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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
CENTRO TECNOLÓGICO
MESTRADO EM ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
MICHELE PERPETUO CHEQUETTO HEMERLY BASTOS
SCGT – UM CONCEITO DE GERAÇÃO DE TRÁFEGO DISTRIBUÍDO
NITERÓI
2008
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MICHELE PERPETUO CHEQUETTO HEMERLY BASTOS
SCGT – UM CONCEITO DE GERAÇÃO DE TRÁFEGO DISTRIBUÍDO
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado
em Engenharia de Telecomunicações da
Universidade Federal Fluminense, como
requisito parcial para obtenção do Grau de
Mestre. Área de Concentração: Comunicação
de Dados Multimídia
Orientador: Prof
o
Carlos Alberto Malcher Bastos, D.sc
Niterói
2008
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Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de
Computação da UFF
B327 Bastos, Michele Perpetuo Chequetto Hemerly.
SCGT- um conceito de geração de tráfego distribuído/
Michele Perpetuo Chequetto Hemerly Bastos.- Niterói, RJ :
[s.n.], 2008.
161 f.
Orientador: Carlos Alberto Malcher Bastos
Dissertação (Mestrado em Telecomunicações) - Universidade
Federal Fluminense, 2008.
1. Redes de telecomunicação. 2 Geradores de tráfego. 3 Fluxo de
tráfego. 4.Desempenho de redes. I. Título.
CDD 621.382
MICHELE PERPETUO CHEQUETTO HEMERLY BASTOS
SCGT: UM CONCEITO DE GERAÇÃO DE TRÁFEGO DISTRIBUÍDO
Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado
em Engenharia de Telecomunicações como requisito
parcial para obtenção do título de Mestre. Área de
Concentração: Processamento de Sinais e
Comunicação de Dados Multimídia.
Aprovada em 04 de Julho de 2008.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________________________
Prof. Carlos Alberto Malcher Bastos - Orientador
UFF - Universidade Federal Fluminense
_________________________________________________________
Prof.ª Maria Luiza D’Almeida Sanches
UFF - Universidade Federal Fluminense
Prof. Anilton Sales Garcia
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo
A Deus, pelas maravilhas que tem feito em minha vida.
Aos meus pais, pelas orações, incentivos e apoio nos
estudos desde minha infância.
Ao meu marido Paulo Sergio e meus pequeninos
Gabriel e Tiago, pelo amor, alegria e paz no lar.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Carlos Alberto Malcher
Bastos, pela forma incentivadora e amiga, nos
melhores e piores momentos, primando sempre pela
qualidade e correção deste trabalho.
“Graças se rendam a Deus, que nos dá a vitória por
nosso Senhor Jesus Cristo!”
Paulo, discípulo de Jesus Cristo, in 1Cor 15, 57.
RESUMO
A crescente demanda por ambientes de medição ativa em redes tem motivado diversos
grupos de pesquisa a envidar esforços na criação e adaptação de ferramentas, que utilizem um
formato para a representação de informações através do uso de Serviços Web. Apesar do grande
número de ferramentas existentes para a geração dos fluxos de tráfego, pouco trabalho foi
realizado nesta direção. Este trabalho apresenta o sistema SCGT (Sistema de Coordenação para
Geradores de Tráfego Sintético), que consiste em uma proposta de medição ativa, integrando
geradores de tráfego, com as mais variadas características. Este sistema disponibiliza, através do
Serviço Web, medidas relacionadas ao desempenho de redes em alta velocidade, permitindo
gerar tráfegos simultâneos e agendados, através de uma ou mais estações de trabalho. Além
disso, fornece uma interface bastante amigável para os usuários finais
.
Palavras-chave: Fluxos de Tráfego. Geradores de Tráfego. Desempenho de Redes.
ABSTRACT
The growing demand for environment of active measurement for computer networks,
motivated several research groups to endeavor in the development and adaptation of tools, which
format the representation of information through the use of Web Services. In spite of the existent
of a great number of traffic flow generation tools, little work was carried out in this direction.
This work presents the SCGT (System of Coordenation Generation for Synthetic Traffic) system,
which consists of a solution for active measurement, integrating traffic generators, with the most
varied characteristics. This system is available, through the Service Web, with measures related
to performance of high speed networks, allowing the generation of simultaneous and scheduled
traffics, through one or more stations of work. Beside that, it supplies a quite friendly interface
for the final users.
Keywords: Traffic Flow. Traffic Generation. Networks Performance.
LISTA DE QUADROS, GRÁFICOS E TABELAS
Quadro 1: Atraso Unidirecional
36
Quadro 2: Características de Funcionamento 55
Quadro 3: Tipos de tráfego 56
Quadro 4: Parâmetros de entrada (UDP) 56
Quadro 5: Parâmetros de entrada (TCP) 57
Quadro 6: Informações de saída 57
Quadro 7: Descrição do teste de Transferência máxima 92
Quadro 8: Descrição do teste de DNS 94
Quadro 9: Descrição do teste de conectividade e simultaneidade 98
Quadro 10: Descrição do teste Unidirecional 103
Tabela1: Comparação dos Projetos de Medição Ativa 61
Gráfico 1: Taxa de Recebimento em função do tamanho do pacote 93
Gráfico 2: DNS – Bitrate x Time 95
Gráfico 3: DNS – Delay x Time 96
Gráfico 4: DNS – Jitter x Time 96
Gráfico 5: DNS – Packet x Time 97
Gráfico 6: Diferença dos Valores de Offset
98
Gráfico 7: Simultâneo - packet loss x tempo – primeiro segundo 99
Gráfico 8: Simultâneo - packet loss x tempo – segundo sentido 100
Gráfico 9: Simultâneo - delay x tempo – primeiro sentido 100
Gráfico 10: Simultâneo - delay x tempo – segundo sentido 101
Gráfico 11: Simultâneo - Bitrate x tempo – primeiro sentido 101
Gráfico 12: Simultâneo - Bitrate x tempo – segundo sentido 102
Gráfico 13: Retardo Unidirecional Máquina 1x Servidor de NTP 104
Gráfico 14: Retardo Unidirecional Máquina 2x Servidor de NTP 104
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Sentido do fluxo
34
Figura 2: Hora fornecida por uma autoridade externa 40
Figura 3: Modo de Funcionamento do algoritmo de Cristian 41
Figura 4: Troca de mensagens do algoritmo de Cristian 41
Figura 5: Estrutura Hierárquica do NTP 43
Figura 6: Mapa dos Servidores Skitter 60
Figura 7: Integração dos Processos 66
Figura 8: Modo de Comunicação 67
Figura 9: Geração do Tráfego Programada 69
Figura 10: Processos Cliente e Servidor – Instantâneo 71
Figura 11: Processos Cliente e Servidor – Agendado 71
Figura 12: Configuração da Rotina de Cron 71
Figura 13: Sincronismo NTP na rede GIGA 72
Figura 14: Arquitetura de Sincronismo Proposta para a rede GIGA 73
Figura 15: Diagramas de Casos de Uso 77
Figura 16: Diagramas de Classe 84
Figura 17: Diagrama de Seqüência – Ferramenta 85
Figura 18: Diagrama de Seqüência – Modo 85
Figura 19: Diagrama de Seqüência – Perfil IPERF 86
Figura 20: Diagrama de Seqüência – Perfil DITG 87
Figura 21: Diagrama de Sequencia – Finalizar 88
Figura 22: Diagrama de Seqüência – Relatório 88
Figura 23: Topologia do SCGT na rede GIGA 91
Figura 24: Taxa Gerada 93
Figura 25: Taxa de Transferência 94
Figura 26: Perfil DNS 95
Figura 27: IPERF x DITG – Medição Simultânea para mesmo sentido 99
Figura 28: Configuração Unidirecional 103
Figura 29: Resultado do primeiro fluxo 106
Figura 30: Resultado do Segundo Fluxo 106
Figura 31: Apresentação do SCGT 160
Figura 32: Perfil de Tráfego – TCP – Modo Agendado 161
Figura 33: Lista de Relatórios 161
LISTA DE ABREVIATURAS OU SIGLAS
AIEPM Active Internet End-to-End Performance Measurements
AMP Active Measurement Program
ANS Advanced etwork Services
ATM Asynchronous Transfer Mode
BSD Berkeley System Distributed
CAIDA Cooperative Association for Internet
CWDM Coarse Wavelenght Division Multiplexing
DHTML Dynamic HTML
DITG Distributed Internet Traffic Generator
DNS Domain ame Server
DWDM Dense Wavelenght Division Multiplexing
FLL Frequency Locked Loop
GPS Global Position System
GSG Common Solutions Group
HTML Hyper Text Markup Language
http Hyper Text Transfer Protocol
ICMP Internet Connection Multiplexing Protocol
IEEE Institute for Electrical and Electronics Engineers
IETF Internet Engineering Task Force
IPDV IP Packet Delay Variation
IPPM IP Performance Metrics
ITU-T International Telecommunications Union- Telecommunication
Standardization Sector
MGEN Multi Generator
NLANR ational Laboratory for Applied etwork Research
NRL ational Research Laboratory
NTP etwork Time Protocol
OWDM One Way Delay Measurement
PDU Protocol Data Unit
PHP Hypertext Preprocessor
PLL Phase Locked Loop
QoS Quality of Service
RFC Request for Comments
RTT Round Trip Time
SSH Secure Shell
TCP Transmission Control Protocol
TMG Traffic Monitor Generator
TTL Time-to-Live
UDP User Datagram Protocol
UML Unifed Modeling Language
UTC Coordinated Universal Time
VAD Voice Active Detect
VoIP Voice over Internet Protocol
SUMÁRIO
Capítulo 1
Introdução
18
1.1. Objetivos 19
1.2. Contribuições 20
1.3. Estrutura do Trabalho 20
Capítulo 2
Revisão Bibliográfica
22
2.1. Projeto GIGA 22
2.2. Métricas segundo Organismos de Padronização 23
2.3. Sistemas Distribuídos 24
2.4. Ferramentas de Medição Ativa 24
Capítulo 3
Estudos de Métricas e Medidas
26
3.1. Introdução 26
3.2. Utilização da Medição e Geração de Tráfego 26
3.2.1. Medição Passiva 27
3.2.2. Medição Ativa 27
3.3. Medidas Relativas 28
3.3.1. Medições relativas à utilização de recursos 28
3.3.2. Medições de tráfego relativas ao desempenho 28
3.3.2.1. Medições Unidirecionais 28
3.3.2.2. Medições de Ida e Vota (Round Trip Time) 29
3.4. Métricas mais comuns segundo IEEE e ITU-T 29
3.4.1. Latência 30
3.4.2. Perda de Pacotes 31
3.4.3. Vazão 31
3.4.4. Capacidade 32
3.4.5. Utilização do Enlace 32
3.4.6. Banda Disponível 32
3.5. Métricas mais comuns segundo IPPM – IETF 32
3.5.1. Conectividade 33
3.5.2. Retardo Unidirecional 34
3.5.3. Retardo de Ida e Volta (Round Trip Time) 34
3.5.4. Variação do retardo 35
3.6. Comparativo entre Organismos de Padronização 35
3.7. Conclusão 36
Capítulo 4
Sincronismo dos Relógios em Rede
37
4.1. Introdução 37
4.2. Alguns Conceitos em Medição na Sincronização de relógios em rede 38
4.3. Relógios de Alta Precisão 39
4.4. Sincronização de Relógios em Rede 40
4.5. Algoritmos de Sincronização Interna e Externa 41
4.5.1. Algoritmo de Cristian 41
4.5.2. Algoritmo de Berkley 42
4.5.3. NTP – Network Time Protocol 42
4.5.3.1. Arquitetura do Protocolo 42
4.5.3.2. Tipos de Associações 43
4.5.3.3. Métricas Relativas a qualidade de sincronização 44
4.5.3.4. Algoritmos de Sincronização 44
4.6. Conclusão 47
Capítulo 5
Ferramentas para Geração e Medição de Tráfego
48
5.1. Introdução 48
5.2. Ferramentas de Geração e Medição 49
5.3. Avaliação do Software 49
5.4. Critérios de Comparação 50
5.5. Ferramentas Analisadas 50
5.5.1. TMG 50
5.5.2. MGEN 51
5.5.3. Rude/Crude 52
5.5.4. IPERF 52
5.5.5. DITG 53
5.6. Comparação das Ferramentas 54
5.6.1 Características Gerais das Ferramentas 55
5.7. Justificativa de Escolha das ferramentas 58
5.8. Projetos de Medição Ativa 59
5.8.1. CAIDA 59
5.8.1.1. Skitter 59
5.8.2. AMP – Active Measurement Program 60
5.8.3. Surveyor 61
5.9. Comparação dos Projetos Avaliados 61
5.10. Conclusão 62
Capítulo 6
SCGT – Sistema de Coordenação para Geradores de Tráfego Distribuídos
63
6.1. Introdução 63
6.2. Descrição Geral 64
6.3. Serviços 64
6.4. Produtos 65
6.5. Composição do Sistema 65
6.6. Aspectos Relacionados ao Funcionamento 66
6.6.1. Modelo de Arquitetura 66
6.6.2. Divisão Estrutural 66
6.6.3. Perfil de Tráfego 67
6.6.4. Geração do Tráfego Programada 68
6.6.5. Rotina de Cron 69
6.6.6. Autenticação com OpenSSH 69
6.6.7. Ordenação dos Processos 70
6.6.7.1. Modo Instantâneo 70
6.6.7.2. Modo Agendado 71
6.7. Sincronismo nos Experimentos 71
6.7.1. Arquitetura Proposta 72
6.7.2. Problemas de Sincronismo para Tráfegos Simultâneos 73
6.8. Conclusão 73
Capítulo 7
Análise e Projeto do SCGT
75
7.1. Introdução 75
7.2. Visão Geral 76
7.3. Requisitos do Sistema 76
7.3.1. Diagrama de Caso de Uso 77
7.4. Diagrama de Casses 83
7.4.1. Diagramas de Seqüência 84
7.5. Conclusão 88
Capítulo 8
Testes
90
8.1. Introdução 90
8.2. Toplogia do SCGT 90
8.3. Descrição dos Testes 92
8.3.1. Primeira Etapa – Teste Individual 92
8.3.1.1. Taxa de Transferência Máxima 92
8.3.1.2. Aplicação DNS 94
8.3.2. Segunda Etapa – Testes Simultâneos 97
8.3.2.1. Sincronismo entre as Máquinas 97
8.3.2.2. Conectividade 98
8.3.2.2. Medidas Unidirecionais 102
8.4. Conclusão 107
Capítulo 9
Conclusão e Trabalhos Futuros
108
9.1. Conclusão e Considerações Finais 108
9.2. Trabalhos Futuros 109
Capítulo 10
Referências Bibliográficas
110
10.1. Referências Bibliográficas 110
Apêndice A
– Visão Tecnológica da Rede GIGA 114
Apêndice B
– Código Fonte do Módulo CGT 118
Apêndice C
– Relatórios e Processos 149
Apêndice D
– Pré-Requisitos 156
Apêndice E
– Operacionalidade 160
18
Capítulo 1
Introdução
Com o crescimento das redes IP e do uso destas para propósitos mais diversos, torna-se
cada vez mais importante conhecer as suas características de desempenho. Para tal se faz
necessário coletar dados sobre o comportamento da rede dos mais variados modos, onde estes
são correlacionados e analisados para que seja possível determinar o desempenho e a qualidade
dos seus serviços, bem como possíveis situações de anormalidades.
As atividades realizadas para a observação e coleta de dados na rede podem ser agrupadas
em três grandes funções: caracterização do tráfego, monitoração da rede e controle do tráfego.
Caracterização do tráfego e planejamento da capacidade: É feita através de
algumas observações, como padrões de pico e suas variações estatísticas,
incluindo o desenvolvimento de perfis de tráfego para capturar variações.
Também é feita a determinação da distribuição do tráfego na rede, buscando
auxiliar o planejamento da capacidade, juntamente com a estimativa da carga de
tráfego nos diferentes roteadores e na rede. Adicionalmente, é possível observar
as tendências de crescimento do tráfego de forma a prever uma futura demanda.
Monitoração da rede: A determinação do estado operacional da rede, incluindo
detecção de falhas, é uma necessidade básica para qualquer rede. Esta pode ser
utilizada como um meio de levantar questões de desempenho apresentadas pelos
clientes e avaliar a efetividade das políticas de engenharia de tráfego. Estas ações
podem ser baseadas no uso dos dados históricos de desempenho.
Controle do tráfego: A otimização adaptativa do desempenho da rede em resposta
a eventos como, por exemplo, o re-roteamento para contornar congestionamentos
ou falhas, é a principal utilização do controle de tráfego, sendo bastante
importante para estudos de engenharia de tráfego.
19
Existem várias abordagens para observar e medir as características de uma rede. As duas
abordagens mais comuns são a medição passiva e a medição ativa. Na medição passiva é
observado o tráfego da rede sem interferências, enquanto na medição ativa é injetado um tráfego
sintético na rede entre os diferentes pontos de medição.
A medição ativa é essencial para o planejamento e o gerenciamento de uma rede, onde a
geração do tráfego sintético deve abranger uma ampla variedade de grandezas e de funções,
cobrindo desde serviços básicos, até requisitos de desempenho da rede para aplicações
específicas, tais como retardo unidirecional e latência. Entretanto, para esta medição poder ser
utilizada com confiabilidade em uma ampla rede, o pré-requisito é a implantação de uma infra-
estrutura com alguns aspectos de bastante relevância quais sejam: os locais e as formas como
estas medições são feitas, bem como as características do tráfego a ser analisado. Algumas
medições ativas tomam como base observações feitas em um único ponto da rede. Outras tomam
como base diferentes características de tráfego, observadas em mais de um ponto,
correlacionando coletas feitas no mesmo horário, mesmo que sejam tomadas em poucos lugares
distintos e para tal, a diferença entre os relógios pode ser de bastante importância para a obtenção
de tais medidas.
Com o objetivo de unificar os experimentos de medição ativa em uma única base de
dados padronizada, capaz de ser entendida e acessível através de uma interface Web [WIKI08], é
proposto nesta dissertação um Sistema de Coordenação para Geradores de Tráfego Sintético
(SCGT). Este sistema visa oferecer diferentes serviços de geração e coleta de tráfego para uma
rede amplamente distribuída e que opera em alta velocidade, integrando algumas ferramentas de
código aberto destinadas ao uso de medição ativa. Além disto, o SCGT visa agilizar e facilitar a
interação do usuário com as ferramentas inicialmente propostas para esta primeira versão do
sistema.
Ao fim da dissertação, o principal resultado é a construção de um sistema que possa
atender de forma satifatória as caracteríticas exigidas para a rede GIGA [MART05], permitindo
uma infra-estrutura de medição ativa e eficiente.
1.1.Objetivo
Mais especificamente esta dissertação aborda questões correlacionadas com a geração de
tráfego para medições de desempenho para a rede GIGA, que opera com velocidades em Gbps.
O principal objetivo deste trabalho é propor um sistema que possibilite a integração de diferentes
perfis de ferramentas de código aberto para geração de tráfego sintético, e que estas sejam
20
capazes de operar simultaneamente, e de forma confiável, em um ambiente com características
da rede GIGA.
1.2.Contribuições
Este trabalho contribui para a medição de desempenho da rede GIGA, proporcionando
credibilidade e flexibilidade para a realização de coletas obtidas através desta, criando um
sistema capaz de integrar e operar simultaneamente a geração de diferentes características de
tráfego, utilizando a arquitetura Web [WIKI08] como referência. Tal fato se justifica por não ter
sido encontrado em nenhuma das ferramentas destinadas ao uso de medições ativas, tais
características, entendidas como essenciais para a implementação em um ambiente amplamente
distribuído.
1.3.Estrutura do Trabalho
A estrutura desta dissertação se caracteriza por apresentar primeiramente, os conceitos e
teorias envolvidas sobre medições ativas e aspectos relacionados à sincronização destas em um
ambiente distribuído. Posteriormente é feita a apresentação e análise do sistema, e são descritos
os resultados obtidos por meio deste.
O capítulo dois apresenta uma síntese dos principais trabalhos realcionados com o tema
central da dissertação e que serviram de referência teórica para este trabalho.
No capítulo três, são apresentados estudos relacionados ao uso de métricas, para a
realização de técnicas de medição em redes. Estas foram divididas em métricas tradicionalmente
utilizadas, baseadas em padrões do Institute for Electrical and Electronics Engineers - IEEE
[IEEE08] e do International Telecommunications Union – ITU-T [ITUT08], e métricas
desenvolvidas pelo Internet Engineering Task Force - IETF [IETF08] para redes IP. As métricas
e metodologias de medição descritas neste capítulo demonstram a importância da existência de
métricas bem definidas, identificando os parâmetros de qualidade e desempenho de redes, bem
como o esforço feito pelos organismos de padronização e pela comunidade internacional de
pesquisa para o seu desenvolvimento.
No capítulo quatro, são retratados aspectos relacionados ao estudo de sincronismo de
máquinas em rede, apresentando os principais conceitos em medição e sincronização de relógios,
e os tipos de algoritmos existentes, dando ênfase ao etwork Time Porotcol - NTP [NTP08], por
este ser um protocolo destinado a sincronização hierárquica em redes amplamente distribuídas.
21
No capítulo cinco são analisadas algumas ferramentas de código aberto, desenvolvidas
pela comunidade internacional de pesquisa para a geração de tráfego sintético. Foram detalhadas
suas várias características de acordo com a norma NBR 13596 [NBR96], fazendo um
comparativo segundo suas funcionalidades, usabilidade, manutenbilidade e portabilidade, e
selecionando as ferramentas mais adequadas para compor o sistema. Ao final do capítulo é
apresentado um levantamento dos principais projetos internacionais que utilizam testes de
medição ativa, com ênfase nos tipos de medições realizadas, e nas ferramentas atribuídas para
seus funcionamentos. A seguir é feito um comparativo desses projetos entre si e provando o
impacto destes, em aspectos relacionados às medições ativas através do uso Web.
No capítulo seis é descrito o Sistema de Coordenação para Geradores de Tráfego
(SCGT), explicando os objetivos envolvidos nesta arquitetura, detalhando o modo de
funcionamento e a interação deste em um ambiente destinado à medição ativa.
No capítulo sete é explorado o processo de Engenharia de Software, onde é feita uma
análise mais específica de interação do sistema SCGT, explorando requisitos funcionais e não
funcionais, além do detalhamento de diagramas.
O capítulo oito é o responsável por dar uma visão mais específica da implementação do
SCGT, onde são descritos os testes relativos à operacionalidade do sistema, bem como os
resultados obtidos através destes.
No capítulo nove é apresentada uma conclusão desta dissertação, discutindo sobre os
resultados obtidos através do uso do Sistema SCGT, bem como das facilidades e contratempos
encontrados durante o desenvolvimento do mesmo. Ao final, são apresentados trabalhos que
poderão ser utilizados no futuro, ampliando e dando continuidade ao já realizado.
O apêndice A retrata a rede GIGA em vários aspectos, demostrando sua infra-esrutura e
os equipamentos que envolvem a rede.
O apêndice B detalha passo-a-passo o código fonte usado no SCGT.
O apêndice C relata como são feitos os processos para obtenção dos relatórios finais do
SCGT.
O apêndice D detalha como é feita a instalação do SCGT nas máquinas.
Por fim, no apêndice E são demostrados aspectos relacionados com a operacionalidade e
manipulação do SCGT.
22
Capítulo 2
Revisão Bibliográfica
Este capítulo tem por objetivo apresentar uma síntese das principais referências
bibliográficas estudadas durante o desenvolvimento da dissertação e que estão diretamente
relacionadas com os objetivos centrais deste trabalho. Tais referências abordam aspectos como
o modo de funcionamento e os componentes que envolvem a rede GIGA, as métricas mais
utilizadas em redes de telecomunicações segundo os organismos de padronização
internacional e os fundamentos principais que envolvem sistemas atuando de forma
distribuída.
2.1.Projeto
GIGA
O Projeto Giga [GIGA08] consiste no uso e implementação de uma rede óptica
experimental voltada ao desenvolvimento de tecnologias, aplicações e serviços de
telecomunicações associados à tecnologia IP e banda larga. Este projeto também prevê a
transferência de tecnologia para empresas brasileiras.
A rede do Projeto Giga tem velocidade de transmissão de 2,5 Gbps podendo chegar até
10 Gbps. Abrangendo os municípios de Campinas, São Paulo, São José dos Campos, Cachoeira
Paulista, Rio de Janeiro, Niterói e Petrópolis, a rede interconecta 17 universidades e centros de
pesquisa do eixo Rio-São Paulo. O uso desta rede se dá através de subprojetos de pesquisa e
desenvolvimento em quatro áreas temáticas: redes ópticas; serviços experimentais de
telecomunicações; protocolos e serviços de rede; e serviços e aplicações científicas. Estes
subprojetos são apresentados através do relatório “GigaIQoM – Infra-estrutura de Medições para
a Rede Giga (Subprojeto 2465)” [IQOM08] que descreve o resumo das atividades realizadas
dentro do escopo do subprojeto 2465 do Projeto Giga.
23
Atualmente a Universidade Federal fluminense – UFF, conta com um subprojeto de
infra-estrutura para medições ativas. Este subprojeto consiste na análise e proposição de um
sistema de geração de tráfego sintético para validar serviços em redes de alta velocidade. Para tal
propósito, o artigo “Visão Tecnológica da Rede Experimental de Alta Velocidade” [MART05]
foi de grande valia, esclarecendo detalhes da tecnologia usada no Projeto Giga, bem como são
feitas as configurações dos equipamentos e os tipos de servidores utilizados na rede. Dentre os
servidores, pode-se observar que a rede GIGA utiliza servidores NTP para o sincronismo entre as
máquinas.
2.2.Métricas segundo Organismos de Padronização
Organismos de padronização são organizações nacionais ou internacionais que são
reconhecidas como autorizadas a escrever padrões para serem utilizados na área de
telecomunicações. Como existem diversos organismos de padronização que divulgam
documentos semelhantes, nessa dissertação, são detalhadas métricas tradicionais utilizadas em
redes de telecomunicações com diferentes enfoques, e que são apresentadas por organismos de
padronização internacionais mais reconhecidos na área de telecomunicações.
O ITU Telecommunications Standardization Sector – ITU-T é um orgão permanente do
International Telecommunications Union - ITU, responsável por estudar questões técnicas e
operacionais de rede de telecomunicações e elaborar recomendações. Os trabalhos mais
significativos desenvolvidos pelo ITU-T e estudados nesta dissertação, são as recomendações
das séries E.400 a E.899, I.200 a I.250 e G.1000, que padronizam um conjunto de métricas úteis
e claras para análise de desempenho de redes, de forma que estas possam ser de fácil
entendimento e utilização.
O Internet Engineering Task Force – IETF [IETF08] é uma comunidade internacional
ampla e aberta que tem como missão identificar e propor soluções a questões/problemas
relacionados à utilização da Internet, além de propor padronização das tecnologias e protocolos
envolvidos. O grupo de trabalho IP Performance Metrics [IPPM08] do IETF desenvolveu o
“Framework for IP Performance Metrics” [RFC2330], como sendo um conjunto de definições,
métricas e recomendações para medição de desempenho de redes IP. Este Framework apresenta
termos para descrever a rede, explica a necessidade de métricas úteis, concretas e bem definidas,
capazes de serem medidas de forma confiável. As recomendações mais utilizadas para as
métricas do IETF foram baseadas segundo as RFC´s: 2678 [RFC2678] que relata aspectos
relacionados aos tipos de conectividade existentes, 2679 [RFC2679] que apresenta aspectos
relacionados ao uso de medições One Way Delay Metric – OWDM, 2680 [RFC2680] que
24
descreve de forma clara aspectos relacionados a perda de pacotes em medições OWDM e 2681
[RFC2681] que retrata medições relacionadas a atrasos utilizando Round Trip Time - RTT.
O estudo de métricas segundo organismos de padronização colabora para um maior
entendimento sobre métricas que possam ser utilizadas para ambientes de testes de desempenho,
sobretudo em uma rede operando em velocidade de gigabit por segundo.
