Mudanças entre as edições de "PJI3-lab1"

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(Criou página com '= Objetivos = * Conhecer os equipamentos típicos de uma rede local Ethernet * Estimar o desempenho de uma LAN Ethernet comutada (com switch) = Introdução = Redes locais Eth...')
 
 
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* Estimar o desempenho de uma LAN Ethernet comutada (com switch)
 
* Estimar o desempenho de uma LAN Ethernet comutada (com switch)
  
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= Introdução =
 
  
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Redes locais Ethernet (padrão IEEE 802.3 e extensões) são compostas de equipamentos que se comunicam, denominados estações (STA na norma IEEE 802.3), de equipamentos que os interligam (hubs e switches), e do meio de transmissão. A figura abaixo ilustra uma rede local hipotética com seus vários componentes.
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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.
  
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[[imagem:Lab1-lan-demo.png|400px]]
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[[imagem:Lab1.png]]
  
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= Roteiro =
  
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De forma geral, uma estação possui um ou mais adaptadores de rede (placas de rede, ou NIC – Network Interface Card), como na figura abaixo à esquerda. Os adaptadores de rede das estações são conectados a um switch por meio de cabos de rede TP (par trançado) com conectores RJ-45, mostrado na figura abaixo à direita.
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* [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/pji3/TL-SG3210(UN)_V2_UG.pdf Manual do usuário do switch]
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* [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]
  
  
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[[imagem:Lab1-nic-switch.png|400px]]
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== Parte 1: ativos de rede ==
  
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# 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] ...
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# Veja que informações o Linux provê a respeito de seu adaptador Ethernet. Usando os comandos administrativos do Linux, descubra:
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#* 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].
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#* 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]
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#* 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.
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# Use um switch TP-Link 8 portas para conectar seu computador à rede do laboratório.
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# Repita os ítens 1 e 2, para conferir se houve alguma modificação na interface ethernet do seu computador.
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# 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].
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# Identifique as informações no switch associadas às portas conectadas ao seu computador e à rede do laboratório.
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# 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.
  
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Originalmente LANs Ethernet foram construídas usando um cabo único para interligar as estações (cabo coaxial). Posteriormente surgiram as redes baseadas em hubs, equipamentos que interligavam as estações em nível da camada física (funcionavam como repetidores). Atualmente essas redes são construídas usando switches, equipamentos que interligam as estacões em nível da camada de enlace (na verdade, da subcamada MAC). Um switch apresenta como benefícios, se comparado com hubs:
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== Parte 2: switch ethernet ==
  
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# '''atuação em nível de MAC:''' o switch faz o acesso ao meio com CSMA/CD ao encaminhar um quadro, quebrando o domínio de colisão; além disto, um switch pode operar em modo full-duplex, quando então inexiste a possibilidade de colisão.
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# Mantendo os computadores conectados ao switch do laboratório, cada aluno deve escolher um colega para fazer uma medição de vazão na rede (''throughput'').
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# '''preservação da capacidade do canal:''' para quadros unicast, o switch encaminha um quadro somente pela porta onde reside o destinatário.
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#* Inicialmente apenas um par de aluno deve realizar a mediação de vazão.
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#* Um dos alunos deve identificar o endereço IP da interface ethernet de seu computador, e informá-lo ao outro colega envolvido na medição.
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#* Esse mesmo aluno deve executar este programa: <syntaxhighlight lang=bash>
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iperf -s
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</syntaxhighlight>
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#* Outro aluno deve executar o mesmo programa, porém em modo cliente desta forma: <syntaxhighlight lang=bash>
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iperf -c IP_do_outro_computador -i 5 -t 30
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</syntaxhighlight>
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#* Quando o programa cliente terminar, observe os valores reportados quanto à vazão obtida.
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#* A medição deve ser repetida, porém com todos os alunos envolvidos a realizarem-na simultaneamente. Que diferença houve no resultado da vazão ?
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# Conecte seu computador a um switch TP-Link.
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# 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.
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<!--# 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 ?
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# 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>
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sudo ethtool -s eth0 speed 10 duplex half autoneg off
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</syntaxhighlight>
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# Configure a interface de rede do computador de volta para o modo auto-negociação: <syntaxhighlight lang=bash>
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sudo ethtool -s eth0 autoneg on
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</syntaxhighlight>
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# 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.
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-->
  
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Essas características importantes devem fazer com que uma LAN com switches tenha um desempenho superior a uma LAN com hubs. Por desempenho entenda-se um número menor de colisões sob tráfego intenso (ou mesmo ausência total de colisões), e maior capacidade de canal vista por cada equipamento conectado ao switch.
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== Parte 3: topologias de rede ==
  
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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.
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# Conecte o computador de um colega ao seu switch, e teste a comunicação entre os computadores. Eles se comunicaram normalmente ?
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#* ''Aproveite e estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador ao outro.''
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# 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 ?
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#* ''Novamente estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador ao outro.''
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# 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.
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#* ''Novamente estime quanto tempo leva um pacote para ir de um computador aos outros computadores.''
  
