IER-2014-1

Instalação de Equipamentos de Redes: Diário de Aula 2014-1

Professor: Jorge Casagrande (casagrande@ifsc.edu.br)
Atendimento paralelo: 4a feira 11:35h - 12:30h e 4a feira 16:35h - 17:30h

• Ementa

ANEXOS

Cronograma de atividades

Horário de Aula e Atendimento Paralelo

Dados Importantes

Professor: Jorge H. B. Casagrande.
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 4a feira 11:35h - 12:30h e 4a feira 16:35h - 17:300h (Sala dos professores de TELE - ao lado da reprografia)
Endereço do grupo: https://www.facebook.com/groups/IFSCTeleSubsequente2013.1/
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED

Toda vez que voce encontrar a marcação $\blacklozenge$ ao lado de alguma atividade extra, significa que essa atividade será computada na avaliação individual. 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!

Recados Importantes

20/02 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.

21/02 Uso da Wiki: A partir dessa data,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. Os planos de uso do Moodle que eu comentei para voces serão adiados em função do projeto ampliado que o IFSC está construindo para usar esse ambiente.

Material de Apoio

Atividades Extras

• Laboratório aulas 4 e 5 $\blacklozenge$ prazo: 30/04/14 às 18:30Hs. Execução: em dupla. Como: Manuscrita, impressa ou via email
  

Slides utilizados durante algumas aulas

• Aulas 1 e 2
• Aulas 3 e 4

Manuais e outros

• Guia Rápido de Configuração Modem DT2048SHDSL

Bibliografia

• Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a edição, de Behrouz Forouzan.
• Redes de Computadores e a Internet, 5a edição, de James Kurose.
• Redes de Computadores: uma abordagem de sistemas", de Larry Peterson e Bruce Davie.
• Redes de Computadores, 4a edição, de Andrew Tanenbaum.
• Antiga página da disciplina (2009-1 e 2009-2)
• Links para outros materiais, normas, artigos, e apostilas do prof. Jorge Casagrande
• Comunicação de dados e Redes de Computadores, de Berhouz Forouzan (alguns capítulos no Google Books)

Para pesquisar o acervo das bibliotecas do IFSC:

• Acesso ao acervo da Biblioteca do IFSC

Curiosidades

• Telex: um serviço já extinto (?!)
• História da Internet-BR (dissertação de Mestrado)
• O Ciberespaço e as Redes de Computadores na Construção de Novo Conhecimento
• Uma história das Redes de Computadores
• Uso do HDLC em missões espaciais (artigo da Nasa)
• Tutorial sobre a interface CLI de roteadores Cisco
• Resolução de problemas com PPP em roteadores Cisco
• Recuperação de senha em roteadores Cisco 1700 e 1800
• Alguns procedimentos para o switch D-Link DES-3526 em português

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

Aula 1 - 26/03 - Parte1: Modelo Básico de Comunicação de Dados
Aula 1 - 26/03 - Parte1: Modelo Básico de Comunicação de Dados Apresentação da disciplina; Conceitos importantes em comunicação de dados; Componentes de uma infra-estrutura de telecomunicações; Modelo Básico de comunicação de dados.

Aula 2 - 02/04 - Parte1: Componentes de Redes e Comunicação Serial e Laboratório de comunicação básica entre DTEs
Aula 2 - 02/04 - Parte1: Componentes de Redes e Comunicação Serial e Laboratório de comunicação básica entre DTEs Arquiteturas Básicas dos Protocolos da camada de enlace: Protocolos orientados à Byte Protocolos orientados à Bit Interfaces Digitais - Final dos slides - não será cobrado sobre RS485; Laboratório de comunicação básica entre DTEs

Aula 3 - 09/04 - Parte1: Modens Analógicos e Digitais e Laboratório de Circuito Básico de Comunicação de Dados
Aula 3 - 09/04 - Parte1: Modens Analógicos e Digitais e Laboratório de Circuito Básico de Comunicação de Dados Modens Analógicos e Digitais Enlaces de teste e protocolos Laboratório de Circuito Básico de Comunicação de Dados

Aula 4 - 16/04 - Laboratório de Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico - Configuração dos Roteadores e Introdução A camada de Enlace