2.3.Sistemas
Distribuídos
Um sistema distribuído pode ser visto como uma coleção de computadores autônomos
conectados por rede e equipados com softwares distribuídos.
A proposta desta dissertação é a criação de um sistema para atuar de forma distribuída na
rede GIGA, permitindo experimentos simultâneos de medição ativa através do uso de vários
computadores. Neste sentido, a literatura “Sistemas Distribuídos Conceitos e Projetos”
[COUL08] foi utilizada para obter detalhes das diferentes formas de sincronização e
concorrência dos processos operando de forma distribuída. Esta literatura abrange de forma
resumida os serviços de sincronização existentes. Como manter a sincronizacão de relógios é
uma tarefa importante e difícil em sistemas distribuídos, o artigo “Caracterização da Rede de
Sincronização na Internet” [WPER08] descreve o etwork Time Protocol – NTP que discorre
sobre diversos aspectos que definem a qualidade do tempo, bem como as características
topológicas da rede. Os resultados mostrados neste artigo, demostram a evolução da
sincronização via NTP nos últimos anos, e porque este é o serviço de sincronização mais
confiável e utilizável até o momento.
Detalhes específicos sobre o protocolo NTP foram são apresentados através das RFC´s
1305 [RFC1305] e 2030 [RFC2030] e serviram para validar o funcionamento do protocolo, além
de obter informações dos algoritmos que o compõem.
2.4. Ferramentas de Medição Ativa
Medições ativas são importantes para uma otimização adaptativa e para determinar se
está sendo oferecido certo nível de qualidade a determinadas aplicações. No entanto, para que
estas sejam efetivas, devem ser obtidas e aplicadas de modo sistemático fazendo-se, necessário,
portanto, a existência de uma infra-estrutura de medições.
Para a criação de um sistema de medição ativa para a rede GIGA, que pudesse funcionar
de forma genérica e que tivesse certo nível de detalhamento nas medições (granularidade
específica), foram investigados através da Web diversos esforços voltados para a implantação de
25
infra-estruturas de medições de grande porte. Na Internet2 [INT208], dentro da iniciativa de
desempenho fim a fim (End-to-End Performance Initiative) é apresentado o desenvolvimento de
um ambiente de melhoria do desempenho fim-a-fim para redes de grande porte, denominado de
End-to-End Performance Improvement Performance Environment System - E2E piPEs [PIPE08],
que se baseia no uso de medições ativas realizadas através de diversas ferramentas, sendo como
uma das principais a IPERF [IPERF08] usada para medir a largura de banda disponível. A idéia
desde ambiente é a de aproveitar medidas coletadas através de diversas ferramentas.
Na Europa existem também alguns projetos que serviram como exemplo para o
desenvolvimento do SCGT, dentre estes a Cooperative Association for Internet Datg e a
Analysis – CAIDA [CAID08] e o projeto Surveyor [SUR08]. No entanto, estes projetos se
limitam a determinados tipos de medição e utilizam ferramentas bem conhecidas de medição
ativa, como por exemplo, ping e traceroute.
A norma NBR13596 [NBR96] que trata de aspectos relacionados à qualidade e diretrizes
para uso de um software foi utilizada neste trabalho como principal referência, para obter as
características necessárias nas ferramentas de código aberto destinadas ao uso de medição ativa,
de forma que estas pudessem compor o sistema SCGT.
26
Capítulo 3
Estudo de Medidas e Métricas relativas
3.1. Introdução
As redes IP possuem diversos problemas de infra-estrutura, tais como a falta de controle
de erros e atrasos, congestionamento das filas dos equipamentos, falta de priorização de serviços,
dentre outros. Em função disso é necessário se ter informações relevantes sobre a análise do
tráfego, possibilitando a elaboração de diagnósticos mais ricos e precisos, facilitando assim o
processo de tomada de decisão.
Analisar um tráfego permite, dentre outras coisas, a identificação das anomalias da rede
em termos de segurança, ilustrando, por exemplo, as tentativas de ataques a uma determinada
rede ou serviço.
Um dos recursos utilizados para a análise é a matriz de tráfego, que consiste em um
resumo das demandas de tráfego entre diversos pontos da rede sob aspectos diversos. Uma
matriz de tráfego pode estar no nível de rede, enlace, sub-rede, etc. Um outro benefício
corresponde à obtenção de informações quanto aos pontos de gargalo na rede, e à tendência de
congestionamento nos enlaces.
3.2. Utilização da Medição e Geração de Tráfego
No caso de redes com múltiplas administrações, como a Internet, as características de um
caminho tais como a capacidade e a latência, podem não ser previamente conhecidas. Neste
contexto, a única forma de monitorar um caminho que inclui várias redes, pode ser a utilização
27
de medições fim-a-fim, que requerem a cooperação apenas dos pontos terminais, ou mesmo de
um único ponto do caminho.
3.2.1 Medição Passiva
Medições passivas são obtidas observando o tráfego normal da rede, ou seja, não afetam
a rede. Essas medidas podem ser feitas utilizando-se equipamentos especialmente desenvolvidos
para este propósito, como um sniffer, ou funções embutidas em outros equipamentos, como
roteadores, switches ou mesmos equipamentos de acesso à rede e interface com o usuário. Os
equipamentos são periodicamente acessados através de um polling realizado pela estação de
gerenciamento e os dados coletados são transferidos para uma base de dados centralizada. Essas
informações permitem então avaliar o desempenho e o estado da rede.
Na abordagem passiva é medido o tráfego real. Entretanto, o mecanismo de consulta
necessário para coleta dos dados, e os alarmes e avisos enviados pelos equipamentos, geram
tráfego na rede, que pode ser considerável. Além disso, a quantidade de dados obtidos pode ser
substancial, especialmente quando é feita análise de fluxos e captura de informação de todos os
pacotes.
Uma vez que, com esta abordagem, é possível a visualização de todos os pacotes na rede,
podem surgir questões sobre a privacidade ou a segurança, da forma como são feitos o acesso e a
proteção aos dados obtidos.
Uma desvantagem da medição passiva é o fato de que as medidas se baseiam no tráfego
que flui através do enlace que está sendo medido. Caso este tráfego não possua o volume e/ou
outras características necessárias para a medição passiva, existe a possibilidade de que as
medidas obtidas não sejam confiáveis.
3.2.2. Medição Ativa
A medição ativa [RFC1262] se baseia na capacidade de injetar pacotes de teste na rede,
ou enviar pacotes para servidores e aplicações observando seu progresso na rede. Uma vez que é
criado tráfego extra, este tráfego e seus parâmetros são artificiais. O volume e outros parâmetros
do tráfego introduzidos devem ser totalmente ajustáveis de forma que pequenos volumes de
tráfego sejam suficientes para obter medidas significativas.
Por outro lado, a medição ativa permite o controle explícito da geração de pacotes para
criar os cenários de medição. Isso inclui o controle da natureza do tráfego gerado, as técnicas de
amostragem, a temporização, freqüência, escalonamento, tipo e tamanho dos pacotes, de forma a
28
emular várias aplicações. Também se pode controlar estatísticas de qualidade e o caminho para
serem monitorados.
3.3. Medidas Relativas
De acordo com o tipo e a utilização das grandezas, podem ser definidos dois tipos de
medições: medições relativas à utilização de recursos de rede e medições de tráfego de acordo
com desempenho. Para cada tipo, deve ser especificado um conjunto de pontos de medição de
forma a criar segmentos de rede específicos para os propósitos de medição.
3.3.1. Medições relativas à utilização de recursos
Este tipo de medição utiliza um conjunto de métricas compreendendo as diferentes
utilizações para cada recurso da rede, como, por exemplo, a capacidade de processamento e
memória dos roteadores, pelos diferentes tipos de tráfego.
3.3.2. Medições de tráfego relativas ao desempenho
Este tipo de medição é o foco deste trabalho. O principal componente da gerência do
desempenho é a coleta contínua, e em tempo real, da qualidade e da condição da rede e de seus
vários elementos, para assegurar que seja sustentado um serviço ininterrupto com alto
desempenho. Isto requer o uso de medições ativas para coletar informações sobre o estado
operacional da rede e seu desempenho. Dentre as métricas mais comuns estão latência, jitter,
perda de pacotes e vazão. Os trabalhos mais significativos no sentido de estabelecer um conjunto
de métricas úteis, claras e de fácil entendimento e utilização por parte de usuários e operadores,
são os desenvolvidos pelo ITU-T [ITUT08] e pelo IETF [IETF08], RFCs e drafts do grupo de
trabalho IP Performance Metrics - IPPM [IPPM08].
3.3.2.1. Medições Unidirecionais
Medições unidirecionais são aquelas que medem o desempenho da rede em apenas um
sentido. Entre elas estão o atraso, o jitter e a perda de pacotes. Essas medições são necessárias
para caracterizar o estado dos caminhos entre os hosts, pois as rotas podem ser assimétricas, ou
seja, os caminhos de ida e volta podem ser diferentes e o enfileiramento dos pacotes pode sofrer
variações.
Erros e incertezas nos métodos de medição unidirecionais são fortemente influenciados
pelas incertezas dos relógios de origem e destino. Os relógios devem estar sincronizados, pois
29
qualquer erro de sincronização irá contribuir no erro da medida do retardo e, conseqüentemente,
também da perda. A resolução de ambos os relógios também contribui para o erro, pois seu valor
será adicionado às medidas obtidas. Outras fontes de erros e incertezas para perda são: o limite
de perda de pacotes que está relacionado à sincronização e a limitação de recursos da interface
de rede ou do software da máquina de recepção, que podem causar o descarte de pacotes,
fazendo com que o pacote de teste seja considerado como perdido mesmo tendo alcançado seu
destino.
3.3.2.2. Medições de Ida e Volta (Round Trip Time Measurement)
Muitos caminhos na Internet são assimétricos, ou seja, a seqüência de roteadores
atravessados por um pacote transmitido de uma origem para um destino é diferente da seqüência
atravessada no retorno deste mesmo destino para esta mesma fonte. Na presença de caminhos
assimétricos, medições tradicionais de round-trip indicam o desempenho de dois caminhos
diferentes em conjunto.
Uma das vantagens da utilização de medidas de ida e volta é a facilidade para a
interpretação dos resultados, ou seja, as medidas de ida e volta (RTT) são mais fáceis de serem
obtidas e não necessitam de nenhum equipamento externo para sincronização das máquinas de
recepção.
Portanto, é interessante considerar o que pode estar sendo perdido quando não são feitas
medidas unidirecionais. A maioria dos caminhos na Internet é assimétrica. Entretanto, para a
maior parte das aplicações, especialmente aquelas que utilizam o TCP como protocolo de
transporte, não faz diferença se o retardo é simétrico ou assimétrico, sendo o tempo total de ida e
volta o que realmente influencia no desempenho da aplicação. Entre estas aplicações estão
incluídas a Web [WIKI08]. Uma exceção importante é voz sobre IP, onde enlaces que possuem
retardo altamente assimétrico podem tornar possível o tráfego de voz em uma direção, e
impossível na outra. Presumivelmente outras aplicações de multimídia de tempo real que não
possuem uma “realimentação”, como vídeo, também são afetadas pelo retardo assimétrico.
3.4. Métricas mais comuns segundo IEEE e ITU-T
Existem várias propriedades (quantidades) relacionadas com o desempenho de uma rede.
Quando uma destas quantidades é especificada, ou seja, quando se refere a uma propriedade de
um componente, esta é denominada métrica. Da mesma forma, valores quantificados de uma
30
métrica são denominados medidas. Quando uma métrica é quantificada, sua medida deve ser
apresentada em termos de unidades padronizadas.
Desta forma, esta seção descreve as métricas mais comumente usadas para descrever o
desempenho de redes. São métricas em geral derivadas de definições do IEEE [IEEE08] e do
ITU-T [ITUT08], para redes telefônicas e para redes de dados.
3.4.1. Latência
Latência para redes de computadores, se refere a quanto tempo um pacote leva para ir de
um ponto para outro.
A latência de rede possui os seguintes componentes:
Tempo de transporte: O tempo que o pacote leva para ser transmitido através dos
enlaces físicos que compõem o caminho através da rede.
Tempo de enfileiramento (queuing): O tempo de espera nas filas internas dos
roteadores, que varia de acordo com o algoritmo de escalonamento e com
políticas de Quality of Service - QoS e policiamento quando adotadas.
Tempo de envio/transferência: O tempo necessário para o roteador receber o
pacote na sua interface de entrada, processá-lo e, caso haja necessidade, fazer o
policiamento e condicionamento do tráfego e encaminhar para a interface de
saída.
Tempo de resposta do servidor: O tempo requerido pelo servidor para processar
um pacote que entra e gerar um pacote de resposta.
A medida da latência da rede pode ser feita através de cada componente separadamente: o
retardo de envio do pacote, ou seja, o tempo de transporte somado ao tempo de enfileiramento e
do envio/transferência; o retardo do servidor, ou seja, seu tempo de resposta; e o retardo de
retorno, que freqüentemente não é o mesmo de ida, uma vez que os caminhos podem ser
assimétricos. Medir os retardos de envio e retorno requer medições tanto do lado do cliente como
do servidor, usando técnicas de retardo unidirecional. Outra forma mais direta de obter a latência
da rede é medir a soma de todos os componentes para produzir um único valor.
Valores típicos de latência variam de centenas de microssegundos em uma rede local, a
centenas de milissegundos, como é o caso de enlaces via satélite.
A latência não é uma medida fixa, variando de acordo com as condições da rede. A carga
do servidor, o congestionamento da rede e mudanças de roteamento influenciam o seu valor
final. Se o servidor está pouco carregado irá responder rapidamente, porém servidores ocupados
serão mais lentos, o que irá aumentar o tempo de resposta do servidor. Da mesma forma, se não
31
há congestionamento no caminho do pacote, o tempo de espera nas filas internas dos roteadores
será mínimo, reduzindo o tempo de enfileiramento. Entretanto, se o caminho está congestionado,
este tempo pode aumentar muito, chegando a algumas situações de descarte de pacotes,
contribuindo para o aumento da latência. Mudanças de roteamento também influenciam o valor
desta métrica.
Para detectar variações na latência é comum produzir gráficos diários mostrando a
latência média para pequenos intervalos. Esses gráficos freqüentemente mostram variações
diurnas, com a latência aumentando durante os períodos de maior utilização do dia. Aumentos ou
reduções repentinas, causadas por mudanças de rotas, ataques à segurança da rede, ou
simplesmente rajadas de tráfego, também podem ser mostradas.
3.4.2. Perda de Pacotes
A perda de pacotes na rede é a fração dos pacotes perdidos no trânsito entre origem e
destino durante um intervalo de tempo especificado, expressa como uma porcentagem dos
pacotes enviados para o destino durante este intervalo. Esta pode variar conforme o
congestionamento do caminho até o valor máximo definido para o serviço ou, caso não haja
nenhuma definição, até que seja impossível recuperar a informação enviada. Altas taxas de perda
podem tornar a rede inviável.
Um segundo ponto particularmente importante, é o fato de que o TCP [TCP81] utiliza a
detecção de pacotes perdidos como um meio de perceber o congestionamento da rede. Assim é
esperada uma perda ocasional de pacotes em fluxos TCP. Deste modo, uma perda moderada de
pacotes, não é por si só uma indicação de falha de rede. Alguns serviços podem tolerar a perda
de alguns pacotes e estes, na maioria das vezes, são reenviados pelo TCP que usa a perda de
pacote como um sinal indicando a necessidade de enviar os dados a uma taxa mais baixa. Assim,
muitos serviços irão continuar a operar efetivamente, mesmo em face de alguma perda de
pacotes.
3.4.3. Vazão
Vazão é a taxa com que os dados são enviados através da rede. Na maioria das vezes esta
métrica se refere à taxa total de transferência dos dados para todo o tráfego sendo transportado,
porém também pode ser útil medir a vazão a uma granularidade mais fina, como, por exemplo,
para transações multimídia para voz sobre IP ou para destinos específicos e etc.
A vazão é medida continuamente pela contagem de bytes transportados durante um
intervalo de tempo especificado, sendo que a escolha deste intervalo deve ser feita
32
cuidadosamente, pois intervalos longos tendem a incorporar as rajadas, possíveis apenas por
breves períodos, ao valor medido. Por outro lado, intervalos pequenos implicam numa taxa de
coleta de dados maior, e podem medir as rajadas de forma exagerada.
3.4.4. Capacidade
A capacidade do enlace é a vazão máxima que um caminho pode prover para uma
aplicação quando não há outro tráfego competindo pelos recursos (cross traffic). A medição da
capacidade é crucial para detecção de problemas, calibração e gerenciamento de caminhos.
A capacidade de um caminho é determinada pelo enlace de menor capacidade (narrow
link). A capacidade de um enlace é determinada pelo seu meio físico e pela tecnologia de
transmissão utilizada. Por exemplo, a capacidade teórica de enlaces utilizando fibras óticas é da
ordem de Terabits por segundo. Entretanto, as tecnologias de transmissão óptica como CWDM
[G.694.2] e DWDM [G.694.1] limitam a vazão máxima a Gigabits por segundo.
3.4.5. Utilização do Enlace
Os enlaces possuem uma taxa máxima de transmissão de dados, conhecida como taxa de
acesso. A utilização do enlace durante um intervalo de tempo específico é simplesmente a vazão
deste enlace durante o intervalo determinado sem perda de pacotes, expressa como uma
porcentagem da sua taxa de acesso.
3.4.6. Banda disponível
Banda disponível é a vazão máxima que um caminho pode prover para uma aplicação,
dada a atual carga de tráfego do caminho, ou seja, a banda disponível sob uma determinada
utilização do enlace ou do caminho. A banda disponível de um caminho é determinada pelo
enlace com a mínima capacidade sem utilização.
3.5. Métricas mais comuns segundo IPPM – IETF
O IETF, através do grupo de trabalho IP Performance Metrics [IPPM08] definiu e
recomenda algumas métricas para avaliação do desempenho da rede [RFC2672]. Essas métricas
se destinam a definir as principais características que influenciam o desempenho da rede e das
aplicações suportadas. Algumas aplicações são sensíveis a uma ou mais grandezas, tendo o seu
desempenho degradado se as propriedades da rede entre as máquinas estiverem acima de valores
limites. Por exemplo, retardo e/ou perda de pacotes excessiva torna difícil suportar certas
33
aplicações de tempo real. O valor preciso do limite para ser considerado excesso depende da
aplicação. Quanto pior estejam as características da rede, se torna mais difícil para os protocolos
de camada de transporte sustentar altas taxas. Assim, é de extrema importância definir e
mensurar tais características.
Todas as métricas propostas pelo IPPM têm seu foco na rede e foram desenvolvidas
considerando um pacote genérico usado para obtenção das medidas. O valor da métrica pode
depender das propriedades do pacote realmente utilizado. Também devem ser considerados os
caminhos atravessados pelos pacotes de teste, a calibração dos erros, e o limite definido para o
retardo.
3.5.1. Conectividade
Conectividade é a junção das diversas máquinas com várias redes, permitindo a troca de
dados na Internet. O IPPM definiu várias métricas para conectividade, algumas das quais servem
principalmente como parte integrante de outras métricas. Estão relacionadas a seguir as
principais métricas para medir conectividade:
Conectividade instantânea unidirecional: Duas máquinas origem e destino têm
conectividade instantânea unidirecional em um tempo T, se um pacote
transmitido pela origem no tempo T, chegar ao destino.
Conectividade instantânea bidirecional: Duas máquinas origem e destino têm
conectividade instantânea bidirecional, se a origem tem conectividade instantânea
unidirecional para o destino, e o destino tem conectividade instantânea
unidirecional para a origem, ou seja, origem e destino estão totalmente
conectados no tempo T.
Conectividade unidirecional: A origem tem conectividade unidirecional para o
destino durante o intervalo [T, T+dt], se para qualquer T pertencente a [T, T+dt]
a origem tem conectividade instantânea unidirecional para o destino.
Conectividade bidirecional: Origem e destino têm conectividade bidirecional
entre si durante um intervalo [T, T+dT], se a origem tem conectividade
unidirecional para o destino durante o intervalo, e se o destino tem conectividade
unidirecional para a origem durante o intervalo.
Conectividade bidirecional temporal: A origem envia um pacote para o destino
que encaminha uma resposta.
34
3.5.2. Retardo Unidirecional
Para melhor entendimento dessa medição, considere um fluxo no sentido do host A para
o host B como mostrado na Figura 1. A perda unidirecional ocorre quando o pacote enviado por
A não chega a B. Quando ocorre fragmentação de um pacote, a perda é caracterizada se pelo
menos um dos fragmentos é perdido.
Figura 1: Sentido do fluxo. [RSBG08]
O retardo unidirecional é definido como sendo o tempo que o pacote demora a sair da
origem e chegar ao destino. Para obtenção dessa métrica, tanto origem como destino precisam ter
os relógios sincronizados com uma boa precisão. Caso haja fragmentação do pacote analisado, o
atraso é dado em função do último fragmento recebido, caso todos tenham sido recebidos.
A variação do atraso em um sentido pode ser definida sobre dois pacotes quaisquer
contidos no fluxo A=>B.
A determinação do retardo e da perda de pacotes unidirecionais são úteis em especial
pelas indicações que provêm sobre a rede:
O valor mínimo do retardo unidirecional provê uma indicação do retardo devido
apenas ao tempo de propagação e transmissão.
O valor mínimo do retardo unidirecional provê uma indicação do retardo que é
experimentado quando o caminho estiver com baixa utilização.
Valores do retardo unidirecional acima do mínimo indicam congestionamento
presente no caminho.
A sensibilidade de aplicações de tempo real e de determinados protocolos da camada de
transporte à perda de pacotes, se torna especialmente importante quando produtos que consomem
muita banda e possuem alto retardo, devem ser suportados.
3.5.3. Retardo de Ida e Volta (Round Trip Time)
Assim como as medidas unidirecionais, a medição do retardo de ida e volta pode trazer
importantes indicações sobre o desempenho da rede. Como dito anteriormente, a medição do
retardo de ida e volta é de fácil implementação e utilização. Na maioria das vezes não é preciso
nenhuma instalação ou configuração especial no destino. Mesmo as ferramentas utilizadas pela
35
origem são bem conhecidas, o que facilita a realização das medições e a interpretação dos seus
resultados.
O retardo de ida e volta é o intervalo de tempo dT entre: o envio pela origem do primeiro
bit de um pacote em um tempo T, o recebimento e o retorno imediato do mesmo pacote pelo
destino do último bit em um tempo T+dT. O retardo é indefinido, caso o pacote não seja
recebido pelo destino ou o pacote de resposta não seja recebido pela origem.
Da mesma forma que para o retardo unidirecional, pacotes corrompidos ou que não
podem ser remontados são considerados como não recebidos. Pacotes duplicados são
considerados recebidos, e o primeiro a chegar à origem é utilizado para determinar o retardo de
ida e volta [RFC2681].
3.5.4. Variação do Retardo (Jitter)
Essa métrica é baseada na diferença do retardo unidirecional de pacotes selecionados. A
diferença dos retardos é chamada variação do retardo de pacotes IP (IPDV – IP Packet Delay
Variation).
Um importante uso da variação do retardo é a determinação da dinâmica de filas em uma
rede ou um roteador, uma vez que mudanças na variação do retardo podem estar relacionadas a
mudanças no tamanho das filas em um dado enlace ou combinação de enlaces.
Esse tipo de métrica pode ser utilizado mesmo com diferenças e variações nos relógios
entre duas máquinas. Isso permite o seu uso mesmo se as duas máquinas que suportam as
medições não estiverem sincronizadas. Se como uma primeira aproximação, o erro que afeta a
primeira medida do retardo unidirecional for o mesmo que afeta a segunda medida, eles serão
cancelados durante o cálculo do IPDV.
3.6. Comparativo entre Organismos de
Padronização
O Internet Engineering Task Force - IETF, tem sido por muitos anos o principal
responsável pela preparação de padrões para a Internet, isto inclui o IP e muitos dos serviços
suportados. O grupo de trabalho do IETF que trata de métricas de desempenho para o protocolo
IP (IP Performance Metrics), tem produzido documentos que especificam essas métricas e
propõem metodologias para o seu cálculo. Existem algumas ferramentas de medição ativa que
foram criadas com base nesses documentos. No entanto, os métodos propostos pelo grupo de
trabalho IPPM para o cálculo de métricas unidirecionais, apenas caracterizam o estado de um
36
caminho da Internet e não avaliam o desempenho do serviço oferecido aos pacotes de uma
determinada aplicação.
As métricas do IEEE e do ITU-T possui como meta o estabelecimento de padrões para
formatos de computadores e dispositivos visualizando a área de telecomunicações. Igualmente
importantes estes organismos estão dedicados a aumentar os mecanismos de medidas da Internet
através do desenvolvimento de novas ferramentas e com a criação de novos padrões.
As métricas tradicionalmente utilizadas, baseadas em padrões do IEEE [IEEE08] e do
ITU-T [ITUT08] e as métricas desenvolvidas pelo IETF [IETF08] para redes IP, muitas vezes
lidam com a mesma grandeza ainda que com enfoques diferentes. Isto faz com que
freqüentemente haja uma falta de entendimento sobre o que está sendo medido e o significado
dos resultados das medições. Veja no quadro 1, as medidas relacionadas ao atraso unidirecional
(OWD) através dos organismos apresentados neste capítulo.
Quadro 1 : Atraso Unidirecional
Cálculo de Atraso Unidirecional (OWD)
IETF Dado um conjunto de pelo menos dois pacotes entre A e B, é a
diferença no OWD de um par selecionado de pacotes no
conjunto.
ITU-T Diferença entre o percentil 99,9 do OWD e um atraso
referência.
No quadro 1, se considerarmos o atraso referência como sendo o atraso mínimo do
caminho, se for escolhido um dos pacotes anteriores da amostra de pacotes, a definição do ITU-T
e do IETF coincidem.
3.7. Conclusão
A realização de medições fim-fim se torna útil para a obtenção de medidas em uma rede
amplamente distribuída. Esse tipo de medida, geralmente provê informações sobre a aplicação
como um todo, incluindo o desempenho de clientes e servidores, como também da rede entre
eles. Portanto, todas as métricas e metodologias de medição descritas neste capítulo demonstram
a importância da existência de métricas bem definidas, identificando os parâmetros de qualidade
e desempenho de redes, pois atualmente existem várias ferramentas de medições ativas que
foram criadas com base nesses documentos.
37
Capítulo 4
Sincronismo dos Relógios em Rede
4.1. Introdução
Em redes que requerem alta velocidade, fatores como a diferença do tempo de
transmissão se tornam essencial para os vários computadores que trocam informações a cada
segundo ou, até mesmo, na ordem de microssegundos. É justamente nesse ambiente de partilha
de informação que a necessidade de uma referência de tempo comum, precisa e confiável, se
torna imprescindível.
Da mesma forma, no âmbito dos sistemas computacionais, vários programas e aplicações
dependem da sincronização correta dos relógios, principalmente em aplicações que dizem
respeito a estudos de medições em redes. A falta de sincronização pode levar a falha na execução
correta das medições, além da perda dos dados a serem medidos. No entanto, sincronizar
relógios em rede é um problema difícil porque o tempo é um alvo móvel.
Para o cálculo das métricas que são função do tempo, como o delay (atraso) e o jitter
(variação do atraso), é necessário prestar atenção na qualidade dos mecanismos de operação do
relógio das máquinas usadas para capturar o tráfego. Em princípio, dado que os atrasos da rede
são imprevisíveis, supõe-se que é absolutamente necessário garantir que os relógios das
máquinas usadas para coletas e/ou geração de tráfego estejam sincronizados. Para analisar até
onde vai essa necessidade, neste capítulo estão descritos, de forma resumida, os mecanismos que
são usados pelas máquinas para computar o tempo, e os mecanismos usados para sincronizar os
relógios de computadores em rede.
38
4.2. Alguns Conceitos em Medição na
Sincronização de Relógios em rede
Um período solar tende a divergir em relação ao período atômico. As voltas da terra em
torno do sol não gastam sempre o mesmo tempo atômico, ou seja, um dia solar não contém a
mesma quantidade de segundos de um relógio físico. Em geral, isso ocorre devido a vários
fenômenos astronômicos.
