Proposta de Metodologia para Projeto de Redes WAN Multimídia com Suporte a Requisitos de Qualidade de Serviço

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1 Universidade Federal do Espírito Santo Proposta de Metodologia para Projeto de Redes WAN Multimídia com Suporte a Requisitos de Qualidade de Serviço MOACIR CANELLA BORTOLOSO Dissertação de Mestrado em Informática UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPIRITO SANTO Vitória, Agosto de 2006

2 Universidade Federal do Espírito Santo Proposta de Metodologia para Projeto de Redes WAN Multimídia com Suporte a Requisitos de Qualidade de Serviço Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Informática da Universidade Federal do Espírito Santo como requisito parcial para a obtenção do Grau de Mestre em Informática. Orientador: Prof. Dr. Anilton Salles Garcia UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Vitória, Agosto de 2006.

3 Universidade Federal do Espírito Santo Proposta de Metodologia para Projeto de Redes WAN Multimídia com Suporte a Requisitos de Qualidade de Serviço MOACIR CANELLA BORTOLOSO COMISSÃO EXAMINADORA PROF. DR. ANILTON SALLES GARCIA, UFES Orientador PROF. DR. JOSÉ GONÇALVES PEREIRA FILHO, UFES PPGI PROF. DR. MARCOS CARNEIRO DA SILVA, FACENS UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Vitória, Agosto de 2006

4 Universidade Federal do Espírito Santo DEDICATÓRIA Aos meus pais Paschoalino Bortoloso (in memorian) e Irene Canella Bortoloso (in memorian) que estabeleceram os valores éticos e morais que permeiam minhas atitudes e minha vida. A minha esposa Gisela Menicucci Bortoloso, que sempre apóia, motiva e contribui ativamente nos meus projetos de vida. A minha filha Thalita Menicucci Bortoloso, pelos momentos que não pude estar presente durante a construção desse trabalho. Aos meus irmãos Mauro, Maurício, Mílton (in memorian) e irmãs Marília e Mauricéia a quem trago no coração independente da distância que nos separam.

5 Universidade Federal do Espírito Santo AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar agradeço a Deus pela vida. Em especial: Ao prof. Dr. Anilton Salles Garcia, não só como um brilhante orientador, mas também um amigo, que soube me apoiar e orientar nos momentos de decisão durante todo o mestrado; Ao prof. Dr. José Carlos Tavares da Universidade Católica de Petrópolis, pelo incentivo e apoio durante o processo de seleção e os ensinamentos ministrados no curso de graduação. Aos gerentes da GEARI, Ricardo José Passoline e Edésio Assad Medeiros, que viabilizaram todos os esforços possíveis, cada qual em sua gestão, para proporcionar as condições adequadas à realização do mestrado e conclusão desse trabalho. A minha esposa, além de motivar, apoiar e compreender os momentos difíceis, ainda contribuiu diretamente na elaboração do protótipo e na revisão final da dissertação. A coordenadora do Mestrado em Informática da UFES Dra. Maria Cristina Rangel, por suas ações no âmbito organizacional e o apoio nos momentos solicitados. A equipe de Suporte a Rede e Produção da SEFAZ, em especial aos amigos e companheiros de trabalho Fabio Feltmann Sampaio e Glauco de Castro

6 Universidade Federal do Espírito Santo Lacerda pelo trabalho de suporte e gerenciamento do ambiente usado como laboratório para o estudo de caso. A equipe de Desenvolvimento da SEFAZ, em especial Luiz Nogueira da Paixão Jr., Paulo César Machado Jeveaux e Julimar Parreira Cosmo que contribuíram nos mecanismos para identificar o comportamento dos usuários no acesso às aplicações criticas. Aos amigos Leonardo David Cotadini e Rafael Barbosa pelo suporte técnico e orientação no uso da ferramenta de simulação OPNET Modeler. Ao Prof. Dr. José Gonçalves Pereira Filho e Prof. Dr. Marcos Carneiro da Silva por fazerem parte da banca examinadora dessa dissertação. Presto os meus sinceros agradecimentos a todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.

