Edição atual tal como às 15h24min de 1 de agosto de 2019

Objetivos

Conhecer os equipamentos típicos de uma rede local Ethernet
Estimar o desempenho de uma LAN Ethernet comutada (com switch)

A rede de teste para o experimento será composta de computadores ligados a um switch Ethernet a 100 Mbps em modos half ou full-duplex. Serão sintetizados tráfegos intensos, de forma a poder comparar o desempenho das transmissões nos dois casos.

Roteiro

Parte 1: ativos de rede

Observe a placa de rede de seu computador e sua conexão à rede por meio do cabo TP. Os computadores do laboratório estão conectados ao switch Intelbras, que reside no rack central. O número da porta onde está conectado seu computador na bancada corresponde à porta do switch. Desconecte o cabo do seu computador e observe o status da porta correspondente no switch (o status é informado por um led, que aceso significa que há equipamento ativo conectado àquela porta). Questão: como será que o switch sabe que um equipamento foi conectado a uma porta ? Ver esta explicação ...
Veja que informações o Linux provê a respeito de seu adaptador Ethernet. Usando os comandos administrativos do Linux, descubra:
- o modelo do adaptador, e seu endereço MAC: ver comandos lspci, lsusb e ifconfig.
- seu modo de operação (velocidade, modo duplex, se o enlace está ativo): ver comando ethtool
- suas estatísticas de operação (quadros transmitidos e recebidos, colisões e erros em geral): ver comandos netstat e ifconfig.
  
  Após obter essas informações, experimente desconectar o cabo da placa de rede e repetir a execução dos comandos.
Use um switch TP-Link 8 portas para conectar seu computador à rede do laboratório.
Repita os ítens 1 e 2, para conferir se houve alguma modificação na interface ethernet do seu computador.
Acesse a interface de gerenciamento do switch TP-Link. Isso pode ser feito via web ou telnet. Você deve precisar do manual do switch.
Identifique as informações no switch associadas às portas conectadas ao seu computador e à rede do laboratório.
Descubra a taxa de bits e o modo duplex da porta do switch onde está conectado seu computador. Confira se as informações obtidas no switch estão consistentes com as informações da interface de rede do computador.

Parte 2: switch ethernet

Mantendo os computadores conectados ao switch do laboratório, cada aluno deve escolher um colega para fazer uma medição de vazão na rede (throughput).
- Inicialmente apenas um par de aluno deve realizar a mediação de vazão.
- Um dos alunos deve identificar o endereço IP da interface ethernet de seu computador, e informá-lo ao outro colega envolvido na medição.
- Esse mesmo aluno deve executar este programa:
```
iperf -s
```
- Outro aluno deve executar o mesmo programa, porém em modo cliente desta forma:
```
iperf -c IP_do_outro_computador -i 5 -t 30
```
- Quando o programa cliente terminar, observe os valores reportados quanto à vazão obtida.
- A medição deve ser repetida, porém com todos os alunos envolvidos a realizarem-na simultaneamente. Que diferença houve no resultado da vazão ?
Conecte seu computador a um switch TP-Link.
Refaça a medição da taxa de bits entre seu computador e o de um colega. O computador de seu colega deve estar conectado em outro switch.

Parte 3: topologias de rede

Conecte o computador de um colega ao seu switch, e teste a comunicação entre os computadores. Eles se comunicaram normalmente ?
- Aproveite e estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador ao outro.
Interligue seu switch ao switch de um colega. Experimente em seguida testar a comunicação entre seu computador e o de seu colega. Que diferenças existem em relação ao experimento anterior ? O que se pode concluir ?
- Novamente estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador ao outro.
Todos os switches devem ser interligados de acordo com as topologias abaixo descritas. Em cada caso, deve-se testar a comunicação entre os computadores que estão conectados aos switches.
- Novamente estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador aos outros computadores.

Topologia	Diagrama
Linear
Estrela
Arvore
Anel

4. O que se pode concluir quanto ao efeito de cada topologia nas comunicações na rede ?

Elas influenciam na comunicação ?
Causam algum impedimento ?
Os atrasos de envio de pacotes variam significativamente em função da topologia ?

