FUNDAMENTOS DE REDE INTERNET DAS COISAS E NEGÓCIOS DIGITAIS APPLICATION NOTE

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1 FUNDAMENTOS DE REDE INTERNET DAS COISAS E NEGÓCIOS DIGITAIS APPLICATION NOTE

2 Ao longo da última década, a mobilidade tem sido o principal tópico em tecnologia. O número de dispositivos de computação móveis conectados à rede vendidos a cada ano já ultrapassa em muito o de computadores desktops. Em 2016, os fabricantes distribuirão 1,5 bilhão de smartphones no mundo todo, seis vezes o números de computadores. No entanto, assim como a mobilidade superou o PC, ela também será superada pela Internet das Coisas (IoT). A quantidade de coisas conectadas à rede, desde sensores até sprinklers, deve exceder 20 bilhões até 2020, 1 o que será aproximadamente duas vezes o número de dispositivos de computação móveis. 2 E isso é só o começo. Para a empresa, essas duas tendências irão se sobrepor pois a maioria das empresas só agora está começando a alcançar a revolução móvel e indo além das fronteiras do escritório. O telefone fixo e o computador têm dominado a TI desde os anos noventa, mas tudo isso está mudando. Em 2017, a previsão é de que 270 bilhões de aplicativos sejam baixados por ano. Um número crescente deles é de aplicativos específicos para empresas. Eles devem quadruplicar até 2018 e 60% deles não terão antecedentes no computador. Esses números dão uma noção do novo interesse em usar dispositivos móveis na empresa, como smartphones e tablets. Há indícios de que a adoção da IoT pelas empresas não sofrerá o mesmo atraso que ocorreu com a mobilidade. 3 Embora muito tenha sido obtido com o Google Glass entre os consumidores, parece que os óculos inteligentes encontrarão seu verdadeiro espaço, por exemplo, na empresa; a expectativa é de que a adoção seja de 83% nas aplicações relacionadas ao trabalho. Sensores serão totalmente integrados aos nossos corpos e enviados até o espaço distante. Teremos máquinas conectadas do chão de fábrica até o armazém e sistemas de logística que as entregam em nossas portas. Dos beacons no varejo ou sensores e câmeras em nossos sistemas de transporte, haverá poucos aspectos das nossas vidas que não serão fontes de informações digitais. A sobrevivência das empresas dependerá de sua capacidade de explorar bem o grande volume de dados de todos esses dispositivos. O que estamos vendo é o surgimento de um novo tipo de direcionamento nas empresas, que irá: Adotar a mobilidade Equipar os funcionários com todo tipo de dispositivo, de smartphones a óculos inteligentes e dispositivos sem fio específicos para cada setor da indústria Garantir que eles estejam conectados em qualquer lugar Desenvolver aplicativos de tarefas específicas que fornecem análise de big data para tomada de decisões com base em informações Alimentar os mecanismos de análise com informações sobre cada aspecto dos processos e atividades da empresa, seja o sistema de aquecimento, ventilação e ar-condicionado (HVAC), ou até em sistemas de injeção de combustível em um jato a metros de altura. Embora muitas das conexões de máquina para máquina (M2M) serão feitas através da rede WAN, a maioria ocorrerá pela rede local corporativa, seja por Ethernet ou Wi-Fi (muitos outros sistemas estão em desenvolvimento, como a redes WAN de baixo consumo de energia ou LPWA). 1 O Gartner, Inc. prevê que 6,4 bilhões de coisas conectadas estarão em uso no mundo todo em 2016, 30% a mais que em 2015, e chegará a 20,8 bilhões até Em 2016, 5,5 milhões de novas coisas serão conectadas diariamente, do Gartner, Gartner Says 6.4 Billion Connected Things Will Be in Use in 2016, Up 30 Percent From 2015, 2 A GSMA estima que as conexões SIM globais atinjam 10 bilhões até 2020, GSMA, The Mobile Economy 2015, GSMA_Global_Mobile_Economy_Report_ 2015.pdf. 3 Embora as empresas tenham adotado o celular e o BlackBerry, foram muito mais lentas na adoção dos smartphones e tablets. Grande parte da adoção foi conduzida pelos funcionários, o que resultou nas políticas de BYOD. Mesmo assim, o uso estratégico da mobilidade, o desenvolvimento de aplicativos específicos de empresas e até a adoção do Wi-Fi no espaço corporativo ficaram aquém ao dos consumidores. 2

