A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Projeto LHCONE/CERN

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1 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Márcio Portes de Albuquerque (mpa@cbpf.br)

2 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações A Rede-Rio Metropolitana: Tecnologias e Aplicações Resumo da Apresentação A Rede-Rio / Redecomep-Rio / FAPERJ Redecomep-Rio (Rede-Rio Metropolitana) + RM.Petrópolis + Metro.Niterói Topologias, Operação e Segurança Tecnologias e Aplicações Ensaios da Rede-Rio a 100Gbps Aplicações de SDN na Rede-Rio Science-DMZ: CBPF/LHCONE/CERN Wagner (LNCC) Cabral (LNCC) L. Rizzo (UFF) L. Eduardo (UFF) Márcio (CBPF) L. Felipe (UFRJ) Alexandre (LNCC) Washington (PUC-Rio) Marília (FAPERJ) Jabur (CBPF) Daniela (FAPERJ) Marita (CBPF) Marcelo (CBPF) Nílton (CBPF) Sandro (CBPF) Paulo (CBPF) Pedro (CBPF) Eduardo (CBPF) Helmann (RNP) Celso (RNP) Juan (RNP)

3 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Rede-Rio / FAPERJ A RedeRio/FAPERJ interconecta as instituições de ensino, pesquisa em ciência, tecnologia, inovação e governo do estado do Rio de Janeiro. A RedeRio/FAPERJ foi criada em 22 de maio de 1992 com o objetivo de manter uma infraestrutura avançada e compartilhada de comunicação destinada às necessidades da comunidade acadêmica do Estado do Rio de Janeiro. (24 anos)

4 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações

5 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Infraestrutura ótica em parceria com a OI TELECOM

6 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações RJ GTER / GTS (2003) SP GTER / GTS (2014) Divulgação das atividades de Engenharia e Operações (CGI.br) para a comunidade da Rede-Rio RJ GTER / GTS (2015)

7 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações REDE-RIO METROPOLITANA 7 Maio de 2016

8 20,3 Km A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações 2016 Topologia Rede-Rio Metropolitana Rede Acadêmica PoPs Ensino & Pesquisa RUTE/RNP MinC MMA Outros MDIC Prefeitura 2,6 km CTAv Uni-Rio -IB INTO LAN PoP UFRJ-HMF INCA II INMETRO I INMETRO II CPII-SC 5,2 km IMPA RA VII UERJ-FEN CAP UFRJ JBRJ IMFM HMMC MIX Anel Gávea ON MAST CEFET 6 12,6 km Embrapa CEDERJ Anel 27 Norte 31,8km IFECT-RJ IFECT ISE -Reitoria PUC POP RNP Planetário Reservatório das Praças IBICT da Bandeira, Niterói e Varnhagem 5 UFRJ-FD RioAguas IC GM SC UFRJ-MN IHA INMETRO Anel Centro 28,8 km HMBR UFRJ-HESFA UFRJ-EEAN INCA UNI-Rio TEC UNI-Rio UFRJ/PV 35 IEC UERJ-PPC CRE3A CP II Realengo CPII-EN 38,2 km Vila IRD 35,9 km INCAIII/IV Militar UNIFA COSIDEC FARMANGUINHOS FAETEC PSdr.EAVL UERJ-HUPE HMdP Rede Sarah. HGB 2,3 km EBC IBC UERJ HUGG-PG HUGG CBPF UNI-Rio Sub-Centro Pça. Niterói CPII-TJ Pinel HMRF CNEN FESP UERJ-CL FIOCRUZ Backbone 88,3 km 9 INAN RioLuz CPII-Hm MRio PC HMSF Anel Botafogo 19,2 km 25 SPZS GM FCRB UERJ CCBLS MR-PC CNF CCOVF IPP UFRJ/MAT INES INC Visa Zoonoses SECT-RJ Startup CETEM Anel3 Fundão 4,0 km IEN UFRJ CPII HSE M. do Amanhã UFRRJ-PV UFRJ-O.V. INT Uni-Rio-PV CRE1 FUNARTE Uni-Rio-RB FAPERJ PGM ABC UFRJ IFF FINEP Gustavo Capanema CAE SIX FINEP II UFRJ-IFCS ANCINE II UFRJ-ENM ANCINE DATASUS FBN MNBA UERJ-ESDI MHN ANM CEFET - Maria da Graça