7 Universidade Federal do Espírito Santo VITÓRIA 2006 SUMÁRIO 1 Introdução Contextualização das Tecnologias de Comunicação para Projetos de Redes WAN Introdução Conceituando engenharia de tráfego Visão Geral das Tecnologias de Comunicação WAN com suporte ao Internet Protocol SONET/SDH WAN baseada em Linhas Privadas FRAME RELAY Visão básica do funcionamento Frame Relay Entendo o uso de subinterfaces no Frame Relay MPLS (Multiprotocol Label Switching) Visão Geral do modo de operação do MPLS Entendendo o processo de encaminhamento VPN Virtual Private Network Visão geral VPN Critérios para escolha de soluções Conclusão Qualidade de serviço em redes multimidia Introdução Redes WAN Multimídia compartilhadas com requisitos de QoS Visão geral sobre os parâmetros de QoS Largura de Banda Atraso Atraso de transmissão Atraso de propagação Atraso de enfileiramento Atraso de comutação Variação do atraso (JITTER) Perda de pacotes Mecanismos e Arquitetura para suporte a QoS Classificação e marcação Enfileiramento Moldagem e Policiamento Controle de congestionamento Eficiência do enlace Controle de Admissão de Chamadas (CAC) Arquiteturas de serviços integrados e serviços diferenciados (IntServ e DiffServ) 53

8 Universidade Federal do Espírito Santo 3.6 Conclusão Metodologia para Projetos de Redes WAN Introdução Visão geral sobre projeto de rede WAN Metodologia Proposta Detalhamento da metodologia Fase Zero Decomposição HierÁrquica Subsistema de Núcleo Subsistema de distribuição Subsistema de acesso Decomposição Funcional Fase Um - Análise Fase Dois - Atividades Análise de requisitos Definição dos objetivos Levantamento das necessidades Planejamento Estabelecimento do modelo de funcionamento Definição da arquitetura lógica Critérios para definição da arquitetura lógica Caracterização de fluxo Dimensionamento dos enlaces Outros aspectos do planejamento Simulação Definir o objetivo e os dados necessários para simulação Caracterizando o processo de simulação Definir os dados da simulação Configurar o ambiente de simulação Executar a simulação Analisar os resultados Projeto Conclusão O Protótipo Motivação Infra-estrutura de hardware e software Construção do Modelo Desenvolvimento do Protótipo Visão Dinâmica Conclusão Estudo de Caso Visão geral da rede local SEFAZ Fase de Pré-Requisitos A rede WAN - SEFAZ Fase Zero - Dimensão de modularização Fase Um - Dimensão de Análise Fase Dois - Dimensão de Atividades

9 Universidade Federal do Espírito Santo 6.7 Conclusão do Estudo de Caso Conclusão Referencias Bibliograficas Anexos

10 Universidade Federal do Espírito Santo VITÓRIA 2006 Figuras Figura [2.1] Opções de tecnologias WAN Figura [2.2] Ilustra as conexões com linhas privadas Figura [2.3] Visão geral do funcionamento do Frame Relay Figura [2.4] Uso de subinterfaces no Frame Relay Figura [2.5] MPLS no modo Frame Figura [2.6] Encaminhamento IP baseado no destino Figura [2.7] Anúncio de rótulos através do LDP Figura [2.8] Anúncio de rótulos usando LDP através do roteador Figura [2.9] Roteamento explícito ao entrar na nuvem Figura [2.10] Roteamento explícito com o uso de classes de equivalência Figura [3.1] Uma aplicação de áudio Figura [3.2] a) Alta flutuação. b) Baixa flutuação. [5] [12] [15] Figura [3.3] Classificação das aplicações Figura [3.4] Largura de banda em sistemas ponto-a-ponto e Frame Relay [12] Figura [3.5] Atraso de transmissão [12] Figura [3.6] Atraso de enfileiramento [12] Figura [3.7] Flutuação induzida pela rede Figura [3.8] Exemplo de rede com mecanismos de QoS na classificação, enfileiramento e moldagem [12] Figura [3.9] Exemplo dos tipos de compressão Figura [3.10] QoS ponto a ponto com IntServ e DiffServ Figura [4.1] As três dimensões do projeto de redes WAN Figura [4.2] Fases da metodologia para projeto de redes WAN Figura [4.3] Diagrama da Fase Zero referente ao subsistema hierárquico Figura [4.4] Decomposição hierárquica em seis níveis Figura [4.5] Diagrama de fluxo da Fase Um Figura [4.6] Diagrama de fluxo da Fase Dois Figura [4.7] Diagrama de bloco da etapa análise de requisitos Figura [4.8] Diagrama de bloco da etapa análise de requisitos Figura [4.9] Diagrama de bloco da atividade de simulação Figura [5.1] Modelo ilustrativo do Sistema de Apoio a Decisão Figura [5.2] Modelo de dados do Protótipo Figura [5.3] Visão inicial do Protótipo Figura [5.4] Telas do Protótipo Figura [5.5] Tela de Localidade Figura [5.6] Filtro inicial para gráficos de utilização Figura [5.7] Dispersão de tráfego IN e OUT da região sul Figura [5.8] Tráfego IN e OUT da região Metropolitana Figura [5.9] Tráfego máximo de saída entre as localidades com CIR 256Kbps Figura [5.10] Desvio padrão do tráfego de IN da interface seria 0/0 referente à tecnologia Frame Relay Figura [5.11] Percentual de utilização de Internet como gráfico de área

