantir que quadros sejam entregues no destino
    • Detecção de erros: verificação da integridade do conteúdo de quadros (se foram recebidos sem erros de bits)
  • Controle de fluxo: ajuste da quantidade de quadros transmitidos, de acordo com a capacidade do meio de transmissão (incluindo o atraso de transmissão) e do receptor
  • Endereçamento: necessário quando o enlace for do tipo multi-ponto, em que vários equipamentos compartilham o meio de transmissão (ex: redes locais e redes sem-fio)
  • Controle de acesso ao meio (MAC): também necessário para meios compartilhados, para disciplinar as transmissões dos diversos equipamentos de forma a evitar ou reduzir a chance de haver colisões (transmissões sobrepostas)
  • Gerenciamento de enlace: funções para ativar, desativar e manter enlaces

Protocolos de enlace ponto-a-ponto

Dois protocolos de enlace ponto-a-ponto muito utilizados são:

  • PPP (Point-to-Point Protocol): proposto no início dos anos 90 pelo IETF (ver RFC 1661), e amplamente utilizado desde então. Este protocolo não faz controle de erros nem de fluxo, portanto se quadros sofrerem erros de transmissão serão sumariamente descartados no receptor. Originalmente muito usado em acesso discado, recentemente sua aplicação se concentra em enlaces por linhas dedicadas, enlaces sem-fio 3G, e uma versão modificada para acesso doméstico ADSL (PPPoE). Ver mais detalhes na seção 5.7 do livro do Kurose e na seção 11.7 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan.
  • HDLC (High-level Data Link Control): criado nos anos 70, foi largamente utilizado em enlaces ponto-a-ponto, porém atualmente foi substituído pelo PPP na maioria dos cenários em que era usado. Este protocolo faz controle de erros e de fluxo usando um mecanismo ARQ do tipo Go-Back-N (com janela de tamanho 7 ou 127). Ainda se aplica a enlaces ponto-a-ponto em linhas dedicadas, enlaces por satélite e aplicações específicas onde a presença de ruídos no meio de transmissão é relevante ou se deseja confiabilidade na entrega de pacotes na camada 2. Ver mais detalhes na seção 11.6 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan.

Ambos protocolos possuem o mesmo formato de quadro. Na verdade, o PPP copiou o formato de quadro do HDLC, apesar de não utilizar os campos Address e Control. O campo Flag, que tem o valor predefinido , serve para delimitar quadros, assim o receptor sabe quando inicia e termina cada quadro.

Ppp-frame.png
Quadro PPP ou HDLC (tamanho de campos dados em bytes)

Esses protocolos foram criados para uso com comunicação serial síncrona (ver capítulo 4, seção 4.3 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan). O PPP funciona também com comunicação serial assíncrona.


07/11 - Ensaios finais sobre MPLS e Desempenho de protocolos de Redes Ponto à Ponto e Frame Relay

07/11 - Ensaios finais sobre MPLS e Desempenho de protocolos de Redes Ponto à Ponto e Frame Relay

  1. Ilustração do gnome-netkit para os labs MPLS com auxílio do WireShark;
  2. Tarefa para hoje (ATENÇÃO: faz parte da avaliação AE):
  3. Preenchimento da planilha de desempenho dos protocolos FR, PPP e HDLC abaixo, conforme roteiro do dia 28/10.

Resultados de testes aplicados ao PC do Professor (o Gateway da rede - GW):

PROTOCOLO Netperf-->GW vazão Netperf-->GW tempo Ping-->GW
FRAME RELAY E: 1961,32 E: 13,7 E: 2,4
HDLC E: 1961,53 E: 13,34 E: 2,51
PPPS E: 1923,14 E: 10,64 E: 2,58



Testes de vazão e ping na mesma subrede:

Netperf-->LAN vazão Netperf-->LAN tempo Ping-->LAN
0 0 0

Perguntas para as equipes:

  • Atenção: os componentes das equipes A à D são os mesmos da formação realizada em sala no dia da avaliação 1 (Equipe A é a que fica do lado das janelas da sala com o rack direito, as demais na sequência...)

EQUIPE A: Anderson, André Felipe Weber, Gabriel , Carlos e Gustavo.
Link das Respostas --> [1]

  1. Entenda como funciona basicamente o teste de vazão do netperf e explique porque o troughtput do ensaio com Frame Relay não alcançou a taxa de transmissão nominal do link.
 R.
 'Revisão do professor:'
  1. Compare as estruturas de frame dos protocolos Frame Relay e MPLS e discuta sobre o overhead causado nesses protocolos
 R.
 'Revisão do professor:'

EQUIPE B:Katharine Schaeffer Fertig, Kristhine Schaeffer Fertig, Gabriel Cantu, Lucas Lucindo, Iago Soares

  1. Explique brevemente a diferença encontrada nos resultados de teste de ping na mesma rede e rede remota.
Tabela de Teste Ping e Netperf
 R.   Tendo realizado  o tete de ping normal (tamanho de pacote normal padrão) para mesma rede e rede remota notou-se que as médias de
tempo de transmissão de dados entre computadores na rede da equipe B e do professor (rede externa) foram:

Frame relay: 2,44 segundos
HDLC: 2,57 segundos

Tendo-se ainda realizado o Netperf para a mesma rede (sub-rede) e rede remota (sub-redes diferentes e computador do professor) 
obteve-se os seguintes dados de teste:

Tempo de transmissão com protocolo Frame Relay
Mesma sub-rede: 10,13 segundos
Rede Remota/Sub-rede diferente: 10,057 segundos

Assim vemos que para um mesmo protocolo – neste caso o Frame Relay – não há diferença significativa de tempo de transmissão entre mesma rede e rede
remota. Também em comparação com resultados de testes entre os dois protocolos (HDLC e FR) não houve uma grande diferença no tempo de transmissão. 
Mas a diferença existente (em cerca de 100 milisegundos) deve-se ao fato de o protocolo HDLC implementar mecanismos de controle (como fluxo e erros)
 nos frames transmitidos, gerando maior overhead no frame e necessitando de maior tempo para tranmissão de dados (propriamente ditos) relevantes à camada superior.
 'Revisão do professor:'
  1. Compare as estruturas de frame dos protocolos Frame Relay e HDLC e discuta sobre o overhead causado nesses protocolos
Frames de Protocolos HDLC Padrão, HDLC Cisco e Frame Relay
 R.    