9 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Rede Rio Metropolitana Deodoro Barra Radial Supervia Radial LAMSA Jogos Olímpicos 2016 Anel Norte Maracanã Anel Fundão Anel Centro Backbone Backbone Nacional Anel Botafogo Copacabana CBPF Anel Gávea Internacional PTT-RJ 95 Acadêmicos 28 Prefeitura 31 Metro 2 Supervia Total: Km de Fibras Ópticas

10 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Caixa REDECOMEP - ANEL ZONA SUL

11 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações CTAv 2. Biblioteca Nacional 3. Casa Rui Barbosa 4. Funarte - Ed. G. Capanema 5. Funarte - CEDOC 6. Centro Nacional do Folclore 7. Museu Histórico Nacional 8. Museu Nac. de Belas Artes 9. Museu da República 10. Sec. de Pol. Culturais/MinC 11. IBRAM Rio

12 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Equipamentos DWDM e Backbone 10Gbps Laboratório de Integração LightPadi1600G Cisco ASR 9006/10 Router Roteadores de Núcleo da rede (9 PoPs) Até 40 canais de 40Gbps = 1.9Tbps 8 Sistemas DWDM 120 interfaces óticas.

13 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Junho/2014 PoPs da Redecomep-Rio Niterói inaugura Rede Comunitária de Educação e Pesquisa metropolitana Novembro/ Km

14 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Expansões Transoeste Dez/2015

15 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações RMP Petrópolis RNP PTT RJ RedeRio Metropolitana RedeRio MetroNIT Niterói Canal Dedicado da FAPERJ

16 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Período 12/09/ /03/2016 Eventos : 495 Média mensal : 11, Eventos Prefeitura Inoperante MIX CEFET UERJ Backbone 88,3 km FIOCRUZ UFRJ PUC RNP CBPF SIX

17 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações R2M Rede Rio Monitoramento Mobile PTT-RJ (10Gbps) RNP (10Gbps) L3 (3/10Gbps) GRRWOP Sistema de Monitoramento e gerenciamento desenvolvido para detectar problemas e anormalidades na Rede Rio Metropolitana.

18 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Incidentes de Segurança na Rede-Rio Comparativo com os principais CSIRTS nacionais de 2002 a 2015 Distributed Honeypots Project ,2 1,0 L. Felipe (Rede-Rio/UFRJ) Alexandre (Rede-Rio/LNCC) M. V. Zuben (CERT.br) 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Fontes: CERT.BR CAIS/RNP Protocolos de rede amplificadores (SNMP, NTP, DNS, CHARGEN) Stuxnet: superworm que se espalhou além do alvo inicial. PROCEDIMENTOS: Orkut envio de recados para os contatos (Storm Worm, Cavalos de Tróia em , primeiro vírus para Apple - propagação pelo ichat) (a) Por parte da equipe de segurança da Rede-Rio. (b) Por parte das Instituições usuárias.

19 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações A Rede-Rio Metropolitana: Tecnologias e Aplicações Resumo da Apresentação A Rede-Rio / Redecomep-Rio / FAPERJ Redecomep-Rio (Rede-Rio Metropolitana) + RM.Petrópolis + Metro.Niterói Topologias, Operação e Segurança Tecnologias e Aplicações Ensaios da Rede-Rio a 100Gbps Aplicações de SDN na Rede-Rio Science-DMZ: CBPF/LHCONE/CERN Márcio (CBPF) L. Felipe (UFRJ) Alexandre (LNCC) Washington (PUC-Rio) Marília (FAPERJ) Jabur (CBPF) Daniela (FAPERJ) Marita (CBPF) Marcelo (CBPF) Nílton (CBPF) Sandro (CBPF) Paulo (CBPF) Pedro (CBPF) Eduardo (CBPF) Helmann (RNP) Celso (RNP) Juan (RNP)