11 Universidade Federal do Espírito Santo Figura [5.12] Análise das interfaces seriais Figura [5.13] Lista de campos disponível no gráfico Figura [5.14] Aplicações por localidade Figura [5.15] Dimensionamento de largura de banda Figura [6.1] Swich central da rede corporativa SEFAZ Figura [6.2] Distribuição das VLAN da redes departamentais Figura [6.3] Distribuição das portas das redes departamentais e rede WAN Figura [6.4] Switch de balanceamento de carga para aplicações WEB Figura [6.5] Controle de temperatura do BigIron Figura [6.6] Utilização de CPU e memória diária e semanal Figura [6.7] Utilização de CPU e memória mensal e anual Figura [6.8] Carga de utilização nas principais portas de fibra óptica Figura [6.9] Utilização de CPU e memória do switch de balanceamento de carga Figura [6.10] Detalhes de monitoramento do servidor S3a Figura [6.11] Detalhes de monitoramento do servidor S3a Figura [6.12] Modelo lógico da rede WAN Figura [6.13] Modelo lógico rede WAN Frame Relay Concentrador TELEMAR Figura [6.14] Modelo lógico serial 0/ Figura [6.15] Modelo lógico serial 0/ Figura [6.16] Modelo lógico serial 0/ Figura [6.17] Modelo lógico serial 0/2 continuação Figura [6.18] Modelo lógico serial 0/ Figura [6.19] Modelo lógico segmento rede EXTERNA Figura [6.20] Modelo lógico segmento rede SIAFEM Figura [6.21] Modelo lógico segmento rede INTERNET Figura [6.22] Modelo lógico segmento rede TC-DATA Figura [6.23] Coleta Frame-Relay de 13/04/2005 às 14:19h e 26/01/2006 às 15:37h. 154 Figura [6.24] Coleta Internet de 26/01/2006 às 14:19h e 26/01/2006 às 15:37h Figura [6.25] Enlace virtual de Internet - utilização semanal Figura [6.26] Relação das aplicações em funcionamento e novas demandas Figura [6.27] Detalhamento das localidades, enlaces e aplicações Figura [6.28] Detalhamento das demandas existentes Figura [6.29] Detalhamento das novas demandas identificadas Figura [6.30] Caracterização dos grupos de usuários por localidade Figura [6.31] Comparativo Nacional de Arrecadação de ICMS Figura [6.32] Monitoramento do enlace da localidade de José do Carmo - MRTG Figura [6.33] Monitoramento do enlace da localidade de José do Carmo - Protótipo. 174 Figura [6.34] Comparação do enlace das localidades com CIR 256Kbps - Protótipo. 175 Figura [6.35] Informações da GEFAZ NE Figura [6.36] Latência de todos os enlaces Figura [6.37] Gráfico percentual de utilização média para as Gerências Regionais Figura [6.38] Gráfico percentual de utilização média dos Postos Fiscais Figura [6.39] Percentual de utilização da nuvem Frame Relay Figura [6.40] Caracterização da rede WAN SEFAZ no OPNET Modeler Figura [6.41] Detalhamento da Grande Vitória Figura [6.42] Parâmetros da Agência Virtual

