SIMULADOR DE ROTEAMENTO DE PACOTES (V. 3 20/05/2010)

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1 SIMULADOR DE ROTEAMENTO DE PACOTES (V. 3 20/05/2010) OBJETIVO GERAL Este trabalho possui o objetivo de exercitar a lógica de programação dos alunos do Terceiro ano do Curso de BSI e também desenvolver aplicações utilizando o paradigma Cliente/Servidor. OBJETIVO ESPECÍFICO. A aplicação a ser desenvolvida será um simulador de roteamento de pacotes IP. Deverá ser desenvolvida em ambiente Linux, Linguagem C e Sockets, Threads e sincronismo entre processos. CONCEITOS BÁSICOS Cada roteador possui diversas interfaces virtuais que sáo nomeadas como int. No trabalho, cada interface receberá o nome intx, onde X refere se a um número decimal. Um pacote é recebido em uma interface, um software de roteamento é executado no equipamento. Com base no endereço de destino, o software de roteamento deverá consultar a tabela de roteamento e procurar sequencialmente, um caminho para o encaminhamento do pacote. No exemplo abaixo, o pacote que chegou na interface int0 deverá ser entregue na interface int3. Caso não seja encontrado um destino para o pacote, uma mensagem de erro deverá ser enviado para a origem. No exemplo acima, a mensagem de erro, consiste em um arquivo com o mesmo conteúdo

2 do pacote original acrescido da descrição do erro. DESCRIÇÃO DOS ARQUIVOS DE CONFIGURAÇÃO DE INTERFACES VIRTUAIS Cada roteador possui diversas interfaces que estão diretamente ligadas a ela. Para descrever as interfaces é utilizado o arquivo net.cfg com a seguinte estrutura: [interface] identificação da interface ip=endereço ip da interface virtual mask=máscara de rede da interface virtual path=pasta que representa a entrada/saída de pacotes No exemplo abaixo, temos a configuração de um roteador com quatro interfaces. [int0] ip= path=/tmp/int0 [int1] ip= path=/tmp/int1 [int2] ip= path=/tmp/int2 [int3] ip= path=/tmp/int3 Utilizando o arquivo de configuração net.cfg, podemos montar a tabela de rotas com as rotas que estão diretamente conectadas. A tabela de rotas está mostrado na figura acima. A aplicação deverá criar as pasta que representam as interfaces, caso elas não existam. DESCRIÇÃO DA MENSAGEM IP A estrutura do arquivo que representa uma mensagem que será depositado em uma das pastas será: source=x.x.x.x destination=y.y.y.y msg=qq_string Exemplo:

3 source= destination= msg=mensagem123456abc$&fkfkfjfjpoiu As mensagens que representam pacotes possuirão a extensão.pkg e após o processamento possuirão a extensão.pgk.proc. Os pacotes de erro deverão possuir a extensao.pkg.err COMUNICAÇÃO ENTRE ROTEADORES Quando dois ou mais roteadores estão ligados diretamente eles formam um parceria para trocar as tabelas de roteamento, enviar e receber pacotes. Desta forma, ambos ficam conhecendo as redes diretamente conectadas, permitindo que as diferentes redes possam se comunicar. Conforme mostrado na figura acima, quando o pacote aparecer na int0 do roteador R1, deverá ser encaminhado para o endereco que por fim deverá entregar o pacote na interface int1. A parceria entre dois roteadores deve ser configurado através do arquivo peer.cfg. Este arquivo possui a seguinte estrutura. [peer0] ip=x.x.x.x

4 Onde: [peer0] refere se a identificação da parceria. Um roteador pode ter diversos parceiros, desta forma podem existir diversas entrada no arquivo de configuração. ip refere se ao endereço IP do router parceiro (peer) port_route refere se ao endereço da porta de comunicação no PEER que receberá a tabela de rotas port_package refere se a endereço da porta de comunicação no PEER que receberá os pacotes de dados Configuração de um roteador com 3 parceiros [peer0] ip= [peer1] ip= [peer2] ip= FORMATO DA MENSAGEM PARA TROCA DA TABELA DE ROTAS: As tabelas de rotas serão trocadas periodicamente em intervalos randômicos entre 1 e 5 segundos. As entradas da tabela de rotas que não sofrerem atualizações em um período máximo de 15 segundos deverão ser removidas da tabela (aging time). As tabelas enviadas devem estar no formato texto. NET:MASK,NET:MASK,NET:MASK,NET:MASK Por exemplo: : , : , : Definição da tabela de roteamento ! NET! MASK! PASTA! NEXT! ! ! ! /tmp/int0!!! ! ! /tmp/int1!! A conexão para troca de tabela de rotas é realizado sob demanda e removida após o término da transferencia da tabela de rotas.