O Coordinated Universal Time - UTC é um padrão internacional baseado no período
atômico, mas disciplinado com o período solar. Para fazer a correção do padrão UTC, é utilizado
um fator de ajuste de 1 segundo, chamado leap second, o qual é inserido ou removido a cada 18
meses aproximadamente. Sinais UTC são sincronizados e difundidos em broadcast por estações
de rádio na terra e através de satélites, para quase todas as partes do mundo.
Um relógio físico consiste de três mecanismos: um oscilador, um contador de oscilações
que registra continuamente o número de ciclos do oscilador, e um mecanismo para mostrar,
gravar ou exibir o resultado. Um oscilador é um mecanismo que repete eventos a uma taxa
constante, cujo erro é normalmente expresso em PPM (partes-por-milhão). Este é também
chamado de freqüência. O contador converte o número de ciclos contados no oscilador em
unidades de tempo conhecidas, tais como hora, minuto e segundo. Cada resultado, ou seja, cada
valor do contador é uma estampa do tempo (timestamp).
Dois conceitos são relacionados à sincronização de relógios físicos e manutenção de tempo.
Exatidão – é o grau de conformidade de uma medida de tempo em relação ao valor
verdadeiro ou referência padrão, neste caso conhecida como a “hora certa” (UTC).
Resolução ou precisão – caracteriza-se por ser a unidade da menor estampa de tempo
(timestamp) que um relógio pode gerar, seja minuto, segundo, ou unidades menores.
Cada relógio físico tem algumas características que influenciam bastante a qualidade do
tempo e uma característica importante é a resolução do tempo fornecido. Em sua maioria, na
placa mãe dos computadores encontra-se um relógio físico (hardware) barato, com uma
resolução na faixa de 10ms (100Hz), onde, tipicamente, este só é acessado em duas ocasiões:
para leitura quando o sistema é ligado (boot) e para gravação quando o sistema é desligado.
Paralelamente, os sistemas operacionais provêm um relógio, chamado de relógio do sistema,
baseado em código (software) e na capacidade do processador, para fornecer a hora às
aplicações. A resolução do relógio do sistema é na faixa de 1s, variando em função do sistema
operacional usado.
39
Outra característica importante é a precisão do relógio que define a granularidade efetiva
da informação de tempo, mesmo que se tenha uma resolução mais alta. Assim, um relógio que
tem uma resolução de tempo de 1s pode estar fornecendo a hora com uma precisão de 10ms. A
precisão varia bastante entre sistemas operacionais, tipicamente de 10ms (Windows) a poucos
microssegundos, e em alguns sistemas operacionais esta é ajustável (FreeBSD, Linux), com
recompilação do kernel.
Existem alguns relógios de sistema (sistemas Unix), também chamados de nanokernels,
que permitem a um relógio trabalhar com a resolução e precisão de poucos nanosegundos.
Comparação entre relógios
Para ser feita a comparação de relógios físicos, existem 3 métricas na literatura
[MILLS92] que podem ser usadas para avaliar a qualidade de um relógio em relação a um
relógio de referência:
a) Diferença entre um relógio e o de referência em um dado instante. Baseado nessa
métrica pode-se ajustar a fase (sincronização) do relógio.
b) Desvio de um relógio em relação ao relógio de referência, que é o aumento ou
diminuição da diferença entre dois relógios em um intervalo de tempo. Esta métrica
está diretamente relacionada ao erro em freqüência.
c) Tendência, que é a variação do desvio em relação a um relógio de referência, em
função do tempo.
Baseado nisso um bom mecanismo de sincronização de relógios tem 2 objetivos
principais: ajuste de fase e ajuste de freqüência. Para tal, é necessário não apenas “ajustar” o
relógio local, mas alterar o seu comportamento.
4.3. Relógios de Alta Precisão
É possível utilizar um relógio físico de alta precisão para corrigir o comportamento do
relógio de sistema de um computador, dentre eles:
O GPS é baseado em uma rede de satélites mantida pelo governo americano. Este sistema
usa uma antena externa que pode se conectar diretamente a uma placa receptora instalada
em um computador (esquema com maior precisão) ou então se conectar a um receptor
que irá transmitir a informação ao computador através da porta serial (menor precisão).
As diversas implementações de GPS têm precisão entre dezenas de microssegundos até
poucos nanosegundos.
40
O Relógio Atômico que é baseado em um átomo oscilador de alta precisão. Os mais
comuns são os baseados em átomos de Césio, Rubídio ou Hidrogênio.
O Receptor de avisos de hora por ondas de rádio, que interpreta sinais de hora
provenientes de estações de disseminação. A interconexão com um computador é feito
através da interface serial (menor precisão) ou de uma placa de som (maior precisão).
4.4. Sincronização de Relógios em rede
Cada computador possui seu próprio relógio interno, e dois processos executados em
computadores diferentes através de uma rede distribuída tendem a associar indicações de tempo
diferentes, já que cada relógio local apresenta uma taxa de drift (desvio) em relação aos demais
relógios.
Mesmo que os relógios de todos os computadores fossem ajustados no mesmo horário,
com o passar do tempo estes iriam apresentar variações destas taxas entre si. No entanto, é
possível saber o limite de sincronização externa quando os relógios dos processos estão
sincronizados com uma autoridade externa, e o limite de sincronização interna quando os
relógios dos processos estão sincronizados entre eles dentro de um determinado limite de tempo
[COUL08].
Sincronização Externa
Utilizada quando os relógios dos processos estão sincronizados com um relógio externo.
A figura 2 representa um exemplo de sincronização externa.
|S(t) – Ci(t)| ≤ D para i=1,2,…
• t: tempo físico/real.
• S: tempo dado por um servidor UTC.
• Ci: clock do i-ésimo computador.
• D: limite de sincronização.
Figura 2: Hora Fornecida por uma Autoridade Externa. [AUT08]
Sincronização Interna
Utilizada quando é necessário somente controlar o tempo de execução dos processos
internos.
41
|Ci(t) – Cj(t)| ≤ D para i, j=1,2,…
• t: tempo físico/real.
• Ci,j: clock do i-ésimo computador.
• D: limite de sincronização.
Se um conjunto de processos está sincronizado externamente dentro do limite D, então
estes processos estão sincronizados internamente dentro do limite 2D [COUL08]. Outra maneira
de se expressar isto, é que os relógios Ci são precisos dentro do limite D.
4.5.Algoritmos de Sincronização Interna e Externa
Nos itens a seguir são descritos alguns algoritmos que utilizam a sincronização interna e
externa, baseados em trocas periódicas de mensagens [COUL08].
4.5.1. Algoritmo de Cristian
Este algoritmo é de sincronização externa, e sugere um servidor de tempo conectado a um
dispositivo que recebe sinais de uma fonte UTC
[COUL08]. Deste modo, ao receber uma
mensagem de requisição, o processo deste servidor S fornece o tempo de acordo com seu relógio.
Veja através da figura 3 um exemplo de funcionamento do algoritmo de Cristian.
Figura 3: Modo de Funcionamento do algoritmo de Cristian. [AUT08]
Se o tempo de transmissão mínimo for conhecido, pode-se obter o erro máximo de
precisão. A figura 4 demonstra como é feito a troca de mensagens deste algoritmo.
Figura 4: Troca de mensagens do algoritmo de Cristian. [AUT08]
TMin = 1ms, e que o RTT = 10ms, então RTT/2 – Tmin = 10 / 2 – 1 = 4ms. Este seria
então o erro máximo de precisão.
42
4.5.2. Algoritmo Berkeley:
Este é um algoritmo de sincronização interna desenvolvido para um conjunto de
computadores executando Unix Berkeley [COUL08]. Um computador coordenador é escolhido
para atuar como “mestre”, fazendo consulta seqüencial e periódica a outros computadores
“escravos”, enviando os valores de seus relógios. O mestre faz uma estimativa dos tempos locais
destes relógios, observando o RTT (Round Trip Time) e fazendo a média dos valores obtidos,
logo após envia o valor de ajuste aos escravos. Se o mestre falhar, outro computador pode
assumir. A média estimativa elimina a tendência causada por certos relógios que andam mais
rápidos ou mais lentos que outros.
4.5.3. TP - etwork Time Protocol
Tanto o método de Cristian como o de Berkeley se destinam principalmente ao uso na
intranet. Por outro lado, o protocolo NTP define uma arquitetura para um serviço de tempo,
distribuindo informações para redes amplamente distribuídas como a Internet.
O NTP [NTP08] faz os ajustes de fase e freqüência através de um disciplinador de
relógio, com o objetivo de melhorar a qualidade da hora fornecida pelo relógio de sistema em
qualquer instante. Ambos são alimentados por dados obtidos através de requisições a relógios de
referência na Internet, e por dados obtidos do próprio relógio de sistema local para efeito de
comparação. Tendo-se uma boa conexão de rede até um relógio de referência, o NTP pode ser
configurado para garantir um erro inferior na ordem de microsegundos.
4.5.3.1. Arquitetura do protocolo NTP
O protocolo NTP utiliza como meio de comunicação redes baseadas no protocolo IP,
implementando um modelo de sincronização hierárquico distribuído, apresentando conceito de
stratum (estrato). Os servidores de stratum 1 são máquinas ligadas diretamente a dispositivos
conhecidos como "relógios de referência" (ou servidores stratum 0) de elevada precisão. Estes
dispositivos podem ser relógios atômicos, receptores GPS, ou receptores de rádio. Este protocolo
utiliza a camada de transporte UDP e a comunicação entre cliente e servidor é feita através da
porta 123.
Qualquer servidor NTP que tenha como referência de tempo um servidor stratum 1 passa
a ser um stratum 2, qualquer Servidor NTP que tenha como referência de tempo um servidor
stratum 2 passa a ser um stratum 3, e assim por diante. Na prática, os clientes/servidores NTP
43
são ligados a vários outros servidores com o stratum mais baixo possível, e com o menor
caminho de rede entre eles.
A Figura 5 apresenta de forma esquemática uma sub-rede NTP, onde os números em cada
nó representam o valor do stratum e cada servidor na sub-rede de sincronização é configurado
com outro servidor denominado par (peer) de sincronização. As linhas em destaque representam
uma sincronização ativa e a direção do fluxo da informação de tempo. As linhas mais finas
representam caminhos dos quais a informação de tempo é trocada entre os pares, mas não
necessariamente utilizada para sincronização dos relógios locais.
Figura 5: Estrutura Hierárquica do TP. [WPER08]
4.5.3.2. Tipos de associação
As relações entre os diferentes servidores NTP são normalmente chamadas de associações.
Elas podem ser:
Permanentes: criadas por uma configuração ou comando e mantidas sempre.
Priorizáveis (preemptables): criadas por uma configuração ou comando, podendo ser
desfeitas no caso de haver um servidor melhor, ou depois de um certo tempo.
Efêmeras ou transitórias: criadas por solicitação de outro dispositivo NTP, podendo ser
desfeitas em caso de erro ou depois de um certo tempo.
Os servidores NTP são sincronizados entre si de três (3) maneiras:
Cliente - Servidor: considerada uma associação permanente e a forma mais comum de
configuração, onde um dispositivo faz o papel de cliente, solicitando informações sobre o
tempo a um servidor, e o servidor responde à solicitação do cliente com informações
sobre o tempo.
Simétrica: dois ou mais dispositivos NTP podem ser configurados como pares (peers), de
forma que possam tanto buscar o tempo, quanto fornecê-lo, garantindo redundância
mútua. Essa configuração faz sentido para dispositivos no mesmo estrato, configurados
também como clientes de um ou mais servidores.
44
Broadcast ou Multicast: O NTP pode fazer uso de pacotes do tipo broadcast ou multicast
para enviar ou receber mensagens de tempo. Esse tipo de configuração pode ser vantajosa
no caso de redes locais com poucos servidores alimentando uma grande quantidade de
clientes.
4.5.3.3. Métricas relativas à Qualidade da Sincronização
São as métricas que caracterizam a qualidade da sincronização obtida e mantida por uma
rede NTP [NTP08]. O NTP calcula as métricas clock offset, RTT, jitter e dispersão.
Clock Offset: O clock offset, ou simplesmente offset, é o valor do ajuste necessário ao
relógio local para colocá-lo em fase com o relógio de referência, ou seja, é a diferença
entre esses relógios. É o indicador mais importante da qualidade da sincronização.
Quanto menor o offset, melhor é a sincronização.
RTT - Atraso para cada associação (par) e a raiz. A métrica de atraso ou distância entre
dois nós da rede é o RTT. O protocolo NTP calcula o atraso para cada associação e a
distância para a raiz, que representa o valor acumulado do RTT para a origem da
referência de tempo primária na sub-rede de sincronização. O NTP assume que o
caminho de rede entre hosts é simétrico.
Jitter: Para os pares de strato, esse valor é calculado pelo algoritmo clock filter e, em
seguida, utilizado pelo algoritmo clustering como uma métrica de qualidade que
representa a variação nas amostras de offset para cada associação. Essa variação ocorre,
em geral, devido a características na infra-estrutura da rede, como variação do atraso,
caminhos congestionados ou assimétricos. Para o sistema, esse valor representa a melhor
estimativa de erro na computação do offset.
Dispersão para a raiz e para a associação - O protocolo NTP calcula também a dispersão
para a raiz e para o par (associação) A dispersão indica o erro máximo em relação à fonte
de referência (raiz ou par);
4.5.3.4. Algoritmos de Sincronização
Funções associadas:
1. Obter, à partir de diversas amostras, informações de tempo de um determinado servidor,
como o deslocamento (diferença de tempo entre dois relógios), dispersão (desvio ou erro
estimado nas leituras do relógio), e jitter (variação das amostras do offset).
2. Discernir, dentre um conjunto de servidores, quais fornecem o tempo correto.
45
3. Escolher, dentre os servidores que fornecem o tempo correto, qual é a melhor referência.
4. Disciplinar o relógio local, descobrindo seus principais parâmetros de funcionamento,
como precisão, e escorregamento (instabilidade na freqüência do oscilador), ajustando-o
de forma contínua e gradual, mesmo na ausência temporária de referências de tempo
confiáveis, para que tenha a melhor exatidão possível.
Para executar essas funções, o NTP utiliza os diferentes tipos de algoritmos descritos a
seguir.
Algoritmo de Filtro de Relógio
Através da troca de mensagens, o NTP consegue as informações de atraso e deslocamento do
relógio local para um servidor. Essa troca de mensagens se repete, periodicamente com um
período dinamicamente controlado pelo NTP. Não há apenas um valor de atraso e um de
deslocamento para cada servidor, mas um conjunto deles, provenientes das diversas trocas de
mensagens. A partir dessa lista de valores, este algorítmo calcula o valor de atraso (delay), de
deslocamento (offset) e de variação (jitter).
Cada amostra da mensagem, é composta de 4 valores: atraso, deslocamento, dispersão e
estampa de tempo (timestamp). A estampa de tempo indica quando a amostra chegou. A
dispersão é o erro estimado do relógio do servidor remoto.
A lista com os valores é ordenada em função do atraso, ou seja, as amostras com menor
atraso são consideradas melhores e, deste modo, é formada uma lista com as amostras mais
recentes e ordenadas em função do atraso. Da primeira entrada dessa lista são retiradas as
variáveis atraso e deslocamento (para cada par cliente - servidor há uma variável de cada tipo).
A dispersão e a variação são calculadas levando-se em conta todos os valores da lista.
Algoritmo de Seleção dos Relógios
Com o cálculo dos principais parâmetros referentes a cada servidor interligado, este
algoritmo tenta descobrir quais deles são confiáveis e quais não. Para a seleção dos relógios
confiáveis, o NTP considera como verdadeiro o deslocamento que se encontra dentro de um
determinado intervalo de confiança. Esse intervalo é calculado, para cada associação com um
servidor, da seguinte forma:
intervalo de confiança = (deslocamento/2) + dispersão.
46
Os servidores cujos valores de deslocamento ficam fora do intervalo de confiança, são
considerados como relógios falsos.
Algoritmo de Agrupamento
Este algorítmo trabalha com os servidores que são relógios verdadeiros, utilizando técnicas
estatísticas com o objetivo de selecionar os melhores dentre eles. Os critérios de seleção
utilizados são:
Valor do estrato (stratum)
A distância para a raiz
A variação do offset (jitter)
Neste processo alguns servidores são descartados, sendo chamados de relógios afastados
(outlyers). Os que permanecem são chamados de relógios sobreviventes (survivors). O melhor
dos relógios sobreviventes é considerado como par do sistema (system peer).
Algoritmo de Combinação de Relógios
Se o algorítmo de agrupamento encontrar apenas um sobrevivente, ele será o par do
sistema, e é utilizado como referência para ajustar o relógio local. Se um servidor for
configurado como tendo preferência sobre os demais e estiver dentre os sobreviventes, ele será
considerado como par do sistema e mesmo que existam outros sobreviventes, estes serão
ignorados. Nestes casos, este algoritmo não é utilizado.
Para os demais casos, o algorítmo de combinação de relógios calcula uma média
ponderada dos deslocamentos dos relógios, com o objetivo de aumentar a exatidão.
Algoritmo de Disciplina do Relógio Local
O processo de disciplina controla a fase e a freqüência do relógio do sistema. Ele é
baseado na combinação de duas filosofias de controle bastante diferentes entre si: Phase Locked
Loop (PLL) e Frequency Locked Loop (FLL)
O controle baseado em fase é melhor para as ocasiões onde há uma grande variação
(jitter). Essa abordagem procura minimizar o erro no tempo, controlando indiretamente a
freqüência.
47
O controle baseado em freqüência é melhor quando há instabilidades na freqüência
(variações mais lentas que o jitter). Esta abordagem controla diretamente a freqüência, e
indiretamente o erro no tempo.
O NTP disciplina o relógio local de forma contínua e gradual, mesmo em períodos onde
não é possível consultar servidores de tempo. As características do relógio local são medidas, e
se tornam conhecidas do NTP.
4.6. Conclusão
A falta de sincronização em uma rede pode gerar falhas na execução correta das tarefas
do sistema, bem como perda de dados, problemas de segurança e de confiabilidade. Além disso,
a qualidade da sincronização depende da exatidão e da resolução dos relógios das fontes de
referência, da troca de mensagens na rede e da existência de muitos pares de sincronização.
Todos estes aspectos devem ser investigados individualmente.
Neste capítulo foi explicado que para realizar experimentos de medição em rede como a
Internet, muitas vezes, também se faz necessário a utilização de um relógio externo para a
sincronização das máquinas. A precisão dessa referência externa varia conforme a natureza da
rede que está sendo avaliada. Tipicamente para redes de alta velocidade deve ser da ordem de
milisegundos.
Foram apresentados neste capítulo algoritmos de sincronização, interna e externa,
baseados em trocas de mensagens em rede. Dentre estes, os algoritmos de Cristian e Berkeley
possuem a grande desvantagem de serem destinados ao uso de uma Intranet. Por outro lado o
NTP é um serviço de sincronização baseado em uso para Internet e que possui grande eficiência,
pois apresenta 5 tipos de algoritmos que se destinam não só a acertar a hora local de cada
máquina, mas também a disciplinar seus relógios. Este serviço também apresenta melhor
robustez e escalabilidade, o que é resultante da redundância dos caminhos de disseminação.
48
Capítulo 5
Ferramentas para Geração e Medição de Tráfego
5.1. Introdução:
A geração de tráfego sintético possui várias utilidades como, por exemplo, a medição de
redes para conhecer as suas características de desempenho e qualidade, e a coleta de dados
históricos e em tempo real para atividades de engenharia de tráfego.
Nos últimos tempos, muitas infra-estruturas de medição de redes foram propostas como
forma de avaliar eficientemente o desempenho das redes de telecomunicações. Apesar das
vantagens apresentadas por essas infra-estruturas, a sua utilização em larga escala ainda é
problemática. Isso ocorre principalmente devido a problemas de escalabilidade no gerenciamento
de equipamentos de diferentes domínios administrativos.
Cada vez mais as simulações de geração de tráfego devem refletir não apenas a grande
escala dos cenários reais, mas também a enorme variedade das fontes de tráfego, em termos tanto
de protocolos como de padrões de geração de dados. A simulação de tráfego de camada 4 a 7,
sejam eles VoIP, FTP, Telnet, DNS , dentre outros, pode auxiliar na configuração de redes de
alto desempenho.
49
5.2. Ferramentas de Geração e Medição
As ferramentas de geração e medição de tráfego variam desde comandos incluídos nos
sistemas operacionais como ping [ICMP81] e Traceroute [TCR89], passando por ferramentas
(softwares) gratuitas de código aberto, até sistemas e pacotes comerciais. A grande diferença
entre essas, é a limitação das medições a serem utilizadas. Os comandos incluídos nos sistemas
operacionais se limitam a medir o retardo unidirecional ou de ida-e-volta através do envio de
pacotes ICMP [ICMP81]. Já as ferramentas (sotwares) possuem uma série de artifícios para
gerar tráfego em uma rede, podendo caracterizar determinados tráfegos de acordo com um perfil
previsto.
Como parte das atividades desenvolvidas para esta dissertação, foi realizado um estudo
comparativo entre as ferramentas disponibilizadas publicamente para a geração de tráfego de
rede. Para tal, foram utilizados como referências documentações confiáveis como meio de obter
detalhes sobre critérios e características relevantes, para que seja feita uma comparação das
ferramentas de forma mais precisa.
5.3. Avaliação do software
A norma NBR 13596 [NBR96] define características que descrevem a qualidade de um
software. São elas:
a) Funcionalidade - Conjunto de atributos que evidenciam a existência de funções e suas
propriedades especificadas. As funções são as que satisfazem as necessidades explícitas
ou implícitas do usuário;
b) Usabilidade - Conjunto de atributos que evidenciam o esforço necessário para se poder
utilizar o software, bem como o julgamento individual desse uso, por um conjunto
explícito ou implícito de usuários;
c) Manutenibilidade - Conjunto de atributos que evidenciam o esforço necessário para fazer
modificações específicas no software;
d) Portabilidade - Conjunto de atributos que evidenciam a capacidade do software de ser
transferido de um ambiente para outro.
50
5.4. Critérios de Comparação
O critério de comparação utilizado foi o de buscar nas ferramentas, características para
atuar em testes de desempenho de rede de alta velocidade, bem como das aplicações por elas
suportadas.
5.5. Ferramentas Analisadas
Para avaliar as ferramentas, o ponto de partida foi a documentação disponível através da
página dos desenvolvedores na Internet. Das ferramentas encontradas na Internet, foi verificado
que muitas tiveram seu uso descontinuado, e por isto não entraram no quadro de comparação. O
segundo passo foi instalar cada uma das ferramentas através do sistema operacional Linux
Slackware 11.0, a fim de verificar características de configuração e o modo como cada
ferramenta funciona, além de buscar maiores detalhes sobre cada ferramenta.
5.5.1. TMG
O Traffic Monitor Generator - TMG [TMG08] é um software desenvolvido pela
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).
O objetivo do TMG é medir o atraso de ida-e-volta de pacotes e detectar possíveis
variações estatísticas deste retardo (jitter). Essa ferramenta utiliza o esquema monitor/refletor
para cálculo dessas estatísticas, sendo otimizada para medidas de desempenho de alta precisão.
A ferramenta é composta de quatro programas: Gerador, Monitor, Refletor e SendWait,
que podem ser utilizados em conjunto ou separadamente, e possuem ajuda na linha de comando.
Os programas desenvolvidos para as pilhas UDP/IP e TCP/IP fazem uso de programação socket
BSD padrão, com versões para os sistemas operacionais Solaris, Linux e FreeBSD.
Cada variante do programa monitor (UDP, TCP, ATM), exceto a variante TCP, apresenta
dois tipos de chamadas:
Monitor: mais adequado a sessões de pequena duração, quando se deseja uma medição
rápida dos parâmetros de latência do ambiente de rede sendo avaliada.
Monitor2: é otimizado para sessões de maior duração, ideal para situações onde se deseja
determinar possíveis variações estatísticas no comportamento da rede, durante um período mais
longo de observação.
51
Os programas refletores têm como única função a leitura e subseqüente retransmissão das
PDU`s enviadas pelos programas monitores equivalentes, sem qualquer processamento extra de
informação. Já os programas geradores têm por objetivo a geração de tráfego de fundo, durante a
realização dos experimentos. Esses programas permitem a geração de grandes volumes de
tráfego (dependendo da capacidade da estação sendo utilizada), sendo capazes de congestionar
ambientes de rede local como Fast Ethernet, permitindo simulações de uma rede com carga.
5.5.2. MGE
O Multi-Generation - Mgen [MGE08] é um conjunto de ferramentas desenvolvidas pelo
Laboratório de Pesquisa Naval [NRL047] dos EUA. Esta ferramenta permite gerar e medir
tráfego UDP, tanto unicast quanto multicast. Possui suporte para o protocolo RSVP (Resourse
Reservation Potocol) e permite a criação de scripts utilizando o campo TOS (Type of Service) do
cabeçalho IP. É multi-plataforma, sendo atualmente suportado pelos seguintes sistemas
operacionais: SunOS 4.1.x e 2.x, Linux, Solaris-i386, NetBSD e FreeBSD.
Essa ferramenta é constituída basicamente por duas aplicações: Mgen e Drec e alguns
programas utilitários. O Mgen gera padrões de tráfego, e o Drec (Dynamic-receiver) recebe e
armazena o tráfego gerado pelo programa Mgen. Os utilitários: Mcalc (Multi-calculator) analisa
os arquivos criados pelo Drec e mostra estatísticas do tráfego recebido; o Rcalc é um
visualizador gráfico dos níveis de tráfego por fluxo; o Allcalc gera fluxo estatístico incluindo a
taxa média de pacote, a taxa média de bit e a taxa média de atraso. Já o script Ez através da
execução do utilitário Allcalc, gera um arquivo em formato gif para ser utilizado pela ferramenta
gnuplot e o Txdelay produz um arquivo texto do atraso de transmissão de acordo com o tempo.
A geração do tráfego é realizada através de um arquivo de script que emula padrões de
tráfego de aplicações UDP/IP unicast ou/e multicast de forma periódica ou através de uma
função de POISSON. Isso torna possível a quantificação da taxa de transmissão de pacotes por
segundo e do tempo de duração da geração de pacotes. Antes de executar o Mgen, é necessário
executar a ferramenta Drec na máquina cliente através da linha de comando, e este é o
responsável por criar um relatório com as informações do tráfego recebido.
Existem duas formas de visualização do tráfego: em modo texto ou modo gráfico. Em
modo texto, deve-se executar o utilitário Mcalc para a geração de relatório que apresenta
estatísticas do tráfego recebido separado por fluxo, e o sumário de todos os fluxos transmitidos.
Nessas estatísticas são fornecidas informações sobre a identificação do fluxo, a origem e o
destino do fluxo, quantidade de pacotes recebidos, taxa de pacotes e dados recebidos, taxa
média, máxima e mínima do atraso, a variação do atraso e o número de pacotes descartados. Para
52
a visualização gráfica do tráfego, deve-se executar o script Ez, que através da ferramenta gnuplot
gera estatísticas por taxa média de pacote, taxa média de bits, e da taxa média de atraso.
5.5.3.Rude/Crude
O Rude/Crude [RUD08] é composto de duas ferramentas que foram desenvolvidas pela
Universidade de Tampere, na Finlândia.
O Rude é executado através de um arquivo de configuração em formato texto que permite
configurar os fluxos a serem gerados e modificar o comportamento desses fluxos depois de
iniciada sua transmissão. Porém, essa ferramenta só é capaz de gerar e medir tráfego UDP.
O Rude permite também o assinalamento do byte TOS do cabeçalho IP, e a criação de
novos tipos de fluxo e tráfego. Não existe opção de execução dos parâmetros utilizados no
arquivo de script através da linha de comando.