3 Imagine os problemas acarretados por isso para a TI, uma vez que todo departamento na empresa quer sua própria rede M2M: A equipe de manutenção quer monitorar e controlar o sistema ar condicionado A equipe de segurança do campus quer uma rede para as câmeras, portas e controle de acessos A equipe de produção quer uma rede para o chão de fábrica A equipe de logística quer uma rede para o rastreamento do inventário no armazém A equipe de supply chain quer falar com os fornecedores para rastrear matérias-primas e produtos finais no chão de fábrica A equipe de marketing quer rastrear o uso de produtos de reposição para compreender melhor o comportamento do consumidor A equipe de RH quer monitorar os dados sobre a atividade no banco de horas dos funcionários para garantir que estejam cumprindo sua jornada corretamente Cada departamento tem, igualmente, um bom motivo para adotar a IoT. Eles podem solucionar problemas reais, aumentar a produtividade ou projetar novas formas de interagir com seus clientes e funcionários. Muitos desses casos de uso exigirão redes com latência muito baixa. As especificações propostas para o 5G, projetadas especificamente para atender à IoT, exigem latências tão baixas quanto 1ms. Muitos dispositivos da IoT também precisarão de Power Over Ethernet (PoE), pois os sensores muitas vezes serão instalados em locais sem energia. Aplicações diferentes terão requisitos de protocolo de rede específicos. A maior necessidade será de segurança, tanto contra intrusão externa quanto também internamente por meio de firewalls entre as aplicações. Por exemplo, a loja de departamentos americana Target teve seu banco de dados de clientes invadido por hackers e as informações de milhares de cartões de crédito de clientes foram roubadas. A violação ocorreu pela rede da IoT do sistema de ar condicionado, que estava na mesma rede dos servidores com as informações críticas dos clientes. A resposta, aparentemente fácil, é criar uma rede separada para cada aplicação. Muitos desses tipos de redes sobrepostas já existem. Diversas delas utilizam redes seriais síncronas mais antigas. Mas a tendência no setor dos dispositivos é em prol da padronização pelo IP baseado em Ethernet ou wireless. Conforme se multiplicam, as redes M2M sobrepostas serão muito mais complexas de serem gerenciadas. Cada uma exige procedimentos próprios, treinamento dos funcionários para implantação, manutenção, cabeamento, administração e operação geral até mesmo para aquisição. A resposta menos óbvia, mas muito mais inteligente é criar redes virtuais para cada aplicação de IoT. Usando a infraestrutura de rede corporativa já existente, os administradores podem criar várias redes virtuais ou "conteinerização". A conteinerização especifica as políticas relacionas à qualidade, priorização, reserva de largura de banda, latência e qualquer outro recurso exigido pela solução de IoT. Os perfis podem ser especificados por conteinerização, para que apenas os dispositivos especificados possam se conectar e serem autenticados, como por exemplo, somente as câmeras digitais de segurança. 3

4 Figura 1 Uma rede robusta e fácil de implantar com uma rede virtual para cada unidade de negócios Rede de produção Rede ÚNICA Intelligent Fabric Chassi virtual automático Topologia automática Correção automática Virtualização de rede Produção Instalações Automação de escritórios Rede de segurança Rede de automação de escritórios Perfil universal Autorizar Classificar Provisionamento automático Contêiner Qualidade Segurança Cada conteinerização, embora executada virtualmente na mesma rede de todos os outros serviços, é separada logicamente destes e, portanto, invisível para os outros. Isso impossibilitaria o ataque à loja de departamentos Target. Muitas das soluções de IoT exigem poucos recursos de dados e, com isso, é possível atribuir mais eficiência ao compartilhamento da largura de banda entre as diversas soluções, cada uma com seus diferentes requisitos de uso da rede. A IOT NO CAMPUS UNIVERSITÁRIO A aplicação da IoT em um campus universitário ilustra alguns dos casos mais comuns da conteinerização, mas estes poderiam ser utilizados para qualquer empresa. Em uma faculdade ou universidade, há obviamente uma distinção clara entre alunos e professores em termos de necessidades e privilégios de uso da rede. Embora o corpo estudantil fosse adorar ter acesso aos exames e registros dos alunos, disponibilizar esses dados aos mesmos não faria muito sentido, pois precisam ser protegidos. A maior parte dos dados e comunicação de professores e funcionários precisa ser mantida separada dos serviços de dados e comunicação dos alunos. Assim também, as instalações, segurança e outros serviços talvez precisem ser isolados. A conteinerização poderá ser