@@ Linha 1: / Linha 1: @@
-Neste laboratório serão realizados experimentos para verificar o desempenho de uma LAN ethernet.
+= Objetivos =
+* Conhecer os equipamentos típicos de uma rede local Ethernet
+* Estimar o desempenho de uma LAN Ethernet comutada (com switch)
+A rede de teste para o experimento será composta de computadores ligados a um switch Ethernet a 100 Mbps em modos half ou full-duplex. Serão sintetizados tráfegos intensos, de forma a poder comparar o desempenho das transmissões nos dois casos.
+[[imagem:Lab1.png]]
 = Roteiro =
@@ Linha 6: / Linha 14: @@
 * [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/pji3/TL-SG3210(UN)_V2.0_CLI_.pdf Manual da interface de linha de comando (CLI) do switch]
-== Parte 1: desempenho da rede ==
-# Anote os valores dos contadores de quadros e bytes recebidos e enviados pela interface ethernet em seu computador. Use o comando [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html /sbin/ifconfig] para visualizar esses contadores. Anote também o horário em que se fez essa medição.
+== Parte 1: ativos de rede ==
-# Os computadores se comunicarão aos pares, usando-se o programa [http://manpages.ubuntu.com/manpages/lucid/man1/iperf.1.html iperf] para gerar o tráfego e medir a capacidade do canal: em um dos computadores deve-se executar o iperf em modo servidor:<syntaxhighlight lang=bash>iperf -s</syntaxhighlight>... e no outro computador o iperf é executado em modo cliente:<syntaxhighlight lang=bash>iperf -c endereço_IP -i 5 -t 60</syntaxhighlight>(Obs: endereço_IP é o endereço IP computador alvo).
-# Execute o [http://manpages.ubuntu.com/manpages/lucid/man1/iperf.1.html iperf] de forma sincronizada: os computadores devem iniciá-lo simultaneamente. Repita esse procedimento 3 vezes, anotando a taxa de transmissão obtida em cada computador.
+# Observe a placa de rede de seu computador e sua conexão à rede por meio do cabo TP. Os computadores do laboratório estão conectados ao switch Intelbras, que reside no rack central. O número da porta onde está conectado seu computador na bancada corresponde à porta do switch. Desconecte o cabo do seu computador e observe o status da porta correspondente no switch (o status é informado por um led, que aceso significa que há equipamento ativo conectado àquela porta). '''Questão:''' como será que o switch sabe que um equipamento foi conectado a uma porta ? Ver [https://en.wikipedia.org/wiki/Autonegotiation esta explicação] ...
-# '''Carga de tráfego na rede durante o experimento:''' anote novamente os valores dos contadores de quadros e bytes recebidos e enviados pela interface ethernet em seu computador. Usando os valores medidos previamente, calcule:
+# Veja que informações o Linux provê a respeito de seu adaptador Ethernet. Usando os comandos administrativos do Linux, descubra:
-## Quantos bytes e quadros foram enviados e recebidos durante o experimento
+#* o modelo do adaptador, e seu endereço MAC: ver comandos [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/lspci.8.html lspci], [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/lsusb.8.html lsusb]  e  [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html ifconfig].
-## As taxas médias de transmissão e recepção pela sua interface ethernet
+#* seu modo de operação (velocidade, modo duplex, se o enlace está ativo): ver comando [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ethtool.8.html ethtool]
-## A utilização do seu link ethernet. Obs: a utilização é a razão entre quantos bytes foram enviados, e quantos bytes poderiam ser enviados ininterruptamente durante o experimento. O mesmo vale para os bytes recebidos.
+#* suas estatísticas de operação (quadros transmitidos e recebidos, colisões e erros em geral): ver comandos [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/netstat.8.html netstat] e [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html ifconfig].<br><br>Após obter essas informações, experimente desconectar o cabo da placa de rede e repetir a execução dos comandos.
-# Repita os passos 1 a 4, mas antes configure os computadores para operarem em modo ''100baseT half-duplex'': <syntaxhighlight lang=bash>
+# Use um switch TP-Link 8 portas para conectar seu computador à rede do laboratório.
-sudo ethtool -s eth0 speed 100 duplex half autoneg off
+# Repita os ítens 1 e 2, para conferir se houve alguma modificação na interface ethernet do seu computador.
-</syntaxhighlight>Houve diferença nas taxas de bits obtidas ? Caso sim, qual deve ser a explicação ?
+# Acesse a interface de gerenciamento do switch TP-Link. Isso pode ser feito via web ou telnet. Você deve precisar do [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/pji3/TL-SG3210(UN)_V2_UG.pdf manual do switch].