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[[imagem:Lab1.png]]
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<center>
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{|border=1
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!Topologia
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!Diagrama
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|-
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|Linear || [[imagem:pji3-Topo-linear.jpg|300px]]
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|-
 +
|Estrela || [[imagem:pji3-Topo-estrela.jpg|200px]]
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|-
 +
|Arvore || [[imagem:pji3-Topo-arvore.jpg|200px]]
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|-
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|Anel || [[imagem:pji3-Topo-anel.jpg|200px]]
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|}
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</center>
  
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= Roteiro =
 
  
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# 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 Microtec, 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 ?
+
'''4.''' O que se pode concluir quanto ao efeito de cada topologia nas comunicações na rede ?
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# Veja que informações o Linux provê a respeito de seu adaptador Ethernet. Usando os comandos administrativos do Linux, descubra:
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* Elas influenciam na comunicação ?
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#* o modelo do adaptador, e seu endereço MAC: ver comandos [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/lspci.8.html lspci] e  [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html ifconfig].
+
* Causam algum impedimento ?  
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#* 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]
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* Os atrasos de envio de pacotes variam significativamente em função da topologia ?
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#* 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>Após obter essas informações, experimente desconectar o cabo da placa de rede e repetir a execução dos comandos.
 
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# 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 ifconfig] para visualizar esses contadores. Anote também o horário em que se fez essa medição.
 
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# Os computadores se comunicarão aos pares, usando-se o programa [http://manpages.ubuntu.com/manpages/lucid/man1/netperf.1.html netperf] para gerar o tráfego e medir a capacidade do canal:<syntaxhighlight lang=bash>netperf -f k -H endereço_IP</syntaxhighlight>(Obs: endereço_IP é o endereço IP computador alvo).
 
−
# Execute o [http://manpages.ubuntu.com/manpages/lucid/man1/netperf.1.html netperf] de forma sincronizada: os computadores devem iniciá-lo simultaneamente. Repita esse procedimento 3 vezes, anotando a taxa de transmissão obtida em cada computador.
 
−
# '''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:
 
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## Quantos bytes e quadros foram enviados e recebidos durante o experimento
 
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## As taxas médias de transmissão e recepção pela sua interface ethernet
 
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## 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.
 
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# Repita os passos 4 a 6, mas antes configure os computadores para operarem em modo 100baseT half-fuplex: <syntaxhighlight lang=bash>
 
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sudo ethtool -s eth0 speed 100 duplex half autoneg off
 
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</syntaxhighlight>Houve diferença nas taxas de bits obtidas ? Caso sim, qual deve ser a explicação ?
 
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# As interfaces de rede dos computadores podem operar a 1000 Mbps (gigabit), mas o switch do laboratório opera a 100 Mbps. Pode-se medir a capacidade de transmissão do computador através dessas interfaces se os computadores forem conectados aos pares. Assim, conecte o cabo da interface de rede de seu computador  à interface do computador ao seu lado. Em seguida faça os seguintes experimentos:
 
−
## Em cada computador deve-se gerar um arquivo de nome “teste”, com 1GB de conteúdo aleatório: <syntaxhighlight lang=bash>
 
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dd if=/dev/urandom of=teste bs=65536 count=16384
 
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</syntaxhighlight>
 
−
## O arquivo deve ser transferido de um computador a outro. No computador que irá receber o arquivo execute:<syntaxhighlight lang=bash>
 
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nc -l 10000 > recebido
 
−
</syntaxhighlight>.. e no que irá transmitir execute:<syntaxhighlight lang=bash>
 
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date +%s.%N; nc IP_do_outro_computador 10000 < teste; date +%s.%N
 
−
</syntaxhighlight>
 
−
## No computador transmissor aparecerão dois números, que correspondem aos instantes de início e fim de transmissão. Calcule quanto tempo demorou a transmissão, e em seguida a taxa de bits obtida. Compare essa taxa com a capacidade nominal da interface de rede (1000 Mbps).
 
−
## Repita duas vezes os passos ii e iii , e anote os valores de taxa de bits obtidos. Houve variação nas medições ?
 
−
## Repita os passos 2 a 4, porém executando o seguinte comando no receptor: <syntaxhighlight lang=bash>
 
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nc -l 10000 > /dev/null
 
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</syntaxhighlight>Houve diferença nos valores obtidos para a taxa de bits ? Caso afirmativo, qual deve ser explicação ?
 

Edição atual tal como às 18h55min de 15 de fevereiro 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.

Lab1.png

Roteiro


Parte 1: ativos de rede

  1. 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 ...
  2. 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.
  3. Use um switch TP-Link 8 portas para conectar seu computador à rede do laboratório.
  4. Repita os ítens 1 e 2, para conferir se houve alguma modificação na interface ethernet do seu computador.
  5. Acesse a interface de gerenciamento do switch TP-Link. Isso pode ser feito via web ou telnet. Você deve precisar do manual do switch.
  6. Identifique as informações no switch associadas às portas conectadas ao seu computador e à rede do laboratório.
  7. 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

  1. 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 ?
  2. Conecte seu computador a um switch TP-Link.
  3. 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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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 Pji3-Topo-linear.jpg
Estrela Pji3-Topo-estrela.jpg
Arvore Pji3-Topo-arvore.jpg
Anel Pji3-Topo-anel.jpg


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 ?
Disponível em “https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php?title=PJI3-lab1&oldid=154330”