configurada para sistemas de ar condicionado, câmeras CCTV e controle de acesso aos prédios, incluindo repúblicas e laboratórios. Os data centers e laboratórios podem exigir conteinerização sob demanda para proteger as experiências usando sensores e outros dispositivos conectados como parte da pesquisa. Muitas universidades agora colaboram com parceiros corporativos e ONGs criando programas e institutos com requisitos próprios de rede separada. Mesmo as conferências hosteadas poderiam usar uma configuração de conteinerização segura para a administração das conferências, comunicações, controle de acesso e acesso móvel. A solução para campus da Alcatel-Lucent Enterprise é totalmente capaz de atender a esses requisitos. As principais tecnologias para implementar a conteinerização da rede são o Acesso Unificado, o Intelligent Fabric (ifab) e o Smart Analytics. Acesso Unificado Embora muitas empresas e organizações tenham demorado para adotá-las, duas tendências na última década prepararam o terreno para a IoT no campus: a mobilidade sem fio e a cultura "traga seu próprio dispositivo" (BYOD). As redes anteriores foram criadas para gerenciar o fluxo de tráfego estático e previsível, que termina nos dispositivos com fio, como o computador desktop e o telefone de mesa fixo. A mobilidade sem fio 4

5 no campus, geralmente fornecida pelas redes Wi-Fi, foi inicialmente uma sobreposição da rede com fio e exigia login separado dos usuários. As políticas de segurança muitas vezes eram bem diferentes, assim como os níveis de acesso aos recursos. Isso fez com que a experiência do usuário não fosse satisfatória, por conta das diversas interrupções. Quando os usuários começaram a chegar com smartphones, laptops e tablets não corporativos, a cultura BYOD aumentou ainda mais a complexidade e os riscos de segurança para a TI. Mesmo assim, conforme as empresas adotam integralmente a mobilidade como uma ferramenta estratégica, é necessário tornar a migração entre as redes com e sem fio mais fluida ou o que chamamos de acesso unificado. A adição de dispositivos da IoT só torna isso mais urgente. O segredo do acesso unificado é conhecer o dispositivo e o usuário. Essa tecnologia obriga a autenticação e autorização de todos os usuários e dispositivos antes que o acesso seja concedido. Após serem identificados, um perfil de rede será associado, com todas as informações sobre como a rede processará o tráfego vindo desses dispositivos, incluindo o conjunto de políticas que deverá ser aplicado. Esse processo garante a mesma experiência onde quer que o usuário esteja conectado e seja qual for o meio (cabeado ou Wi-Fi). O essencial para o acesso unificado é um sistema de gerenciamento de rede único, em uma única ferramenta, em que o administrador possa configurar políticas e procedimentos de acesso e coordenar e otimizar as operações, tanto através de redes com fio, como sem fio. O acesso unificado elimina as inconsistências e simplifica a operação em geral. Isso soluciona muitos dos problemas da cultura BYOD e proporciona uma experiência contínua para os usuários, onde quer que estejam na rede. Também simplifica muito a detecção e integração dos dispositivos da IoT, os quais muitas vezes são instalados por equipes que não estão familiarizadas com os procedimentos de TI. Intelligent Fabric O ifab ou Intelligent Fabric permite a automação de muitas tarefas normalmente demoradas para a TI, incluindo a implantação e migração/adição/alteração da rede. O ifab também aproveita o SPB (Shortest Path Bridging) para criar um fabric de rede robusto. Com o SPB (Shortest Path Bridging), é muito simples criar redes virtuais isoladas, ou a conteinerização, que compartilham a mesma infraestrutura física. O SPB também tem muitas vantagens quando comparado ao STP (Spanning Tree), pois fornece uma recuperação mais rápida em caso de falha, melhor throughput (uma vez que usa todos os links) e menor latência. Todos esses aspectos são importantes para a IoT, garantindo que a qualidade e as condições de segurança adequadas sejam fornecidas para a execução apropriada da solução de IoT. O ifab simplifica muitas tarefas operacionais de TI. Ele permite: Design de rede mais simples Implantação do tipo "plug-n-play" Interoperabilidade abrangente Self-attachment com switches e access points sem fio já existentes Conexão dinâmica com máquinas virtuais Automação de migrações, adições e alterações Remote Configuration Loads (RCL) Capacidade de correção automática em que qualquer falha de componente, nó ou link, é detectada em tempo real com novo roteamento automatizado da rede Atualizações da rede durante o uso 5