O Crude é a ferramenta que recebe os dados gerados pelo Rude e, na sua forma padrão,
exibe informações sobre o tráfego recebido na tela, permitindo o seu redirecionamento para um
arquivo em binário, otimizando as operações de I/O. São armazenadas neste arquivo,
informações sobre a identificação do fluxo, o número de seqüência do pacote transmitido, o
tempo de transmissão e recepção, e o tamanho do pacote em bytes.
Apesar de não fazer parte do pacote do Rude/Crude, foi desenvolvido um utilitário,
também pela Universidade de Tampere, chamado qosplot, que permite a conversão dos arquivos
gerados pelo Crude. O qosplot é uma ferramenta que utiliza os arquivos gerados pelo Crude
como entrada e gera arquivos de dados e de comandos para o utilitário gnuplot. Através deste
utilitário, é gerado um arquivo em formato HTML, onde são apresentados diversos gráficos com
características de QoS com as informações de percentual de perda de pacotes, vazão, latência,
variação da latência, além de um sumário destas características.
5.5.4. IPERF
O IPERF [IPF08] é um projeto desenvolvido pelo ational Laboratory for Applied
etwork Research - NLANR [NLAN08], fundado pela ational Science Foundation - NSF. É
um software com características para análise de desempenho de redes, que gera tráfegos com
perfis variados tanto para o TCP quanto para o UDP.
Este software foi desenvolvido para ser uma alternativa moderna para a medição de
desempenho e utilização de banda de conexões TCP e UDP. Como a maioria das ferramentas de
53
geração de tráfego, o IPERF utiliza o modelo cliente/servidor, onde o servidor é capaz de
manipular múltiplas conexões ao invés de encerrar a execução após um único teste.
Para realizar as medições, o IPERF envia pacotes do cliente de forma bastante rápida. A
informação é enviada diretamente da memória do cliente para a memória do servidor. Porém,
para redes de alta velocidade, freqüentemente é necessário utilizar múltiplos fluxos para
maximizar a banda.
O tempo de geração do tráfego pode ser determinado através de um intervalo específico,
ou da quantidade de dados a ser transmitida. Ao final do experimento, ou periodicamente em
intervalos especificados, são gerados relatórios de perda de pacotes, jitter, e banda. São relatórios
em texto, utilizando a unidade de dados mais adequada.
5.5.5. DITG
O Distributed Internet Traffic Generator – DITG [DITG08] é uma ferramenta criada pelo
Departamento de Informática da Universidade de Nápoli na Itália, cuja proposta é poder ser
utilizada facilmente através de um conjunto de experimentos que possam ser repetidos,
utilizando uma mistura confiável e realista dos tipos de tráfego disponíveis.
O DITG pode gerar tráfego de acordo com várias distribuições de probabilidade. Esta
ferramenta foi desenhada para a geração de tráfego de camada de aplicação, suportando os
seguintes protocolos: TCP, UDP, ICMP, DNS, Telnet, VoIP (G.711, G.723, G.729, Voice
Activity Detection). Com o DITG é possível a reprodução de condições de rede muito
complexas, sob diferentes cargas e configurações de tráfego, permitindo também a investigação
de efeitos de escala. Esta ferramenta é capaz de gerar tráfego a altas taxas, sendo bastante
adequada para redes funcionando em alta velocidade.
O DITG permite que tanto a duração do experimento, como o retardo em relação ao
tempo de início do experimento, possam ser configurados.
Para analisar os resultados dos experimentos é utilizado o ITGDec, um decodificador
desenvolvido para a plataforma de geração DITG. A partir dos arquivos de log gerados pela
origem (ITGSend) e pelo destino (ITGRecv), o ITGDec calcula os valores médios da taxa de
transmissão, retardo e jitter de todo o experimento, ou de um intervalo específico.
Embora não faça parte do pacote de instalação, o DITG permite utilizar o software
Octave [OCT08]. Este é o responsável por transformar o arquivo decodificado pelo utilitário
Drec, em um arquivo gráfico, disponibilizando informações sobre velocidade de transmissão,
atraso, variação de atraso e quantidade de pacotes perdidos durante um intervalo de tempo
especificado.
54
5.6. Comparação das ferramentas
A seguir estão tabuladas as informações mais importantes das ferramentas avaliadas para
que seja possível sua comparação de forma simples e sistemática. Não é feito nenhum
julgamento quanto a melhor ferramenta, uma vez que cada uma pode ser a mais indicada para
determinado tipo de medição e de ambiente, porém como o foco deste capítulo está voltado para
situações de testes para análise de desempenho de uma rede de alta velocidade, o objetivo é o de
buscar ferramentas que melhor satisfaçam estas características.
Os itens (F), (M), (P) e o (U) representam respectivamente, funcionalidade,
manutenibilidade, portabilidade e usabilidade. Estes itens estão presentes na primeira coluna das
tabelas seguintes, representado as características de qualidade de software definidas pela NBR
13596 [NBR96].
Os critérios de julgamento das comparações mostradas nas tabelas foram definidos em
função dos testes da caixa-preta que tem como objetivo testar as interfaces de entrada e saída.
Quando um item é marcado com o caracter “”, significa que o mesmo encontra-se presente na
ferramenta avaliada, caso contrário, o item será marcado com o caracter “”.
As informações, que são na sua maioria auto-explicativas ou se referem a métricas já
discutidas no capítulo 3, estão divididas em blocos de acordo com a sua utilização e/ou seu tipo.
55
5.6.1. Características gerais das ferramentas
Quadro 2: Características de funcionamento
Produtos NBR DITG IPERF MGEN Rude TMG
Modo de
Entrada
Arquivo de configuração (Script) U
Comand Line Interface (CLI) U
Interface Gráfica U
Caracterítica
Ipv6 F
RSVP F
TOS F
Escuta de múltiplas portas F
ATM nativo F
Fontes M
Sistema
Operacional
Sun P
Solaris P
Linux P
NetBSD P
FreeBSD P
Win32 P
HP P
Irix P
Digital Unix P
De acordo com o Quadro 1, pode-se observar que a Mgen é a ferramenta que possui o
maior número de características necessárias para o funcionamento em um ambiente onde
aplicações possam requerer certa qualidade de serviço.
56
Quadro 3: Tipos de tráfego
Produtos NBR DITG IPERF MGEN Rude TMG
TCP F
UDP F
ICMP F
VoIP F
Telnet F
DNS F
Multicast F
Em Rajadas F
Tráfego de Fundo F
No Quadro 2 as ferramentas que apresentaram maior flexibilidade quanto aos tipos de
tráfego existentes foram a DITG e a IPERF.
Quadro 4: Parâmetros de entrada (UDP)
Parâmetros NBR DITG IPER
F
Mgen Rude TMG
Hora de inicio da transmissão do fluxo F
Help U
Endereço destino F
Porta destino F
Tamanho do pacote(bytes) F
Taxa de pacotes F
Intervalo de transmissão entre pacotes F
Intervalo de transmissão entre rajada F
Duração da sessão F
Especificação do Meio físico F
Suporte a Múltiplas CPU F
Total de pacotes a serem gerados F
O Quadro 3 mostra os parâmetros de entrada para tráfego UDP de cada ferramenta
analisada, indicando que há características de funcionalidades que estão disponíveis em uma
única ferramenta. Por exemplo, o parâmetro “Especificação do meio físico”, que somente está
presente na ferramenta TMG, e é utilizado para cálculo das taxas efetivas geradas para o meio
físico no final da transmissão, ou o parâmetro de “Hora de Início de Transmissão” utilizada pela
ferramenta Mgen, que determina a hora exata de inicio da transmissão do fluxo de teste.
57
Quadro 5: Parâmetros de entrada (TCP)
Parâmetros DITG IPERF TMG
Endereço destino
Porta destino
Tamanho do pacote (Bytes)
Intervalo entre transmissões consecutivas (us)
Duração da sessão em segundos
Duração da sessão em bytes
Suporte a Múltiplos Processadores
Número de pacotes a serem gerados
Intervalo entre rajada
Taxa de pacotes transmitidos por segundo
O Quadro 4 mostra os parâmetros de entrada para tráfego TCP de cada ferramenta
analisada. Como o Rude/Crude e Mgen não possuem parâmetros para emular tráfego TCP, não
foi utilizada esta tabela na composição das características dada às ferramentas analisadas, visto
que no Quadro 2, foi considerado como uma característica geral o fato da ferramenta gerar
tráfego UDP.
A ferramenta IPERF é a mais rica nos parâmetros de entrada, para a realização de
experimentos utilizando um perfil de tráfego específico para o TCP.
Quadro 6: Informações de saída
Informações NBR DITG IPER
F
Mgen Rude TMG
Identificação do fluxo
U
Identificação dos pares de
máquina
U
Separação por fluxo
U
Qtd. de pacotes (blocos)RX
F
Qtd. de pacotes (blocos)TX
F
Média de atraso
F
Atraso
F
Tempo de resposta
F
Vazão F
Descarte total
F
Taxa de transmissão
F
Variação de atraso (Jitter)
F
O Quadro 5 mostra informações dos parâmetros de saída dos relatórios de cada
ferramenta analisada. Através dessas, pode-se observar que somente a ferramenta TMG não
58
fornece informações de variação de atraso no relatório gerado, sendo essa funcionalidade
considerada importante para uma ferramenta com características de testes de desempenho.
5.7. Justificativa de escolha das ferramentas
Todas as ferramentas em estudo ofereceram facilidade de instalação e uso, não
necessitando de configurações adicionais ao sistema operacional.
As ferramentas foram analisadas segundo a norma NBR 13596 [NBR96] e procurou-se
selecionar ferramentas que tivessem perfil para testes de desempenho, e que por sua vez
pudessem funcionar com várias aplicações distribuídas, já que a simulação de diferentes tráfegos
como VoIP, Telnet, ICMP, dentre outros, pode auxiliar na geração de tráfego para redes de alto
desempenho, permitindo a coleta contínua, e em tempo real, da qualidade e de condição da
mesma.
Baseando-se nos critérios de comparação descritos anteriormente para seleção das
ferramentas, a primeira ferramenta escolhida foi o DITG, por esta permitir a possibilidade de
gerar diferentes perfis de tráfego, controlando seus parâmetros e simulando as principais
aplicações utilizadas em uma rede IP. Também foi considerada a taxa máxima de geração desta,
visando especificamente a geração de tráfego a taxa de Gbps.
A segunda ferramenta escolhida foi a IPERF, pela capacidade que esta tem de obter
diversas medidas ativas, de forma a permitir a avaliação de desempenho de redes, incluindo
enlaces, equipamentos e serviços.
Veja a seguir as principais características observadas nas ferramentas escolhidas:
a) IPERF: Esta ferramenta apresentou boas características de funcionalidade e
usabilidade, sendo toda criada com base em testes de medição de desempenho de
enlace de rede, além de possuir a melhor riqueza de parâmetros de entrada para
emular tráfego TCP. É uma ferramenta que foca basicamente dois tipos de testes:
desempenho e tempo de resposta e, conseqüentemente, os resultados apresentam a
quantidade de pacotes transmitidos e recebidos, a taxa de transmissão e informações
sobre desempenho (throughput e response time). É uma ferramenta muito utilizada
pela comunidade de pesquisa internacional, sendo, portanto, bem aceita em termos de
confiabilidade de resultados.
b) DITG: Esta ferramenta tem como característica principal gerar um conjunto de
experimentos que possam ser repetidos utilizando uma mistura bastante realista dos
tipos de tráfego disponíveis para uma aplicação. Com o DITG é possível também a
59
investigação de efeitos de escala para os diferentes tráfegos gerados, sendo bastante
útil para experimentos que envolvam engenharia de tráfego.
5.8. Projetos de Medição Ativa
Existem diversos projetos que fazem medições ativas de desempenho fim a fim na
Internet (AIEPM – Active Internet End-to-end Performance Measurements). A principal
diferença desses projetos para as ferramentas avaliadas no item anterior é sua utilização
específica na Internet e a grande abrangência geográfica, distribuindo as tarefas de medições
entre um grande número de pontos. Outra diferença importante é a limitação em definir os
parâmetros de transmissão e dos pacotes de teste. Na maioria desses projetos, a medição é
baseada em ferramentas já conhecidas, como ping [ICMP81] e traceroute [TCR89], ou na
implementação das recomendações do IETF [IETF08].
5.8.1. CAIDA
A Cooperative Association for Internet Data Analysis - CAIDA [CAID08] é uma
associação colaborativa com participantes dos setores comercial, governamental e acadêmico. O
principal objetivo dessa associação é a investigação da estrutura e do comportamento da Internet
através de medições para uma melhor compreensão da rede para extensão a níveis globais. Dessa
forma, os objetivos se dividem em medições e análise da infra-estrutura da Internet, investigação
de novas tecnologias para melhorar o desempenho da rede, caracterização do comportamento do
tráfego presente na rede através de medições passivas e ativas, e o desenvolvimento de
ferramentas para análise e visualização de características da rede.
Atualmente a CAIDA vem se concentrando no desenvolvimento de ferramentas para a
medição, análise e visualização de dados da Internet. Alguns exemplos de ferramentas são a
CoralReef, criada para a análise de dados gerados por pontos de medição passiva, e a Skitter
criada para a coleta de dados de forma a obter o mapeamento de estrutura da Internet.
Atualmente mais de 23.000 destinações são monitoradas a partir de 20 pontos distribuídos nos
EUA, Europa e Asia.
5.8.1.1. Skitter
Skitter [SKT08] é uma ferramenta que propõe analisar topologia e desempenho na
Intenet. Esta ferramenta determina o caminho unidirecional entre a sua localização, definida
como origem, e um ou mais destinos, utilizando um método semelhante ao traceroute, ou seja,
60
testando cada enlace ao longo do caminho através do envio de vários pacotes ICMP e
incrementando o campo TTL (time-to-live) do cabeçalho IP. Dessa forma, são identificadas
mudanças de roteamento persistentes. As medições ativas realizadas são: retardo de ida e volta,
topologia e variação do atraso (Jitter). A figura 5 desmonstra os pontos de atuação dos servidores
Skitter.
Figura 6: Mapa dos servidores Skitter. [SKT08]
5.8.2. AMP – Active Measurement Program
O AMP é um projeto desenvolvido pelo laboratório Nacional de Redes Aplicadas
[NLAN08]. Atualmente a malha de medição do AMP conta com 150 monitores instalados pelo
mundo.
Os monitores AMP são compostos, basicamente, por medidores denominados de Amplets
e coletores ou centralizadores de dados chamados de DataCollectors. Os amplets utilizam o
fping para enviar pacotes ICMP para múltiplos hosts simultaneamente, enquanto os
DataCollectors coletam os dados que foram coletados pelos Amplets e os armazena em seus
discos emitindo os resultados na forma de relatórios.
Amplet é um medidor que faz parte da estrutura de um monitor AMP. Um Amplet faz
basicamente a medição de atraso de ida e volta e perda de pacotes a cada minuto e com uma
variação aleatória de quinze segundos de espera, e da medição da topologia a cada dez minutos e
com variação aleatória de quinze segundos de espera. Utilizando a ferramenta traceroute um
Amplet conhecido dos outros amplets se comunica fazendo as medições direcionadas a um ao
outro, através de uma configuração interna de uma lista de Amplets conhecidos.
O DataCollector ou simplesmente “Coletor de Dados” somente recebe dados de
medições gerados pelos Amplets. Feita a coleta dos dados, o DataCollector os armazena e gera
os gráficos e estatísticas a partir de solicitações feitas pelos usuários para visualização dos
relatórios através da interface web [WIKI08]. No momento em que esses relatórios são
61
requeridos pelo usuário, estas requisições geram um overhead grande no sistema e podem
interferir nas medições realizadas. Dessa forma, a divisão entre Amplets e DataCollector se faz
necessária tanto para não haver interferência nas medições como também para a centralização
dos dados num ponto distinto.
5.8.3. Surveyor
O Surveyor [SUR08] é um projeto criado por duas organizações ligadas à pesquisa:
Advanced etwork Services – ANS [ANS08] e Common Solutions Group – CSG [CSG08]. Seu
principal objetivo é criar tecnologia e infra-estrutura de medição permitindo aos usuários e
provedores de serviços terem um entendimento preciso do desempenho e da confiabilidade para
determinados caminhos na Internet. Permite também distinguir qual segmento causa limitações,
utilizando testes ativos unidirecionais ao longo de caminhos entre máquinas dedicadas à
realização de medições. Essas máquinas ficam localizadas em alguns sites associados. A
comunidade de interesse são os centros de pesquisa e de educação superior dos Estados Unidos,
ligados ao CSG e à ANS.
O Surveyor utiliza as métricas padronizadas pelo grupo de trabalho IPPM do IETF
[IPPM08]. As medições ativas realizadas são: retardo e perda de pacotes.
5.9.Comparação dos Projetos Avaliados
Os projetos podem ser divididos entre o tipo de medição que executam (unidirecional ou
ida e volta), a necessidade de uma máquina dedicada para as medições, o tipo de sincronismo
que utilizam entre as máquinas, o tamanho dos pacotes usados para as medições, e os locais de
atuação dos projetos. Essas informações estão tabuladas na Tabela 1 a seguir, para que seja
possível a comparação entre os projetos apresentados.
Tabela 1: Comparação dos Projetos de Medição Ativa
Surveyor AMP Skitter
Método
Recomendações do
IETF
Ping Traceroute
Máquina
Dedicada Dedicada Dedicada
Sincronização
GPS NTP NTP
Tamanho do
pacote
40 Bytes 64 Bytes 53 Bytes
Locais de Atuação
US, CA, CH, NL e
NZ
US, NZ, NO Ásia, CA, UK e US
62
A base do projeto Skitter possui um diferencial em relação aos demais, que é o de buscar
mapear a Internet como um todo através de um grande volume de medições, sendo considerado
um projeto mais genérico, não direcionando seu monitoramento a nenhum fim específico. Já o
Surveyor é o projeto que realiza medidas mais freqüentes, porém não disponibiliza seus dados
para o acesso do público.
5.10. Conclusão
Através do estudo comparativo de ferramentas de geração de tráfego realizado neste
capítulo, observa-se que dependendo das características implementadas em um ambiente de
teste, determinadas ferramentas são mais atrativas que outras. Porém, como todo o foco deste
trabalho está voltado para a reprodução de condições de redes complexas sob diferentes cargas
de tráfegos, foram escolhidas apenas as ferramentas IPERF e DITG.
A maioria dos projetos de medição ativa descritos através deste capítulo trabalha com
medições voltadas para uso de ping [ICMP81] ou traceroute [TCR89], o que torna alguns
resultados duvidosos, pois medições como perda de pacotes no projeto AMP, é definida pelo não
recebimento de quatro respostas ao ICMP, ficando difícil caracterizar o congestionamento, já
que esta perda geralmente ocorrerá quando houver falhas na rede, não sendo uma ferramenta
atualmente muito adequada para a detecção de congestionamento. Além do mais, estes projetos
inviabilizam medições destinadas a estudos específicos, já que não permitem a definição do tipo
de tráfego a ser configurado para uma determinada medição.
63
Capítulo 6
SCGT: Sistema de Geração de tráfego
Distribuído
6.1. Introdução
Os ambientes que usam diversas ferramentas de geração de tráfego sintético têm como
principal dificuldade a carência por infra-estruturas de coleta que sejam flexíveis e adaptáveis às
aplicações dos usuários finais, bem como às ferramentas que fazem uso dos dados de medições.
Essas razões levam a uma forte tendência para a utilização de Serviços Web nas infra-estruturas
de medições, como forma de reduzir os problemas de interoperabilidade das aplicações. Isso faz
com que cada ferramenta exponha as suas funcionalidades de forma bem definida e em forma de
serviços, utilizando a Web [WIKI08] como o principal meio de comunicação.
Apesar de algumas ferramentas destinadas ao uso de medição ativa serem bastante
utilizadas, podendo ser encontradas livremente pela Web, poucos trabalhos significativos foram
realizados em torno da visualização dos tráfegos gerados, e do sincronismo realizados por estes.
Com base nessas informações, foi projetado o SCGT, um Sistema de Coordenação para
Geradores de Tráfego Sintético. Este sistema permite gerar tráfegos dos mais variados perfis,
realizando testes simultâneos e agendados entre as máquinas envolvidas em experimentos de
medição ativa. O SCGT tem como principal objetivo medir características de desempenho na
rede GIGA, realizando medições na Web [WIKI08] através do uso de uma interface gráfica.
Entre as coletas, podem-se observar informações sobre as condições da rede e de seus vários
elementos. Dentre as métricas utilizadas nas coletas estão: latência, jitter, perda de pacotes e
vazão.
64
6.2. Descrição Geral
O Sistema de Coordenação para Geradores de Tráfego Sintético (SCGT) foi desenvolvido
para integrar as ferramentas de geração de tráfego IPERF e DITG, coordenando seus
experimentos, de acordo com o modo como estes são realizados. Este sistema possui uma
interface gráfica totalmente desenvolvida em php [PHP08] e javascript [JAVA08], utilizando
técnicas de DHTML [DHTM08]. Dessa forma, as ferramentas de geração de tráfego podem ser
disparadas em conjunto, através de qualquer máquina que esteja integrada a rede GIGA.
Este sistema foi criado apartir da limitação de algumas funcionalidades encontradas nas
ferramentas de geração de tráfego já existentes, e que são consideradas de bastante relevância
para um ambiente distribuído de medição ativa.
6.3. Serviços
O SCGT oferece serviços de experimentos utilizando geradores de tráfego, adicionando a
estes o modo como é tratado cada experimento e a forma como são gerados os tráfegos. Sendo
assim, o experimento pode ser inicializado do seguinte modo:
Modo instantâneo – Neste serviço os experimentos são inicializados dentro de um tempo
determinado pelo sistema.
Modo agendado - Este serviço é uma inovação do SCGT criado para atender aos usários
deste sistema, já que é considerada uma característica relativa à usabilidade do software
segundo a norma NBR [NBR96]. Através deste, o usuário tem o direito de escolher a
hora que deseja realizar os experimentos, e este pode ser inicializado no momento
previsto pelo usuário.
O usuário pode combinar estes modos de inicialização de cada experimento, com a forma
como deseja iniciar (gerar) o tráfego. Dentre elas:
Forma Não Simultânea – Neste serviço, um único fluxo é inicializado, através de um
único experimento.
Forma Simultânea – Este serviço também é uma inovação do SCGT, considerado como
uma característica relativa à usabilidade do software segundo a norma NBR [NBR96].
Neste caso, diferentes fluxos podem ser inicializados ao mesmo tempo e através de um
único experimento.
65
Outra inovação do SCGT é o serviço de armazenamento dos relatórios, onde o relatório
de cada teste anteriormente executado, é armazenado em um repositório de dados e o usuário
poderá visualizá-lo futuramente.
6.4. Produtos
A cada novo experimento feito, o SCGT é capaz de apresentar, através da interface
gráfica, relatórios textos contendo os detalhes do tráfego medido pelas ferramentas de geração de
tráfego, além de produzir e adicionar a apresentação de:
Relatórios Gráficos: Característica relativa à usabilidade do software [NBR96]. O SCGT
acrescenta a apresentação de relatórios gráficos medidos através da ferramenta DITG.
São relatórios obtidos através do software Octave [OCT08], que permite decodificar o
relatório produzido pelo DITG para o formato gráfico, apresentando estimativas sobre
atraso, variação do atraso, velocidade e quantidades de pacotes perdidos ao longo de um
experimento.
O tempo de recebimento do relatório é indiretamente estabelecido pelo próprio usuário,
quando este determina o modo como vai ser realizado o experimento. Os relatórios gerados
através de experimentos realizados no modo instantâneo são obtidos automaticamente após o
término do experimento. Já para experimentos realizados no modo agendado, os relatórios são
obtidos no tempo computado pelo sistema.
6.5. Composição do Sistema
O SCGT é composto por um módulo de coordenação para Geradores de Tráfego (CGT)
responsável por interagir com a interface gráfica, e gerar os produtos através da manipulação das
ferramentas IPERF e DITG. Para tal este dispõe de um conjunto de funções, reunidas, que:
configure experimentos a serem feitos;
manipule as ferramentas;
gere informações adicionais;
formate o relatório final para divulgação.
Os usuários do SCGT devem informar através da interface gráfica, o tipo de experimento
a ser realizado. Cada novo serviço é processado pelo módulo CGT e coordenado de acordo com
o que fora estabelecido pelo usuário, e cada novo produto é automaticamente incluído no
repositório de dados de dados do sistema, e divulgado para todos os usuários que tiverem
demonstrado interesse na visualização do mesmo.
66
6.6. Aspectos relacionados ao funcionamento
A arquitetura cliente-servidor é bastante utilizada em redes [COUL08], onde os
servidores podem por sua vez ser cliente de outros. Por exemplo, o servidor Web onde se localiza
o sistema SCGT, é cliente de um servidor NTP que administra o sincronismo realizado entre as
máquinas.
6.6.1. Modelo de Arquitetura
A interação do módulo CGT com as ferramentas de geração de tráfego é feita através de
linhas de script nativas das próprias ferramentas. Deste modo, o módulo CGT coordena como
vão ser realizados os processos para as máquinas responsáveis por fazer a geração (envio do
tráfego) e coleta (medição) do tráfego, e diferentes processos podem funcionar paralelamente em
qualquer máquina. Na Figura 7 é ilustrada uma estrutura simples do funcionamento do SCGT na
rede GIGA utilizando a arquitetura cliente-servidor, na qual alguns processos entre as máquinas
envolvidas nos experimentos podem interagir entre si.
Figura 7: Integração dos Processos
6.6.2. Divisão Estrutural
O SCGT atua em um servidor Web fazendo a comunicação entre o usuário da rede GIGA
e as ferramentas IPERF e/ou DITG. O usuário se comunica com o sistema através de uma
interface gráfica, escolhe a ferramenta e o modo como vai ser realizado o experimento
(instantâneo ou agendado). Em seguida, este deve preencher ou selecionar as características do
tráfego a ser gerado bem como a forma como deseja iniciar o experimento (simultâneo ou não).
Ao finalizar a configuração, o módulo CGT imediatamente configura o experimento utilizando
os valores atribuídos pelo usuário nas características do tráfego, transformando-o em linhas de
script para a ferramenta.
Cliente
Cliente
S
ervidor
/C
liente
d
S
ervidor
Legenda:
Processo Computador
Geração
Coleta
Geração
Coleta
Geração
Coleta
67
De acordo com o modo através do qual vai ser realizado o experimento, o módulo CGT
coordena os processos de inicialização dos eventos e abre uma conexão utilizando a arquitetura
cliente-servidor entre as máquinas envolvidas no experimento.
Para experimentos a serem realizados no modo agendado, o usuário recebe o relatório
final, de acordo com o tempo programado para o envio do tráfego somado ao tempo de duração
do experimento. A cópia do relatório estará disponibilizada no repositório de dados. Para
experimentos realizados no modo agendado, o usuário recebe o relatório final somente no
repositório de dados, de acordo com a hora prevista pelo sistema para o encerramento do
experimento. Quando o usuário solicita qualquer relatório final através do repositório de dados, o
módulo CGT o interpreta através de atributos de identificação e apresenta-o em tela.
A Figura 8 ilustra este processo, exibindo o modo de comunicação entre o usuário e o
SCGT.
Figura 8: Modo de Comunicação
6.6.3. Perfil do Tráfego
O SCGT disponibiliza a configuração dos parâmetros relacionados ao perfil de tráfego,
de acordo com a exigência de cada ferramenta. Para a ferramenta IPERF, os perfis são divididos
em UDP e TCP. Para a ferramenta DITG, os perfis são divididos em: Personalizado e Pré-
Definido.
Um perfil de tráfego pode ser entendido como um conjunto de parâmetros de entrada a serem
configurados de acordo com as características apresentadas nativamente por cada ferramenta.
A ferramenta IPERF se destaca por realizar medições relativas ao desempenho da rede,
utilizando separadamente diferentes tipos de configuração, tanto para experimentos realizados
com o UDP quanto para o TCP. Já a ferramenta DITG, é uma excelente alternativa quando se
deseja realizar gerações de tráfegos personalizados, pois permite especificar diferentes
parâmetros de entrada a serem configurados em um único experimento, ou então um tráfego pré-
68
definido, onde alguns parâmetros de configuração são definidos anteriormente pela própria
ferramenta.