De acordo com as estruturas de frame acima podemos concluir que há maior overhead no protocolo HDLC pois apesar de efetuar bit-stuffing, que gera 
menor overhead em relação a protocolos orientados a byte, possui um campo de controle em seu frame que envia apenas bits de controle para comunicação,
 sendo que o protocolo Frame Relay (FR) não necessita destas informações de controle, apenas as informações de endereço para repasse de dados e não 
realizando controle de erros e fluxo para estes frames. Vemos ainda que para um protocolo HDLC para modens/roteadores cisco, além de campos de 
controle de fluxo e de erros (extra ao FR), existe um sub-campo no campo de dados que se chama E-type ou campo de proprietário que informa o tipo de 
protocolo/proprietário da camada superior, causando ainda mais overhead ao frame! Nota-se que a estrutura simplificada dos frames em protocolo Frame 
Relay apenas necessita de informações do campo de endereço como o DLCI de enlaces da rede CV.
 'Revisão do professor:'

EQUIPE C:colocar aqui os componentes

  1. Entenda como funciona basicamente o teste de vazão do netperf e explique brevemente a diferença encontrada nos resultados de tempo de teste ocorridos entre os três protocolos avaliados.
 R.
 'Revisão do professor:'
  1. Compare as estruturas de frame dos protocolos HDLC e PPP e discuta sobre o overhead causado nesses protocolos
 R.
 'Revisão do professor:'

EQUIPE D: HelenLuciany Cechinel, Leticia Coelho, Jessica Hahn, Maria Luiza Theisges,Vinicius Kachniacz e Marcus Vinícius

  1. Entenda como funciona basicamente o teste de vazão do netperf e explique porque o troughtput do ensaio com PPP não alcançou a taxa de transmissão nominal do link.
 R. O netperf é um comando que testa a vazão da rede mandando um pacote com um número determinado de bits e verificando o tempo de resposta 
do pacote na rede. O PPP não alcançou a taxa de transmissão nominal do link devido a multiplexação dos dados, em que o canal foi dividido
em outros sub canais. A somatória da banda de transmissão é o valor total da taxa de transmissão nominal do link;
 ''Revisão do professor:''
  1. Compare as estruturas de frame dos protocolos PPP e Frame Relay e discuta sobre o overhead causado nesses protocolos

R.

PPP FLAG Endereço Controle Protocolo Payload FCS FLAG


Frame Relay FLAG Endereço Dados FCS FLAG
Endereço Frame Relay DLCI C/R EA DLCI FECN BECN DE EA


O PPP faz ByteStuffing e devido a este mecanismo um byte especial pode ser substituido por dois bytes ou mais,
 causando mais overhead do que o Frame Relay. Se o byte Stuffing for aplicado ao Frame.


 'Revisão do professor:'


09/11 - Enquadramento (Framing) e delimitação de quadros

09/11 - Enquadramento (Framing) e delimitação de quadros

Resumo da aula:

  • bit e byte stuffing;
  • Explicações adicionais e exemplos de enquadramento e delimitação em HDLC e PPP; Identificação de pacotes.
11/11 - Detecção e Correção de Erros

11/11 - Detecção e Correção de Erros

Resumo da aula:

  • Explicações adicionais sobre PPP;
  • Abordagem sobre erros em sistemas de telecomunicações: Erro de bit, erro de rajada;
  • Uso do campo FCS (Frame Check Sequence) nos protocolos da camada 2 para fins de de detecção de erro;
  • Check de paridade simples em sistemas assíncronos de comunicação de dados;
  • Paridade bidimensional ou longitudinal;
  • Revisão sobre a técnica de CheckSum;
  • Técnica CRC: Técnicas polinomiais na detecção e correção de erros na formação do FCS com códigos cíclicos CRC;
  • Exercícios da LISTA 1.
16/11 - Exercícios
  • Mais alguns exercícios da Lista 1;
18/11 - Interfaces Digitais

Resumo da aula:

23/11 - Interfaces Digitais e exercícios

23/11 - Interfaces Digitais e exercícios

Resumo da aula:

  • Finalização dos slides sobre Interfaces Digitais;
  • Proponha e desenhe um esquema de ligações MÍNIMO de um cabo lógico que interliga um DTE a um DCE que estão configurados para uma comunicação de dados síncrona, que usa o clock do DTE como base de sincronismo. O controle de fluxo via hardware ́e requerido na comunicação e ela não se inicia se o circuito CT109 não estiver ativo. O DTE e DCE usam interface RS232 com conectores DB25 Fêmea.
  • Verificar e anotar todos os componentes nas conexões físicas entre modens, routers e PCs do laboratório realizado na aula de FR.
25/11 - Implementação de caso de Interfaces Digitais e Avaliação 1

25/11 - Implementação de caso de Interfaces Digitais e Avaliação 1

Implementação de Caso

  1. Dinâmica:

Com o objetivo de conhecer, identificar, especificar e instalar os componentes de redes associados a parte física de uma rede de telecomunicações, lançou-se a tarefa de realizar a troca dos roteadores central e esquerdo da rede para outros CISCO 2514 e 1750 respectivamente. Visando assimilar o significado e importância de todas as reconexões, não se priorizou refazer configurações em nível de enlace nos roteadores.