6 Smart Analytics A última peça do quebra-cabeça é o recurso Alcatel-Lucent Smart Analytics, que pode monitorar essas conteinerizações e aplicar-lhes políticas automaticamente. No contexto da IoT, isso aumenta a segurança e monitora o status da rede quanto a possíveis problemas de desempenho, o que pode impedir, por exemplo, que a rede forneça a qualidade de serviço (QoS) necessária. Para maior segurança, ele aproveita o recurso de application analytics. Por exemplo, a TI poderia configurar uma política para um perfil de câmeras de vigilância, para só aceitar o tráfego de vídeo SIP. Se qualquer outro tráfego for detectado (por exemplo, um hacker fazendo um ataque do tipo spoofing do MAC address de uma câmera de vigilância), esse tráfego será descartado. Figura 2 Uma rede com capacidade de virtualização Contexto da IoT Acesso unificado Fabric inteligente Smart Analytics AS SOLUÇÕES DE IOT DA ALCATEL-LUCENT ENTERPRISE Como vimos no exemplo de IoT no campus, além das necessidades dos usuários do campus, a IoT exige redes confiáveis, seguras e escaláveis para processar tanto o tráfego dos usuários e M2M ou IoT, vindo de câmeras, sensores, sistema de ar condicionado, e uma variedade de dispositivos que podem ser implantados em outros lugares. A conteinerização dessa rede divergente usando redes virtuais e baseadas em políticas fornece uma solução inteligente. Nesta seção, discutiremos os produtos e as tecnologias da Alcatel-Lucent Enterprise que possibilitam isso. Acesso persistente à rede O acesso à rede IoT inclui a necessidade de equipamentos com e sem fio. Os switches LAN Gigabit empilháveis da Alcatel-Lucent Enterprise fornecem acesso com fio. O acesso sem fio é fornecido por uma variedade de access points (APs) Wi-Fi ac de alto desempenho. Os switches LAN empilháveis Alcatel-Lucent OmniSwitch 6860 são plataformas Gigabit Ethernet (GigE) e 10 GigE compactas e de alta densidade, projetadas para as redes convergentes mais exigentes. Além do alto desempenho e disponibilidade, o OmniSwitch(OS) 6860(E) oferece QoS aprimorado, autenticação de usuário, DPI (Deep Packet Inspection, Inspeção detalhada de pacotes) e recursos abrangentes para acomodar com segurança os usuários e dispositivos com alto grau de integração entre LAN com e sem fio. 6

7 Para usar no chão de fábrica ou externamente, o OmniSwitch 6865 Gigabit Ethernet LAN Switch é um switch Gigabit Ethernet de camada 3 e nível industrial projetado para operar de forma confiável em todos os tipos de ambientes adversos. Ele pode operar sob temperaturas mais amplas (-40 a 75 C), condições de energia variáveis ( VAC e VDC) e é resistente a campos eletromagnéticos, altas vibrações, poeira/sujeira e umidade elevada. Possui um conjunto de recursos otimizado para alta segurança, confiabilidade, desempenho e facilidade de gerenciamento. Tanto o 6860 quanto o 6865 são compatíveis com SPB-M (Shortest Path Bridging MAC), que pode fornecer conteinerização e serviços de VPN, e eliminar spanning tree da rede. Ambos têm conectividade com backbone óptico Gigabit, permitindo uplinks de até 10 Gigabit e suporte para uma variedade de tipos de fibra óptica, incluindo single-mode, multi-mode, short e long haul, o que possibilita a conexão com campus via satélite ou dispositivos a uma distância de até 80 km. Ambos são compatíveis com Power over Ethernet (PoE) para conexão com câmeras de segurança, access points e sensores sem fio e High Power over Ethernet (HPoE) de até 75W, para suporte de aplicações como câmeras PTZ (pan-tilt-zoom) com sensor de calor. São compatíveis com as demandas especiais das aplicações de vídeo e voz, com qualidade de serviço (QoS) avançada, bem como recursos integrados de segurança para o controle de acesso à rede, imposição de políticas e contenção a ataques contra a segurança da rede. Operacionalmente, os dois oferecem a tecnologia Intelligent Fabric (ifab) para ajudar na instalação e implantação econômicas usando set up e configuração automática de switch. Um core resiliente e de alto desempenho Embora os designers e arquitetos da IoT estejam voltados principalmente para a rede de acesso, que vincula todos os sensores, câmeras, sistemas de ar-condicionado e outros dispositivos da IoT, esses switches de acesso também precisarão do suporte do core fabric para agregar o tráfego e garantir que a rede possa ser dimensionada