Redes de Computadores Laboratório 2 Estabelecimento de enlaces ponto-a-ponto Objetivos: i) Criar enlace PPP entre roteadores ii) Criar enlace HDLC entre roteadores iii) Comparar a vazão (throughput) desses enlaces Introdução Enlaces ponto-a-ponto, como o próprio nome informa, são enlaces realizados por meios de transmissão dedicados e entre apenas dois equipamentos de rede. Para esta finalidade se usam protocolos ponto-a-ponto, que fazem o envio de dados entre os equipamentos. Os dados são transportados dentro de PDUs (Protocol Data Unit, ou Unidade de Dados do Protocolo), que no caso da camada de enlace costumam ser chamadas de quadros (ou frames). Além dos dados, cada PDU contém informações de controle próprias do protocolo de enlace utilizado. Essas informações adicionais fazem parte dos mecanismos implementados pelo protocolo para atender os requisitos de comunicação suportados. Ilustração 1: Quadro PPP O protocolo PPP (Point-to-Point Protocol, definido na RFC 1661, de 1994, mas proposto originalmente em 1989) é um protocolo padrão da Internet para enlaces ponto-a-ponto. Seu formato de quadro, mostrado na ilustração 1, se baseia no quadro do largamente utilizado protocolo HDLC (proposto em 1979), que atualmente está caindo em desuso. Dentre os requisitos da camada de enlace, o PPP implementa o enquadramento (ou sincronização de quadros) usando uma técnica de flag delimitadora, a detecção de erro usando CRC-16 ou CRC-32, e o gerenciamento de enlace usando protocolos auxiliares. Assim, o PPP não faz controle de erros (i.e: não efetua retransmissões e portanto não garante que todo quadro seja entregue no destino) nem controle de fluxo. Esse projeto mais simplificado, se comparado com o HDLC, se deve a melhoria das tecnologias de transmissão em meio metálico, que além de mais velozes se tornam cada vez menos sujeitas a erros. Dentre os procedimentos do PPP, vale investigar o gerenciamento de enlace. Essa função do protocolo tem como finalidade negociar parâmetros do protocolo entre os equipamentos, tais como tamanho máximo de quadro, tamanho de alguns campos de quadro, autenticação dos equipamentos e parâmetros do protocolo de camada de rede a ser transportado pelo enlace. Dois protocolos auxiliares desempenham essas tarefas: LCP (Link Control Protocol), e NCP (Network Control Protocol), sendo o segundo específico de cada protocolo de rede transportado (ex: para Ipv4 usa-se IPCP). A ilustração 2 mostra todas as fases de um enlace, e de que partes cada um desses protocolos participa. Como se pode ver, há diversos estados e transições possíveis no protocolo, e seu bom entendimento é de grande importância para a configuração e diagnóstico de enlaces PPP entre equipamentos.
O protocolo HDLC (High-Level Data Link Control), definido em 1979, foi concebido para enlaces físicos com maior probabilidade de erros, e equipamentos com limitações de memória. Assim, esse protocolo realiza controle de erros (com Go-Back-N ou Rejeição Seletiva) e controle de fluxo, além dos serviços também feitos pelo PPP. O HDLC é o protocolo de enlace ponto-a-ponto ativado por default em roteadores Cisco, apesar de atualmente a opção ter sido preferencialmente PPP. Roteiro Ilustração 2: Gerenciamento do enlace PPP Nesta parte da aula se terá um primeiro contato com roteadores e suas típicas interfaces em modo texto (chamadas CLI Command Line Interface). Como não há no laboratório um cabo null modem para o tipo de interface serial dos roteadores, o enlace físico precisará ser feito com modems síncronos SHDSL. Esse enlace já estará pronto, pois não é objetivo da aula configurar os modems. A configuração do experimento é dada pela ilustração 3. Ilustração 3: Enlace entre roteadores
