Simulação de Redes de Comunicação

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Walter Lisboa de Mendonça
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1 Simulação de Redes de Comunicação Simulação de Redes de Comunicação A. Paulo Santos Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Felgueiras Março, 2011 [email protected] - A. Paulo Santos (1/20)

2 Introdução NCTU-ns O NCTUns é um ambiente para simulação de redes. Está a ser desenvolvido desde 1999 no laboratório de redes e sistemas da Universidade Nacional de Chiao Tung (Taiwan), sob a coordenação do professor S. Y.Wang. Atualmente encontra-se na versão 6.0. [email protected] - A. Paulo Santos (2/20)

Universidade Nacional de Chiao Tung (Taiwan), sob a coordenação do professor S.

3 Caractriticas (1/5) NCTU-ns 1. Simulação de redes NCTUns proporciona a user a capacidade de criar redes virtuais, combinando protocolos e dispositivos de rede. 2. Emulação de redes O NCTUns permite que sejam criadas redes virtuais, nas quais dispositivos virtuais interajam em tempo-real com dispositivos reais durante a simulação. [email protected] - A. Paulo Santos (3/20)

4 Caractriticas (2/5) NCTU-ns 3. High-fidelity simulation O NCTUns utiliza a pilha de protocolos TCP/IP do sistema operativo LINUX para transmitir mensagens entre os dispositivos, conseguindo assim proporcionar simulações altamente fiaveis às situações reais. Esta característica não é encontrada noutros simuladores como ns-21 e OPNET2. Exemplo prático: Integração com o NIDS Snort para capturar pacotes em tempo-real, transmitidos na rede (virtual). [email protected] - A. Paulo Santos (4/20)

entre os dispositivos, conseguindo assim proporcionar simulações altamente fiaveis às situações reais.

5 Caractriticas (3/5) NCTU-ns 4. Interface gráfica - GUI NCTUns possui uma interface gráfica para desenho, implementação e administração das simulações. 5. Extensível Sendo uma ferramenta Open Source (com excepção da interface gráfica) é passível de modificações. Exemplo: Implementação de outros protocolos e dispositivos de rede. [email protected] - A. Paulo Santos (5/xX)

6 Caractriticas (4/5) NCTU-ns 6. Escalabilidade Ao contrário de outros de simuladores, como VMware e UML4, o NCTUns não trabalha com máquinas virtuais. As Máquinas virtuais necessitam de imagens de hardware e sistemas operativos. O que faz com que mesmo sendo muito otimizados, esses ambientes ficam muito lentos a medida que aumentam o número de hosts virtuais. [email protected] - A. Paulo Santos (6/20)

máquinas virtuais. As Máquinas virtuais necessitam de imagens de hardware e sistemas operativos.

7 Caractriticas (5/5) NCTU-ns Em contrapartida, o UNCTUns não instala um sistema operativo para cada máquina, mas sim modifica o kernel da máquina que irá executar a simulação, para que esse seja capaz de transferir internamente os pacotes entre os hosts virtuais. Através desta técnica é possível aumentar o número de hosts das simulações sem afectar, drasticamente, o desempenho. [email protected] - A. Paulo Santos (7/20)

transferir internamente os pacotes entre os hosts virtuais.

8 Arquitectura(1/4) NCTU-ns O NCTUns é um sistema cliente-servidor, composto por quatro componentes: Cliente Gráfico (nctunsclient) este componente é a interface entre o user e o sistema. Através dele o usuário é capaz de criar simulações e enviá-las ao servidor para que sejam executadas. Simulation Engine (nctunsse) este componete é o core do ambiente, responsável por executar as simulações no servidor. [email protected] - A. Paulo Santos (8/20)

Através dele o usuário é capaz de criar simulações e enviá-las ao servidor para que sejam executadas.

9 Arquitectura(2/4) NCTU-ns Dispatcher este componente, residente no servidor, é responsável por controlar as requisições de simulação recebidas dos clientes, e enviar as simulações para o servidor assim que este esteja disponível. Coodinator é executado em todas as máquinas que compõe o servidor e é responsável por por receber as simulações do dispatcher e repassá-las para serem executadas no nctunsse. [email protected] - A. Paulo Santos (9/20)

10 Arquitectura(3/4) NCTU-ns NCTUns - Arquitetura [email protected] - A. Paulo Santos (10/xX)

11 Arquitectura(4/4) NCTU-ns Na imagem é apresentado um exemplo no qual, vários users utilizam o cliente gráco (GUI), em localizações distintas, para enviar simulações ao(s) servidor(es). As requisições são recebidas e organizadas pelo dispatcher, que as redistribui entre as (quatro) máquinas que compõem o servidor. Cada servidor tem um coordinator e um nctunsse. [email protected] - A. Paulo Santos (11/20)