12 Universidade Federal do Espírito Santo Figura [6.43] Utilização do enlace de Internet no período de 03/04/2006 a 07/04/ Figura [6.44] Comportamento dos usuários internos solicitando serviços Figura [6.45] Comportamento dos usuários externos solicitando serviços a SEFAZ Figura [6.46] Gerências Regionais Figura [6.47] Referente a região Noroeste Figura [6.48] Referente a região Nordeste Figura [6.49] Referente a região Sul Figura [6.50] Região Metropolitana

13 Universidade Federal do Espírito Santo VITÓRIA 2006 Tabelas Tabela [2.1] Comparativo entre as taxas de transmissão SONET/SDH e DS Tabela [2.2] Tabela de rotas do roteador Tabela [2.3] Tabela de rotas do roteador Tabela [2.4] Tabela de rotas do roteador 1 após a inserção do rótulo remoto Tabela [2.5] Tabela de rotas do roteador 2 após a inserção do rótulo remoto Tabela [2.6] Tabela atualizada após o processo de divulgação de rotas Tabela [3.1] Atraso de transmissão Tabela [4.1] Caracterização dos requisitos Tabela [4.2] Caracterização dos requisitos (continuação) Tabela [4.3] Caracterização dos grupos de usuários por gerência Tabela [4.4] Caracterização dos grupos de usuários por localidade Tabela [4.5] Caracterização dos grupos de usuários móveis Tabela [4.6] Caracterização dos grupos de usuários externos Tabela [5.1] Comparativo das características de BI e Sistemas transacionais Tabela [6.1] Análise de servidores corporativos de alto desempenho Tabela [6.2] Análise de servidores críticos de plataforma baixa Tabela [6.3] Aplicações e serviços atuais Tabela [6.4] Tabela do What s UP usada no calculo da latência Tabela [6.5] Perfil SIAFEM Web na Internet Tabela [6.6] Perfil SIAFEM Web na Intranet Tabela [6.7] Perfil Agência Virtual Tabela [6.8] Perfil SIT Web na WAN Frame Relay

14 Universidade Federal do Espírito Santo VITÓRIA 2006 Lista de Acrônimos 3DES - Triple Data Encryption Standard AF Assured Forward AS - Autonomous System AT&T - American Telephone and Telegraph ATM Asynchronous Transfer Mode BA Behavior Aggregate BB - Bandwidth Broker CBQ Class Based Queuing CBR Constraint-Based Routing CIR - Committed Information Rate CL Controlled Load COS Class Of Service CQ Custom Queuing CSC Class Selector Compliant 3DES - Triple Data Encryption Standard DES - Data Encryption Standard DSCP - DiffServ CodePoints DNS Domain Name Service DLCI - Data-Link Control Identifier ECMP Equal-Cost Multi-Path EGP - Exterior Gateway Protocol FEC Forwarding Equivalence Classes FIFO - First-In-First-Out FTP File Transfer Protocol GL Guaranteed Load IDEA - International Data Encryption Algorithm IETF - Internet Engineering Task Force IGP Interior Gateway Protocol IP Internet Protocol IS-IS Intermediate-System - to - Intermediate-System ISP Internet Service Provider ITU-T - International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Sector L2TP Layer 2 Tunneling Protocol LDAP - Lightweight Directory Access Protocol LDP Label Distribution Protocol LPCD LinhaPrivada de Comunicação de Dados LSA - Link State Advertisement LSDB Link Stored DataBase LSP Label Switching Path

15 Universidade Federal do Espírito Santo LSR Label Switching Router LSRP Link State Routing Protocol MD5 - Message-Digest algorithm 5 MF - Multi-Field MPLS - MultiProtocol Label Switching MRTG - Multi Router Traffic Grapher MTU - Maximum Transfer Unit MTTR Mean Time to Repair OC - Optical Carrier OSI Open Systems Interconnection OSPF - Open Shortest Path First PDH - Plesiochrouns Digital Hierarchy PHB - Per-Hop-Behavior PNNI Private Network-Network Interface PPP Point to Point Protocol PQ Priority Queuing PSTN - Public Switched Telephone Network QoS Quality Of Service QoSR Quality Of Service Routing RED Random Early Detection RDP Remote Desktop Protocol RIP Routing Information Protocol RSA Rivest Shamir Adleman RSVP Resource Reservation Protocol SLA Service Level Agreement SLIP Serial Line Internet Protocol SDH Synchrouns Digital Hierarchy SHA - Secure Hash Algorithm SOA Service Oriented Architecture SONET Synchrouns Optical Network SPF Shortest Path First SNMP Simple Network Management Protocol STM Synchronous Transport Modules TCP/IP Transport Control Protocol / Internet Protocol TE Traffic Engineering TOS - Type Of Service TSpec - Traffic Specification TTL Time To Live VPN Virtual Private Network WAN Wide Area Network WDM Wavelength-Division Multiplexing WINS Windows Information Name Service WFQ Weighted Fair Queuing WRED Weighted Random Early Detection WRR - Weighted Round Robin