Aula 4 - 16/04 - Laboratório de Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico - Configuração dos Roteadores e Introdução A camada de Enlace Resumo da aula: Serviços da Camada de enlace Laboratório - Continuação da Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico Bibliografia relacionada: 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 Slides prof. Sobral - Introdução a camada de enlace 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. 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 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 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 (ver por exemplo este artigo sobre seu uso missões espaciais em um artigo da Nasa). 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 $7E_{H}$, serve para delimitar quadros, assim o receptor sabe quando inicia e termina cada quadro. 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. Agora, usando os conceitos básicos sobre enlaces PPP e HDLC, realize o laboratório a seguir com os seguintes passos: Para esta atividade será criada uma rede composta por três roteadores Cisco, que estarão interligados como mostrado abaixo: Criar os circuitos com modems operando a 2 Mbps. Os Modens da DIGITEL modelo DT2048SHDSL devem possuir a seguinte configuração: (chaves em ON) Modens do rack central: DIP1-todas; DIP2-7,8; DIP3-todas OFF; DIP4-5 Modens do rack direito e esquerdo: DIP1-todas; DIP2-7,8; DIP3-todas OFF; DIP4-5 Acesse a interface de gerência (console) do seu roteador. O roteador R2 está no rack esquerdo, o roteador R1 está no rack do centro, e R2 está no rack direito. Para acessar a console, faça o seguinte: Conecte um cabo serial cross na interface serial RS-232 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. 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 9600 bps, 8 bits de dados e 1 stop-bit (isso aparece descrito assim: 9600 8N1). sudo minicom -s 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. Configure os roteadores da seguinte forma: R1: > enable (password "a") # configure terminal (conf)# interface fastethernet 0 (conf-intf)# ip address 192.168.20.254 255.255.255.0 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# interface serial 0 (conf-intf)# encapsulation ppp (conf-intf)# ip address 10.1.1.2 255.255.255.252 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial 0 (conf)# exit # wr R2: > enable # configure terminal (conf)# interface fastethernet 0 (conf-intf)# ip address 192.168.10.254 255.255.255.0 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# interface serial 0 (conf-intf)# encapsulation ppp (conf-intf)# ip address 10.1.1.6 255.255.255.252 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial 0 (conf)# exit # wr R3: > enable # configure terminal (conf)# interface ethernet 0 (conf-intf)# ip address 192.168.1.231 255.255.255.0 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# interface serial 0 (conf-intf)# encapsulation ppp (conf-intf)# ip address 10.1.1.5 255.255.255.252 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# interface serial 1 (conf-intf)# encapsulation ppp (conf-intf)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.252 (conf-intf)# no shutdown (conf-intf)# exit (conf)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 (conf)# exit # wr Para conferir as configurações das interfaces, use o comando show interface (detalhado) ou show ip interface brief (resumidos configuração e status): # show interface serial 0

Aula 5 - 23/04 - Laboratório de Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico - Configuração final da Rede - Uso do NETKIT