5 ENCAMINHANDO MENSAGENS PARA OUTRO ROTEADOR. Quando a mensagem deve ser encaminhado para o outro roteador, a thread responsável para realizar esta atividade deverá abrir uma conexão com o PEER de destino e utilizar a porta de comunicação definido pelo parâmetro port_packet. A conexão será realizado no momento da transferencia da informação e removido após o término da transferencia. FUNCIONALIDADES. A thread de console deverá oferecer as seguintes funcionalidades: Dump da tabela de rotas Forçar o envio da tabela de rota para os peers Debug do recebimento de tabela de rotas Debug dos pacotes roteados que estão sendo roteados Debug de busca de rota Desliga debug de busca de rota Calculadora de rede Estatística de pacotes e byte enviados e recebidos por interface TELA DA CONSOLE > debug routing on > debug routing off Comandos da console debug routing on debug routing off debug recv on (informações da tabela de rotas recebida) debug recv off debug search routing on debug search routing off send routing (conteudo tabela que está sendo enviado) dump routing (mostrar a tabela de rotas) clear (limpar tela) calc stats CALC A calculadora é um recurso que permite o cálculo de rede, utilizando um endereço de host e uma máscara de rede. Para realizar o cálculo será necessário utilizar a sintaxe abaixo: calc endereço_de_host máscara calc

6 resposta > DUMP ROUTING Quando ativado esta opção será mostrado a tabela de rotas no seguinte formato: NET MASK PATH NEXT /tmp/int /tmp/int DEBUG ROUTING Quando ativado esta opção, será mostrado as informações de roteamento de um pacote Interface de entrada IP Origem IP Destino Mensagem Interface de saída DEBUG RECEIVE Quando ativado esta opção, será mostrado a tabela de rotas que está sendo recebido no seguinte formato: NET MASK IP DE ORIGEM DEBUG SEARCH ROUTING Quando ativado esta opção, será mostrado todas as rotas que estão sendo testado para encontrar a rota de destino. rede de destino endereço de rede tabela máscara de rede da tabela ESTATíSTICAS Refere se a quantidade de pacotes e bytes que foram enviadas e recebidas em cada interface. Para calcular a quantidade de pacotes é necessário um contador de pacotes. Para calcular a quantidade de bytes enviados é necessário contabilizar somente o tamanho da mensagem que foi recebido, por exemplo: MSG='BOM DIA = 7 BYTES.

7 ALGORITMO BÁSICO DE ROTEAMENTO DE PACOTES recebe pacote obtem endereco de destino para cada entrada na tabela de rotas faca obtem endereco de rede de destino se endereco de rede obtido é igual ao endereco de rede da entrada na tabela agrega endereco de destino (ip ou pasta) coloca pacote na fila de saída encerra procedimento fim faça Envia mensagem de erro para a origem Fim do algoritmo ARQUITETURA DE FUNCIONAMENTO

8 BREVE DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA RECEBE PACOTE. Esta tarefa irá verificar constantemente as pastas que representam os locais de entrada de pacotes, utilizando o modo poolling. Quando um pacote aparece na entrada, deverá ler o seu conteúdo e coloca lo na fila de pacotes que aguardam o processamento. Esta tarefa também tem a responsabilidade de receber os pacotes vindo de outros roteadores através de socket. Para facilitar a programação esta tarefa pode ser dividida em duas (pasta e socket). Deverá receber pacotes provenientes de outros roteadores com base no arquivo config.cfg, parametro port_packet. ROTEAMENTO Esta tarefa possui a responsabilidade de remover um pacote da fila de entrada e procurar uma rota de saída com auxilio de uma tabela de roteamento. Este processo está descrito no ítem algoritmo básico de processamento. Uma vez encontrado uma rota de saída. O pacote deverá ser colocado em uma fila de saída juntamente com informações que ajudem o seu encaminhamento. Caso ocorra algum erro, uma mensagem deverá ser enviada para a origem, isto é, gravar uma mensagem de erro na pasta de origem. ENVIA PACOTE Seleciona um pacote da fila de saída e encaminha para o seu destino. Se o pacote necessita ser enviado para outro PEER, deverá utilizar as informações armazenadas na definição do Peer (IP,Port_packet) RECEBE TABELA Recebe a tabela de rotas de um PEER e atualiza a tabela de rotas local. Deverá estar recebendo pacotes na porta definida pelo arquivo config.cfg e parametro port_route ENVIA TABELA Envia a tabela de rotas para um PEER. Deverá utilizar as informações armazenadas na definição do PEER (ip, port_route. CONSOLE Recebe comandos de usuário e devolve respostas. AGING TIME Remove entradas que não foram atualizadas a mais de 15 segundos. ENTRADA Fila de pacotes que devem ser processadas pelo algoritmo de roteamento SAÍDA