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17 Universidade Federal do Espírito Santo VITÓRIA 2006 Resumo Este trabalho propõe e aplica uma metodologia para o desenvolvimento de projetos de redes multimídia geograficamente distribuídas (WAN), com suporte a requisitos de qualidade de serviços (QoS). Para facilitar a aplicação da metodologia foi implementado um protótipo que agrega os dados principais da rede e gera as informações para o processo de simulação utilizando-se o software OPNET Modeler. A metodologia visa caracterizar o ambiente tecnológico atual e as demandas futuras em uma rede WAN, com o objetivo de atender os requisitos de negócio e maximizar a disponibilidade da rede com a melhor relação custo versus beneficio. Focada numa visão tridimensional, onde as dimensões de modularização, análise e atividades se relacionam de forma evolutiva e recursiva, através de um processo que suporta o uso de iterações com refinamentos sucessivos, identificando os subsistemas, arquiteturas, protocolos e aplicações, a fim de permitir a adoção e uso de novas tecnologias ou parâmetros de QoS que atendam os interesses organizacionais e a satisfação dos usuários em novos projetos. O protótipo é usado para consolidar em um único sistema as características do ambiente e planejar a evolução futura, provendo análises estáticas e dinâmicas, semelhante a um sistema de BI (Business Intelligence). Palavras chaves: Análises, Atividades, Caracterização, Modularização, Requisitos, Planejamento e Simulação.

18 Universidade Federal do Espírito Santo VITÓRIA 2006 Abstract This work proposes and applies a methodology for design WAN multimedia network, with (QoS) quality of services requirements support. In order to permit the methodology application easier, it was performed a prototype that gathers the network main data, and generates information for the simulator process using the software OPNET Modeler. The methodology aims to establish the current technological environment characteristics and the future requirements. The final purpose is to fulfill the business requirements with maximum network availability, achieving the best costs / benefits ratio. The methodology is aimed at a tri-dimension vision, where the modularization, analysis and activities dimensions have relation on a progressive and recursive way. This is achieved through a method that bears the iterations use with sequential refining, and also identifies the subsystems, architectures, protocols and applications; in order to permit the new technologies or QoS parameters adoption and use that corresponds to the organizational aims, as well as the new projects users satisfaction. The prototype is used for the environment characteristics consolidation in a unique system, and also for planning the future evolution, supplying statistical and dynamical analysis, similar a BI system (Business Intelligence). Key words: Analysis, Characterization, Modularization, Requirements, Planning and Simulation.

19 5 1 INTRODUÇÃO A principal transformação no mundo da interconexão das redes, com certeza se deve a combinação da suíte de protocolos TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol). Ao se pensar nisso é possível voltar à década de 70, e tentar avaliar as evoluções ocorridas até se atingir o cenário atual. No cenário atual, é possível perceber o ritmo acelerado das revoluções tecnológicas e as novas tendências, que além de estimular também assustam os profissionais ligados a redes e telecomunicações. Cabe aos envolvidos avaliar se é possível medir a rapidez e quais são os novos produtos, tecnologias, protocolos e métodos que serão absorvidos pelo mercado. Todavia, se é possível atribuir tal velocidade e evolução tecnológica a algum evento, sem sombra de duvidas este evento é a Internet. A Internet permite a interação entre milhões de páginas web que abrigam textos, imagens, sons, filmes, fotos, mapas, jogos, transações comercias e etc, permitindo a comunicação global. É na Internet, que novos cenários são divulgados e compartilhados e o mundo web estimula as pessoas a pensar em negócios de forma rápida, dinâmica e com mobilidade. Percebe-se então a flexibilidade e a necessidade cada vez maior por serviços variados e diferenciados, cenários fixos e móveis que são transferidos para as residências e redes corporativas. Deve-se chamar essa mistura soluções e facilidades de serviços multimídia. Portanto, da mesma forma que usuários corporativos quando estão em suas redes locais têm necessidade por serviços disponíveis na Internet, as Corporações têm necessidade de usar a Internet para realizar suas transações comerciais e disponibilizar seus produtos e serviços com abrangência mundial.