Aula 5 - 23/04 - Laboratório de Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico - Configuração final da Rede - Uso do NETKIT Configuração final da rede Para finalizar o laboratório da aula anterior, vamos analisar a conectividade de todas as sub redes, incluindo o acesso à internet. Roteiro Assim que os enlaces forem estabelecidos (interfaces e protocolos dos 3 roteadores em UP), o que pode ser conferido com o comando show interface aplicado às interaces seriais, 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; use a opção del no lugar de add para apagar configurações corresposndentes; route -n - para ver a tabela atual de roteamento; E monte a tabela de roteamento com o comando (conf)# ip route x.x.x.x m.m.m.m y.y.y.y onde x é o endereço de rede com mask m a ser alcançado e y é o próximo salto (endereço da interface do próximo roteador). O y também pode ser o nome da interface. Solução para os roteadores: R1: > enable (password "a") # configure terminal (conf)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 fastethernet 0 (conf)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 10.1.1.1 # wr R2: > enable (password "a") # configure terminal (conf)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 fastethernet 0 (conf)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 10.1.1.5 # wr R3: > enable (password "a") # configure terminal < (conf)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 10.1.1.6 (conf)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 10.1.1.2 (conf)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 ethernet 0 # wr Para o PC do professor $ sudo route add -net 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 eth0 $ sudo route add -net 192.168.20.0 netmask 255.255.255.0 eth0 Para os PCs das subredes direita e esquerda $ sudo ifconfg eth0 192.168.x.y netmask 255.255.255.0 up onde x={10,20}; y={1,2,3,4} $ sudo route add default gw 192.168.x.254 onde x={10,20} Verificar e anotar todas as configurações dos componentes de redes, modens, cabos, adaptadores, manobras dos cabos, etc... Acessar as redes mutuamente qualquer computador de um subrede deve acessar qualquer outro da outra subrede; Acessar a internet em todos os PCs; Teste a vazão pelos enlaces ponto-a-ponto. Em algum computador da subrede esquerda execute: netperf -f k -H 192.168.1.1 Realize pelo menos três medidas para cada teste e use a média desses valores como resultado final; Faça isso também usando um computador da subrede da direita e depois entre computadores das subredes direta e esquerda. Excute o netperf entre computadores da mesma subrede, anote os valores e compare com o anterior que atravessa a rede até atingir a rede 192.168.1.1. É possível usar o protocolo HDLC ao invés do PPP, bastando nos roteadores substituir o comando encapsulation ppp por encapsulation hdlc. O uso do NETKIT A partir de hoje iremos usar o Netkit para simular vários experimentos sem a necessidade de recorrer a complicadas instalações físicas que envolvem muitos componentes de rede e consequentemente muitos pontos de prováveis problemas de funcionamento. Vá até o link Netkit e faça uma leitura até o item 4.1.5 para entender como se utiliza esta poderosa ferramenta. Após isso faça os experimentos seguintes. LAN simples Uma LAN com quatro computadores (pc1, pc2, pc3, pc4). Os computadores virtuais têm IPs 192.168.0.X, sendo X o número computador (ex: pc1 tem IP 192.168.0.1). Use ping para fazer testes de comunicação. Veja o arquivo Lab.conf (configuração da rede). A rede criada nesse experimento está mostrada abaixo: Ao executar esse experimento quatro abas dos computadores virtuais surgirão (um para cada pc virtual). Realize um ping entre os pcs para constatar a operação da LAN. LAN com switch Uma LAN com quatro computadores (pc1, pc2, pc3, pc4) interligados por um switch. O switch é implementado por um computador com Linux com 4 portas ethernet. Analise o arquivo Lab.conf. A rede do experimento está mostrada abaixo: LAN com 2 switches Uma LAN com 6 computadores (pc1 a pc6) interligados por dois switches (switch1 e switch2). Ambos switches são implementados por computadores com Linux com 4 portas ethernet. Observe os valores de tempo de teste dos pings entre pcs de um mesmo switch e entre os dois switches. Compare com a LAN simples (com hub). A rede do experimento está mostrada abaixo: Uplink para a rede real O Netkit possibilita que se criem links para a rede real, e com isto as máquinas virtuais podem acessar a rede externa e mesmo a Internet. O link para a rede real funciona como um enlace ponto-a-ponto ethernet entre uma máquina virtual e a máquina real (o sistema hospedeiro), como pode ser visto neste exemplo: A criação do link para rede externa deve ser feita com o link especial uplink. Ele deve ter um endereço IP que será usado somente para criar o link entre a máquina virtual e o sistema hospedeiro. O IP no sistema hospedeiro é sempre o último endereço possível dentro da subrede especificada (no exemplo, seria o IP 10.0.0.2). pc2[eth1]=uplink:ip=10.0.0.1/30 Se outras máquinas virtuais precisarem acessar a rede externa, devem ter rotas configuradas para usarem o gateway onde foi feito o uplink. Além disso, será necessário ativar o NAT nesse gateway. O NAT pode ser ativado em máquinas virtuais do tipo gateway. Em sua configuração deve-se informar qual a interface de saída onde será feito o NAT: pc2[type]=gateway pc2[nat]=eth1 Assim, todos datagramas que sairem pela interface eth1 do gateway pc2 terão seus endereços IP de origem substituídos pelo endereço IP dessa interface. Por fim, a criaçao do uplink implica executar alguns comandos como root no sistema hospedeiro. Assim, ao ativar a rede o Netkit irá usar o sudo para executar esses comandos. Por isso é possível que a sua senha seja solicitada durante a inicialização da rede virtual. Uplink em modo bridge Às vezes uma interface de uma máquina virtual precisa ser exposta na rede real, como se ela pertencesse ao sistema hospedeiro. Neste caso, deve-se criar uma bridge entre a interface da máquina virtual e uma interface real do sistema hospedeiro (de forma semelhante ao que faz o Virtualbox e outros tipos de máquinas virtuais). Uma bridge é um mecanismo existente no Linux para interligar interfaces ethernet em nível de enlace, como se elas formassem um switch. O procedimento para criar uma bridge integrada a uma interface do tipo uplink do Netkit é um tanto trabalhoso, e por isso esse processo foi automatizado. A criação de um uplink em modo bridge deve ser feita usando o parâmetro bridge ao se declarar uma interface de rede, como mostrado abaixo: pc[eth0]=uplink:bridge=eth0:ip=192.168.1.100/24 Neste exemplo, será criada uma bridge entre a interface eth0 da máquina virtual pc e a interface eth0 do sistema hospedeiro. Como com isso a interface da máquina virtual estará exposta na rede real, seu endereço IP pode pertencer à subrede da rede real. Se esse endereço IP for de alguma outra subrede, a máquina virtual não conseguirá se comunicar com as máquinas reais, tampouco acessar a Internet. Mas isso pode ser desejável se a intenção for interligar redes virtuais que estejam sendo executadas em diferentes computadores. Final das atividades da aula de hoje Atividade para casa: $\blacklozenge$] prazo: 30/04/14 às 18:30Hs. Execução: em dupla. Como: Manuscrita, impressa ou via email Implemente a rede "Laboratório de Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico" iniciada na aula 4 e finalizada hoje usando a ferramenta Netkit. Voce "só" precisa enviar o arquivo lab.conf para o professor; Redesenhe a rede destacando todos os componentes de rede ativos e passivos utilizados (cabos, adaptadores, switches, etc) conforme voce anotou durante o roteiro nas aulas 4 e 5.