para atender aos requisitos de rede específicos de todos os usuários e dispositivos na rede, incluindo os serviços da IoT. O core fabric é baseado nos switches de rede de 10 Gigabit Ethernet/40 Gigabit Ethernet wire rate de alto desempenho que fornecem densidade de porta e capacidade de switching incomparável, para expandir e dimensionar a rede de forma acessível. Isso inclui as famílias Alcatel-Lucent OmniSwitch 6900 Stackable Ethernet LAN Switch, OmniSwitch 9900 e OmniSwitch 10K Modular LAN Chassis. Todos estes modelos têm o recurso de chassi virtual (VC), o que permite que vários switches sejam combinados e se comportem como uma única unidade, totalmente redundante. Em muitos casos, isso pode otimizar o espaço e o consumo de energia, e reduzir custos. Eles permitem a expansão rápida do core fabric, e o chassi virtual fornece re-convergência rápida se o equipamento falhar, sem afetar as aplicações em tempo real e a experiência do usuário, como voz e vídeo. Os produtos core incorporam a tecnologia premiada ifab (Intelligent Fabric), oferecendo um conjunto de recursos que inclui técnicas de automação e conteinerização que simplificam o design, a implantação e a operação da rede. Gerenciamento de rede de ponta a ponta O pacote de gerenciamento inclui todas as ferramentas necessárias para provisionar, monitorar, analisar e solucionar os problemas da rede. O OmniVista 2500 Network Management System (NMS) é capaz de gerenciar LAN, WLAN, core, WAN e data center de um único painel centralizado. Ele é um componente essencial da nossa tecnologia ifab usado para gerenciar a conteinerização e as políticas que a definem. 7

8 A tecnologia Smart Analytics da Alcatel-Lucent Enterprise permite que as equipes técnicas analisem as informações sobre a rede de maneira significativa. O OmniVista 2500 usa um dashboard customizado para resumir e exibir a vasta informação disponível sobre a rede. Nesse painel, a equipe pode expandir a análise em mais detalhes por meio de vários gráficos e relatórios. Os dados coletados incluem informações sobre os usuários, dispositivos e aplicações presentes na rede. Também inclui o status dos dispositivos em rede, o comportamento do tráfego da rede, avisos e estatísticas importantes. O OmniVista 2500 tem a capacidade única de oferecer relatórios de análise preditiva. Ele analisa os padrões de tráfego da rede durante um longo período e usa algoritmos sofisticados para prever o comportamento futuro. Permite a visibilidade dos futuros gargalos em potencial, possibilitando o planejamento proativo da capacidade e da expansão da rede. O sistema pode detectar o comportamento anormal do tráfego da rede e alertar os administradores sobre ataques à segurança da rede. PRONTO PARA IOT Como vimos, a Internet das Coisas (IoT) oferece oportunidades importantes para as empresas, ao mesmo tempo que cria alguns desafios únicos. No entanto, os desafios da IoT já foram antecipados no design de rede da Alcatel-Lucent Enterprise por serem muito similares aos tipos de desafios apresentados pela implementação da mobilidade sem fio e da cultura BYOD. Na verdade, a IoT nos faz avançar com mais rapidez em direção à virtualização da rede e ao uso de contêineres de rede. Mas há muitas outras tendências comerciais, além da IoT, que utilizarão esses recursos. A própria empresa moderna está cada vez mais virtual e com limites mais fluidos. A capacidade de resposta aos mercados, as oportunidades de colaboração, as joint ventures e o crescimento da economia do trabalho temporário exigirão redes altamente sensíveis e orientadas para políticas que permitam a integração de novas organizações, trabalhadores e "coisas" de forma muito segura e automatizada. Nesse mundo emergente, uma rede da Alcatel-Lucent Enterprise pode ser uma base fundamental para a evolução da sua empresa, não apenas para a IoT, mas também para os diversos modelos de negócios que surgirão a partir daí. Visite-nos em: k&page=overview enterprise.alcatel-lucent.com Alcatel-Lucent e o logotipo da Alcatel-Lucent Enterprise são marcas comerciais da Alcatel-Lucent. Para ver outras marcas comerciais usadas por empresas afiliadas da ALE Holding, acesse: enterprise.alcatel-lucent.com/trademarks. Todas as outras marcas são de propriedade de seus respectivos proprietários. As informações apresentadas estão sujeitas a mudanças sem prévio aviso. Nem a ALE Holding nem qualquer de suas afiliadas assumem qualquer responsabilidade pelas imprecisões aqui contidas. (Agosto 2015)