PJI3-lab2

De MediaWiki do Campus São José
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Neste laboratório serão realizados experimentos para verificar o desempenho de uma LAN ethernet.

Roteiro

Parte 1: desempenho da rede

  1. Anote os valores dos contadores de quadros e bytes recebidos e enviados pela interface ethernet em seu computador. Use o comando ifconfig para visualizar esses contadores. Anote também o horário em que se fez essa medição.
  2. Os computadores se comunicarão aos pares, usando-se o programa netperf para gerar o tráfego e medir a capacidade do canal:
    netperf -f k -H endereço_IP
    (Obs: endereço_IP é o endereço IP computador alvo).
  3. Execute o netperf de forma sincronizada: os computadores devem iniciá-lo simultaneamente. Repita esse procedimento 3 vezes, anotando a taxa de transmissão obtida em cada computador.
  4. 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:
    1. Quantos bytes e quadros foram enviados e recebidos durante o experimento
    2. As taxas médias de transmissão e recepção pela sua interface ethernet
    3. 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.
  5. Repita os passos 1 a 4, mas antes configure os computadores para operarem em modo 100baseT half-duplex: 
    sudo ethtool -s eth0 speed 100 duplex half autoneg off
    Houve diferença nas taxas de bits obtidas ? Caso sim, qual deve ser a explicação ?


Parte 2: análise de comunicações

  1. Execute o wireshark ou tcpdump e capture alguns quadros na interface ethernet de seu computador (ao menos 100 quadros). Com base nessa captura, identifique o seguinte:
    1. Os campos do quadro Ethernet
    2. Quantos diferentes tipos de quadro foram capturados (ver o campo ethertype)
    3. Quais os menores e maiores tamanhos de quadro capturados
    4. Quantos quadros foram transmitidos em broadcast
  2. Efetue um ping para o computador 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 ?
  3. 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, ...).
    1. Identifique os pacotes capturados que correspondam ao tráfego gerado pelo ping.
    2. Compare os endereços MAC de origem e destino dos quadros ethernet capturados. Há alguma relação entre eles ? Qual a explicação ?
  4. A turma deve implantar a topologia em estrela vista na 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

  1. Acesse a interface de gerenciamento do switch.
  2. Com a topologia em estrela implantada no último ítem da seção anterior, todos os computadores devem fazer ping para um destino qualquer.
  3. Na interface de gerenciamento do switch acesse a tabela MAC. Liste os endereços MAC ali contidos, anotando as portas a que estão associados.
    1. Identifique a que computador se refere cada endereço MAC
    2. Compare as portas a que estão associados esses endereços no switch com a topologia da rede e onde estão fisicamente localizados os computadores
    3. O que se pode concluir sobre essa tabela de endereços MAC mantida no switch ?
  4. Este experimento busca mostrar como switches encaminham quadros ethernet.
    1. Coloque seu computador diretamente na rede do laboratório, conectando seu cabo na tomada de rede da bancada.
    2. Execute o wireshark, ativando a captura de pacotes ICMP
    3. Um dos computadores deve fazer ping para algum outro computador do laboratório. OBS: apenas um computador deve fazer isso !
    4. 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 ?
    5. Agora em todos computadores o wireshark deve realizar a captura de pacotes ICMP e ARP
    6. Um dos computadores deve realizar um ping para outro computador ainda não contatado (que ainda não tenha se comunicado).
    7. 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 ?
    8. 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 ?
  5. 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.
    1. Um dos computadores deve ter sua interface de rede configurada para operar a 10 Mbps full-duplex (ver aula anterior)
    2. Nesse computador deve-se rodar o wireshark para capturar pacotes UDP port 7788
    3. Além do wireshark, deve-se rodar também este programa: 
      nc -l -u 7788 > texto
    4. Em outro computador deve-se baixar este arquivo: texto
    5. Nesse outro computador deve-se também rodar o wireshark, para capturar pacotes UDP port 7788
    6. 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: 
      nc -u IP_do_computador_a_10Mbps 7788 < texto
    7. 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.
    8. 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 ?
    9. 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 ?
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