+# Identifique as informações no switch associadas às portas conectadas ao seu computador e à rede do laboratório.
+# Descubra a taxa de bits e o modo duplex da porta do switch onde está conectado seu computador. Confira se as informações obtidas no switch estão consistentes com as informações da interface de rede do computador.
+== Parte 2: switch ethernet ==
-== Parte 2: análise de comunicações ==
+# Mantendo os computadores conectados ao switch do laboratório, cada aluno deve escolher um colega para fazer uma medição de vazão na rede (''throughput'').
+#* Inicialmente apenas um par de aluno deve realizar a mediação de vazão.
+#* Um dos alunos deve identificar o endereço IP da interface ethernet de seu computador, e informá-lo ao outro colega envolvido na medição.
+#* Esse mesmo aluno deve executar este programa: <syntaxhighlight lang=bash>
+iperf -s
+</syntaxhighlight>
+#* Outro aluno deve executar o mesmo programa, porém em modo cliente desta forma: <syntaxhighlight lang=bash>
+iperf -c IP_do_outro_computador -i 5 -t 30
+</syntaxhighlight>
+#* Quando o programa cliente terminar, observe os valores reportados quanto à vazão obtida.
+#* A medição deve ser repetida, porém com todos os alunos envolvidos a realizarem-na simultaneamente. Que diferença houve no resultado da vazão ?
+# Conecte seu computador a um switch TP-Link.
+# Refaça a medição da taxa de bits entre seu computador e o de um colega. O computador de seu colega deve estar conectado em outro switch.
+<!--# Modifique a taxa de bits e/ou modo duplex diretamente na porta do switch onde está seu computador. Seu computador ainda consegue se comunicar com o resto da rede ?
+# Retorne a porta do switch ao modo de auto-negociação, porém modifique a interface de rede do seu computador para operar a 10 Mbps e modo half-duplex. Seu computador ainda consegue se comunicar ? OBS: para mudar a taxa e modo na interface do computador use este comando: <syntaxhighlight lang=bash>
+sudo ethtool -s eth0 speed 10 duplex half autoneg off
+</syntaxhighlight>
+# Configure a interface de rede do computador de volta para o modo auto-negociação: <syntaxhighlight lang=bash>
+sudo ethtool -s eth0 autoneg on
+</syntaxhighlight>
+# Identifique ações que podem ser feitas nas portas do switch, tais como: bloqueio, espelhamento, restrição de acesso, entre possivelmente outras. Experimente usá-las, e crie experimentos para entender o que acontece.
+-->
-# Execute o [https://www.wireshark.org/ wireshark] ou [http://www.dicas-l.com.br/arquivo/como_utilizar_o_tcpdump.php#.WoXXq-ZG3CI tcpdump] e capture alguns quadros na interface ethernet de seu computador (ao menos 100 quadros). Com base nessa captura, identifique o seguinte:
+== Parte 3: topologias de rede ==
-## Os campos do quadro Ethernet
-## Quantos diferentes tipos de quadro foram capturados (ver o campo ethertype)
-## Quais os menores e maiores tamanhos de quadro capturados
-## Quantos quadros foram transmitidos em broadcast
-# Efetue um ping para os computadores de ao menos dois colegas, e capture os pacotes correspondentes. Anote os endereços MAC de origem e destino tanto dos quadros de requisição quanto de resposta. É possível ver alguma relação entre eles ?
-# Com a captura ativada no ''wireshark'', em seu computador faça ping para diferentes endereços externos ao laboratório (ex: 8.8.8.8, wiki.sj.ifsc.edu.br, www.google.com, ...).
-## Identifique os pacotes capturados que correspondam ao tráfego gerado pelo ''ping''.
-## Compare os endereços MAC de origem e destino dos quadros ethernet capturados. Há alguma relação entre eles ? Qual a explicação ?
-# A turma deve implantar a topologia em estrela vista na [[PJI3-lab1#Roteiro|aula anterior]]. Em seguida, cada aluno deve fazer ping para os mesmos computadores usados no item 2. Anote novamente os endereços MAC dos quadros capturados, e compare-os com o que foi obtido no ítem 2. Há diferença ? Os computadores precisam endereçar os switches para se comunicarem ?
-== Parte 3: análise do funcionamento de switches ==
+# Conecte o computador de um colega ao seu switch, e teste a comunicação entre os computadores. Eles se comunicaram normalmente ?
+#* ''Aproveite e estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador ao outro.''
+# Interligue seu switch ao switch de um colega. Experimente em seguida testar a comunicação entre seu computador e o de seu colega. Que diferenças existem em relação ao experimento anterior ? O que se pode concluir ?
+#* ''Novamente estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador ao outro.''
+# Todos os switches devem ser interligados de acordo com as topologias abaixo descritas. Em cada caso, deve-se testar a comunicação entre os computadores que estão conectados aos switches.