20 6 Sendo assim, é necessário estabelecer projetos de redes WAN que contemple o acoplamento de uma grande variedade de soluções. Diante disso, este trabalho tem por objetivo geral apresentar uma proposta de metodologia capaz de organizar e estabelecer os caminhos necessários e viáveis para se projetar redes WAN com requisitos de multimídia. O foco principal do trabalho é a metodologia e sua aplicabilidade a um cenário real, onde se faz necessário a oferta de serviços através da Internet, como a proposta de promover a interação entre o cidadão e a Secretaria de Estado da Fazenda Estadual do Estado do Espírito Santo. Este trabalho tem como objetivos específicos: Desenvolver e aplicar uma metodologia de projetos de redes WAN a um cenário real; Desenvolver um protótipo e aplicá-lo, como ferramenta no auxílio do uso da metodologia, com a finalidade de caracterizar e aferir o parque de tecnologia de informação que compõe a rede WAN SAFAZ no que diz respeito aos seus enlaces de interconexão; Realizar simulações com o uso do OPNET Modeler a fim de verificar o impacto das demandas futuras no cenário atual, com a finalidade de prover novos serviços a usuários externos e internos. A metodologia de desenvolvimento da pesquisa se deu em três etapas distintas que se aglutinam ao longo do trabalho. A primeira delas é relacionada ao estudo detalhado das tecnologias e seus protocolos através das referencias bibliográficas [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [15], [16], [20], conceitos adquiridos no decorrer do mestrado e a implementação pratica de soluções WAN na rede SEFAZ. A segunda etapa deu-se com o entendimento dos conceitos e mecanismos que estabelecem os padrões da disciplina de QoS e sua relação com os contratos de SLA através das fontes [4], [5],

21 7 [11], [12], [13], [18] e [19]. A terceira etapa, considerada principal e fundamental, se deu na busca e compreensão de metodologias para projetos de redes corporativas usando as fontes bibliográficas [1], [4], [10], [11] e [12], e a estratificação das etapas que dizem respeito a redes WAN. O processo de pesquisa termina com o relacionamento dos conceitos, tecnologias, requisitos de QoS atrelados a uma metodologia que seja capaz de permitir analisar e compreender redes WAN Multimídia. Os resultados esperados com este trabalho, dizem respeito a avaliar a metodologia proposta como um caminho no desenvolvimento de projetos de redes WAN multimídia, verificar se o protótipo é um instrumento facilitador na aplicação da metodologia e na consolidação dos dados obtidos e ainda extrair dos processos de simulação as respostas pertinentes ao crescimento proposto na oferta de serviços. A dissertação encontra-se dividida em sete capítulos, sendo o primeiro esta introdução, que enfatiza a necessidade de uma metodologia que suporte os projetos de redes WAN, sua aplicabilidade e seus resultados. O segundo capítulo apresenta uma visão geral de algumas tecnologias de comunicação com suporte ao IP Internet Protocol, e enfatiza os conceitos que são necessários para o entendimento de engenharia de tráfego. O terceiro capítulo descreve os parâmetros e mecanismo de QoS necessários para se prover soluções em redes multimídia. Além disso, faz uma breve análise das arquiteturas usadas no estabelecimento de serviços integrados e diferenciados. O quarto capítulo é o principal desta dissertação, e apresenta detalhadamente a metodologia proposta para projetos de redes WAN. A metodologia é descrita em três fases e seu ponto principal é permitir o uso de iterações sucessivas e recursivas com objetivo de mapear as necessidades tecnológicas e restrições de negócio. Para facilitar