30/11 - Correção da Avaliação 1 - Revisão do conteúdo correspondente

30/11 - Correção da Avaliação 1 - Revisão do conteúdo correspondente

  • Correção da Avaliação 1 - Revisão do conteúdo correspondente e esclarecimento de dúvidas e alternativas polêmicas da prova.
02/12 - Modens Analógicos

02/12 - Modens Analógicos

07/12 - Modens e Enlaces de Teste

07/12 - Modens e Enlaces de Teste

09/12 - Exercícios A2

09/12 - Exercícios A2

  • cabos lógicos.
14/12 - Modens Digitais

14/12 - Modens Digitais

  • Atividades com laboratório com links e test-set conectados a modens Digitais de quatro tecnologias diferentes.
16/12 - Revisão para a prova

16/12 - Revisão para a prova

  • Exercícios de revisão para a Avaliação A2.
21/12 - Recuperação Avaliação A1 e Avaliação A2

21/12 - Recuperação Avaliação A1 e Avaliação A2

01/02 - Redes Locais e o Padrão Ethernet

01/02 - O Padrão Ethernet

  • Redes Locais e o padrão Ethernet -
  • Introdução sobre Redes Locais e slides sobre MAC
03/02 - Correção Prova e Arquitetura IEEE 802

03/02 - Correção Prova e Arquitetura IEEE 802

  • Correção Prova A2;
  • Finalização Redes Locais com múltiplo Acesso - slides sobre MAC
10/02 - Redes Locais e o Padrão Ethernet - Não Compareci

10/02 - Redes Locais e o Padrão Ethernet - Não Compareci

  • Não Compareci.
15/02 - Arquitetura IEEE 802

15/02 - Arquitetura IEEE 802

  • Padrões da Arquitetura IEEE;
  • Arquitetura IEEE802.3
  • Leituras recomendadas para a prova e lista 3 de exercícios: Forouzan Cap 12 só a seção 1, e Caps 13 e 15 completos.
22/02 - Exercícios P3

22/02 - Exercícios P3

  • Exercícios sobre a LISTA3 de exercícios para a avaliação A3;
24/02 - IEEE802.1D e Avaliação A3

24/02 - IEEE802.1D e Avaliação A3

Tecnologias de LAN switches

Switches store-and-forward X cut-through

Algumas animações mostrando o funcionamento de switches store-and-forward e cut-through:

Interligando redes locais

Interligação de LANs (norma IEEE802.1D)

Laboratório sobre LANs


  • Avaliação A3 - 50min
29/02 - LANs Virtuais e Orientações para a Avaliação A5

Exemplo.jpg== 29/02 - LANs Virtuais e Orientações para a Avaliação A5==

  • ORIENTAÇÕES PARA ELABORAR O TRABALHO CIENTÍFICO EM SUBSTITUIÇÃO A AVALIAÇÃO A5:

MODELO A SER ADOTADO: RESUMO

Resumo, segundo a ABNT é a apresentação concisa das principais idéias de um texto. Resulta da capacidade analítica e compreensiva que o leitor adquire no momento em que faz sua leitura. Quanto mais se tem domínio e compreensão do texto, maior será a capacidade de síntese e de apresentação de forma breve. Na apresentação do resumo, o aluno deve evitar a manifestação de opinião sobre o tema ou analisá-lo criticamente. O acréscimo da crítica no resumo caracteriza Media:Exemplo.oggum outro tipo de trabalho, denominado resumo crítico ou resenha crítica. No meio acadêmico, o desenvolvimento de um resumo é importante, por que permite “[...] em rápida leitura, recordar o essencial do que se estudou e [apresentar] a conclusão a que se chegou” (GALLIANO, 1986, p. 89).

Temas dos trabalhos para substituir a A5

ENTREGA: DIA 15/03 ATÉ AS 23:59h - Como? PUBLICAÇÃO NA WIKI no link correspondente acima!

JUSTIFICATIVA E ESTRATÉGIA: O trabalho do tipo resumo facilita o trabalho em grupo no sentido da exigência de reuniões do mesmo para definir o escopo do trabalho e a divisão de tarefas onde cada um dos componentes define uma seção do tema para resumir após a decisão do grupo do que relevante será abordado no trabalho final. A publicação na WIKI garante que toda a turma tenham acesso para futuras pesquisas.

REDES LOCAIS VIRTUAIS - VLANS

  • Ver slides sobre introdução à VLANs.

Introdução: A equipe que administra a rede do campus São José estudou uma reestruturação dessa rede. Como diferentes setores e públicos a utilizam, e para diferentes propósitos, concluiu-se que seria apropriado segmentá-la em algumas subredes. Isso possibilitaria facilitar o controle de quem usa a rede, além do policiamento do tráfego. Para isso, a subrede geral do campus precisaria ser segmentada inicialmente em cinco novas subredes, denominadas:

Segmento Descrição Subrede IP
Pedagogica Pontos das salas de aula e laboratórios de informática 172.18.32.0/20
Administrativa Pontos de setores administrativos 172.18.16.0/20
DMZ Servidores acessíveis de fora da escola (ex: Wiki, WWW) 200.135.37.64/26
BD Servidores que hospedam bancos de dados (ex: LDAP, MySQL) 172.18.240.0/24
LAN Demais pontos de rede 172.18.0.0/20


A figura abaixo mostra a estrutura proposta para a rede do campus São José, composta pelas cinco novas subredes e as subredes dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2. Como se pode observar, o roteador/firewall Cisco ASA 5510 se torna um nó central da rede, pois interliga todas suas subredes (com exceção dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2).


Nova-rede-ifsc-sj.png


Existe mais de uma forma de implantar uma estrutura como essa, as quais serão apresentadas nas próximas subseções.

Segmentação física

A segmentação física é uma solução aparentemente simples e direta. Cada subrede deve ser composta de uma estrutura exclusiva, contendo seus switches e cabeamentos. No entanto, para adotar esse tipo de segmentação, algumas modificações precisarão ser feitas na infraestrutura de rede existente. Observe a estrutura física da rede do campus:

Rede-ifsc-sj.png


O que seria necessário fazer para implantar uma segmentação física ?