As requisições são recebidas e organizadas pelo dispatcher, que as redistribui entre as (quatro)

12 Simulação(1/4) NCTU-ns Para conseguir reproduzir fielmente (real-life) as transferências de pacotes, o NCTUns implementa uma técnica denominada kernel re-entering methodology [Wang et al. 2003]. Esta metodologia propõe a criação de pseudointerfaces de rede, ao nível do kernel, denominadas túneis. Neste contexto o simulador é capaz de utilizar a pilha de protocolos TCP/IP nativa do Linux para passar pacotes rede, entre os hosts virtuais. [email protected] - A. Paulo Santos (12/xX)

Esta metodologia propõe a criação de pseudointerfaces de rede, ao nível do kernel, denominadas túneis.

13 Simulação(2/4) NCTU-ns NCTUns - Kernel Re-entering Methodology [email protected] - A. Paulo Santos (13/20)

14 Simulação(3/4) NCTU-ns A imagem, apresenta um resumo do caminho percorrido por um pacote TCP enviado de um host a outro. O pacote é gerado no host (TCP Sender ). Da mesma forma com o que acontece numa situação reallife, o pacote atravessa verticalmente as camadas de transporte e de rede. Na camada de ligação de dados, conforme a indicação dada pela routing table, criada pelo NCTUns, o pacote é direccionado para a interface de rede Tunnel Interface 1. [email protected] - A. Paulo Santos (14/20)

Da mesma forma com o que acontece numa situação reallife, o pacote atravessa verticalmente as camadas de transporte e de rede.

15 Simulação(4/4) NCTU-ns Esses túneis são vistos pelo Linux como interfaces normais de rede (eth0). Em vez de entregarem o pacote à camada física, fibra óptica por exemplo, os túneis (re)direcionam os pacotes para um link virtual (flat file /dev) administrado pelo Simulation Engine. Esses links desempenham a função da camada física para os dispositivos da rede virtual. O pacote é entregue à interface Tunnel Interface 2 do host destino, atravessando (subindo) a pilha de protocolos TCP/IP do receptor até atingir seu destino, o TCP receiver. [email protected] - A. Paulo Santos (15/20)

administrado pelo Simulation Engine. Esses links desempenham a função da camada física para os dispositivos da rede virtual.

16 Emulação(1/3) NCTU-ns O NCTUns é também um emulador de redes, por ser capaz de introduzir dispositivos reais nas redes virtuais. Para conseguir interagir com dispositivos externos, o Simulation Engine lança um daemon para cada dispositivo a ser emulado. Esses daemons são responsáveis por receber os pacotes enviados pelas máquinas externas e redirecioná-los ao Simulation Engine, para que entrem na rede virtual. [email protected] - A. Paulo Santos (16/20)

Para conseguir interagir com dispositivos externos, o Simulation Engine lança um daemon para cada dispositivo a ser

17 Emulação(2/3) NCTU-ns Da mesma forma, quando algum pacote deve ser enviado a algum dispositivo externo, o Simulation Engine envia-o ao respectivo daemon, que o encaminha para a máquina externa. Este processo de passagem de pacotes é semelhante ao NAT. [email protected] - A. Paulo Santos (17/xX)

daemon, que o encaminha para a máquina externa.

18 Emulação(3/3) NCTU-ns Para que a máquina real seja capaz de enviar pacotes à rede virtual, é necessário alterar a sua routing table. Deve ser adicionada uma rota (default gw), informando que todos os pacotes destinados a IPs das máquinas virtuais sejam enviados ao servidor de simulação. [email protected] - A. Paulo Santos (18/20)

Deve ser adicionada uma rota (default gw), informando que todos os pacotes

19 Utilização NCTU-ns O simulador e emulador de redes NCTUns é uma ferramenta muito abrangente, permitindo: Planificação de redes e avaliação de seu Desempenho. Ferramenta educacional para ensinar como funcionam as redes reais. Avaliação da performance de sw executados em redes. A sua utilização será abordada no estudo da sua GUI, através do manual da versão 6.0 [2010] [email protected] - A. Paulo Santos (19/20)

Ferramenta educacional para ensinar como funcionam as redes reais.

20 Instalação NCTU-ns Para procedermos a instalação do NCTUns-6.0, temos que optar por uma de duas possibilidades: Instalação real de SO Linux Fedora-based (dualboot) no pc ou portátil. Instalação de Máquina Virtual, usando SW de virtualização: Virt-manager Virtual-Box VMWare Está disponível no moolde um guião. [email protected] - A. Paulo Santos (20/20)

Fedora-based (dualboot) no pc ou portátil.

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