22 8 seu uso foi desenvolvido um protótipo que é parte integrante desta dissertação, presente no capítulo 5. O quinto capítulo detalha o Protótipo como um sistema de apoio a decisão para projetos redes de telecomunicações. Este protótipo deve ser entendido como um sistema híbrido com funções típicas de um sistema transacional e funções típicas das ferramentas de apoio a tomada de decisões. Está focado em auxiliar o processo de consolidar as informações de redes e infra-estrutura de tecnologia da informação, através da análise dinâmica de todos os dados, com a possibilidade de gerar relatórios gerencias para facilitar o desenvolvimento de projetos de redes de telecomunicações. O sexto capítulo representa a aplicabilidade da metodologia com o estudo de caso da Rede WAN SEFAZ. Descreve as fases pertinentes à metodologia e os resultados obtidos. Destaca-se neste capítulo as análises dinâmicas permitidas com o uso do protótipo e as simulações extraídas do OPNET Modeler. O sétimo capítulo contém as conclusões deste trabalho, sendo apresentada uma sugestão para a evolução do protótipo. Para finalizar o trabalho, é incorporado um CD-ROM contendo os anexos e arquivos referentes ao protótipo e as simulações no formato do OPNET Modeler com seus relatórios principais.

23 9 2 CONTEXTUALIZAÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE COMUNICAÇÃO PARA PROJETOS DE REDES WAN 2.1 INTRODUÇÃO A demanda por serviços IP nas redes WAN (Wide Area Networks) e a evolução da tecnologia proporcionam um novo paradigma para aplicações multimídia distribuídas. Cada vez mais existe a necessidade de serviços com acesso a recursos compartilhados em redes WAN. No entanto, além dessa necessidade, os usuários também exigem os mesmos requisitos de qualidade encontrados nas redes LAN. Faz-se necessário adotar soluções tecnológicas que permitam desempenhos idênticos ao se executar as aplicações em rede locais e ter a confiabilidade como uma das metas mais importantes, com o objetivo de suportar o negócio a ser trafegado na rede [4]. A imensa variedade de combinações tecnológicas torna a tarefa de projetar e analisar redes WAN extremamente complexa [1] [6]. Contudo, não é possível considerar como trivial prover serviços para aplicações telemáticas 1 distribuídas, principalmente aplicações multimídia em tempo real, como vídeo sob demanda, videoconferência, voz sobre IP, computação em grupo de trabalho (controle de fluxo de trabalho, tele-medicina e etc..), mantendo as exigências de QoS (Quality of Service) em conformidade com níveis de serviços contratuais (SLA Service Level Agreement) bem definidos [6] [11]. Portanto, combinar recursos computacionais com um conjunto de especificações, que garantam os serviços oferecidos, atendendo os requisitos necessários fim a fim, é vital para o sucesso dos projetos de redes WAN. 1 Ciência que trata da manipulação e utilização da informação através do uso combinado de computador e meios de telecomunicação.

24 10 Diante disso, é preciso adotar soluções que atendam a todos os subsistemas que compõem o ambiente a ser considerado, e permitir analisar, especificar e implementar, as arquiteturas internas, topologias, tecnologias de comunicação de dados, protocolos de comunicação, e demais fatores que permeiam o projeto [1] [5] [11]. Neste cenário, torna-se claro a importância do protocolo IP (Internet Protocol), como o ponto de convergência das tecnologias de redes, e suas limitações, fruto de sua simplicidade original, que limitam a implementação de QoS nativo nas redes baseadas neste protocolo. Assim sendo, a correta combinação de tecnologias nas camadas adjacentes à camada de rede é fundamental devido às características do IP, dentre as quais pode-se citar: O serviço é definido como um sistema de transmissão sem conexão, BE (Best-effort) melhor esforço e não-confiável [2] [5] [15] [16]; O serviço é conhecido como não-confiável devido a entrega não ser garantida [15] [16]; O serviço é denominado sem conexão porque cada pacote é enviado de forma independente dos outros [2] [8]; O serviço utiliza transmissão do tipo BE (melhor esforço), porque o software de interligação de redes faz uma série de tentativas para entregar os pacotes [2] [3]; Não existe nenhum tipo de classificação, priorização e reserva de recursos, nativos do protocolo IP [5] [11] [12]; O roteamento é implícito, onde cada pacote é inspecionado e analisado individualmente em cada nó de roteamento, acarretando uma sobrecarga na transmissão dos mesmos [11] [14].