Segmentação com VLANs

Se a reestruturação pudesse ser efetuada com mínimas modificações na estrutura física (incluindo cabeamento), a implantação da nova rede seria mais rápida e menos custosa. Para isso ser possível, seria necessário que a infraestrutura de rede existente tivesse a capacidade de agrupar portas de switches, separando-as em segmentos lógicos. Quer dizer, deveria ser possível criar redes locais virtuais, como mostrado na seguinte figura:

Vlans.png

No exemplo acima, três redes locais virtuais (VLAN) foram implantadas nos switches. Cada rede local virtual é composta por um certo número de computadores, que podem estar conectados a diferentes switches. Assim, uma rede local pode ter uma estrutura lógica diferente da estrutura física (a forma como seus computadores estão fisicamente interligados). Uma facilidade como essa funcionaria, de certa forma, como um patch panel virtual, que seria implementado diretamente nos switches.

Redes locais virtuais são técnicas para implantar duas ou mais redes locais com topologias arbitrárias, usando como base uma infraestrutura de rede local física. Isso é semelhante a máquinas virtuais, em que se criam computadores virtuais sobre um computador real.


Padrão IEEE 802.1q

Os primeiros switches com suporte a VLANs as implementavam de forma legada (i.e. não seguiam um padrão da indústria). Isso impedia que houvesse interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes. Logo a IEEE formou um grupo de trabalho para propor mecanismos padronizados para implantar VLANs, dando origem ao padrão IEEE 802.1q. Os fabricantes de equipamentos de rede o adataram largamente, suplantando outras tecnologias legadas (ex: ISL e VTP da Cisco). Com isso, VLANs IEEE 802.1q podem ser criadas usando switches de fabricantes diferentes.

Atualmente, a implantação de VLANs depende de switches com suporte ao padrão IEEE 802.1q. Assim, verifique quais dos switches do laboratório possuem suporte a VLAN:

Uma VLAN é identificada por um número, chamado VID (VLAN Identifier), sendo que a VLAN com VID 1 é considerada a VLAN default (configuração de fábrica). Em um switch com suporte a VLAN IEEE 802.1q, cada porta possui um (ou mais ...) VID, o que define a que VLAN pertence. Assim, para criar uma VLAN, devem-se modificar os VID das portas de switches que dela farão parte.

Além do VID, a configuração da porta de um switch deve especificar o modo de operação da VLAN:

  • tagged: cada quadro transmitido ou recebido por essa porta deve conter o número da VLAN a que pertence. Esse modo é usado normalmente em portas que interligam switches.
  • untagged: quadros que entram e saem pela porta não possuem informação sobre a VLAN a que pertencem. Usado normalmente para conectar computadores e servidores a switches.


Esses modos tagged e untagged implicam haver uma forma de um quadro Ethernet informar a que VLAN pertence. Isso é usado para restringir a propagação de quadros, fazendo com que sejam recebidos e transmitidos somente por portas de switches que fazem parte de suas VLANs.


O padrão IEEE 802.1q define, entre outras coisas, uma extensão ao quadro MAC para identificar a que VLAN este pertence. Essa extensão, denominada tag (etiqueta) e mostrada na figura abaixo, compõe-se de 4 bytes situados entre os campos de endereço de origem e Type. O identificador de VLAN (VID) ocupa 12 bits, o que possibilita portanto 4096 diferentes VLANs.


Quadro-8021q.png
Quadro ethernet com a TAG IEEE 802.1q


A tag de VLAN, inserida em quadros Ethernet, está diretamente relacionada com os modos tagged e untagged de portas de switches. Portas em modo tagged transmitem e recebem quadros que possuem tag, e portas em modo untagged recebem e transmitem quadros que não possuem tag. Isso foi pensado para tornar a implantação de VLANs transparente para os usuários finais, pois seus computadores não precisarão saber que existem VLANs (i.e. não precisarão interpretar tags). Por isso equipamentos que não interpretam tags são denominados VLAN-unaware (desconhecem VLAN), e equipamentos que recebem e transmitem quadros com tag são referidos como VLAN-aware (conhecem VLAN).


Exemplo: simulador de switch com VLAN:
Esta animação possibilita simular a configuração de VLANs em um switch, e efetuar testes de transmissão. Experimente criar diferentes VLANs e observar o efeito em transmissões unicast e broadcast (clique na figura para acessar o simulador).

Um simulador de VLANs

Redes locais e VLANs

Exemplo: a configuração do Netkit mostrada abaixo cria uma pequena rede composta por um switch e quatro computadores. Além disso, foram definidas duas VLANs (VLAN 5 e VLAN 10). Com isso, os computadores pc1 e pc4 pertencem a VLAN 5, e os computadores pc2 e pc3 estão na VLAN 10. Execute a rede abaixo e teste a comunicação entre os computadores - quais computadores conseguem se comunicar ?.

sw[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic
pc4[type]=generic

# As portas do switch
sw[eth0]=port0:vlan_untagged=5
sw[eth1]=port1:vlan_untagged=10
sw[eth2]=port2:vlan_untagged=10
sw[eth3]=port3:vlan_untagged=5

# Ligando os computadores ao switch
pc1[eth0]=port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=port2:ip=192.168.0.3/24
pc4[eth0]=port3:ip=192.168.0.4/24
Vlans-ex1.png

Por exemplo, em uma pequena rede com duas VLANs as portas dos switches podem estar configuradas da seguinte forma:


Bridge3.png
switch1[type]=switch
switch2[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic
pc4[type]=gateway
pc5[type]=generic
pc6[type]=generic

pc1[default_gateway]=192.168.0.4
pc2[default_gateway]=192.168.0.4
pc3[default_gateway]=192.168.1.4
pc5[default_gateway]=192.168.1.4
pc6[default_gateway]=192.168.0.4

switch1[eth0]=sw1-port0:vlan_untagged=5
switch1[eth1]=sw1-port1:vlan_untagged=5
switch1[eth2]=sw1-port2:vlan_untagged=10
switch1[eth3]=link-sw1-sw2:vlan_tagged=5,10

switch2[eth0]=sw2-port0:vlan_tagged=5,10
switch2[eth1]=sw2-port1:vlan_untagged=10
switch2[eth2]=sw2-port2:vlan_untagged=5
switch2[eth3]=link-sw1-sw2:vlan_tagged=5,10

pc1[eth0]=sw1-port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=sw1-port2:ip=192.168.1.3/24
pc4[eth0]=sw2-port0:vlan_tagged=(5,ip=192.168.0.4/24),(10,ip=192.168.1.4/24)
pc5[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.1.5/24
pc6[eth0]=sw2-port2:ip=192.168.0.6/24

Exercício: Redesenhe a topologia LÓGICA para essa rede!