20 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Ensaios de 100Gbps na Redecomep-Rio Objetivos: Trazer o conhecimento técnico às equipes envolvidas necessário para operar um backbone acadêmico na velocidade de 100 Gbps. Testar transponders, interfaces óticas, multiplexadores, módulos de roteamento disponíveis no mercado pelas empresas parceiras. Verificar os equipamentos necessários para realizar transferências de grandes volumes de dados a 10Gbps, 40 Gbps e 100 Gbps. Obter o conhecimento para realizar otimizações necessárias para transferência de grandes quantidades de dados a 10 Gbps, 40 Gbps e 100 Gbps. Disk-to-Disk network transfers at 100Gb/s Iniciativa:

21 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Ensaios 100Gbps CENÁRIO 1: Roteamento IP a 100G em conexão direta: MIX CEFET PUC UERJ Backbone 88,3 km RNP CBPF FIOCRUZ UFRJ SIX/PRODERJ CBPF UFRJ 2 x 40GE Cisco ASR 9010 PRODERJ Cisco ASR x 40GE 2 x 40GE 2 x 40GE 100 GE 100 GE 100 GE 100 GE MMF SMF jump SMF SMF 2 x 40GE 2 x 40GE Iniciativa: Parceiro(s):

22 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Ensaios 100Gbps CENÁRIO 2: Roteamento IP a 100G em λ dedicado 2 x 40GE 2 x 40GE 2 x 40GE CBPF 100 GE Cisco ASR 9010 Padtec Lightpad i1600g λ Padtec Lightpad i1600g Cisco ASR GE λ 100 GE 100 GE MMF MMF MMF SMF Transporte Óptico CBPF SIX UFRJ 29,2 km UFRJ 2 x 40GE 2 x 40GE 2 x 40GE Iniciativa: Parceiro(s):

23 100Gbps A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Ensaios 100Gbps... 11/11/ Gbps Cenário 1 Conexão Direta (30 Km) Cenário 2 - Teste em λ

24 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - SDN em Rede de Produção Problema: L2VPNs em larga escala em redes de backbone IP puramente roteadas o Solução: híbrida (tradicional + OpenFlow) Detalhes: Diniz, P.H.; et.al. Serviço de L2VPN SDN em Redes de Backbone: estudo de caso da REDECOMEP-Rio. SBrT 16 Aplicação: o Instituição afiliada com dupla redundância: problemas de conectividade camada 2 o FIBRE: Conectividade UFF RNP & UFRJ RNP

25 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - SDN em Rede de Produção

26 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - SDN em Rede de Produção Desenvolvimentos Futuros: o Speed-test. o Rede de testes em paralelo a uma rede de produção. o O que mais tem por vir?

27 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - DMZ para Ciência Science DMZ ou DMZ para Ciência : subrede segura e estruturada com regras próprias (e simples) de desempenho Diversas aplicações e isoladas de sistemas e-ciência de proteção no CBPF(firewall) dinâmicos. É normalmente projetada para transferências de grandes volumes de dados com o objetivo de alta performance. Movimentação de grande volume de dados Física Usa sistemas/protocolos de Altas Energias: WLCG dedicados LHC / CERN para transferência de dados. Cosmologia: Stripe-82 Survey (CS82) e SOAR GRAVITATIONAL ARC SURVEY - SOGRAS (Imagens Hi-Res) Têm sistemas de monitoramento de desempenho. Física de Materiais: Imagens de Nanociência e Nanotecnologia Têm politicas próprias de segurança voltadas para o desempenho. Carência de um segmento especializado da rede dedicado para a computação científica de alto desempenho Participações em projetos: ScienceDMZ - RNP (nível local) LHC Open Network Environment (nível global) SOAR: SOuthern Astrophysical Research Telescope