9 Fila de pacotes que já foram processadas pelo algoritmo de roteamento e estão aguardando para serem enviados para o seu destino. IMPLEMENTAÇÃO. O simulador deverá ser implementado utilizando THREADS. Deverá ser seguido o modelo definido acima. Haverá no mínimo a seguintes threads recebe pacote envia pacote recebe tabela de roteamento envia tabela de roteamento roteamento de pacotes aging time console SINCRONIZAÇÃO Como existe concorrência por recursos compartilhado, deverá ser utilizado algum mecanismo de sincronização para o acesso ao recurso compartilhado. Destacar na implementação os protocolos de entrada, saída da região critica e regiões críticas. FILAS As filas de entrada, saída e tabelas de rotas deverão ser implementados utilizando recursos de alocaçao/desalocação dinâmica de memória e ponteiros. NÃO PODE UTILIZAR MATRIZ para implementar a tabela de roteamento. MENSAGENS DE ERRO DE ROTEAMENTO Durante o processo de roteamento podem ocorrer situação em que não é possível encaminhar a mensagem para frente. Quando ocorrer este tipo de situação, deverá ser gravado um arquivo na mesma interface de entrada do pacote (pasta) com o mesmo conteúdo do pacote original, acrescido de uma mensagem que descreve brevemente o erro ocorrido. Situações de erro que está previsto de tratamento. Não existe rota para o destino Não é possível contatar o roteador de destino (peer) Pacote recebido possui destino de rede na mesma interface que foi recebido o pacote São mensagens que devem ser enviadas Sem rota para o destino Destino com rota inatingível Destino está diretamente conectado Erro não previsto O arquivo com a mensagem de erro deverá possuir a extensão.pkg.err.

10 RESUMO DOS ARQUIVOS DE CONFIGURAÇÃO net.cfg configuração das interfaces virtuais [int0] ip= path=/tmp/int0 [int1] ip= path=/tmp/int1 [int2] ip= path=/tmp/int2 [int3] ip= path=/tmp/int3 peer.cfg configuração de roteadores parceiros [peer0] ip= [peer1] ip= config.cfg Configuração de portas locais que irá receber as conexões

11 ENTREGA DE TRABALHO Data: 06/06/2010 até as 18:00 Penalidades: 2 pontos por minuto de atraso. Número máximo de componentes da equipe: 3 ÍTENS A SEREM AVALIADOS Sincronização entre processos (0,2) Procotocolos de entrada e saida de regiões críticas e regiões criticas (0,3) Threads (0,2) Codificação (0,3) Debug e estatística em geral (1) Dump da tabela de roteamento (0,5) Calculadora (0,5) Implementação dos pré requisitos (2,0) PRÉ REQUISITOS PARA DEFESA DO TRABALHO. O programa deve estar compilando sem erros Desenvolvimento conforme arquitetura solicitada O programa deve estar roteando os pacotes local e remoto, realizando tratamento de erros de roteamento, trocando tabelas de rotas entre roteadores e realizando aging time Implementação de filas com alocação dinâmica de memória para as estruturas de dados que representam as filas e utilização de ponteiros para indicar o proximo elemento da fila Utilizar o código que foi entregue na data marcada Não será aceita nenhuma correção no código no momento da defesa Na defesa do trabalho será utilizado os arquivos de configuração fornecido pelo professor e não será possível nenhuma alteração nestes arquivos. PRÉ REQUISITOS PARA RECEBIMENTO DA NOTA. Responder a questões que serão elaborados pelo professor, com o objetivo de comprovação da prova de autoria. O aluno que não souber responder as questões ou demonstrar insegurança nos questionamentos não terá direito a nota. Alunos que desenvolveram apenas parte do trabalho ou apenas acompanharam, receberão apenas parte da nota que ficará a critério do professor a ser definido no momento da defesa do trabalho e analisando caso a caso.

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