Atividade 1

Na figura abaixo, a rede da esquerda está fisicamente implantada em uma pequena empresa. No entanto, uma reestruturação tem como objetivo modificá-la de acordo com o diagrama mostrado à direita. Essa alteração da rede deve ser feita sem adicionar switches ou modificar o cabeamento (tampouco devem-se mudar as conexões de pontos de rede às portas de switches). Faça essa modificação usando o Netkit.

Vlan-ex1.png

  1. Criar a topologia física:
    sw1[type]=switch
    sw2[type]=switch
    pc1[type]=generic
    pc2[type]=generic
    pc3[type]=generic
    pc4[type]=generic
    pc5[type]=generic
    pc6[type]=generic
     
    sw1[eth0]=sw1-port0
    sw1[eth1]=sw1-port1
    sw1[eth2]=sw1-port2
    sw1[eth3]=link-sw1-sw2
     
    sw2[eth0]=sw2-port0
    sw2[eth1]=sw2-port1
    sw2[eth2]=sw2-port2
    sw2[eth3]=link-sw1-sw2
     
    pc1[eth0]=sw1-port0
    pc2[eth0]=sw1-port1
    pc6[eth0]=sw1-port2
    
    pc3[eth0]=sw2-port0
    pc4[eth0]=sw2-port1
    pc5[eth0]=sw2-port2
    
  2. Exercício: Criar a topologia lógica usando VLANs
    ... isso é com vocês!

A nova rede do IFSC-SJ

Desafio: Voltando à segmentação da rede do campus São José, implemente a nova rede usando VLANs!


Ifsc-sj-simples.png Ier-seta.png Nova-rede-ifsc-sj.png

Primeiro isso será realizado usando o Netkit, e em seguida será implantado no laboratório. Para simplificar a rede, vamos assumir que a topologia física está implantada como mostrado na figura acima, à esquerda.

Configuração da rede do IFSC-SJ
# switches
sw-rnp[type]=switch
sw-redes1[type]=switch
sw-redes2[type]=switch
sw-coinf[type]=switch
sw-labdes[type]=switch
 
# gateways
asa5510[type]=gateway
gw-redes1[type]=gateway
gw-redes2[type]=gateway
 
# computadores e servidores
bd[type]=generic
dmz1[type]=generic
dmz2[type]=generic
adm1[type]=generic
adm2[type]=generic
adm3[type]=generic
pedag1[type]=generic
pedag2[type]=generic
pc-redes1[type]=generic
pc-redes2[type]=generic
 
# Portas dos switches
sw-rnp[eth0]=rnp-port0
sw-rnp[eth1]=rnp-port1
sw-rnp[eth2]=rnp-port2
sw-rnp[eth3]=rnp-port3
sw-rnp[eth4]=rnp-port4
sw-rnp[eth5]=rnp-port5
 
sw-redes1[eth0]=redes1-port0
sw-redes1[eth1]=redes1-port1
 
sw-redes2[eth0]=redes2-port0
sw-redes2[eth1]=redes2-port1
 
sw-coinf[eth0]=coinf-port0
sw-coinf[eth1]=coinf-port1
sw-coinf[eth2]=coinf-port2
# Ligações entre switches
sw-coinf[eth3]=rnp-port5
sw-coinf[eth4]=labdes-port3
 
sw-labdes[eth0]=labdes-port0
sw-labdes[eth1]=labdes-port1
sw-labdes[eth2]=labdes-port2
sw-labdes[eth3]=labdes-port3
 
# Ligações dos computadores aos switches
asa5510[eth0]=rnp-port0:ip=172.18.0.254/16
bd[eth0]=rnp-port1:ip=172.18.0.10/16
dmz1[eth0]=rnp-port2:ip=172.18.0.11/16
adm1[eth0]=rnp-port3:ip=dhcp
gw-redes1[eth1]=rnp-port4:ip=172.18.0.100/16
 
pc-redes1[eth0]=redes1-port1:ip=192.168.1.2/24
gw-redes1[eth0]=redes1-port0:ip=192.168.1.1/24
 
pc-redes2[eth0]=redes2-port1:ip=192.168.2.2/24
gw-redes2[eth0]=redes2-port0:ip=192.168.2.1/24
 
dmz2[eth0]=coinf-port0:ip=172.18.0.13/16
adm2[eth0]=coinf-port1:ip=dhcp
pedag1[eth0]=coinf-port2:ip=dhcp
 
adm3[eth0]=labdes-port0:ip=dhcp
pedag2[eth0]=labdes-port1:ip=dhcp
gw-redes2[eth1]=labdes-port2:ip=172.18.0.101/16
 
# ASA 5510 é servidor dhcp da LAN ...
asa5510[dhcp]=eth0:range=172.18.100.1,172.18.100.250:gateway=172.18.0.254
 
# Gateways default dos computadores que usam IP fixo
gw-redes1[default_gateway]=172.18.0.254
gw-redes2[default_gateway]=172.18.0.254
pc-redes1[default_gateway]=192.168.1.1
pc-redes2[default_gateway]=192.168.2.1
bd[default_gateway]=172.18.0.254
dmz1[default_gateway]=172.18.0.254
dmz2[default_gateway]=172.18.0.254