Sendo assim, cada ferramenta de geração de tráfego sintético contribui ao ambiente de
geração e coleta do tráfego de acordo com as suas características, e o SCGT inova e adiciona a
estas ferramentas a forma de envio do tráfego e o modo como os experimentos são tratados.
6.6.4. Geração do Tráfego Programada
Para garantir a credibilidade de tráfegos simultâneos, a geração do tráfego é inicializada
na hora programada pelo módulo CGT. Dessa forma, o módulo CGT cria um pequeno programa
que realiza periodicamente a comparação da hora local da máquina geradora, de acordo com a
hora programada para a geração do tráfego.
Este artefato de programação desenvolvido pelo módulo CGT, após ser criado, é
executado separadamente através de cada máquina responsável pela geração do tráfego (máquina
geradora). Uma vez que este é executado, funciona no máximo durante 60 segundos e o tráfego é
enviado com precisão de milisegundos.
Especificamente este pequeno programa para geração do tráfego utiliza a linguagen Bash
(Born Again Shell) do interpretador de comandos Shell. A escolha dessa linguagem para sua
composição, justifica-se pelo sistema Linux possuir por padrão o “interpretador” shell
nativamente, não precisando de nenhuma instalação e permissão adicional para este poder ser
utilizado através das máquinas geradoras. A Figura 9 descreve o programa de geração do tráfego
utilizando a ferramenta IPERF.
69
Figura 9 – Geração de Tráfego Programada
6.6.5. Rotina de Cron
Somente para experimentos a serem inicializados no modo agendado, o módulo CGT
configura e utiliza a rotina de cron da máquina onde reside o próprio sistema, agendando o
horário de vários processos. A rotina de cron é um serviço presente nativamente no sistema
operacional Linux e atua como um agendador de processos do SCGT.
5.6.6. Autenticação com OpenSSH
Devido à reconhecida segurança na autenticação e confidencialidade dos dados
trafegados, o tratamento dos processos a serem executados pelo módulo CGT são disparados
através de uma conexão remota criptografada utilizando o aplicativo OpenSSH [SSH08]. Este
aplicativo é encontrado nativamente no sistema operacional Unix. Deste modo, o SCGT irá logar
automaticamente em cada máquina, inicializado cada processo.
#!/bin/bash
#Programa IPERF
#Início do Processo Cliente
#Iniciar geração do tráfego as 13:02:00 horas
contador=1
#Inicia contagem durante 60 segundos
while [ $contador -le 60 ] do
#Recebe hora atual da máquina geradora
HATUAL=`date +%H%M%S`
#Se a hora atual da máquina geradora for = 13:02:00
if [ $HATUAL = "130200" ]; then
#Exemplo do script de geração do tráfego IPERF para a duração de um fluxo de 2 minutos
IPERF -c10.24.65.9 -w12 -M60 -i1 –t120 >/home/gerador/base/udp_IPERF_2008-05-19_11-12.txt
fi
# Se a hora atual da máquina geradora não for = 13:02:00
sleep 1
# Conta 1 segundo para o loop
contador=`expr $contador + 1`
70
6.6.7. Ordenação dos Processos
Como definido no capítulo quatro desta dissertação, um sistema distribuído consiste em
um grupo de máquinas independentes agrupadas. Dessa maneira, cada qual possui seu relógio
interno. Como relógios são processos físicos, eles naturalmente diferem uns dos outros.
Entretanto, através de relógios lógicos é possível definir uma ordem total e parcial de eventos.
De acordo com o modo como é inicializado o experimento de geração do tráfego
(instantâneo ou agendado), o módulo CGT determina a ordem como são inicializados os
processos para que estes possam acontecer de forma sincronizada. No entanto, para não ficar
uma leitura exaustiva, só são demonstrados os processos em comum (envio e coleta do tráfego)
considerados de suma importância para o sincronismo dos eventos, e outros processos
específicos (cópia, decodificação e etc) se encontram no Apêndice 3 desta dissertação.
Processo Servidor: É inicializado o “modo servidor” (recebimento do tráfego) da
ferramenta, através de conexão remota para a máquina medidora.
Processo Cliente: É inicializado o modo “cliente” (geração do tráfego) da ferramenta,
através da máquina geradora.
Tanto para o modo agendado quanto para o modo instantâneo, a ordem dos processos é
feita da seguinte forma:
1. Programa a hora para o ínicio do processo cliente.
2. Inicia o processo Servidor.
3. Envia o programa de geração do tráfego para a máquina geradora, iniciando-o em
seguida.
6.6.7.1. Modo Instantâneo
Para tráfegos realizados no modo instantâneo, o módulo CGT registra o processo cliente
no programa de geração do tráfego, tomando como base o horário atual, porém adicionando os
segundos que faltam para o minuto seguinte e inicia logo após o processo servidor. Ou seja, se o
usuário marcou a opção de gerar o tráfego e a hora atual do sistema era 13:01:50, o processo
cliente é marcado para as 13:02:00 horas no programa de geração do tráfego, e o processo
servidor é imediatamente iniciado.
O programa de geração do tráfego é enviado e executado para a máquina geradora logo
após a execução do processo Servidor. A figura 10 representa um exemplo de funcionamento do
SCGT no modo instantâneo.
71
Figura 10: Processos Cliente e Servidor – instantâneo
6.6.7.2. Modo Agendado
Para este modo, o módulo CGT registra a hora do processo Cliente no programa de
geração do tráfego, tomando como base o horário proposto pelo usuário e os demais processos
são executados pela rotina de cron do sistema com um (1) minuto de antecedência. Ou seja, se o
usuário deseja gerar o tráfego as 13:02:00 horas, o módulo CGT configura, no programa de
geração do tráfego, o processo Cliente para este horário e, através da rotina de cron, agenda o
início do processo Servidor bem como o envio e execução do programa de geração do tráfego
para a máquina geradora, no mesmo horário, ou seja, as 13:01:00 horas. Veja o exemplo seguinte
ilustrado na Figura 11.
Figura 11: Processos Cliente e Servidor – agendado
Seguindo o exemplo anterior, na Figura 12 é apresentada a configuração da rotina de
cron, onde para cada linha, o primeiro par de números representa o minuto e o segundo par
representa a hora de início dos processos.
Figura 12 – Configuração da Rotina de cron
6.7. Sincronismo dos Experimentos
Quando são feitas medições ativas em uma rede amplamente distribuída, existe um fator
considerado de suma importância: o de manter as máquinas envolvidas nos eventos de geração
sincronizadas de tal maneira, que uma máquina tenha exatamente a noção de tempo da outra.
Para saber em que hora do dia os eventos ocorrem nos processos em uma rede, é
necessário sincronizar os relógios dos computadores com uma fonte de tempo externa de
referência. Esta é a sincronização externa e se os relógios são sincronizados com um grau de
#Inicializa processo de coleta do tráfego (modo servidor) na máquina medidora
01 13 * * * ssh [email protected] screen -d -m /usr/src/IPERF-2.0.2/src/IPERF -s
# Inicializa cópia do programa de geração do tráfego e logo em seguida o executa na máquina geradora.
IPERF
/home/gerador/base/./IPERF
Hora do Usuário
13:02:00
Programa
-Processo Cliente 13:02:00
Agenda na rotina de Cron
-Processo Servidor 13:01:00
-Envio e execução do programa 13:01:00
Hora atual
13:01:50
Processo Servidor / Envio e
execução do programa
- Inicia
Programa
-Processo Cliente 60 -50 =+10 s
13:02:00
72
precisão conhecido, então se pode medir o intervalo entre dois eventos que ocorrem em
diferentes computadores, recorrendo a seus relógios locais. Esta é a sincronização interna
[COUL08].
6.7.1. Arquitetura Proposta
O SCGT pretende organizar, a partir dos seus pontos de presença, uma sincronização
externa, com hierarquia de stratum 2 do modo cliente-servidor utilizando o serviço do
protocolo NTP descrito no capítulo 3 desta dissertação.
Veja na Figura 13, como está ligado o SCGT ao servidor NTP da rede GIGA:
Figura 13: Sincronismo TP na rede GIGA
O servidor NTP de stratum 1 da rede GIGA atualmente utiliza a tecnologia GPS, que
obtém o tempo diretamente de um grupo de satélites com uma precisão de 1 microssegundo.
A máquina em que se encontra o servidor SCGT está atualmente funcionando como
stratum 2, e obtém o tempo diretamente do servidor NTP. Dessa forma, o SCGT propõe que as
máquinas geradoras e medidoras utilizem o sincronismo NTP, funcionando como stratum 2 no
modo cliente-servidor, resultando em um serviço mais estável e confiável para o usuário final,
já que a diferença entre os relógios das máquinas tende a ser da ordem de microsegundos.
Veja na Figura 14 a seguir a arquitetura proposta para o uso do NTP na rede GIGA.
73
Figura 14: Arquitetura de Sincronismo Proposta para a rede GIGA
6.7.2. Problemas de Sincronismo nas Máquinas para tráfegos Simultâneos
Para analisar a sincronização com que cada fluxo de tráfego é enviado simultaneamente
por uma rede amplamente distribuída através do SCGT, é preciso ter em mente possíveis
alterações de comportamento de cada máquina. Dentre estas:
O sincronismo dos relógios locais das máquinas geradoras, uma vez que o início do
tráfego tem como referência o relógio destas.
O tempo que cada máquina geradora demora em processar os pacotes para serem
enviados através do uso das ferramentas (IPERF e DITG).
O atraso na leitura e execução interna do script de geração do tráfego, já que uma vez que
este script é executado em background na máquina geradora, um processo interno de
contagem de tempo a cada segundo é inicializado para a verificação da hora local.
Experimentos relacionados ao sincronismo entre as máquinas são mais bem detalhados
no capítulo 7 desta dissertação.
6.8. Conclusão
Este capítulo teve por objetivo a descrição do SCGT, um sistema que propõe avaliar o
desempenho da rede permitindo gerar diferentes perfis de tráfego simultâneos. Este sistema foi
criado como uma forma de contribuição para o ambiente de medição ativa em rede, pois, além de
fornecer uma interface gráfica para ser usada através da Web, adiciona outras funcionalidades às
ferramentas destinadas a este uso.
Os parâmetros de entrada para compor o perfil de tráfego são fornecidos nativamente por
cada ferramenta de geração de tráfego sintético IPERF e DITG, e o SCGT integra a estas a forma
74
como estes são enviados (simultânea ou não) e o modo como o experimento é realizado
(agendado ou instantâneo).
Além disso, o SCGT permite realizar experimentos, dispensando o conhecimento do
sistema operacional Unix e até mesmo das ferramentas que compõem o sistema. Este sistema
permite que um pesquisador execute e resgate os resultados de seus experimentos, sem a
necessidade da instalação de nenhum outro software em sua estação de trabalho. Mais que isso, é
possível operar o sistema de qualquer computador, e com qualquer sistema operacional.
75
Capítulo 7
Análise e Projeto do SCGT
7.1. Introdução
O rápido avanço da tecnologia requer, cada vez mais, formas mais rápidas e confiáveis
para desenvolvimento de sistemas a fim de atender aos requisitos dos usuários. É, portanto,
essencial a esses desenvolvedores utilizar técnicas de especificação que ofereçam consistência,
concisão e clareza do sistema. Concomitante a isto, é ainda de suma importância que a técnica de
especificação possua um conjunto de conceitos bem definidos, de modo a permitir a verificação
da conformidade de implementações de acordo com as respectivas especificações.
O SCGT visa manipular e coordenar eventos de geração de tráfego sintético, criando um
novo conceito de medição ativa para redes de grande porte. Neste sentido, uma técnica de
especificação formal, fazendo uso de conceitos bem definidos é usada para representar as
propriedades significativas do sistema. O uso de formalismo durante a especificação permite a
eliminação de ambigüidades, inconsistências às quais apenas seriam detectadas mais tarde
durante as fases de implementação e testes do ciclo de desenvolvimento do sistema.
Para documentar a especificação do SCGT foi utilizada a linguagem UML (Unified
Modeling Language), gerando diagramas através da ferramenta Jude Community 5.0.1
[JUDE08].
76
7.2. Visão Geral
O SCGT possui integrado em sua arquitetura uma interface Web, responsável por
apresentar informações de configurações para compor o experimento e apresentar os resultados
em tela, e o módulo de Coordenação, responsável por configurar o experimento e manipular os
processos de geração de tráfego sintético, bem como extrair seus resultados.
7.3. Requisitos do Sistema
Visando solucionar os problemas decorrentes das dificuldades encontradas ao medir
ativamente e simultaneamente o desempenho de uma ampla rede de telecomunicações, surgiu a
necessidade de desenvolver uma solução de fácil operacionalidade, capaz de integrar ferramentas
de geração de tráfego sintético, já existentes, e que pudesse ser feito de qualquer lugar de uma
rede.
Diante deste escopo, foram levantados requisitos não-funcionais que o SCGT deve
obedecer para se alcançar um resultado satisfatório. Estes requisitos são:
1. Possuir interface gráfica;
2. Operar sobre um Web browser (navegador na Web);
3. Integrar ferramentas de geração de tráfego sintético de código aberto.
4. Coordenar os processos das ferramentas de geração de tráfego sintético de acordo
com cada experimento.
5. Conectar automaticamente nas máquinas envolvidas nos experimentos.
6. Extrair e manipular informações sobre o tráfego gerado.
O SCGT é indicado por oferecer condições necessárias para gerar tráfegos simultâneos e
de diferentes modos, de forma a medir o desempenho de uma rede de alta velocidade. Deste
modo, a arquitetura do sistema utiliza o protocolo HTTP para trafegar informações através do
uso de um Web Browser, permitindo assim uma maior flexibilidade entre o usuário e o sistema,
atendendo aos requisitos anteriormente listados.
Usuários
Os usuários inicialmente previstos para uso deste sistema são os pesquisadores do Projeto
GIGA. Estes são responsáveis pela produção dos valores do perfil de tráfego a ser gerado.
Existem diversos pesquisadores das mais diversas áreas, e a cada um deles pode ser atribuída a
responsabilidade de um ou mais tráfegos gerados.
77
7.3.1.Diagrama de Casos de USO
O diagrama de casos de uso mostra os requisitos funcionais do sistema, dando uma idéia
clara e consistente do que o sistema oferece. Este diagrama descreve as possíveis ações que um
ator pode executar para alcançar determinado objetivo, mostrando as dependências entre as
funcionalidades e os resultados esperados.
Para atender as funcionalidades apresentadas através dos requisitos do sistema, foram
identificados 5 casos de uso. A Figura 15 a seguir ilustra estes casos de uso, identificando como
o usuário final irá interagir com o SCGT.
Figura 15: Diagramas de Casos de Uso
1. Caso de Uso: Escolher Ferramenta
• Ator: Usuário
• Objetivo: Este caso de uso estabelece a interação entre o usuário e a ferramenta que irá gerar
o tráfego através do SCGT.
• Pré-Condição: O usuário deve estar conectado à rede GIGA, e as máquinas que irão
interagir nos experimentos devem atender aos pré-requisitos descritos no anexo D desta
dissertação.
• Pós-Condição: A ferramenta é selecionada e armazenada no sistema.
78
• Fluxo de Eventos: O cliente seleciona a ferramenta que será utilizada no experimento. O
Sistema registra a ferramenta.
2. Caso de Uso: Escolher modo do Experimento
• Ator: Usuário
• Objetivo: Este caso de uso estabelece a interação entre o usuário e o modo como cada
ferramenta irá gerar o tráfego através do SCGT.
• Pré-Condição: A ferramenta deve ter sido escolhida.
• Pós-Condição: O modo do experimento da ferramenta é selecionado e armazenado no
sistema.
• Fluxo de Eventos: O cliente seleciona o modo como será realizado o experimento (agendado
ou instantâneo). O Sistema registra o modo do experimento da ferramenta.
3. Caso de Uso: Selecionar Perfil de Tráfego
• Ator: Usuário
• Objetivo: Selecionar o tipo de perfil de tráfego a ser gerado no experimento.
• Pré-Condição: O modo do experimento da ferramenta do sistema deve ter sido selecionado.
• Pós-Condição: Os parâmetros de entrada do tipo do perfil de tráfego são selecionados e
armazenados no sistema.
• Fluxo de Eventos: O usuário seleciona o tipo de perfil de tráfego. O sistema, em função do
perfil de tráfego e da ferramenta a utilizar no experimento (selecionada previamente),
requisita ao usuário selecionar o tipo de tráfego.
Caso o usuário selecione UDP, INCLUI (include) Configurar Tráfego UDP.
Caso o usuário selecione TCP, INCLUI (include) Configurar Tráfego TCP.
Caso o usuário selecione Pré-Definido, INCLUI (include) Configurar Tráfego Pré-Definido
Caso o usuário selecione Personalizado, INCLUI (include) Configurar Tráfego
Personalizado.
4. Caso de Uso: Configurar Tráfego UDP
• Ator: Usuário
• Objetivo: Configurar parâmetros de entrada para tráfego UDP.
• Pré-Condição: O usuário deve ter selecionado a ferramenta IPERF e o tipo de perfil de
tráfego UDP.
79
• Pós-Condição: O experimento é configurado pelo sistema de acordo com os parâmetros de
entrada preenchidos.
• Fluxo de Eventos: O sistema requisita o preenchimento dos parâmetros para tráfego UDP. O
usuário deve preencher todos os campos obrigatórios de acordo com os parâmetros de
entrada UDP fornecidos pelo sistema. O sistema registra os valores e configura o
experimento a ser realizado.
A notar:
Tempo de Duração - Deve ser inserido o valor do tempo em minutos
Porta de Conexão com o servidor - Deve ser inserido o número da porta do servidor para
conexão. Se não for preenchido nenhum valor, o número da porta assumido é 5001.
Testar fluxo em paralelo – Deve ser marcada a opção desejada para o número de
conexões paralelas para o mesmo sentido e porta de destino. Dentre elas, “Não” para a
não realização de fluxos em paralelo, “2” (dois) para a realização de dois fluxos em
paralelo, e “3” (três) para a realização de três fluxos em paralelo.
Banda Máxima de Ocupação - Deve ser inserido o valor estabelecido para a largura de
banda utilizando a unidade de dados bit/s. Se não for preenchido nenhum valor, esta é de
1 Mbit/s.
Tamanho Máximo do Pacote UDP - Deve ser inserido o valor do tamanho máximo do
pacote UDP, devendo incluir os cabeçalhos IP, Ethernet, mais informações de payload,
utilizando a unidade de dados Bytes. Se não for preenchido nenhum valor, o tamanho do
pacote é de 1470 Bytes.
Relatório Final em Intervalo – Deve ser marcada a forma como deseja receber as
estatísticas do relatório final. Dentre elas “Contínuo”, as estatísticas são apresentadas de
segundo a segundo, e “Periódico”, as estatísticas são somadas e apresentadas de acordo
com o tempo especificado na opção “Intervalo de Tempo”.
Intervalo de Tempo – Esta opção somente é válida para “Relatório Final em intervalo
Periódico”, onde deve ser colocado o intervalo de tempo em segundos, da forma como
deseja receber as estatísticas do relatório final.
Escolha a hora do envio – Esta opção somente é válida para tráfego no modo agendado.
Deve ser colocado a hora no formato “00” e o minuto no formato “00” para o início de
realização do(s) experimento(s).
5. Caso de Uso: Configurar Tráfego TCP
• Ator: Usuário
80
• Objetivo: Configurar parâmetros de entrada para tráfego TCP.
• Pré-Condição: O usuário deve ter selecionado a ferramenta IPERF e o tipo de perfil de
tráfego TCP.
• Pós-Condição: O experimento é configurado pelo sistema, de acordo com os parâmetros de
entrada preenchidos.
• Fluxo de Eventos: O sistema requisita o preenchimento dos parâmetros para tráfego TCP. O
usuário deve preencher todos os campos obrigatórios de acordo com os parâmetros de
entrada TCP fornecidos pelo sistema. O sistema registra os valores e configura o
experimento a ser realizado.
A notar:
Tamanho da janela TCP (Kbytes) - Deve ser inserido o valor do tamanho da janela TCP
utilizando a unidade de dados Kbytes. Caso não seja inserido valor algum, é assumido
como valor default 60 Kbyte/s.
Tamanho máximo da MTU (Bytes) - Deve ser inserido o valor máximo para a unidade
de transmissão TCP (MTU), utilizando a unidade de dados Bytes.
Testar fluxo em paralelo – Deve ser marcada a opção desejada para o número de
conexões paralelas para o mesmo sentido e porta de destino. Dentre elas, “Não” para a
não realização de fluxos em paralelo, “2” (dois) para a realização de dois fluxos em
paralelo e “3” (três) para a realização de três fluxos em paralelo.
Tempo de Duração - Deve ser inserido o valor do tempo em minutos.
Relatório Final em Intervalo – Deve ser marcada a forma como deseja receber as
estatísticas do relatório final. Dentre elas “Contínuo”, as estáticas são apresentadas de
segundo a segundo, e “Periódico”, as estatísticas são somadas e apresentadas de acordo
com o tempo especificado na opção “Intervalo de Tempo”.
Intervalo de Tempo – Esta opção somente é válida para “Relatório Final em intervalo
Periódico”, onde deve ser colocado o intervalo de tempo em segundos, da forma como
deseja receber as estatísticas do relatório final.
Endereço IP de Origem e Destino – Deve ser colocado o endereço IP de origem, de onde
será feito o envio do tráfego, e o endereço IP de destino, de onde será feita a coleta do
tráfego. O preenchimento do segundo endereço IP de origem e destino é opcional, e
caracteriza um tráfego simultâneo.
Escolha a hora do envio – Esta opção somente é válida para tráfego no modo agendado.
Deve ser colocado a hora no formato “00” e o minuto no formato “00” para o início de
realização do(s) experimento(s).
81
6. Caso de Uso: Configurar Tráfego Personalizado
• Ator: Usuário
• Objetivo: Configurar parâmetros de entrada para tráfego personalizado.
• Pré-Condição: O usuário deve ter selecionado a ferramenta DITG e o tipo de perfil de
tráfego personalizado.
• Pós-Condição: O experimento é configurado pelo sistema, de acordo com os parâmetros de
entrada preenchidos.
• Fluxo de Eventos: O sistema requisita o preenchimento dos parâmetros para tráfego
Personalizado. O usuário deve preencher todos os campos obrigatórios de acordo com os
parâmetros de entrada fornecidos pelo sistema. O sistema registra os valores e configura o
experimento a ser realizado.
A notar:
Tipo de Métrica - Deve ser marcada a opção se deseja realizar testes utilizando a métrica
OWDM (One Way Delay Measurement ), ou RTTM (Round Trip Time Measurement).
Se não for marcada nenhuma opção, a opção default será OWDM.
Tipo de Distribuição do Tráfego - Deve ser marcada a opção de fazer distribuição de
pacotes na forma Uniforme, Constante ou na forma Poisson.
Valores para Distribuição Uniforme – Somente para o caso de escolha de distribuição
uniforme, deve ser inserido o valor do tamanho do pacote mínimo e máximo, utilizando
a unidade de dados Byte.
Valores para Distribuição Constante – Somente para o caso de escolha de distribuição
constante, deve ser inserido o valor do tamanho do pacote, devendo incluir os
cabeçalhos IP, Ethernet, mais informações de payload, utilizando a unidade de dados
Byte.
Valores para Distribuição Poisson – Somente para o caso de escolha de distribuição
Poison, deve ser inserido o valor do tamanho médio do pacote, devendo incluir os
cabeçalhos IP, Ethernet, mais informações de payload, utilizando a unidade de dados
Byte.
Duração dos Testes - Deve ser inserido o valor do tempo em minutos.
Pacotes por segundo - Deve ser inserido o valor da quantidade de pacotes por segundo,
que deseja enviar.
Porta de Origem - Deve ser inserido o número da porta do cliente para conexão com o
servidor.
82
Porta de Destino - Deve ser inserido o número da porta do servidor para conexão com o
cliente.
Protocolo – Deve ser marcado o tipo de protocolo que deseja usar no experimento,
sejam eles UDP, TCP ou ICMP.
Escolha a hora do envio – Esta opção somente é válida para tráfego no modo agendado.
Deve ser colocado a hora no formato “00” e o minuto no formato “00” para o início de
realização do(s) experimento(s).
7. Caso de Uso: Configurar Tráfego Pré-Definido
• Ator: Usuário
• Objetivo: Configurar parâmetros de entrada para tráfego pré-definido.
• Pré-Condição: O usuário deve ter selecionado a ferramenta DITG e o tipo de perfil de
tráfego pré-definido.
• Pós-Condição: O experimento é configurado pelo sistema, de acordo com os parâmetros de
entrada preenchidos.
• Fluxo de Eventos: O sistema requisita o preenchimento dos parâmetros para tráfego Pré-
Definido. O usuário deve preencher todos os campos obrigatórios de acordo com os
parâmetros de entrada fornecidos pelo sistema. O sistema registra os valores e configura o
experimento a ser realizado.
A notar:
Duração dos Testes - Deve ser inserido o valor do tempo em minuto.
Porta de Destino - Deve ser inserido o número da porta do servidor para conexão com o
cliente.
Tipo de Tráfego Pré-Definido – Deve ser marcado o tipo de tráfego pré-definido que
deseja usar no teste, sejam eles DNS, Telnet, G.711.1-1 Amostra por pacote, G.711.1 - 2
Amostras por pacote, G.723.1, G.729.2 - 2 Amostras por pacote, G.729.3 - 3 Amostras
por pacote, G.711.1 - 1 Amostra por pacote+VAD, G.711.1 - 2 Amostras por
pacote+VAD, G.723.1+VAD, G.729.2 - 2 Amostras por pacote+VAD, G.729.3 - 3
Amostras por pacote+VAD.
Escolha a hora do envio – Esta opção somente é válida para tráfego no modo agendado.
Deve ser colocado a hora no formato “00” e o minuto no formato “00” para o início de
realização do(s) experimento(s).
83
8. Caso de Uso: Finalizar Configuração.
• Ator: Usuário
• Objetivo: Finalizar configuração do experimento.
• Pré-Condição: Os parâmetros de entrada para o perfil de tráfego devem estar corretamente
preenchidos.
• Pós-Condição: O experimento é inicializado pelo sistema.
• Fluxo de Eventos: O usuário marca a opção de “Gerar o tráfego” após preencher
corretamente os parâmetros de entrada para o perfil do tráfego a ser gerado. O sistema
inicializa os processos e executa-os de acordo com o modo a ser inicializado o experimento
(instantâneo ou agendado).
9. Caso de Uso: Listar Relatório
•
Ator: Usuário.
•
Objetivo: Selecionar relatório através de uma listagem.
•
Pré-Condição: O experimento de geração de tráfego deve ter terminado totalmente e o
relatório deve estar no repositório de dados.
•
Pós-Condição: É apresentado o relatório final selecionado.
•
Fluxo de Eventos: O relatório final é buscado na base de dados. O sistema apresenta uma
listagem com todos os relatórios recebidos. O usuário seleciona o relatório para visualização.
O sistema registra o relatório selecionado apresentando-o em tela.
7.4.Diagrama de Classes
O diagrama de classes ilustrado na Figura 16 representa o relacionamneto das
classes que
compõem o SCGT, bem como os atributos e métodos anteriormente descritos.
A classe SCGT reúne todo procedimento envolvido na inicialização e finalização do
tráfego configurado pelo usuário, além de criar instâncias para outras classes.
A classe Ferramenta reúne os procedimentos envolvidos na adição de uma ferramenta e
no modo de funcionamento da mesma.
A classe Perfil representa os diferentes tipos de perfil atribuídos pelo usuário.
A classe Tráfego representa cada tipo de tráfego configurado pelo usuário e inicializado
pelo sistema.
A classe Gerador representa as máquinas responsáveis por gerar cada perfil de tráfego
configurado pelo usuário.
84
A classe Coletor é utilizada para representar as máquinas responsáveis por coletar o
tráfego.