28 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Science DMZ - CBPF Arquitetura Interna Cisco Catalyst e/ou 10 GE 10 GE 1 e/ou 10 GE WLCG/LHCONE Network ScienceDMZ Infrastructure 10 GE Deep Buffer Switch Brocade NetIron CES Series 2024C-4X Legenda: RedeRio/FAPERJ & REDECOMEP-Rio Cisco ASR GE Cisco ME3600X General Purpose Infrastructure CBPF ScienceDMZ Infrastructure Equipamentos/servidores dedicados à transferência de grandes volumes de dados. General Purpose Infrastructure Equipamentos/servidores/desktops/workstations utilizados para propósitos gerais.

29 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Large Hadron Collider (LHC) ATLAS (Detector) Acelerador de partículas circular de 27 km de circunferência 4 grandes experimentos > pessoas envolvidas Instrumento para colisão de prótons para reproduzir as condições do nascimento do Universo... Colisões de partículas a 99, % da velocidade da luz. R.D. Heuer, Diretor Geral do CERN, Mai 2016 Accelerating Science and Innovation

30 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Large Hadron Collider (LHC) 600 milhões de colisões a cada segundo 1 em um milhão de colisões é de interesse Rápida pré-seleção eletrônica aprova 1 de eventos e armazena em memória (100 GB/s) núcleos de processamento selecionam 1 de cada 100 dos eventos pré-selecionados Reconstrução de dados R. Santana CBPF (ATLAS/CERN)

31 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) As redes de computadores são um componente essencial do WLCG Computing GRID = (Processamento + Rede) Alta Performance TIER cores Agregação de dados Reconstrução inicial de dados Cópia dos dados para fita Distribuição de dados TIER 1 (11 centros) Armazenamento permanente Reprocessamento e Análise TIER 2 (140 centros) Simulação e Análise de usuário final ~400Gbps transferidos em todo o mundo

32 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Participação Brasileira no LHC Pesquisadores brasileiros participam em todos os experimentos do LHC: CBPF group also manages the Regional Operation Centre for Latin America Desenvolvimento (ROC-LA), monitoring de instrumentos LA sites and promoting e dispositivos availability eletrônicos and reliability to Física the Teórica WLCG grid. de Altas Energias Análise e processamento de experimentos Sites Tier2 do WLCG WLCG sites no Brasil: CBPF (Brazil) ICN-UNAM (Mexico) UNIANDES (Colombia) CBPF (ROC/LA) LHCb (700 cores / 300 TB) USP (SAMPA) ALICE (1680 cores / 300 TB) UNESP (SPRACE) CMS (1200 cores / 800 TB) UERJ 10 Gbps/s (HEPGRID) connection CMS (600 cores / 150 TB) The site supports several VOs (Virtual Organizations), in addition to the LHCb-VO: CMS, Fusion, Auger, BIOMED and ENMR (biomedicine).

33 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - Redes no WLCG Duas redes de dados privadas e dedicadas: LHC Optical Private Network (Tier0 - Tier1s) LHC Open Network Environment (Tier1s - Tier2s)

34 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Optical Private Network Rede privada que conecta Tier0 e Tier1s Enlaces com alta largura de banda e dedicada Arquitetura altamente resiliente (estrela e mesh-parcial) ALICE ATLAS CMS LHCb edoardo.martelli@cern.ch (2013) Roteamento BGP: communities são utilizadas para engenharia de tráfego Segurança: somente os prefixos IP declarados podem trocar tráfego

35 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment Novo modelo de computação distribuída. Uso de storage mais dinâmico Redução de processamento nos Tiers1 Necessidade de redes mais rápidas e previsíveis para conexão entre Tiers1 e Tiers2

36 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment Conceitos Principais: Compartilhamento de custos e de utilização de recursos caros (e.g. enlaces transoceânicos) Esforço colaborativo entre diversas redes de educação e pesquisa por todo o mundo (e.g. GÈANT, ESnet, Internet2, RNP, Rede-Rio,...) Segregação de tráfego: não há disputa com outros tipos de tráfego, recurso alocado e financiado pela comunidade de física de altas energias Redução de processamento nos Tiers1.