Praticando VLANs com SWITCH Catalyst CISCO 2960S

Uso dos Switches do Laboratório para a criação de VLANs

  • uso da interface CLI da CISCO e comandos básicos;
  • gerenciamento de switches via TELNET;
  • configuração de VLANs distribuídas em 2 switches usando trunk e access;
  • uso de VLAN nativa para gerência comum.
  • configuração básica do switch após reset:

hostname SW_1 interface Vlan1

ip address 192.168.1.111 255.255.255.0

ip default-gateway 192.168.1.1 ip http server ip http secure-server

line con 0 line vty 0 4

password CISCO
login

line vty 5 15

password CISCO
login

enable secret CISCO

wr

</syntaxhighlight>

Para zerar a configuração:

erase startup-config erase running-config wr reload

depois executar os comandos anteriores via console

</syntaxhighlight>

Configurando vlan no switch

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch(config)#vlan 10

Switch(config-vlan)#name dep-administrativo

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config)#

Switch(config)#interface fastEthernet 0/1

Switch(config-if)#switchport mode access

Switch(config-if)#switchport access vlan 10

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#exit

Switch#sh vlan

</syntaxhighlight>

Configurando trunk no switch e interface nativa para gerenciamento comum

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch(config)#interface fastEthernet 0/1

Switch(config-if)#switchport mode trunk

Switch(config-if)#switchport mode native vlan 1

</syntaxhighlight>

Para apagar vlans:

no vlan 2-1000

</syntaxhighlight>

02/03 - Protegendo a rede com Spannig Tree Protocol (STP) - IEEE802.3d

02/03 - Protegendo a rede com Spannig Tree Protocol (STP) - IEEE802.3d

O problema dos ciclos (caminhos fechados) em uma rede local ethernet

Bibliografia associada:

  • Capítulo 15 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a ed.", de Behrouz Forouzan.
  • Capítulo 5 do livro "Redes de computadores e a Internet, Uma abordagem Top-Down. 5a edição, de James Kurose.
  • Capítulo 4 do livro "Redes de Computadores, 4a ed.", de Andrew Tanenbaum.

Outros materiais:

Após implantar a nova rede do IF-SC SJ, a equipe da gerência de rede passou a acompanhar seu uso pela comunidade escolar. E um certo dia um aluno acidentalmente pegou um cabo e ligou em duas tomadas de rede em um laboratório (que está na Subrede Pedagógica). Quer dizer, ele fez algo assim com um dos switches da rede:


Curto-lan.png


A interligação acidental de duas portas de um switch cria um ciclo na rede local (loop). Mas isso pode ser feito também de forma intencional, pois em LANs grandes pode ser desejável ter enlaces redundantes, para evitar que a interrupção de um enlace isole parte da rede. A existência de interligações alternativas portanto é algo que pode ocorrer em uma rede local, seja por acidente ou com a finalidade de conferir algum grau de tolerância a falhas na infraestrutura da rede. Um caso em que uma rede possui um ciclo intencionalmente colocado pode ser visto na LAN abaixo:

LAN-anel-stp.png

Apesar de desejável em algumas situações, uma topologia de rede com caminhos fechados, como visto na figura acima, não pode ser instalada sem alguns cuidados. Uma rede como essa ficaria travada devido a um efeito chamado de tempestade de broadcasts (broadcast storm). Isso acontece porque, ao receber um quadro em broadcast, um switch sempre o retransmite por todas as demais portas. Para que a rede acima funcione como esperado, uma ou mais portas de switches precisarão ser desativadas de forma que o caminho fechado seja removido. Ter que fazer isso manualmente tira o sentido de ter tal configuração para tolerância a falhas (e não impede um "acidente" como aquele descrito no início desta secão), por isso foi criado o protocolo STP (Spanning Tree Protocol, definido na norma IEEE 802.1d) para realizar automaticamente essa tarefa.


Voltando ao problema do loop acidental (ou proposital...) colocado entre portas de um mesmo switch, vamos avaliar o que ocorreria na prática sem um protocolo STP.


Curto-lan.png


Para ver a consequência dessa ação aparentemente inocente, experimente reproduzi-la em uma rede feita com o Netkit:

Stp-ex1.png
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
sw[type]=switch

sw[eth0]=port0
sw[eth1]=port1

pc1[eth0]=port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=port1:ip=192.168.0.2/24

# ... a barbeiragem do usuário da rede no switch !
sw[eth2]=link-barbeiragem
sw[eth3]=link-barbeiragem


O que ocorreu ao tentar pingar de pc1 para pc2 ?

  • Abra a ferramenta "monitor do sistema" do UBUNTU para constatar a carga de processamento do processador de seu PC e conclua o que está acontecendo.

Agora vamos observar o STP em ação na rede abaixo

LAN-anel-stp.png

  • Configuração para o Netkit:
sw1[type]=switch
sw2[type]=switch
sw3[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic

# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on
sw2[stp]=on
sw3[stp]=on

sw1[eth0]=sw1-sw2
sw1[eth1]=sw1-port1
sw1[eth2]=sw1-sw3

sw2[eth0]=sw1-sw2
sw2[eth1]=sw2-port1
sw2[eth2]=sw2-sw3

sw3[eth0]=sw1-sw3
sw3[eth1]=sw3-port1
sw3[eth2]=sw2-sw3

pc1[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=sw3-port1:ip=192.168.0.3/24

Abra o wireshark ou tcpdump em qualquer interface da rede e observe todos os parâmetros do pacote BPDU trocados entre Switches. Neste momento o algorítimo do STP já executou todas as suas etapas e convergiu bloqueando portas para tornar a rede em uma topologia tipo árvore. Os pacotes BPDU irão aparecer periodicamente nessa rede até que exista uma falha ou mudança na topologia física para que exista uma nova etapa do algorítimo STP.

Atividade 1

Vamos realizar um experimento para entender melhor como funciona o STP.


Switches reais usualmente possuem suporte a STP (Spanning Tree Protocol) para possibilitar haver enlaces redundantes em uma rede local. No Netkit podem-se criar redes em que se usa o STP, que deve ser ativado no switches.