Figura 16: Diagramas de Classe
7.4.1.Diagramas de Seqüência
O diagrama de seqüência ilustrado nas Figuras 17, 18 e 19, 20, 21 e 22, mostram o fluxo
de mensagens trocadas entre objetos para chegar a um objetivo em comum. Estes diagramas
descrevem o comportamento de cada objeto, ao longo do tempo, durante a execução de uma
funcionalidade (ou parte de uma funcionalidade) do SCGT. Em outras palavras, o diagrama de
seqüência modela os processos definidos no diagrama de casos de uso, utilizando troca de
mensagens através de objetos em um mesmo cenário.
1. Caso de uso Escolher Ferramenta
O diagrama de seqüência exibido na Figura 17 representa a seleção da ferramenta a ser
utilizada pelo SCGT. O usuário executa o método “selFerramenta”, passando como parâmetro o
tipo da ferramenta. A classe SCGT invoca a classe Ferramenta apresentando o tipo de ferramenta
a ser configurada para o experimento.
85
Figura 17: Diagrama de Seqüência-Ferramenta
2. Caso de uso Escolher Modo do Experimento
O diagrama de seqüência exibido na Figura 18 representa a seleção do modo do
experimento a ser utilizado pelo SCGT. O usuário executa o método “selModo” passando como
parâmetro o tipo do modo do experimento a ser utilizado. Caso a ferramenta tenha sido escolhida
anteriomente, a classe SCGT instancia o objeto da classe Ferramenta disponibilizando o modo
do experimento a ser utilizado.
Figura 18: Diagrama de Seqüência-Modo
86
3. Caso de uso Selecionar Perfil de Tráfego para Ferramenta IPERF
O diagrama de seqüência exibido na Figura 19 representa a criação de um perfil de
tráfego da ferramenta IPERF. O usuário solicita que um perfil de tráfego seja selecionado
executando o método “selPerfil” e passando como parâmetro o tipo do perfil. Em seguida a
classe SCGT instancia o objeto da classe Perfil de acordo com o tipo do perfil selecionado pelo
usuário (UDP ou TCP), e o usuário configura o perfil de tráfego.
Figura 19: Diagrama de Seqüência-Perfil IPERF
4. Caso de uso Selecionar Perfil de Tráfego para Ferramenta DITG
O diagrama de seqüência exibido na Figura 20 representa a criação de um perfil de
tráfego da ferramenta DITG. O usuário solicita que um perfil de tráfego seja selecionado
executando o método “selPerfil” e passando como parâmetro o tipo do perfil. Em seguida a
classe SCGT instancia o objeto da classe Perfil de acordo com o tipo do perfil selecionado pelo
usuário (personalizado ou pré-definido), e o usuário configura o perfil de tráfego.
87
Figura 20: Diagrama de Seqüência-Perfil DITG
5. Caso de uso Finalizar Configuração
O diagrama de seqüência exibido na Figura 21 representa a finalização da configuração e
o ínicio do experimento de geração e coleta do tráfego. O usuário finaliza a configuração
passando o parâmetro “geraTráfego”. Se os parâmetros de configuração do tipo de perfil foram
preenchidos, a classe SCGT invoca a classe Tráfego a fim de criar as rotinas a serem executadas
no experimento. Em seguida, a classe Tráfego invoca a classe Coletor e Gerador, inicializando e
finalizando cada rotina do experimento.
88
Figura 21: Diagrama de Seqüência-Finalizar
6. Caso de uso Listar Relatório
O diagrama de seqüência exibido na Figura 22 representa a apresentação e seleção do
relatório feita pelo usuário. O usuário solicita a abertura da lista de relatórios. A classe SCGT
busca todos os relatórios no repositório de dados de acordo com os atributos de identificação.
Em seguida, o usuário seleciona o relatório passando como parâmetro o atributo de identificação.
Figura 22: Diagrama de Seqüência-Relatório
7.5. Conclusão
Este sistema foi projetado para ser um sistema modular, de modo a permitir a integração
posterior de novos módulos/subsistemas ao já proposto. Dessa forma, a importância da fase de
89
análise e projeto do SCGT é considerada essencial para o entendimento da arquitetura envolvida
por trás do sistema, e na organização das funcionalidades a serem criadas, facilitando a interação
de novos módulos.
O diagrama de casos de uso mostrou os requisitos funcionais do sistema, dando uma idéia
clara e consistente do que o SCGT pode oferecer. Foram mostradas através dos diagramas, as
possíveis ações do sistema poderá executar para alcançar determinado objetivo, assim como as
dependências das funcionalidades, e os resultados esperados.
90
Capítulo 8
Testes
8.1 Introdução
As diversas possibilidades de simulação de fontes de tráfego complexas, permitindo a
repetição diversas vezes do mesmo padrão de tráfego e obtendo informações não apenas sobre os
pacotes recebidos, mas também sobre os pacotes enviados, é uma característica altamente
desejável em uma ferramenta de geração e medição de tráfego. Tal capacidade permite a
realização de experimentos simulando eventos reais repetidamente, o que facilita a detecção e o
diagnóstico de problemas na rede.
Cada vez mais as simulações devem refletir não apenas a grande escala dos cenários
reais, mas também a enorme variedade das fontes de tráfego. Isto se refere em termos tanto de
protocolos como de padrões de geração de dados, onde a simulação de tráfegos de diferentes
camadas pode auxiliar na configuração de redes de alto desempenho.
O objetivo deste capítulo é avaliar o desempenho do SCGT quando este é integrado a
rede GIGA. São feitos vários testes simulando diferentes perfis de tráfego, em um ambiente real.
Dentre os diferentes tipos de dados possíveis de serem gerados e transmitidos, procurou-se
utilizar uma mistura que reflita de forma realista o tráfego de uma rede IP operando em alta
velocidade.
8.2. Topologia do SCGT
Atualmente estão integradas à rede GIGA três máquinas da Universidade Federal
Fluminense (UFF), sendo duas separadas através de um enlace de fibra óptica com
aproximadamente 1 quilômetro de distância. A máquina 1 e o servidor de NTP são compostos
91
fisicamente por servidores Blade da HP (Hewleck Parket), cujas configurações são detalhadas a
seguir:
Processador Intel Xeon 2.4 GHz;
1 GByte de Memória
1 HD de 80 GBytes
2 interfaces GigaEthernet UTP
3 interfaces GIGA ópticas
A máquina 2 é composta fisicamente por:
Processador Intel Celeron 2.0 GHz;
512 MBytes de Memória
1 HD de 40 Gbytes;
3 Interfaces Ethernet UTP 10/100.
As entradas GIGA ópticas das máquinas anteriormente apresentadas são usadas para as
ligações das estações de trabalho com o roteador Black Diamond conforme mostrado na Figura
23.
Figura 23: Topologia do SCGT na rede GIGA
Para subprojetos que usam a rede GIGA para transporte em alta velocidade, são
configuradas VLAN´s (Virtual LAN´s) de interconexão entre os laboratórios.
Para os testes de geração de tráfego foram criadas duas VLAN´s para as máquinas 1, 2 e
o servidor de NTP. Dentre elas:
Produção: Tem como objetivo a realização dos testes;
Gerência: Tem como objetivo o acesso direto para configurações e instalações do SCGT
e das ferramentas.
Roteador Black Diamond
Servidor NTP
Enlace de Fibra óptica ~1Km
Fluxos de Geração e Coleta do tráfego
Máquina 2
Máquina 1
Switch Summit
92
8.3. Descrição dos Testes
Estes testes se destinam a verificar o correto funcionamento dos SCGT, quando suas
funcionalidades e características são testadas individualmente e paralelamente no ambiente de
produção da rede GIGA, atribuindo uma situação de carga real.
Foram identificados os itens a serem testados, através das características de
funcionamento da rede GIGA. A partir deste ponto foram definidas as métricas de interesse, de
forma que possam fornecer a carga adequada para cada teste, e explicitar as informações
relevantes mais facilmente.
Uma primeira etapa envolveu a geração e medição de tráfego utilizando cada uma das
ferramentas individualmente e em um segundo momento é feito os testes simultâneos entre as
ferramentas DITG e IPERF. Ao todo foram executados mais de trinta (30) testes, sendo que
foram descritos neste capítulo apenas os de maior relevância.
Os itens a seguir descrevem a metodologia dos testes executados, e apresenta os
resultados mais significativos. Os demais resultados são relatados nos apêndices ao final deste
trabalho.
8.3.1 Primeira Etapa – Testes Individuais
Nos subitens a seguir, são apresentados os testes individuais utilizando o SCGT.
8.3.1.1. Taxa de Transferência máxima
Os testes realizados envolvem a verificação experimental da taxa máxima de transmissão de
dados entre as interfaces de rede da máquina 1 e o servidor NTP que suportam uma velocidade de até
1Gigabit/s. Os testes usam o protocolo de transporte UDP (User Datagram Protocol). O tráfego é
gerado com a ferramenta IPERF utilizando larguras de banda de 1 Gigabit/s, com tamanho de
pacotes de 200, 400, 600, 800 e 1000 Bytes.
Quadro 7: Descrição do teste de trasnferência
Teste Ação Resultado Métrica de Interesse
Taxa Máxima
da
Ferramenta
Configuração de
perfil de tráfego
Obter a maior taxa
de transferência da
ferramenta IPERF
Vazão
Como foram feitos vários testes, a seguir é mostrado na Figura 24 apenas o mais
significativo, em que foi configurado um perfil de tráfego TCP no modo instantâneo.
93
Figura 24 –Taxa Gerada
Resultado
Gráfico 1: Taxa de transmissão em função do tamanho do pacote
600
630
660
690
720
750
780
810
840
870
900
930
960
990
1000 800 600 400 200
Tamanho do Pacote
Taxa de Trasmissão
O Gráfico 1 obtido através da ferramenta Excel, mostra a taxa de transmissão dos dados em
função do tamanho do pacote. Através deste, nota-se que a ferramenta IPERF consegue transmitir os
dados em uma taxa próxima da largura de banda estabelecida a partir de um dado tamanho de pacote.
Para pacotes com tamanho abaixo de 800 bytes, é possível notar que a diferença é bastante
expressiva. Esta queda ocorre, porque é necessário um tempo mínimo para que cada pacote possa ser
gerado. Veja a seguir, na Figura 25, o resultado do experimento configurado na Figura 24.
94
Figura 25: Taxa de Transferência
8.3.1.2. Aplicação DNS
Este experimento foi realizado para testar a geração de tráfego para um perfil de uma
aplicação DNS utilizando o perfil de tráfego personalizado da ferramenta DITG. Foi gerado
através das máquinas 1 e 2 um único fluxo através do modo instantâneo do SCGT.
Quadro 8: Descrição do teste de DS
Teste Ação Resultado Métrica de Interesse
Simulação
DS
Configuração de
tráfego para
aplicação DNS
Obter medidas
relacionadas a uma
aplicação DNS
Perda de Pacotes
Retardo
Jitter
Foi feita a seguinte configuração descrita na Figura 26.
95
Figura 26: Perfil DS
Resultado:
Através do Gráfico 2 é possível verificar períodos de transmissão de dados e períodos de
silêncio aguardando o recebimento de pacotes de resposta e processando-os. Da mesma forma os
valores máximo e médio estão dentro do esperado para uma aplicação DNS.
Gráfico 2: DS- Bitrate x Time
Acompanhando o padrão de transmissão, no Gráfico 3 verifica-se que o retardo cai a zero
quando não há envio de pacotes.
96
Gráfico 3: DS- Delay x Time
O Gráfico 4 apresenta grande variação do jitter também devido aos momentos de
silêncio.
Gráfico 4: DS- Jitter x Time
No Gráfico 5 não há perda de pacotes, pois os momentos de interrupção de envio de
pacotes devem-se ao perfil do fluxo DNS e não a falhas ou perdas de qualquer espécie.
97
Gráfico 5: DS- Packet x Time
8.3.2. Segunda Etapa - Testes Simultâneos
Nos subitens a seguir, são apresentados os testes simultâneos utilizando o SCGT.
8.3.2.1. Sincronismo entre as máquinas
Seja cada máquina geradora cujo horário para o evento de envio do tráfego é informado
pelo SCGT. Uma diferença considerável no relógio destas pode ser visto como uma falha geral
do processo de envio do tráfego, uma vez que o SCGT toma como base o horário local
disponibilizado pelas máquinas responsáveis pela geração do tráfego. Desta forma, o
sincronismo das máquinas envolvidas no experimento, é um fator essencial para garantir o
perfeito funcionamento do sistema.
O servidor de stratum 1 (servidor de NTP) da rede GIGA é uma máquina representada
pelo endereço IP 10.24.65.8 e é ligada a um relógio de referência que tem precisão de 1µs
(microsegundo). As mensagens de pedidos de sincronização são enviadas periodicamente pelos
clientes, podendo variar entre uma por minuto até uma a cada 17 minutos. O tempo que o
servidor de NTP leva para sincronizar um relógio local para o último grau de precisão pode
variar de alguns minutos até algumas horas, porém normalmente é em 5 minutos.
Como as máquinas 1 e 2 são configuradas por NTP através do mesmo servidor. Neste
teste é observada a diferença dos valores de offset (diferença entre o relógio local e o de
referência) das máquinas 1 e 2. Para compor este gráfico foi utilizado o comando “ntpq -c pe”,
onde foi tirado uma amostragem a cada 10 minutos.
98
Resultado
Gráfico 6: Diferença dos valores de offset
3600 7200 10800 14400 18000
0
20
40
60
80
100
120
140
Segundos
Offset us (microsegundos)
Através do Gráfico 6, nota-se que a maior diferença de offset apresentada pelas máquinas
1 e 2 em relação ao mesmo relógio de referência ficou um pouco acima de 120 microsegundos,
ou seja, essa é a maior diferença de sincronismo entre as máquinas, através do uso do NTP.
8.3.2.2. Conectividade
Para execução deste teste foram gerados 2 fluxos de tráfego simultâneos de cada
ferramenta totalizando 4 fluxos, a fim de verificar a conectividade e o sincronismo obtidos entre
as máquinas.
Este teste consiste em gerar o mesmo perfil de tráfego UDP para dois fluxos utilizando o
mesmo sentido de medição entre as máquinas 1 e 2, através do uso das duas ferramentas IPERF
e DITG. Estas vão iniciar o envio do tráfego simultâneamente a partir do modo agendado do
SCGT.
Quadro 9: Descrição do teste de conectividade e simultaneidade
Teste Ação Resultado Métrica de Interesse
Conectividade e
Simultaneidade
Configuração de
Perfil de tráfegos
semelhantes
Conectividade entre
as máquinas
Conectividade
Retardo
Perda de Pacotes
Com a ferramenta IPERF, foi gerado um fluxo UDP durante 1 minuto, e com a ferramenta
DITG, foi gerado um tráfego com perfil semelhante durante 2 minutos, utilizando medição
OWDM, para os mesmos sentidos de medição (endereço de origem e destino).
99
Figura 27: IPERF x DITG - Medição simultânea para mesmo sentido
Resultado
Nos Gráficos 8, 9 10, 11 e 12, os valores obtidos pela ferramenta DITG. São relatórios
obtidos através do software octave utilizado pelo SCGT e mostram comportamento do tráfego no
instante em que a ferramenta IPERF finaliza a geração do tráfego.
Gráfico 7: Simultâneo - packet loss x tempo – primeiro segundo
100
Gráfico 8: Simultâneo - packet loss x tempo – segundo sentido
No gráfico para o primeiro sentido, a perda de pacotes é influenciada pela execução
simultânea do IPERF. No segundo sentido, não houve nenhuma influencia da ferramenta IPERF.
Gráfico 9: Simultâneo - delay x tempo – primeiro sentido
101
Gráfico 10: Simultâneo - delay x tempo – segundo sentido
Em ambos os sentidos, o retardo foi influenciado pela execução simultânea do IPERF, e
pela sua interrupção.
Gráfico 11: Simultâneo - Bitrate x tempo – primeiro sentido
102
Gráfico 12: Simultâneo - Bitrate x tempo – segundo sentido
Os valores da taxa de bit na chegada ficaram na média de 5,9 Mbit/s para os dois fluxos.
No entanto, o primeiro fluxo parece ter sofrido mais influencia da ferramenta IPERF, do que o
segundo fluxo.
8.3.2.3. Medidas Unidirecionais
Este teste consiste em validar medidas unidirecionais através da geração simultânea de
pacotes UDP.
As medidas unidirecionais são consideradas de bastante relevância para aplicações que
requerem maior exigência de desempenho da rede em um único sentido, como, por exemplo,
aplicações multimídias, onde pacotes de vídeo com atraso menor do que 150 ms é aceitável, ao
passo que para o áudio este valor seria de 400 ms.
Para medições unidirecionais é necessário que origem e destino estejam bem
sincronizados, e para tal foi utilizado como máquina coletora o servidor NTP de stratum 1 da
rede GIGA. A escolha desta máquina para compor o teste, foi para evitar possíveis erros nas
marcas de tempo (timestamp) dos pacotes no momento em que são coletados. O uso somente da
ferramenta IPERF para este teste, justifica-se pelo fato de que o servidor NTP funciona com o
sistema operacional Unix FreeBSD e a ferramenta DITG não permite instalação neste tipo de
distribuição.
Os testes unidirecionais são baseados nas informações constantes da RFC que descreve o
protocolo IP [RFC791] “dado um protocolo e um mesmo par origem-destino, a unicidade do
103
valor presente através do campo de identificação do cabeçalho IP prevalece enquanto o
datagrama permanecer ativo na internet, sendo utililizado como identificação dos pacotes”. No
quadro 9 é descrito as medidas e os resultados observados no teste unidirecional.
Quadro 10: Descrição do teste Unidirecional
Teste Ação Resultado Métrica de Interesse
Medidas
unidirecionais e
Simultaneidade
Diferentes
endereços de
origem e mesmo
endereço de
destino
Medidas
Unidirecionais e
precisão da geração
do tráfego
simultâneo
Atraso Unidirecional
Perda de Pacote
Para este teste, o primeiro passo foi utilizar uma ferramenta de captura nas máquinas
destinadas a medição e geração do tráfego filtrando somente pacotes UDP originados dos dois
fluxos (10.24.65.7 para o 10.24.65.8 e do 10.24.65.9 para o 10.24.65.8). Para tal foi utilizada a
ferramenta tcpdump. Esta ferramenta é baseada na biblioteca libcap do Unix, e é destinada a
capturar os pacotes trafegados em rede de telecomunicações. A figura 28 representa a
configuração física das máquinas envolvidas no experimento.
Figura 28: Configuração para teste unidirecional
O segundo passo foi determinar o perfil do tráfego através do SCGT, onde foi atribuído um
teste de 1 minuto de dois fluxos simultâneos no modo agendado utilizando um perfil de tráfego
UDP, com configuração padrão (default) com pacotes de 1470 bytes e largura de banda de 1
Mbit/s através da ferramenta IPERF. Ambas as máquinas (1 e 2) estam enviando um fluxo para a
máquina servidora do NTP que atua como stratum 1 na rede GIGA e o horário marcado para
início da geração dos tráfegos é para as 15:57 horas através do SCGT.
Resultado
A primeira verificação do teste foi o atraso unidirecional provocado por cada pacote na
rede, bem como do sincronismo no envio do tráfego entre as máquinas. Como foram gerados
mais de 50000 pacotes em cada fluxo, somente foi retirada uma amostragem dos pacotes dos
Máquina 1
Máquina 2
Tcpdump
Servidor
Referencia
do NTP
Tcpdump
Tcpdump
104
primeiros 10 segundos de transmissão. O atraso foi obtido percorrendo sequencialmente cada
fluxo das máquinas 1 e 2 através das informações obtidas pelo tcpdump. Para cada datagrama
capturado na máquina geradora foi buscado o seu equivalente na máquina medidora (com
mesmo identificador). O primeiro elemento do par representa o tempo marcado pelo relógio das
máquinas 1 e 2 e o segundo representa o tempo marcado (timestamp) pela máquina medidora no
momento da coleta de cada pacote separadamente. O cálculo do retardo de cada pacote é obtido
subtraindo-se o segundo elemento do par pelo primeiro. Nos Gráficos 13 e 14 é ilustrado o
retardo provocado por cada pacote através dos primeiros 10 segundos de transmissão de cada
fluxo, e o momento em que o primeiro pacote de cada fluxo é gerado.
Gráfico 13: Retardo Unidirecional Máquina 1 x Servidor TP
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
15:57:00.402732
15:57:00.706598
15:57:00.906765
15:57:01.142947
15:57:01.389684
15:57:01.706574
15:57:01.906693
15:57:02.129867
15:57:02.376601
15:57:02.710523
15:57:02.910657
15:57:03.116786
15:57:03.363515
15:57:03.610249
15:57:03.918595
15:57:04.118733
15:57:04.350438
15:57:04.597169
15:57:04.918560
15:57:05.118710
15:57:05.337364
15:57:05.584105
15:57:05.918528
15:57:06.118715
15:57:06.324279
15:57:06.571015
15:57:06.817738
15:57:07.122593
15:57:07.322775
15:57:07.557927
15:57:07.804661
15:57:08.126561
15:57:08.326697
15:57:08.544848
15:57:08.791581
15:57:09.038309
15:57:09.342623
15:57:09.542721
15:57:09.778496
15:57:10.025250
15:57:10.271957
Geradora (Min:Seg,ms)
Gráfico 14: Retardo Unidirecional Máquina 2 x Servidor TP
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
15:57:00.995472
15:57:01.242217
15:57:01.488949
15:57:01.758695
15:57:01.982408
15:57:02.229137
15:57:02.558534
15:57:02.762668
15:57:02.969331
15:57:03.216058
15:57:03.462797
15:57:03.766647
15:57:03.970734
15:57:04.202985
15:57:04.449708
15:57:04.782532
15:57:04.982663
15:57:05.189899
15:57:05.436631
15:57:05.683357
15:57:05.990604
15:57:06.190729
15:57:06.423550
15:57:06.670347
15:57:06.990578
15:57:07.190700
15:57:07.410475
15:57:07.657200
15:57:07.990527
15:57:08.190663
15:57:08.397394
15:57:08.644120
15:57:08.990487
15:57:09.190635
15:57:09.390852
15:57:09.631046
15:57:09.877769
15:57:10.194559
15:57:10.394705
15:57:10.617957
15:57:10.864689
Geradora (Min:Seg,ms)
Através dos Gráficos 13 e 14 pode-se observar que os retardos se encontram dentro de
uma faixa de tempo, o que caracteriza que os relógios das máquinas geradoras estiveram
105
sincronizados em relação a máquina medidora (servidor NTP) ao longo do experimento. Da
mesma forma pode-se observar que:
A máquina 1 enviou o primeiro pacote às 15:57:00.402.732 ms.
A máquina 2 enviou o primeiro pacote às 15:57:00.995.472 ms.
A diferença do início de geração do tráfego entre as duas máquinas foi de 592.740 ms
através do uso de SCGT. Ou seja, a máquina 2 atrasou o início da geração do tráfego 592.740
milisegundos em relação a máquina 1. Esta pequena diferença pode-se justificar pelo tempo de
processamento dos pacotes e pela leitura e execução do script de geração de tráfego, podendo
este ser prejudicado pelas limitações de velocidade causadas pelo hardware.
A segunda verificação no teste foi em relação a perda dos pacotes:
No fluxo 1 não foi encontrado o ID de 3 pacotes na máquina receptora, ou seja,
ocorreram 3 perdas de pacotes. Esta é expressa por uma porcentagem. Para este cálculo,
basta subtrair os pacotes recebidos da quantidade de pacotes transmitidos e dividir pelo
total de pacotes transmitidos.
No fluxo 2 não foi detectado nenhuma perda de pacotes, uma vez que todos os pares de
identificação foram encontrados até o final do teste.
Nas Figuras 26 e 27, as estatísticas coletadas pela ferramenta IPERF ao longo de 1
minuto de experimento. Note através das Figuras 29 e 30 que os valores apresentados estão
dentro do esperado pelo teste.
Bytes Recebidos 7497000 bytes x 8 = 59976000 bit/s / Tamanho dos pacotes = 1470 x 8
11760 = 59976000 / 11760 = Total de pacotes na chegada = 5100 pacotes.
Bytes Recebidos 7488180 bytes x 8 = 59905440 bit/s / Tamanho dos pacotes = 1470 x 8
11760 = 59905440 / 11760 = Total de pacotes na chegada = 5094 pacotes.
106
Figura 29: Resultado do primeiro fluxo
Figura 30: Resultado do Segundo fluxo
8.4. Conclusão
O SCGT é uma interface gráfica desenvolvida para ambiente Web, que incrementa
funcionalidades às duas ferramentas de geração de tráfego de código aberto, IPERF e DITG.
Dessa forma, vários testes são agendados e disparados simultaneamente a partir de qualquer
sistema operacional, e de qualquer navegador web.
107
Apesar do SCGT ter sido pensado originalmente para experimentos relacionados ao
desempenho de uma rede de alta velocidade, este pode ser utilizado em qualquer tipo de rede
seja no acesso ou no núcleo, indo do Frame Relay ou ATM, passando pelo ADSL até o PPP. Isto
faz com que o mesmo seja um sistema muito útil no diagnóstico de redes através de medições
ativas.
Através deste capítulo, pode-se observar que as duas ferramentas que compõem o SCGT
apresentaram desempenho satisfatório, atendendo às suas especificações e gerando tráfego de
acordo com o previsto. Assim, é possível concluir que as funcionalidades agregadas ao SCGT
quando em uso com as ferramentas, se faz extremamente útil, apresentando características que
facilitaram a obtenção de informações nos testes realizados. Entretanto, este sistema ainda
precisa evoluir em alguns aspectos, possibilitando uma maior integração com outros recursos, e
ferramentas de geração de tráfego sintético.
108
Capítulo 9
Conclusão e Trabalhos Futuros
9.1. Conclusão e Considerações Finais
O desenvolvimento de aplicações Web tem se tornado cada vez mais freqüente pelos
benefícios que esta arquitetura oferece como independência da plataforma e da localização da
máquina, bastando apenas que esta esteja conectada à Internet. Se junta a este fator, o constante
avanço tecnológico, fazendo com que as redes corporativas fiquem cada vez maiores e
complexas, tornando inviável o acesso a determinados tipos de serviços de medição ativa em
redes de dados.
E é exatamente para o contexto descrito que foi desenvolvido o SCGT (Sistema de
coordenação para Geradores de Tráfego). Este sistema possui uma proposta inovadora de medir
ativamente os diferentes pontos de uma rede, possibilitando disparar tráfegos de forma
simultânea, a qualquer hora e de qualquer lugar, utilizando a arquitetura Web como referência.
Além disso, o módulo SCGT responsável pela interação e coordenação das ferramentas de
geração de tráfego sintético foi todo constituído em código aberto utilizando a linguagem PHP
[PHP08], e está totalmente descrito no apêndice B desta dissertação, possibilitando que novas
ferramentas de geração de tráfego sintético sejam integradas a este sistema.
O SCGT não está totalmente difundido através da rede GIGA, o que tornou a sua
utilização um pouco limitada, pois aspectos relacionados ao sincronismo utilizados entre as
máquinas precisam ser mais bem explorados, utilizando vários servidores NTP de stratum 1
atuando dinamicamente na rede. Contudo, durante o desenvolvimento desta dissertação, foi
possível observar o enorme potencial contido neste sistema, devido ao fato deste permitir uma
implementação não muito complexa, disponibilizar fácil acesso de qualquer ponto da rede, e
109
dispor de uma arquitetura centralizada para que as gerações e medições possam ser inicializadas
simultâneamente.
Apesar de o SCGT ser utilizado especificamente através da plataforma UIX, esta
escolha foi viável, devido ao fato desta implementação estar bastante evoluída, permitindo a
integração de ferramentas de geração de tráfego sintético de código aberto, alem de oferecer
segurança para a abertura de conexões remotas a serem abertas nos eventos de geração do
tráfego.
Desenvolvido para validar os conceitos de medições de desempenho em um ambiente
distribuído, o sistema foi capaz de atingir os objetivos traçados. Integra e manipula de forma
confiável os processos de acordo com cada ferramenta de geração de tráfego sintético,
permitindo que estas possam operar simultaneamente e com a melhor precisão possível. Além
disso, este sistema adicionou outras funcionalidades às ferramentas IPERF e DITG, como: o
agendamento dos eventos de geração de tráfego e a realização de relatórios gráficos.