+#* ''Novamente estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador aos outros computadores.''
-* [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/pji3/TL-SG3210(UN)_V2_UG.pdf Manual do usuário do switch]
+<center>
-* [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/pji3/TL-SG3210(UN)_V2.0_CLI_.pdf Manual da interface de linha de comando (CLI) do switch]
+{|border=1
+!Topologia
+!Diagrama
+|-
+|Linear || [[imagem:pji3-Topo-linear.jpg|300px]]
+|-
+|Estrela || [[imagem:pji3-Topo-estrela.jpg|200px]]
+|-
+|Arvore || [[imagem:pji3-Topo-arvore.jpg|200px]]
+|-
+|Anel || [[imagem:pji3-Topo-anel.jpg|200px]]
+|}
+</center>
-# Acesse a interface de gerenciamento do switch.
+'''4.''' O que se pode concluir quanto ao efeito de cada topologia nas comunicações na rede ?
-# Com a topologia em estrela implantada no último ítem da seção anterior, todos os computadores devem fazer ping para um destino qualquer.
+* Elas influenciam na comunicação ?
-# Na interface de gerenciamento do switch acesse a tabela MAC. Liste os endereços MAC ali contidos, anotando as portas a que estão associados.
+* Causam algum impedimento ?
-## Identifique a que computador se refere cada endereço MAC
+* Os atrasos de envio de pacotes variam significativamente em função da topologia ?
-## Compare as portas a que estão associados esses endereços no switch com a topologia da rede e onde estão fisicamente localizados os computadores
-## O que se pode concluir sobre essa tabela de endereços MAC mantida no switch ?
-# Este experimento busca mostrar como switches encaminham quadros ethernet.
-## Coloque seu computador diretamente na rede do laboratório, conectando seu cabo na tomada de rede da bancada.
-## Execute o wireshark, ativando a captura de pacotes ICMP
-## Um dos computadores deve fazer ping para algum outro computador do laboratório. OBS: apenas um computador deve fazer isso !
-## Em todos os computadores, deve-se observar no wireshark se os pacotes ICMP gerados pelo ping são capturados. Em quais computadores o wireshark conseguiu capturar os pacotes do ping ?
-## Agora em todos computadores o wireshark deve realizar a captura de pacotes ICMP e ARP
-## Um dos computadores deve realizar um ping para outro computador ainda não contatado (que ainda não tenha se comunicado).
-## O que o wireshark mostrou em todos os computadores ? Foram vistas mensagens ARP ? Quais os endereços MAC dessas mensagens ? E em quais computadores o wireshark mostrou pacotes ICMP do ping ?
-## O que se pode concluir sobre sobre o encaminhamento de quadros feitos por um switch ? Em uma LAN com switches seria possível ter vários pares distintos de computadores se comunicando simultaneamente ?
-<!--
-# Este experimento busca mostrar como switches comutam os quadros: se os recebem e armazenam antes de retransmiti-los para seus destinos, ou se os retransmitem durante suas próprias recepções.
-## Um dos computadores deve ter sua interface de rede configurada para operar a 10 Mbps full-duplex (ver [[PJI3-lab1#Parte_2:_switch_ethernet|aula anterior]])
-## Nesse computador deve-se rodar o wireshark para capturar pacotes UDP port 7788
-## Além do wireshark, deve-se rodar também este programa: <syntaxhighlight lang=bash>
-nc -l -u 7788 > texto
-</syntaxhighlight>
-## Em outro computador deve-se baixar este arquivo: [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/pji2/desconhecidos/texto texto]
-## Nesse outro computador deve-se também rodar o wireshark, para capturar pacotes UDP port 7788
-## Nesse computador onde se baixou o arquivo deve-se enviá-lo para o computador que está a 10 Mbps. Isso deve ser feito com este comando: <syntaxhighlight lang=bash>
-nc -u IP_do_computador_a_10Mbps 7788 < texto
-</syntaxhighlight>
-## Em cada um dos computadores, deve-se observar no wireshark quantos pacotes foram recebidos e transmitidos, e quanto tempo levou desde o primeiro até o último deles.
-## Compare os valores identificados no ítem anterior. Quantos pacotes foram transmitidos, e quantos foram recebidos ? Quanto tempo levou a transmissão, e quanto demorou a recepção ?
-## Com base no resultado anterior, pode-se concluir que quadros recebidos numa porta do switch são armazenados no switch antes de serem retransmitidos para seu destino ?
--->

Mudanças entre as edições de "IER60808-lab4"

Edição atual tal como às 15h24min de 1 de agosto de 2019

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Objetivos

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Parte 1: ativos de rede

Parte 2: switch ethernet

Parte 3: topologias de rede

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