37 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment O que é? o Rede privada sobreposta à Internet através de VRFs, suportada por: Mais de 15 redes de educação e pesquisa nacionais e internacionais Interconectada através de Pontos de Troca de Tráfego pelo mundo, incluindo NetherLight, StarLight, MANLAN, Internet2, ESnet,... o L3VPN BGP: Roteamento multidomínio como IP normal, mas com restrições nos prefixos IP advertidos, com enlaces de acesso transatlânticos dedicados o Em operação desde 2012 o Mais de 50 sites conectados 10 Tier 1s 45 Tier 2s

38 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment Arquitetura L3VPN TiersX se conectam às VRFs-Nacionais ou VRFs-Continentais VRFs-Nacionais são interconectadas através das VRFs-Continentais VRFs-Continentais são interconectadas através de enlaces transcontinentais e/ou transoceânicos VRF = Virtual Routing Forwarding (virtual routing instance) LHCONE

39 LHC Open Network Environment: a global infrastructure for HEP data management Science DMZ A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações

40 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment: a global infrastructure for HEP data management Science DMZ Maio / 2016

41 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment Participação Brasileira: Projeto piloto de conexão do CBPF Esforço coordenado entre diversos grupos TIER-X e BGP Local-preference: operadores de rede. REDCLARA GÈANT Londres Set LOCAL_PREF for all the routes received from NREN LHCONE routing instance VRF BGP announcement: LHCONE prefix1 LHCONE prefix2 NREN LHCONE routing - instance TIER-X BGP announcement: / /30 PE Router NREN PE VRF /30 NREN IP Service NREN BGP announcement: prefix1 prefix2 Site BGP announcement: / /24 RNP Brazil TIER-X LAN /24 CBPF CE Router Site LAN /24 10 Gbps RedeRio Rio de Janeiro 10 Gbps CBPF Policy Based Routing access-list 100 permit /24 route-map PBR permit 10 match ip address 100 set ip nexthop

42 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações - LHC Open Network Environment Participação Brasileira: Projeto piloto de conexão do CBPF Esforço coordenado entre diversos grupos e operadores de rede. GÈANT Londres REDCLARA RNP Brazil 10 Gbps RedeRio Rio de Janeiro 10 Gbps CBPF

43 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Finalizando Rede-Rio Metropolitana: Necessidade de maior conhecimento técnico em tecnologias e fabricantes para transferência de grandes volumes de dados (de forma sustentada). necessidade de servidores para transferência de grandes volumes de dados (custos!) Acordo de Cooperação Técnica entre FAPERJ/RNP/IPLAN/PRODERJ Necessidade de capacitação técnica das equipes das instituições afiliadas (gerentes técnicos das instituições afiliadas deveriam fazer cursos na ESR/RNP) Rede Acadêmica Necessidade de formação de grupos em segurança da informação e da rede nas instituições participantes. Finalização da Estruturação do papel do Comitê Gestor na Redecomep-Rio: detentor da infraestrutura ótica.

44 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Finalizando DMZ para Ciência: RNP - Science DMZ: Necessidades dos Transfers nodes (o mesmo para complementação do teste de 100Gbps). Projeto LHCONE: Em pleno funcionamento Necessidade de definição de caminhos redundantes! No período desafiador que estamos hoje, em um cenário competitivo global, é importante fortalecer o apoio à pesquisa e a inovação, garantindo o desenvolvimento da C&T necessários ao crescimento ou a recuperação econômica. Os Institutos de Pesquisa são "ferramentas" importantes para este fim. R.D. Heuer, Diretor Geral do CERN - Lisboa, May 2016

45 A Rede-Rio Metropolitana: tecnologias e aplicações Márcio Portes de Albuquerque Obrigado! mpa@cbpf.br ceo@rederio.br

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