9.2. Trabalhos futuros
Como o SCGT é um projeto inicial ainda é preciso evoluir em alguns aspectos,
acrescentando novas funcionalidades de forma a possibilitar uma maior integração com outros
recursos. A seguir seguem algumas sugestões para que futuros trabalhos possam ser
desenvolvidos através deste sistema:
Agregar mais ferramentas com diferentes destinos de perfil de tráfego, como, por
exemplo, tráfegos que requerem reserva de recursos (RSVP), possibilitando o uso de QoS
nos experimentos.
Possibilitar receber o tráfego gerado em um cliente genérico, que pudesse ser utilizado
como uma referência para os resultados das ferramentas. Tanto a DITG, como a IPERF
só permitem a utilização do seu cliente específico. Como alternativa é possível a
utilização de outro tipo de ferramentas, que apenas fazem a leitura do tráfego da rede.
Unificar os relatórios de cada ferramenta na coleta final dos resultados, permitindo uma
melhor compreenção para estudos que envolvam engenharia de tráfego.
Disponibilizar o SCGT através de um único “pacote” de instalação, de forma que o
sistema possa ser facilmente difundido pela Web.
110
Capítulo 10
Bibliografia
9.1. Referências Bibliográficas
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111
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Acesso em: 02 Fevereiro 2008.
[XHTM08] XHTML2 Working Group Home Page. Disponível em: <
http://www.w3.org/MarkUp/>. Acesso em 20 Janeiro 2008.
114
Apêndice A
Visão Tecnológica da rede GIGA
A rede GIGA é uma rede experimental que faz parte de um projeto, e tem por objetivo
fornecer um ambiente capaz de atender diversos subprojetos relacionados à pesquisa e
desenvolvimento em telecomunicações. Este subprojetos contam com a coordenação do RNP e
do CPqD [Mart05].
Esta rede é constituída de fibras ópticas que em quase sua totalidade foram cedidas por
algumas operadoras de telefonia. A estas fibras ópticas foram acoplados equipamentos que
operam com tecnologia CWDM (Coarse Wavelenght Division Multiplexing) [G.694.2], e
DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) [G.694.1], bem como de diversos elementos
como transponders, multiplexadores, dentre outros.
Desde o momento de sua inauguração até hoje, a rede GIGA teve grandes avanços em
números de fibras ópticas instaladas, além dos vários subprojetos que a compõem. Destes
subprojetos, muitos estão em fase de conclusão tendo seus resultados validados.
Todas as configurações físicas feitas na rede GIGA, são realizadas para atender às
demandas de subprojetos de pesquisa. Cada subprojeto possui suas próprias características e
exigem configurações específicas de acordo com cada demanda.
115
Topologia da rede GIGA
Aliada as fibras ópticas se encontra a rede IP, formada de equipamentos que possuem
placas MPLS, Fast ethernet e Gigabit Ethernet. Através destes equipamentos são realizados os
acessos aos laboratórios nas instituições participantes do projeto GIGA, e são feitas diversas
configurações dependendo do cenário de cada laboratório e de seus experimentos. Para dar
suporte à rede existem ainda vários servidores para gerencia e serviços da rede.
A ligação entre o equipamento IP e o equipamento óptico é feito da seguinte forma: Cada
porta GIGA do equipamento IP tem um GBIC cuja saída (Tx) encaminha os dados em um
comprimento de onda de 1,31m. A saída de cada uma das GBICs de cada porta do equipamento
IP é conectada a um dos transponders que permite a adequação da freqüência do sinal de entrada
para um sinal de saída compatível com o plano de freqüências padronizado pelas normas
G.694.1 [G.694.1] e G.694.2 [G.694.2] do ITU-T. Os transponders quando interligados com os
equipamentos DWDM e CWDM, têm a capacidade de otimizar o uso de redes de fibra óptica,
fornecendo uma infra-estrutura de meios ópticos que permite a inserção de mais de um sistema
de telecomunicações, seja ele para redes de dados e/ou voz, em uma única fibra óptica.
Todos os transponders se conectam a um multiplexador que por sua vez se conecta a um
amplificador. O sinal que sai deste, passa por um SOM (Supervisor Optical Multiplexer), que
insere uma freqüência de gerência (1510nm), e sai para as fibras ópticas. Para receber um sinal,
um SOD (Supervisor Optical Demultiplexer) na estação seguinte recupera a freqüência de
gerência, passando-a para a recepção do módulo de gerência do equipamento, e as freqüências
relativas aos dados das portas vindos do equipamento IP vão para um amplificador.
Caso a estação for apenas destinada à amplificação, as freqüências amplificadas se juntarão
novamente à freqüência de gerencia na estação em um SOM, e serão encaminhadas até a
próxima estação. Se a estação tiver um equipamento que irá consumir alguns comprimentos de
onda, após os sinais passarem pelo amplificador, estas vão para um demultiplexador, cujas saídas
seguirão para uma entrada (Rx) de uma GBIC.
Com base nesta explicação, pode-se concluir que a topologia IP fica bastante simplificada,
pois a existência de equipamentos ópticos não é percebida, não enxergando esta camada, já que é
feito um enlace ponto-a-ponto (point-to-point) como se ambos os equipamentos IP estivessem
diretamente conectados. Quando na topologia vê-se um link entre dois equipamentos, sabe-se
que, ou ambos estão ligados por um cordão óptico, ou estão ligados através de um ou mais
equipamentos DWDM ou CWDM.
Uma particularidade da rede GIGA, é a não existência de redundância de fibras entre
Campinas e Rio de Janeiro, e internamente ao Rio de Janeiro, havendo um loop entre os
116
equipamentos IP de núcleo. Logicamente este loop está protegido por um recurso de switch para
evitar broadcast storms na rede. No entanto, tal redundância de caminhos só existe em nível
lógico (camada 2 e 3), e não na física. Isso implica que quando há rompimento de fibra ou algum
eventual problema nos elementos ópticos da rede GIGA, em algum ponto entre Campinas e São
Paulo ou São Paulo e Rio de Janeiro, vários enlaces caem simultaneamente, devido ao enlace ser
criado pelos comprimentos de onda do DWDM ou CWDM.
Equipamentos da Rede IP
A rede IP é constituída de switches de camada 3 (Routers Switches), sendo estes de três
modelos: BlackDiamond 10808 (para o núcleo da rede), BlackDiamond 6808 (para o núcleo e
distribuição) e Summit 200-24 (para o acesso).
Os módulos adquiridos para os equipamentos da rede GIGA proporcionam até 60 portas
GIGA nos BD 10k, 16 ou 8portas e mais 48 portas 10/100 nos BD 6808, e 24 portas 10/100 com
mais 2 portas GIGA nos Switch Summits.
Topologia dos Servidores
A rede GIGA conta com vários servidores configurados para vários serviços de rede, sendo
que para a sincronização dos relógios, são utilizados dois servidores em específico: o de NTP
(etwork Time Protocol) (stratum 1 e 2) e o DNS (Domain ame Service) que é utilizado para
mapear endereços IP para nomes e vice-versa.
Configurações
A rede GIGA é configurada de acordo com as demandas dos grupos de pesquisas das
instituições. Existem projetos que basicamente utilizam a rede GIGA para transportes de dados,
voz ou imagem, existem aqueles que precisam capturar algum tipo de dado dos equipamentos,
principalmente de gerência; outros precisam de acesso aos equipamentos IP para realizar algum
tipo de configuração, e ainda projetos que precisam interromper certos enlaces para teste de
equipamentos ópticos.
Para os subprojetos que demandam interrupção de enlace, é feito um agendamento prévio, e
todos os grupos que utilizam a rede GIGA são devidamente avisados para que não ocorra
nenhum problema com outros projetos. Para estes projetos, caso haja alguma necessidade de
117
configuração dos equipamentos IP, é estudada a demanda e realizada a configuração. Para os
subprojetos que demandam capturar dados na rede GIGA, é criada uma VLAN específica para
estes grupos. Para os subprojetos que usam a rede GIGA para transporte em alta velocidade, são
feitas VLAN´s de interconexão entre os laboratórios das instituições parceiras. Internamente ao
laboratório algumas vezes é criada uma VLAN e um roteamento estático.
VLA´s
Atualmente a maioria dos serviços oferecidos para os subprojetos que necessitam de
conectividade à rede GIGA, são aprovisionados através de VLAN´s. Existem vários tipos de
VLAN´s criadas na rede GIGA:
VLAN de Enlace: São as VLAN´s de interconexão entre dois switches, ponto-a-ponto,
criando um enlace entre os dois equipamentos.
VLAN de Gerência: São VLAN´s que possuem máquinas de gerência da rede GIGA,
tanto IP quanto óptica.
VLAN de Subprojeto: É qualquer VLAN criada para atender algum subprojeto.
VLAN Temporária: São VLAN´s feitas para algum evento ou teste temporário.
118
Apêndice B
Código Fonte do Módulo CGT
Ferramenta IPERF
<?
//Simplificação do diretório
$local[$servidor] = "/usr/src/IPERF-2.0.2/src/";
//Simplificação da identificação do arquivo
$arquivo = "IPERF_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
Perfil TCP – Modo Agendado
if(isset($_POST["submitTCPag"])) { //TCP
//Script para servidor e cliente
$arquiv = "agenda_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
$linhaSq1 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -s ' .
"\n";
$linhaCq1 = 'ssh gerador@'. $_POST['org'] .' IPERF -c'.$_POST['dest'];
$linhaCq1 .= ' -w' . $_POST["janela"];
119
$linhaCq1 .= ' -M' . $_POST["mtu"];
if($_POST["geracao"]==1) {
$linhaCq1 .= ' -i1';
} else {
$linhaCq1 .= ' -i' . $_POST["periodicidade"]; }
echo $linhaCq1 .= ' -t' . $_POST["duracao"]*60;
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"]; }
$linhaCq1 .= " >/home/gerador/basemichele/ag1_$arquiv". "\n";
//Script para Desabilitar processos na origem e destino
$linhaFq = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' killall IPERF'."\n";
$linhaFq3 = 'ssh gerador@'. $_POST["org"] .' killall IPERF'."\n";
//Script para ver hora local
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL deste SERVIDOR: $arquivod</p>";
//Recebe variável de hora do agendamento
$linhaq = $_POST["min"] . ' ';
$linhax = $_POST["min"];
$linhaq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';
$linhaqw = $_POST["min"]+$_POST["duracao"];
//Contagem para inicializar o servidor um minuto antes
$linhaqw1 = ($_POST["min"])-1;
//Contagem para Terminar os processos, copiar e decodificar no somatório dos tempos
$linhaqw2 = (($_POST["min"]+1)+$_POST["duracao"]);
//Se o minuto for menor que 10, recebe número 0 na frente
if ($linhaqw1 < '10') {
$linhaqw1 ='0';
$linhaqw1 .= ($_POST["min"])-1;
$linhaqw1 .= ' ';
$linhaqw1 .= $_POST["hora"] . ' * * * '; }
else{
$linhaqw1 = ($_POST["min"])-1;
$linhaqw1 .= ' ';
$linhaqw1 .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
120
if ($linhaqw2 < '10') {
$linhaqw2 ='0';
echo $linhaqw2 .= (($_POST["min"])+($_POST["duracao"])+1);
$linhaqw2 .= ' ';
$linhaqw2 .= $_POST["hora"] . ' * * * '; }
else{
$linhaqw2 = (($_POST["min"])+($_POST["duracao"])+1);
$linhaqw2 .= ' ';
$linhaqw2 .= $_POST["hora"] . ' * * * ';
$linhaqq ='0';}
if ($linhaqq < '10') {
$linhaqq = ($_POST["min"]+$_POST["duracao"]);
$linhaqq .= ' ';
$linhaqq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
else{
$linhaqq .= ($_POST["min"]+$_POST["duracao"]);
$linhaqq .= ' ';
$linhaqq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
$linharel = $_POST["hora"]. ' : ';
$linharel .= (($_POST["min"])+($_POST["duracao"])+1);
//Apresenta nome do primeiro relatório
echo "</p></pre><p>Relatório do primeiro teste agendado : ag1_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p>Acessar este relatório através do link RELATORIO após as: $linharel <br
/></p></pre><p>";
// Script para reinicializar a rotina do cron
$linhacron = 'ssh [email protected] crond restart';
//Abre o arquivo colocando string apartir da ultima linha do arquivo apache
$file= "/var/spool/cron/crontabs/apache";
$fileopen = fopen($file, "a+");
fwrite($fileopen,$linhaqw1 . $linhaSq1 . $linhaq . $linhaCq1 . $linhaqw2 . $linhaFq . $linhaqw2
. $linhaFq3);
fclose($fileopen);
//Se hover, inicializa segundo fluxo com os mesmos passos do processo anterior
if($_POST["dest1"] > '0') {
121
$linhaSq = 'ssh gerador@'. $_POST['dest1'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -s ' .
"\n";
$linhaCq = 'ssh gerador@'. $_POST['org1'] .' IPERF -c'.$_POST['dest1'];
$linhaCq .= ' -w' . $_POST["janela"];
$linhaCq .= ' -M' . $_POST["mtu"];
if($_POST["geracao"]==1) {
$linhaCq .= ' -i1';
} else {
$linhaCq .= ' -i' . $_POST["periodicidade"];}
$linhaCq .= ' -t' . $_POST["duracao"]*60;
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq .= ' -P' . $_POST["paralelo"];}
$linhaCq .= " >/home/gerador/basemichele/ag2_$arquiv". "\n";
echo "</p></pre><p>Relatório do segundo teste agendado : ag2_$arquiv<br />";
//Horário marcado para buscar o relatório
echo "</p></pre><p>Acessar este relatório através do link RELATORIO após as: $linharel <br
/></p></pre><p>";
echo $linhar1 = $_POST["hora"] .':'. $_POST["min"] ;
$file= "/var/spool/cron/crontabs/apache";
$fileopen = fopen($file, "a+");
fwrite($fileopen,$linhaqw1 . $linhaSq . $linhaq . $linhaCq );
fclose($fileopen);}
//Restart linha de cron do SCGT executando o arquivo
system ($linhacron);]}
Perfil TCP – Modo Instantâneo
if(isset($_POST["submitTCP"])) { //TCP
//Script para inicializa servidor e cliente
$arquiv = "TCP_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
$linhaSq1 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -s ';
$linhaCq1 = 'IPERF -c'.$_POST['dest'];
122
$linhaCq1 .= ' -w' . $_POST["janela"];
$linhaCq1 .= ' -M' . $_POST["mtu"];
if($_POST["geracao"]==1) {
$linhaCq1 .= ' -i1';
} else {
$linhaCq1 .= ' -i' . $_POST["periodicidade"]; }
$linhaCq1 .= ' -t' . $_POST["duracao"]*60;
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"]; }
$linhaSq1 .= ';';
$linhaCq1 .= " >/home/gerador/basemichele/ag1_$arquiv" ."\n";
//Script para desabilitar processos
$linhaFq = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' killall IPERF;';
$linhaFq3 = ' killall IPERF' ."\n";
$linhaFq1 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' killall IPERF;';
$linhaFq31 = ' killall IPERF' ."\n";
//Recebe variável de hora local
$linhaH = date ("H");
$linhaM = date ("i");
$linhaSeg = date ("s");
$linhaHq = date ("H");
//Faz contagem de tempo para o processo de inicialização
$linhaMi = ($linhaM)+1;
$linhaHi = ((($linhaM)+1)+$_POST["duracao"]);
$linhaHq1 = ((($linhaM)+1)+$_POST["duracao"]);
$linhaqw3 = ($linhaH).' :';
$linhaqw3 .= ($linhaM)+1;
//Se o minuto for menor que 10, recebe número 0 na frente
if (($linhaMi) < '10') {
$linhaHq ='0';
$linhaHq .= ($linhaMi);
$linhaHq .= ' ';
$linhaHq .= ($linhaH) . ' * * * '; }
elseif (($linhaMi) > '59') {
123
$linhaHq ='00';
$linhaHq .= ' ';
$linhaHq .= ($linhaH)+1;
$linhaHq .= ' * * * '; }
else{
$linhaHq = ($linhaMi);
$linhaHq .= ' ';
$linhaHq .= ($linhaH) . ' * * * ';}
//Termina processo no cliente
if (($linhaHq1) < '10') {
$linhaHq1 ='0';
$linhaHq1 .= ($linhaHi);
$linhaHq1 .= ' ';
$linhaHq1 .= ($linhaH);
$linhaHq1 .= ' * * *';}
elseif (($linhaHq1) > '59') {
$linhaHq1 = '0';
$linhaHq1 .= ($linhaHi)-60;
$linhaHq1 .= ' ';
$linhaHq1 .= ($linhaH)+1;
$linhaHq1 .= ' * * * '; }
else{
$linhaHq1 = ($linhaHi);
$linhaHq1 .= ' ';
$linhaHq1 .= ($linhaH) . ' * * * ';}
//Script para copiar relatorio do cliente
$linhaSend1 = 'scp gerador@'. $_POST["org"] .":/home/gerador/basemichele/ag1_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
$linhaSend11 = 'scp gerador@'. $_POST["org1"] .":/home/gerador/basemichele/ag11_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
$linhaSendX = 'scp gerador@'. $_POST["org"] .":/home/gerador/basemichele/ntp_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
$linhaSendX1 = 'scp gerador@'. $_POST["org1"] .":/home/gerador/basemichele/ntp1_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
124
$linhaX = "date +%H:%M:%S:%N--nanosegundos >
/home/gerador/basemichele/ntp_$arquiv"."\n";
$linhaX1 = "date +%H:%M:%S:%N--nanosegundos >
/home/gerador/basemichele/ntp1_$arquiv"."\n";
//Script para remover o arquivo de cron
$linhaRem = 'ssh gerador@'. $_POST['org']. ' rm /var/spool/cron/crontabs/IPERF;';
$linhaRem1 = 'ssh gerador@'. $_POST['org1']. ' rm /var/spool/cron/crontabs/IPERF;';
//Script para copiar arquivo de cron para a máquina geradora
$Send = 'scp /home/gerador/basemichele/IPERF ssh gerador@'. $_POST["org"]
.':/var/spool/cron/crontabs;';
$Send1 = 'scp /home/gerador/basemichele/im/IPERF ssh gerador@'. $_POST["org1"]
.':/var/spool/cron/crontabs;';
//Script que Reinicia Cron na máquina geradora.
$linhaCron = 'ssh gerador@'. $_POST['org']. ' crond restart;';
$linhaCron1 = 'ssh gerador@'. $_POST['org1']. ' crond restart;';
//Faz Somatorio para espera de tempo
$Div= 60-($linhaSeg);
$tempo=($_POST["duracao"])*60+($f);
$f=($Div)+($tempo)+1;
//Script para segund fluxo
$linhaSq11 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest1'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -s ';
$linhaCq11 = 'IPERF -c'.$_POST['dest1'];
$linhaCq11 .= ' -w' . $_POST["janela"];
$linhaCq11 .= ' -M' . $_POST["mtu"];
if($_POST["geracao"]==1) {
$linhaCq11 .= ' -i1';
} else {
$linhaCq11 .= ' -i' . $_POST["periodicidade"];}
$linhaCq11 .= ' -t' . $_POST["duracao"]*60;
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq11 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq11 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];}
$linhaSq11 .= ';';
$linhaCq11 .= " >/home/gerador/basemichele/ag11_$arquiv" ."\n";
//Faz linha de cron
125
$file="/home/gerador/basemichele/IPERF";
$fileopen = fopen($file,"r+");
fwrite($fileopen,$linhaHq . $linhaCq1 . $linhaHq1 . $linhaFq3 . $linhaHq . $linhaX);
//Faz linha de cron para o segundo fluxo
if($_POST["dest1"] > '0') {
$file1="/home/gerador/basemichele/im/IPERF";
$fileopen1 = fopen($file1,"r+");
fwrite($fileopen1,$linhaHq . $linhaCq11 . $linhaHq1 . $linhaFq31 . $linhaHq . $linhaX1);}
//Executa Servidor e arquivo de cron
system ($linhaSq1. $linhaSq11 . $Send . $Send1 . $linhaCron . $linhaCron1);
//Espera um tempo
$linhaAh ='sleep '.$f.';';
//Hora local deste servidor
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
//Apresenta hora de inicialização do servidor
echo "</p></pre><p><center>Inicialização do(s) Servidor(es) às: $arquivod</p>";
//Executa Processos de pegar arquivos
system ($linhaAh . $linhaFq1 . $linhaFq. $linhaSend11 . $linhaRem1 . $linhaSend1 . $linhaRem
. $linhaSendX . $linhaSendX1);
if($_POST["dest1"] > '0') {
//Apresenta em tela
echo "<p> Resultado do fluxo 2:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ag11_".$arquiv);
unlink("/home/gerador/basemichele/tcp12_".$arquivo);
echo "</p></pre><p>Relatório do segundo fluxo : ag11_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p> Hora de envio do segundo fluxo pela máquina de destino:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ntp1_".$arquiv);}
echo "</p></pre><p>________________________________________________________";
echo "</p></pre><p> Hora de envio do primeiro fluxo pela máquina de destino:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ntp_".$arquiv);
//Apresenta em tela
echo "</p></pre><p> Resultado do fluxo 1:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ag1_".$arquiv);
unlink("/home/gerador/basemichele/tcp1_".$arquivo);
echo "</p></pre><p>__________________________________________________________";
126
echo "</p></pre><p>Relatório do primeiro fluxo : ag1_$arquiv<br />"; }
Perfil UDP – Modo Agendado
if(isset($_POST["submitUDPag"])) { //UDP
$arquiv = "agenda_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
//Cria Script para cliente e servidor
$linhaSq = 'ssh gerador@'. $_POST['dest2'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -u -s';
$linhaCq = 'ssh gerador@'. $_POST['org2'] .' IPERF -u -c'.$_POST['dest2'];
if($_POST["geracaoUDP"]==1) {
$linhaCq .= ' -i1';
} else {
$linhaCq .= ' -i' . $_POST["periodicidadeUDP"]; }
$linhaCq .= ' -t' . $_POST["duracaoUDP"]*60;
if($_POST["direcao"]==2) {
$linhaCq .= ' -d' . $_POST["qtdconexoes"];}
$linhaCq .= ' -p' . $_POST["porta"];
$linhaSq .= ' -p' . $_POST["porta"]. "\n";
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq .= ' -P' . $_POST["paralelo"];}
$linhaCq .= ' -f' . $_POST["unidade"];
$linhaCq .= ' -b' . $_POST["banda"];
$linhaCq .= ' -l' . $_POST["pacoteUDP"];
$linhaCq .= " >/home/gerador/basemichele/ag_$arquiv". "\n";
//Script para reinicializar rotina de cron
$linhacron .= 'ssh [email protected] crond restart';
//Script para finalizar processos
$linhaFh = 'ssh gerador@'. $_POST['dest2'] . ' killall IPERF' ."\n";
$linhaFh3 = 'ssh gerador@'. $_POST['org2'] . ' killall IPERF' ."\n";
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL deste SERVIDOR: $arquivod</p>";
//Recebe variável de hora do agendamento
$linhaq = $_POST["min"] . ' ';
$linhax = $_POST["min"];
$linhaq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';
127
$linhaqw = $_POST["min"]+$_POST["duracaoUDP"];
//Inicializa o servidor um minuto antes
$linhaqw1 = ($_POST["min"])-1;
//Termina os processos, copia e decodifica no somatório dos tempos
$linhaqw2 = (($_POST["min"]+1)+$_POST["duracaoUDP"]);
//Se o minuto for menor que 10, recebe número 0 na frente
if ($linhaqw1 < '10') {
$linhaqw1 ='0';
$linhaqw1 .= ($_POST["min"])-1;
$linhaqw1 .= ' ';
$linhaqw1 .= $_POST["hora"] . ' * * * '; }
else{
$linhaqw1 = ($_POST["min"])-1;
$linhaqw1 .= ' ';
$linhaqw1 .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
if ($linhaqw2 < '10') {
$linhaqw2 ='0';
$linhaqw2 .= (($_POST["min"])+($_POST["duracaoUDP"])+1);
$linhaqw2 .= ' ';
$linhaqw2 .= $_POST["hora"] . ' * * * '; }
else{
$linhaqw2 = (($_POST["min"])+($_POST["duracaoUDP"])+1);
$linhaqw2 .= ' ';
$linhaqw2 .= $_POST["hora"] . ' * * * ';
$linhaqq ='0';}
if ($linhaqq < '10') {
$linhaqq = ($_POST["min"]+$_POST["duracaoUDP"]);
$linhaqq .= ' ';
$linhaqq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
else{
$linhaqq .= ($_POST["min"]+$_POST["duracaoUDP"]);
$linhaqq .= ' ';
$linhaqq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
$linharel = $_POST["hora"]. ' : ';
$linharel .= (($_POST["min"])+($_POST["duracaoUDP"])+1);
128
//Apresenta nome do primeiro relatório
echo "</p></pre><p>Arquivo do primeiro relatório agendado : ag_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p>Acessar este relatório através do link RELATORIO após as: $linharel <br
/></p></pre><p>";
//Coloca arquivo para apresentação no link Arquivo
$fname = "/home/gerador/basemichele/ag_". $arquiv;
///Restarta a rotina do cron
$linhacron = 'ssh [email protected] crond restart';
//Abre o arquivo colocando string apartir da ultima linha do arquivo apache
$file= "/var/spool/cron/crontabs/apache";
$fileopen = fopen($file, "a+");
fwrite($fileopen,$linhaqw1 . $linhaSq . $linhaq . $linhaCq . $linhaqw2 . $linhaFh . $linhaqw2 .
$linhaFh3);
fclose($fileopen);
//Inicializa 2 processos simultaneos com os mesmos passos do processo anterior
if($_POST["dest3"] > '0') {
$linhaSq1 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest3'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -u -s';
$linhaCq1 = 'ssh gerador@'. $_POST['org3'] .' IPERF -u -c'.$_POST['dest3'];
if($_POST["geracaoUDP"]==1) {
$linhaCq1 .= ' -i1';
} else {
$linhaCq1 .= ' -i' . $_POST["periodicidadeUDP"]; }
$linhaCq1 .= ' -t' . $_POST["duracaoUDP"]*60;
if($_POST["direcao"]==2) {
$linhaCq1 .= ' -d' . $_POST["qtdconexoes"];}
$linhaCq1 .= ' -p' . $_POST["porta"];
$linhaSq1 .= ' -p' . $_POST["porta"]. "\n";
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];}
$linhaCq1 .= ' -f' . $_POST["unidade"];
$linhaCq1 .= ' -b' . $_POST["banda"];
$linhaCq1 .= ' -l' . $_POST["pacoteUDP"];
$linhaCq1 .= " >/home/gerador/basemichele/ag1_$arquiv" . "\n";
$linhaFh1 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest3'] . ' killall IPERF' ."\n";
129
$linhaFh31 = 'ssh gerador@'. $_POST['org3'] . ' killall IPERF' ."\n";
echo "</p></pre><p>Arquivo do segundo relatório agendado : ag1_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p>Acessar este relatório através do link RELATORIO após as: $linharel <br
/></p></pre><p>";
//Coloca arquivo para apresentação no link Arquivo
$fname = "/home/gerador/basemichele/ag1_". $arquiv;
//Restarta a rotina do cron
$linhacron = 'ssh [email protected] crond restart';
//Abre o arquivo colocando string apartir da ultima linha do arquivo apache
$file= "/var/spool/cron/crontabs/apache";
$fileopen = fopen($file, "a+");
fwrite($fileopen,$linhaqw1 . $linhaSq1 . $linhaq . $linhaCq1 . $linhaqw2 . $linhaFh1 .