Para criar essa rede no Netkit pode-se usar a seguinte configuração:

sw1[type]=switch
sw2[type]=switch
sw3[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic
 
# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on:bridge_priority=1024
sw2[stp]=on:bridge_priority=128
sw3[stp]=on:bridge_priority=500

sw1[eth0]=sw1-sw2
sw1[eth1]=sw1-port1
sw1[eth2]=sw1-sw3
 
sw2[eth0]=sw1-sw2
sw2[eth1]=sw2-port1
sw2[eth2]=sw2-sw3
 
sw3[eth0]=sw1-sw3
sw3[eth1]=sw3-port1
sw3[eth2]=sw2-sw3
 
pc1[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=sw3-port1:ip=192.168.0.3/24

A configuração do STP se faz pelo atributo especial stp a ser especificado para cada switch. A opção on ativa o STP, e bridge_priority define a prioridade do switch no escopo do STP.

Como os switches podem ser configurados com múltiplas vlans, o STP deve ser ativado apropriadamente. Isso significa que cada vlan deve ter o STP rodando de forma independente. A configuração do Netkit para especificar o STP para cada vlan segue abaixo:

sw1[type]=switch

# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on:bridge_priority=1024:vlan=5
sw1[stp]=on:bridge_priority=512:vlan=10

Nesse exemplo, o switch sw1 tem o STP ativado na vlans 5 e 10. Os parâmetros do STP inclusive podem ser diferentes em cada vlan, já que ele opera em cada uma de forma independente (i.e. o STP em uma vlan não interfere com o STP em outra vlan). Vlans em que o stp não foi explicitamente ativado usarão a configuração default do stp, a qual é definida omitindo-se informação sobre vlan:

# Configuração default do STP em um switch ... vale para todas as vlans em que 
# o stp não foi configurado individualmente.
sw1[stp]=on

# A configuração default pode conter quaisquer opções do stp, menos vlan:
sw2[stp]=on:bridge_priority=2000

Um último detalhe sobre o STP diz respeito ao custo e prioridade de cada porta do switch. No STP usado em switches reais, o custo de uma porta é dado pela sua velocidade. Assim, portas mais velozes têm custo menor que portas mais lentas, como por exemplo portas 1 Gbps comparadas a 100 Mbps. No Netkit não existe essa diferenciação entre as interfaces ethernet por serem emuladas, mas pode-se especificar manualmente o custo de cada interface a ser usado pelo STP. A configuração necessária deve ser colocada em cada porta da seguinte forma:

sw1[type]=switch

# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on:bridge_priority=1024

sw1[eth0]=port0:stp_cost=10
sw1[eth1]=port1:stp_cost=100

Assim, nesse exemplo a interface eth0 do switch sw1 tem custo STP 10, e a interface eth1 tem custo 100. Os custos de interfaces de acordo com a norma IEEE 802.1d pode ser visto na seguinte tabela:

Stp-custos.png


A lista completa de opções que podem ser usadas na configuração do STP no Netkit segue abaixo:

# STP no switch:
# bridge_priority: prioridade do switch no STP
# hello_time: intervalo entre envios de BPDU
# max_age: tempo máximo que o STP pode ficar sem receber uma atualização de BPDU de outro switch
# forward_delay: atraso para enviar uma BPDU notificando uma mudança de configuração do STP
# on: ativa o STP
# off: inicia com STP desativado

sw1[stp]=on:vlan=10:bridge_priority=100:hello_time=2:max_age=10:forward_delay=1

# Porta do switch: pode ter as opções stp_cost (custo da porta) e stp_prio (prioridade da porta)
sw1[eth0]=port0:stp_cost=10:stp_prio=1


Agregamento de enlaces ou Port Aggregation e Exercícios

Padrão IEEE802.1ax (anterior IEEE802.1ad) Agregamento de enlaces

Agregação de enlace (bonding ou port trunking)

O Linux possui suporte a agregação de enlaces, em que se agrupam interfaces ethernet (vinculação de portas) de forma a parecerem uma única interface (chamado de Linux Channel Bonding). A interface agregada tem prefixo bond, e assim deve ser identificada como bond0, bond1 e assim por diante. Para criar um enlace agregado no Netkit basta declarar em um switch uma interface desse tipo. A sintaxe da declaração é praticamente idêntica a de interfaces ethernet, como se pode ver abaixo:

pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
sw1[type]=switch
sw2[type]=switch

pc1[eth0]=sw1-port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw2-port0:ip=192.168.0.2/24

sw1[eth0]=sw1-port0
sw2[eth0]=sw2-port0

# Define em cada switch uma interface bond0 que agrega dois enlaces.
# O enlace agregado deve ser composto por uma ou mais interfaces ethernet.
# O nome do enlace agregado é sw1-sw2 no exemplo.

sw1[bond0]=sw1-sw2:interfaces=eth1,eth2
sw2[bond0]=sw1-sw2:interfaces=eth1,eth2

Nesse exemplo o enlace agregado foi criado entre os switches sw1 e sw2. Como se pode notar, existe uma opção de configuração adicional interfaces, usada para listar as interfaces ethernet a serem agrupadas. Essas interfaces não devem ser declaradas explicitamente. Além disso, não se podem configurar VLANs na interface agregada (bond0 no exemplo). Por fim, mais de um enlace agregado pode ser criado no mesmo switch, bastando identificá-los por interfaces bond diferentes (bond1, bond2, ...).

O exemplo acima cria a seguinte rede:

Bond.png

Port Trunking com Switches CISCO

Consulte o link [sobre Etherchannel ou PAgP]

Use:
- (config)#interface range g0/21-24
- (config-if-range)#channel-group 1 mode on

Use "show etherchannel 1 summary" para visualizar as portas vinculadas ao canal de portas 1 .É importante destacar que a parte de trunk 802.1Q e permissão de VLANs já está OK.

Consulte o link [sobre Protocolo LACP]

Neste caso está se utilizando o padrão [| IEEE802.1ad (ou IEEE802.1ax - mais recente)]. A diferença fica por conta do uso do modo "active" no lugar de "on".