O enlace será estabelecido entre dois roteadores Cisco (modelos 2500 e 1700), sendo que para implementar o circuito síncrono serão necessários modems Digitel DT2048 SHDSL/S (ver ilustracão 3). As conexões físicas entre rotadores e modems já estão feitas, faltando as configurações das portas seriais dos roteadores. 1. Os roteadores Cisco devem ser configurados via console conectada à interface serial de um computador. Use o programa minicom, com porta serial /dev/ttys0 configurada com taxa de 9600 bps 8N1 e sem controle de fluxo. A interface do roteador Cisco, chamada de CLI (Command Line Interface), oferece muitos possíveis comandos. A qualquer momento pode-se digitar? para obter um sumário de comandos ou opções possíveis, junto com uma breve descrição (um breve tutorial da própria Cisco pode ser lido em http://www.cisco.com/warp/cpropub/45/tutorial.htm). A sequência de comandos necessários para configurar o roteador Cisco 2500 segue abaixo: EUA> enable password: a EUA# configure terminal EUA(conf)# interface serial 0 EUA(conf-intf)# encapsulation ppp EUA(conf-intf)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.252 EUA(conf-intf)# exit EUA(conf)# interface ethernet 0 EUA(conf-intf)# ip address 192.168.1.230 255.255.255.0 EUA(conf-intf)# exit EUA(conf)# exit EUA# show interface serial 0 Para configurar o Cisco 1700, a sequência é: Router> enable Router# configure terminal Router(conf)# interface serial 0 Router(conf-intf)# encapsulation ppp Router(conf-intf)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.252 Router(conf)# interface ethernet 0 Router(conf-intf)# ip address 192.168.1.231 255.255.255.0
Router(conf)# exit Router# show interface serial 0 2. Teste em ambos roteadores se as interfaces ethernet estão funcionando, usando ping: EUA# ping 192.168.1.1 3. Estando a rede corretamente configurada, deve-se observar em ambos os roteadores os status das interfaces seriais (comando show interface serial 0 ). Na primeira linha do sumário apresentado deve aparecer Serial 0 is up, Line protocol is up. Caso apareça Serial 0 is down, verifique as conexões dos cabos seriais aos modems e os leds dos modems; devem estar acesos os leds 103 e 104, não podendo estar o led 109 piscando nem o led Err aceso. Caso apareça Serial 0 is up, mas line protocol is down, significa que o circuito está funcionando, mas o enlace não foi estabelecido. Isto pode se dar devido a erros (circuito de baixa qualidade), o que pode ser identificado nas estatísticas de quadros recebidos da interface (final do sumário mostrado com show interface serial 0 ), ou configuração errada dos modems. 4. Uma vez que as interfaces seriais dos roteadores apareçam ativadas ( Serial 0 is up, Line protocol is up ), deve-se testar a comunicação através do enlace PPP usando-se o comando ping em um dos roteadores: EUA# ping 10.0.0.2 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.0.0.2, timeout is 2 seconds:!!!!! Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/8/20 ms 5. Devem-se escolher dois computadores para se comunicarem por meio do enlace entre os roteadores. Será necessário definir o roteamento estático para a comunicação entre eles se dê desta forma. Assim, no computador A deve ser acrescentada seguinte rota: route add IP_B gw 192.168.1.230 E no computador B deve ser adicionado o seguinte: route add IP_A gw 192.168.1.231 Além disto, em cada roteador deve também ser adicionada uma rota estática. NO rotedaor 192.168.1.230: ip route add IP_B 255.255.255.255 serial 0 E no roteador 192.168.1.231: ip route add IP_A 255.255.255.255 serial 0 A configuração das rotas precisa ser testada, de forma que o computador A consiga fazer
ping no computador B, e se verifique esse tráfego fluiu pelos roteadores. 6. Para fazer a medição de vazão entre roteadores, serão executados os softwares netperf e netserver. Primeiro deve-se executar netserver no computador B, e em seguida executa-se netperf no computador A, usando-se a seguinte linha de comando: netperf -f k -H IP_B Faça essa medição ao menos 5 vezes, anotando os valores de vazão obtidos. Em seguida repita o procedimento, porém executando netserver no computador A e netperf no computador B. 7. O enlace entre os roteadores será modificado para usar o protocolo HDLC. Para isto a configuração de cada roteador deve ser modificada da seguinte forma: Router> enable Router# configure terminal Router(conf)# interface serial 0 Router(conf-intf)# encapsulation hdlc Router(conf-intf)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.252 Verifique o funcionamento do enlace, conferindo se a interface Serial 0 se mostra com Line protocol is up. Teste o enlace com ping. 8. Faça o procedimento de medição de vazão usando netperf e netserver, e anote os resultados. Como eles se comparam com aqueles obtidos com o PPP?