Cascateamento versus Empilhamento

Os switches ainda possuem uma facilidade em nível físico chamada empilhamento (ou stack) que tem a função de ampliar as capacidades de portas sem comprometer significativamente a latência de pacotes em trânsito (fase forwarding). O mais eficiente, porém com mais custo, é o empilhamento por backplane onde um cabo proprietário de comprimento não maior que 1 metro, é conectado entre portas de entrada e saída específicas para este fim, geralmente na trazeira do switch, formando um anel dos swicthes empilhados. Os switches empilhados se comportam como um só e a gerência deles é muito mais facilitada com um único endereço IP. Já o cascateamento usando portas comuns ou portas específicas de altas taxas (fibra) chamadas UPLINK, mesmo usando o agregamento de link exposto na seção anterior, resolve a questão do congestionamento de toda a transferência de dados oriundas/destinadas aos ramos descendentes destas portas mas torna-se difícil a gerência de cada switch e a latência além de reduzir o desempenho da rede pode impedir até o funcionamento de algorítimos como o STP.

07/03 - Redes sem fio e o Padrão IEEE 802.11

07/03 - Redes sem fio e o Padrão IEEE 802.11

  • Ver capítulo 15 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a ed., de Behrouz Forouzan.
  • Ver capítulo 6 do livro Redes de Computadores e a Internet, 3a ed., de James Kurose.
  • Ver capítulo 4 (seção 4.4) do livro Redes de Computadores, 4a ed., de Andrew Tanenbaum.

Introdução

Redes sem-fio se tornaram uma tecnologia largamente difundida e de uso corriqueiro, principalmente em sua versão para redes locais. Graças a ela, as pessoas não precisam usar cabos para ter acesso à rede, e podem se comunicar em qualquer localização dentro do alcance da rede sem-fio. Mesmo usuários em movimento podem se manter em comunicação pela rede sem-fio. Essas características atraentes da tecnologia fazem com que ela seja naturalmente desejável nas LANs

A implantação de uma rede sem-fio deve atender alguns requisitos levantados pelo administrador de uma rede, os quais serão discutidos ao longo desta seção. Antes de pensar nos detalhes a serem observados, devem-se conhecer as características de comunicação de dados por um canal sem-fio e os mecanismos inventados para efetuar esse tipo de comunicação.

Alguns usos de redes sem-fio

WLAN-comum.gif
Redes locais sem-fio


Wireless point to point.jpg
Enlaces ponto-a-ponto de média/longa distância


Wlan-train.png
Prover conectividade em ferrovias


Body-network.jpg
Redes de dispositivos acoplados ao corpo de uma pessoa


SensorWebImageForEnewsJuly2.jpg
Redes de sensores


V2v.jpg
Redes entre veículos (experimental)

O Padrão IEEE 802.11

Dentre as várias tecnologias de comunicação sem-fio existentes, o padrão IEEE 802.11 para redes locais tem ampla utilização. Conhecido popularmente como Wi-Fi (um trocadilho com Hi-Fi, uma qualidade atribuída a aparelhos de som e que significa High-Fidelity), está presente praticamente em todos os lugares hoje em dia - desde escolas, empresas, aeroportos, supermercados, restaurantes, cafés e residências, e até mesmo em espaços abertos de cidades (ver Cidades Digitais). Muitos dos problemas existentes nesse tipo de rede (alguns resolvidos e outros não), e características de funcionamento, são comuns a outras tecnologias menos conhecidas, porém também importantes em suas áreas de aplicação. Por isso nosso estudo se concentrará nesse padrão de redes sem-fio, para conhecê-lo com razoável profundidade. Como consequência, além de entender como funciona uma rede IEEE 802.11, os conhecimentos obtidos habilitarão a compreensão de outras tecnologias de redes sem-fio.

  • Apresentaram-se as possíveis formas de organização de uma rede IEEE 802.11:
    • Rede infraestruturada: uso de uma estação central, que intermedia as transmissões das demais estações.

      Infrastructure-bss.png
    • Rede Ad-Hoc: estações se comunicam livremente com suas estações vizinhas.

      Adhoc-bss.png
    • Rede Mesh: estações se comunicam livremente, mesmo que existam múltiplos saltos (multihop).

      Mesh topology.gif

Os problemas dos nós ocultos e nós escondidos

Simulações (animações) sobre CSMA/CA

Outras simulações (animações) sobre CSMA/CA:

O Protocolo CSMA/CA

Pode-se descrever em alto-nível o algoritmo do CSMA/CA (simplificando alguns detalhes) com o fluxograma abaixo:


Fluxograma-csma-ca.png
Fluxograma para MAC CSMA/CA em modo contenção (função DCF). Esse fluxograma não mostra as esperas de intervalos entre quadros (IFS). Cw significa Janela de Contenção (Contention Window), e Cwmin é seu valor mínimo definido na norma (15 no caso do IEEE 802.11g, e 31 para IEEE 802.11b).


Um último detalhe sobre o CSMA/CA trata dos intervalos entre quadros (IFS - Inter Frame Space), que são tempos mínimos que um nodo deve esperar antes de transmitir um quadro, após o meio se tornar ocioso. Sua finalidade é priorizar o acesso ao meio para certos tipos de quadros, que têm urgência para serem enviados. Esse é o caso de quadros de confirmação (ACK) e CTS (Clear To Send). Um IFS menor corresponde a uma maior prioridade de transmissão de quadro. A figura abaixo ilustra os tipos de IFS:

Ifs-csma-ca.gif
Intervalos entre quadros

  • SIFS (Short Interframe Space): intervalo mais curto, usado antes do envio de quadros ACK e CTS.
  • PIFS (PCF Interframe Space): intervalo intermediário, usado quando em modo PCF (Point Coordination Function). O modo PCF implementa um tipo de acesso ao meio mestre-escravo. Raramente encontrado em equipamentos.
  • DIFS (Distributed Interframe Space): intervalo usual, aplicado no início de transmissões em geral (quadros de dados, associação, autenticação, RTS).

Uso de RTS/CTS para tratar nodos escondidos

Rts-cts.gif


09/03 - Redes Wifi

09/03 - Redes Wifi

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14/03 -Avaliação A4

14/03 -

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16/03 - REC A2 a A4

16/03 - REC A2 a A4

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Curso de Engenharia de Telecomunicações