$linhaqw2 . $linhaFh31);
fclose($fileopen);}
system ($linhacron);}
Perfil UDP – Modo Instantâneo
elseif(isset($_POST["submitUDP"])) {
//Script para I]inicializa servidor e cliente
$arquiv = "UDP_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
$linhaSq1 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest2'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -u -s ';
$linhaCq1 = 'IPERF -u -c'.$_POST['dest2'];
if($_POST["geracaoUDP"]==1) {
$linhaCq1 .= ' -i1';
} else {
$linhaCq1 .= ' -i' . $_POST["periodicidadeUDP"]; }
$linhaCq1 .= ' -t' . $_POST["duracaoUDP"]*60;
if($_POST["direcao"]==2) {
$linhaCq1 .= ' -d' . $_POST["qtdconexoes"]; }
$linhaCq1 .= ' -p' . $_POST["porta"];
$linhaSq1 .= ' -p' . $_POST["porta"];
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
130
$linhaSq1 .= ' -P' . $_POST["paralelo"]; }
$linhaCq1 .= ' -f' . $_POST["unidade"];
$linhaCq1 .= ' -b' . $_POST["banda"];
$linhaCq1 .= ' -l' . $_POST["pacoteUDP"];
$linhaSq1 .= ';';
$linhaCq1 .= " >/home/gerador/basemichele/ag1_$arquiv" ."\n";
//Script para desabilitar processos
$linhaFq = 'ssh gerador@'. $_POST["dest2"] .' killall IPERF;';
$linhaFq3 = ' killall IPERF' ."\n";
$linhaFq1 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest3"] .' killall IPERF;';
$linhaFq31 = ' killall IPERF' ."\n";
//Recebe variável de hora local
$linhaH = date ("H");
$linhaM = date ("i");
$linhaSeg = date ("s");
$linhaHq = date ("H");
//Contagem de tempo para inicializar processo no cliente
$linhaMi = ($linhaM)+1;
$linhaHi = ((($linhaM)+1)+$_POST["duracaoUDP"]);
$linhaHq1 = ((($linhaM)+1)+$_POST["duracaoUDP"]);
$linhaqw3 = ($linhaH).' :';
$linhaqw3 .= ($linhaM)+1;
//Se o minuto for menor que 10, recebe número 0 na frente
if (($linhaMi) < '10') {
$linhaHq ='0';
$linhaHq .= ($linhaMi);
$linhaHq .= ' ';
$linhaHq .= ($linhaH) . ' * * * '; }
elseif (($linhaMi) > '59') {
$linhaHq ='00';
$linhaHq .= ' ';
$linhaHq .= ($linhaH)+1;
echo $linhaHq .= ' * * * '; }
else{
$linhaHq = ($linhaMi);
131
$linhaHq .= ' ';
$linhaHq .= ($linhaH) . ' * * * ';}
//Termina processo no cliente
if (($linhaHq1) < '10') {
$linhaHq1 ='0';
$linhaHq1 .= ($linhaHi);
$linhaHq1 .= ' ';
$linhaHq1 .= ($linhaH);
$linhaHq1 .= ' * * *';}
elseif (($linhaHq1) > '59') {
$linhaHq1 = '0';
$linhaHq1 .= ($linhaHi)-60;
$linhaHq1 .= ' ';
$linhaHq1 .= ($linhaH)+1;
echo $linhaHq1 .= ' * * * '; }
else{
$linhaHq1 = ($linhaHi);
$linhaHq1 .= ' ';
$linhaHq1 .= ($linhaH) . ' * * * ';}
//Script para copiar relatorio do cliente
$linhaSend1 = 'scp gerador@'. $_POST["org2"] .":/home/gerador/basemichele/ag1_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
$linhaSend11 = 'scp gerador@'. $_POST["org3"] .":/home/gerador/basemichele/ag11_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
//Script para copiar arquivo de hora das máquinas geradoras
$linhaSendX = 'scp gerador@'. $_POST["org2"] .":/home/gerador/basemichele/ntp_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
$linhaSendX1 = 'scp gerador@'. $_POST["org3"] .":/home/gerador/basemichele/ntp1_$arquiv
/home/gerador/basemichele/;";
$linhaX = "date +%H:%M:%S:%N--nanosegundos >
/home/gerador/basemichele/ntp_$arquiv"."\n";
$linhaX1 = "date +%H:%M:%S:%N--nanosegundos >
/home/gerador/basemichele/ntp1_$arquiv"."\n";
//Script para remover o arquivo de cron
$linhaRem = 'ssh gerador@'. $_POST['org2']. ' rm /var/spool/cron/crontabs/gerador;';
132
$linhaRem1 = 'ssh gerador@'. $_POST['org3']. ' rm /var/spool/cron/crontabs/gerador;';
//Copia linha de cron ao cliente
$Send = 'scp /home/gerador/basemichele/gerador ssh gerador@'. $_POST["org2"]
.':/var/spool/cron/crontabs;';
$Send1 = 'scp /home/gerador/basemichele/im/gerador ssh gerador@'. $_POST["org3"]
.':/var/spool/cron/crontabs;';
//Script para reiniciar Cron no cliente
$linhaCron = 'ssh gerador@'. $_POST['org2']. ' crond restart;';
$linhaCron1 = 'ssh gerador@'. $_POST['org3']. ' crond restart;';
//Faz Somatorio para espera de tempo
$Div= 60-($linhaSeg);
$tempo=($_POST["duracaoUDP"])*60+($f);
$f=($Div)+($tempo)+1;
//Inicializa servidor e cliente do segundo fluxo com os mesmos passos anterior
$linhaSq11 = 'ssh gerador@'. $_POST['dest3'] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'IPERF -u -s ';
$linhaCq11 = 'IPERF -u -c'.$_POST['dest3'];
if($_POST["geracaoUDP"]==1) {
$linhaCq11 .= ' -i1';
} else {
$linhaCq11 .= ' -i' . $_POST["periodicidadeUDP"]; }
$linhaCq11 .= ' -t' . $_POST["duracaoUDP"]*60;
if($_POST["direcao"]==2) {
$linhaCq11 .= ' -d' . $_POST["qtdconexoes"]; }
$linhaCq11 .= ' -p' . $_POST["porta"];
$linhaSq11 .= ' -p' . $_POST["porta"];
if($_POST["paralelo"] > 1) {
$linhaCq11 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];
$linhaSq11 .= ' -P' . $_POST["paralelo"];}
$linhaCq11 .= ' -f' . $_POST["unidade"];
$linhaCq11 .= ' -b' . $_POST["banda"];
$linhaCq11 .= ' -l' . $_POST["pacoteUDP"];
$linhaSq11 .= ';';
$linhaCq11 .= " >/home/gerador/basemichele/ag11_$arquiv" ."\n";
//Faz linha de cron
$file="/home/gerador/basemichele/gerador";
133
$fileopen = fopen($file,"r+");
fwrite($fileopen,$linhaHq . $linhaCq1 . $linhaHq1 . $linhaFq3. $linhaHq . $linhaX);
//Faz linha de cron do segundo fluxo
if($_POST["dest3"] > '0') {
$file1="/home/gerador/basemichele/im/gerador";
$fileopen1 = fopen($file1,"r+");
fwrite($fileopen1,$linhaHq . $linhaCq11 . $linhaHq1 . $linhaFq31 . $linhaHq . $linhaX1);}
//Hora local deste servidor
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>Inicialização do(s) Servidor(es) às: $arquivod</p>";
echo "</p></pre><p>__________________________________________</p></pre><p>";
//Executa Servidor e rotina de cron
system ($linhaSq1. $linhaSq11 . $Send . $Send1 . $linhaCron . $linhaCron1);
//Espera um tempo
$linhaAh ='sleep '.$f.';';
//Executa Processos de pegar arquivos
system ($linhaAh . $linhaFq1 . $linhaFq. $linhaSend11 . $linhaRem1 . $linhaSend1 .
$linhaRem. $linhaSendX . $linhaSendX1);
if($_POST["dest3"] > '0') {
//Apresenta em tela resultado do segundo fluxo
echo "<p> Resultado do fluxo 2:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ag11_".$arquiv);
unlink("/home/gerador/basemichele/tcp12_".$arquivo);
echo "</p></pre><p>Relatório do segundo fluxo : ag11_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p> Hora de envio do segundo fluxo pela máquina de destino:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ntp1_".$arquiv);}
echo "</p></pre><p>____________________________________________________";
echo "</p></pre><p> Hora de envio do primeiro fluxo pela máquina de destino:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ntp_".$arquiv);
//Apresenta em tela relatório do primeiro fluxo
echo "</p></pre><p> Resultado do fluxo 1:<br><pre>";
echo file_get_contents("/home/gerador/basemichele/ag1_".$arquiv);
unlink("/home/gerador/basemichele/tcp1_".$arquivo);
echo "</p></pre><p>Relatório do primeiro fluxo : ag1_$arquiv<br />"; }
?>
134
Ferramenta DITG
<?
//Cria arquivos com marcacao de tempo
$arquivo = "ditg_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
//Simplificacão do diretorio do servidor
$local[$servidor] = "/usr/src/D-ITG-2.6.1b/bin/";
Perfil Personalizado – Modo Agendado
if(isset($_POST["submitDITGag"])) {
//Marca o tempo do arquivo
$arquiv = "agend_" .date("Y-m-d_H-i"). ".txt";
// ditg tempo em mseg. Granularidade foi reduzida a seg.
$tempo=($_POST["duracao"]/60000);
//Script para linhas de comando do cliente e servidor
$linhaSq = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . "ITGRecv -l
/home/basemichele/ag_$arquiv" ."\n";
$linhaCq = 'ssh gerador@'. $_POST["org"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaCq .= ' -a ' . $_POST["dest"] ;
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaCq .= ' -m RTTM'; }
$linhaCq .= ' -t ' . $_POST["duracao"]*60000;
$linhaCq .= ' -C ' . $_POST["pacote"];
$linhaCq .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
$linhaCq .= ' -sp ' . $_POST["portaO"];
$linhaCq .= ' -T ' . $_POST["protocolo"];
if($_POST["geracao"] == 'U') {
$linhaCq .= ' -u ' . $_POST["valoresU"];
} elseif($_POST["geracao"] == 'P') {
$linhaCq .= ' -O ' . $_POST["pctP"];
} else {
$linhaCq .= ' -c ' . $_POST["tampac"] ."\n";}
//Script para copiar arquivo
135
$linhaGetq = 'scp gerador@'. $_POST["dest"] .":/home/basemichele/ag_$arquiv
/home/gerador/basemichele/" ."\n";
$linhaGetq1 = "/home/gerador/basemichele/ITGDec /home/gerador/basemichele/ag_$arquiv
>ag1_$arquiv" ."\n";
$linhaE = "cp /var/www/ag1_$arquiv /home/gerador/basemichele"."\n";
//Script para desabilitar o processo em execução no servidor
$linhaFq = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' killall ITGRecv'."\n";
//Recebe variável de hora do agendamento
$linhaq = $_POST["min"] . ' ';
$linhax = $_POST["min"];
$linhaq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';
$linhaqw = $_POST["min"]+$_POST["duracao"];
//Contagem - Inicializa o servidor um minuto antes
$linhaqw1 = ($_POST["min"])-1;
//Contagem - Termina os processos, copia e decodifica no somatório dos tempos
$linhaqw2 = (($_POST["min"]+1)+$_POST["duracao"]);
//Se o minuto for menor que 10, recebe número 0 na frente para formato da rotina de cron
if ($linhaqw1 < '10') {
$linhaqw1 ='0';
$linhaqw1 .= ($_POST["min"])-1;
$linhaqw1 .= ' ';
$linhaqw1 .= $_POST["hora"] . ' * * * '; }
else{
$linhaqw1 = ($_POST["min"])-1;
$linhaqw1 .= ' ';
$linhaqw1 .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
if ($linhaqw2 < '10') {
$linhaqw2 ='0';
$linhaqw2 .= (($_POST["min"])+($_POST["duracao"])+1);
$linhaqw2 .= ' ';
$linhaqw2 .= $_POST["hora"] . ' * * * '; }
else{
$linhaqw2 = (($_POST["min"])+($_POST["duracao"])+1);
$linhaqw2 .= ' ';
$linhaqw2 .= $_POST["hora"] . ' * * * ';
136
$linhaqq ='0';}
if ($linhaqq < '10') {
$linhaqq = ($_POST["min"]+$_POST["duracao"]);
$linhaqq .= ' ';
$linhaqq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
else{
$linhaqq .= ($_POST["min"]+$_POST["duracao"]);
$linhaqq .= ' ';
$linhaqq .= $_POST["hora"] . ' * * * ';}
$linharel = $_POST["hora"]. ' : ';
$linharel .= (($_POST["min"])+($_POST["duracao"])+1);
//Recebe hora local deste servidor
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL deste SERVIDOR: $arquivod</p>";
//Mostra o nome do primeiro arquivo agendado e hora para a busca
echo "</p></pre><p>Arquivo do primeiro teste agendado : ag_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p>Acessar este teste através do link ARQUIVO após as: $linharel <br
/></p></pre><p>";
//Script para reinicializar a rotina do cron
$linhacron = 'ssh [email protected] crond restart';
//Abre o arquivo colocando string apartir da ultima linha do arquivo apache
$file= "/var/spool/cron/crontabs/apache";
$fileopen = fopen($file, "a+");
fwrite($fileopen,$linhaqw1 . $linhaG .$linhaqw1 . $linhaSq . $linhaq . $linhaCq . $linhaqq .
$linhaFq . $linhaqq .$linhaGetq . $linhaqq . $linhaGetq1 . $linhaqw2 . $linhaE);
fclose($fileopen);
//Inicializa 2 processos simultaneos com os mesmos passos do processo anterior
if($_POST["dest1"] > '0') {
$linhaSq1 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . "ITGRecv -l
/home/basemichele/ag21_$arquiv" ."\n";
$linhaCq1 = 'ssh gerador@'. $_POST["org1"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaCq1 .= ' -a ' . $_POST["dest1"] ;
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaCq1 .= ' -m RTTM';}
$linhaCq1 .= ' -t ' . $_POST["duracao"];
137
$linhaCq1 .= ' -C ' . $_POST["pacote"];
$linhaCq1 .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
$linhaCq1 .= ' -sp ' . $_POST["portaO"];
$linhaCq1 .= ' -T ' . $_POST["protocolo"];
if($_POST["geracao"] == 'U') {
$linhaCq1 .= ' -u ' . $_POST["valoresU"];
} elseif($_POST["geracao"] == 'P') {
$linhaCq1 .= ' -O ' . $_POST["pctP"];
} else {
$linhaCq1 .= ' -c ' . $_POST["tampac"] ."\n";}
//Script para terminar processo
$linhaFq1 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' killall ITGRecv;';
$linhacron1 .= 'ssh [email protected] crond restart';
$linhaGetq1 = 'scp gerador@'. $_POST["dest1"] .":/home/basemichele/ag21_$arquiv
/home/gerador/basemichele/" ."\n";
$linhaGetq11 = "/home/gerador/basemichele/ITGDec /home/gerador/basemichele/ag21_$arquiv
>ag2_$arquiv" ."\n";
$linhaE1 = "cp /var/www/ag2_$arquiv /home/gerador/basemichele"."\n";
$linhaFq1 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' killall ITGRecv'."\n";
echo "</p></pre><p>Arquivo do segundo teste agendado : ag2_$arquiv<br />";
echo "</p></pre><p>Acessar este teste através do link ARQUIVO após as: $linharel <br
/></p></pre><p>";
//Script para escrever rotina de cron
$file= "/var/spool/cron/crontabs/apache";
$fileopen = fopen($file, "a+");
fwrite($fileopen,$linhaqw1 . $linhaSq1 . $linhaq . $linhaCq1 . $linhaqq . $linhaFq1 . $linhaqq
.$linhaGetq1 . $linhaqq . $linhaGetq11 . $linhaqw2 . $linhaE1);
fclose($fileopen);
$fname = "/home/gerador/basemichele/ag2_". $arquiv;}
//Restart linha de cron do arquivo apache executando o arquivo
system ($linhacron);}
138
Perfil Personalizado – Modo Instantâneo
if(isset($_POST["submitDITG"])) {
//Script para servidor e cliente
$tempo=($_POST["duracao"]/1000); // ditg tempo em mseg. Granularidade foi reduzida a seg.
$linhaS = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . 'ITGRecv -l
/home/basemichele/rc_'. $arquivo .';';
$linhaSh = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . 'ITGRecv -l
/home/basemichele/rcd_'. $arquivo .';';
$linhaC = 'ssh gerador@'. $_POST["org"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaC .= ' -a ' . $_POST["dest"] ;
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaC .= ' -m RTTM';}
$linhaC .= ' -t ' . $_POST["duracao"];
$linhaC .= ' -C ' . $_POST["pacote"];
$linhaC .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
$linhaC .= ' -sp ' . $_POST["portaO"];
$linhaC .= ' -T ' . $_POST["protocolo"];
if($_POST["geracao"] == 'U') {
$linhaC .= ' -u ' . $_POST["valoresU"];
} elseif($_POST["geracao"] == 'P') {
$linhaC .= ' -O ' . $_POST["pctP"];
} else {
$linhaC .= ' -c ' . $_POST["tampac"];}
$linhaC .= ' -l /home/basemichele/'. $arquivo .';';
$linhaF = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' killall ITGRecv;';
$linhaX='sleep 9;';
//Script para decodificar arquivo
$linhaR = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' /usr/src/D-ITG-2.6.1b/bin/./ITGDec
/home/basemichele/rc_'. $arquivo .';';
//Script para copiar relatório no repositorio de dados
$linhaGet = 'scp gerador@'. $_POST["dest"] .':/home/basemichele/rc_'. $arquivo.'
/var/www/htdocs/redegiga/imagens/;';
//Script para tranformar relatórios em arquivo gráfico
139
$linhaE = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/imagens/rc_'.$arquivo.' -d ' .$tempo.';';
$linhaH = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot /var/www/htdocs/redegiga/delay.dat
1:4;';
$linhaA = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/imagens/rc_'.$arquivo.' -j ' .$tempo.';';
$linhaB = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot /var/www/htdocs/redegiga/jitter.dat
1:4;';
$linhaW = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/imagens/rc_'.$arquivo.' -p ' .$tempo.';';
$linhaY = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot
/var/www/htdocs/redegiga/packetloss.dat 1:4;';
$linhaWw = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/imagens/rc_'.$arquivo.' -b ' .$tempo.';';
$linhaYy = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot /var/www/htdocs/redegiga/bitrate.dat
1:4;';
$linhaCh = 'ssh gerador@'. $_POST["org1"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaCh .= ' -a ' . $_POST["dest1"] ;
$linhaCh .= ' -t ' . $_POST["duracao"];
$linhaCh .= ' -C ' . $_POST["pacote"];
$linhaCh .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
$linhaCh .= ' -sp ' . $_POST["portaO"];
$linhaCh .= ' -T ' . $_POST["protocolo"];
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaCh .= ' -m RTTM'; }
if($_POST["geracao"] == 'U') {
$linhaCh .= ' -u ' . $_POST["valoresU"];
} elseif($_POST["geracao"] == 'P') {
$linhaCh .= ' -O ' . $_POST["pctP"];
} else {
$linhaCh .= ' -c ' . $_POST["tampac"];
}
$linhaCh .= ' -l /home/basemichele/l_'. $arquivo .';';
$linhaFh = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' killall ITGRecv;';
$linhaXh='sleep 9;';
140
$linhaXh='sleep '.$tempo.';';
$linhaRh = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' /usr/src/D-ITG-2.6.1b/bin/./ITGDec
/home/basemichele/rcd_'. $arquivo .';';
$linhaGeth = 'scp gerador@'. $_POST["dest1"] .':/home/basemichele/rcd_'. $arquivo.'
/home/gerador/basemichele/;';
$linhaGel = 'cd /home/gerador/basemichele/;';
$linhaEh = './ITGDec rcd_'.$arquivo.' -d ' .$tempo.';';
$linhaHh = './ITGplot delay.dat 1:4;';
$linhaAh = './ITGDec rcd_'.$arquivo.' -j ' .$tempo.';';
$linhaBh = './ITGplot jitter.dat 1:4;';
$linhaWh = './ITGDec rcd_'.$arquivo.' -p ' .$tempo.';';
$linhaYh = './ITGplot packetloss.dat 1:4;';
$linhaWhh = './ITGDec rcd_'.$arquivo.' -b ' .$tempo.';';
$linhaYhh = './ITGplot bitrate.dat 1:4;';
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL INICIAL DO TESTE: $arquivod<center><br
/></p></pre><p>";
echo "</p></pre><p>Arquivo do primeiro sentido de medição: rc_$arquivo<br />";
echo "______________________________________________________________________";
echo "<p> </p></pre><p> Relatório do Primeiro fluxo:<br>";
echo "______________________________________________________________________";
//echo "<p> Linha resultado:<br>";
system($linhaS . $linhaSh . $linhaN1 .$linhaN1h . $linhaC . $linhaN2 . $linhaCh . $linhaN2h .
$linhaXh . $linhaF . $linhaFh . $linhaR );
$arquivodx = date ("H:i:s"). "";
system ($linhaGet . $linhaE . $linhaH . $linhaI . $linhaA . $linhaB . $linhaW . $linhaY .
$linhaWw . $linhaYy );
echo "<p> </p></pre><p> Relatório do Segundo fluxo:<br>";
echo "_______________________________________________________________________";
echo "</p></pre><p>Arquivo do segundo sentido de medição: rcd_$arquivo<br />";
echo "_______________________________________________________________________";
system($linhaRh . $linhaGeth . $linhaGel . $linhaEh . $linhaHh . $linhaIh . $linhaAh . $linhaBh
.$linhaWh . $linhaYh . $linhaWhh . $linhaYhh);
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL FINAL DO TESTE: $arquivodx<center><br
/></p></pre><p>";
141
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Destino do primeiro fluxo após ser inicializado o
servidor:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp1_".$arquivo);
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Origem do primeiro fluxo após ser inicializado o
cliente:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp2_".$arquivo);
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Destino do segundo fluxo após ser inicializado o
servidor:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp11_".$arquivo);
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Origem do segundo fluxo após ser inicializado o
cliente:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp12_".$arquivo);
$fname = "./logs/rcd_". $arquivo;
file_put_contents($fname,$linhaSh . $linhaCh . $linhaXh . $linhaFh . $linhaRh );
$fname = "./logs/rc_". $arquivo;
file_put_contents($fname,$linhaS . $linhaC . $linhaX . $linhaF . $linhaR );
print("<a href=\"bitrate.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Velocidade de Transmissão x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"packet.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Pacotes Perdidos x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"delay.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Atraso x tempo| ===</a><p>
</p></pre>");
print("<a href=\"jitter.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Variação do Atraso x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"bitrate1.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Velocidade de Transmissão x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"packet1.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Pacotes Perdidos x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"delay1.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Atraso x tempo| ===</a><p>
</p></pre>");
print("<a href=\"jitter1.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Variação do Atraso x tempo|
===</a><p> </p></pre>");}
142
Perfil Pré-Definido – Modo Instantâneo
if(isset($_POST["submitDITGp"])) {
$tempo=($_POST["duracao"]/1000); // ditg tempo em mseg. Granularidade foi reduzida a seg.
$linhaS = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . 'ITGRecv -l
/home/basemichele/rctp_'. $arquivo .';';
$linhaSh = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . 'ITGRecv -l
/home/basemichele/rcdtp_'. $arquivo .';';
$linhaC = 'ssh gerador@'. $_POST["org"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaC .= ' -a ' . $_POST["dest"] ;
$linhaC .= ' -t ' . $_POST["duracao"];
$linhaC .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaC .= ' -m RTTM'; }
if($_POST["protocolo"] == '1') {
$linhaC .= 'DNS'; }
if($_POST["protocolo"] == '2') {
$linhaC .= 'Telnet'; }
if($_POST["protocolo"] == '3') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.711.1'; }
if($_POST["protocolo"] == '4') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.711.2';}
if($_POST["protocolo"] == '5') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.723.1';}
if($_POST["protocolo"] == '6') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.729.2';}
if($_POST["protocolo"] == '7') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.729.3';}
if($_POST["protocolo"] == '8') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.711.1-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '9') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.711.2-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '10') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.723.1-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '11') {
143
$linhaC .= 'VoIP -x G.729.2-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '12') {
$linhaC .= 'VoIP -x G.729.3-VAD';}
$linhaC .= ' -l /home/basemichele/g_'. $arquivo .';';
$linhaF = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' killall ITGRecv;';
$linhaX='sleep 9;';
$linhaR = 'ssh gerador@'. $_POST["dest"] .' /usr/src/D-ITG-2.6.1b/bin/./ITGDec
/home/basemichele/rctp_'. $arquivo .';';
$linhaGet = 'scp gerador@'. $_POST["dest"] .':/home/basemichele/rctp_'. $arquivo.'
/var/www/htdocs/redegiga/im/;';
$linhaE = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/imagens/rctp_'.$arquivo.' -d ' .$tempo.';';
$linhaH = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot /var/www/htdocs/redegiga/delay.dat
1:4;';
$linhaA = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/im/rctp_'.$arquivo.' -j ' .$tempo.';';
$linhaB = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot /var/www/htdocs/redegiga/jitter.dat
1:4;';
$linhaW = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/im/rctp_'.$arquivo.' -p ' .$tempo.';';
$linhaY = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot
/var/www/htdocs/redegiga/packetloss.dat 1:4;';
$linhaWw = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGDec
/var/www/htdocs/redegiga/im/rctp_'.$arquivo.' -b ' .$tempo.';';
$linhaYy = ' /var/www/htdocs/redegiga/imagens/./ITGplot /var/www/htdocs/redegiga/bitrate.dat
1:4;';
$linhaCh = 'ssh gerador@'. $_POST["org1"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaCh .= ' -a ' . $_POST["dest1"] ;
$linhaCh .= ' -t ' . $_POST["duracao"];
$linhaCh .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaCh .= ' -m RTTM'; }
if($_POST["protocolo"] == '1') {
$linhaCh .= 'DNS';}
if($_POST["protocolo"] == '2') {
144
$linhaCh .= 'Telnet';}
if($_POST["protocolo"] == '3') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.711.1';}
if($_POST["protocolo"] == '4') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.711.2';}
if($_POST["protocolo"] == '5') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.723.1';}
if($_POST["protocolo"] == '6') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.729.2';}
if($_POST["protocolo"] == '7') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.729.3';}
if($_POST["protocolo"] == '8') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.711.1-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '9') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.711.2-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '10') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.723.1-VAD'; }
if($_POST["protocolo"] == '11') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.729.2-VAD'; }
if($_POST["protocolo"] == '12') {
$linhaCh .= 'VoIP -x G.729.3-VAD'; }
$linhaCh .= ' -l /home/basemichele/ltp_'. $arquivo .';';
$linhaFh = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' killall ITGRecv;';
$linhaXh='sleep 9;';
$linhaXh='sleep '.$tempo.';';
$linhaRh = 'ssh gerador@'. $_POST["dest1"] .' /usr/src/D-ITG-2.6.1b/bin/./ITGDec
/home/basemichele/rcdtp_'. $arquivo .';';
$linhaGeth = 'scp gerador@'. $_POST["dest1"] .':/home/basemichele/rcdtp_'. $arquivo.'
/home/gerador/basemichele/im2/;';
$linhaGel = 'cd /home/gerador/basemichele/im2/;';
$linhaEh = './ITGDec rcdtp_'.$arquivo.' -d ' .$tempo.';';
$linhaHh = './ITGplot delay.dat 1:4;';
$linhaAh = './ITGDec rcdtp_'.$arquivo.' -j ' .$tempo.';';
$linhaBh = './ITGplot jitter.dat 1:4;';
$linhaWh = './ITGDec rcdtp_'.$arquivo.' -p ' .$tempo.';';
145
$linhaYh = './ITGplot packetloss.dat 1:4;';
$linhaWhh = './ITGDec rcdtp_'.$arquivo.' -b ' .$tempo.';';
$linhaYhh = './ITGplot bitrate.dat 1:4;';
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL INICIAL DO TESTE: $arquivod<center><br
/></p></pre><p>";
echo "</p></pre><p>Arquivo do primeiro sentido de medição: rctp_$arquivo<br />";
echo "__________________________________________________________________";
echo "<p> </p></pre><p> Relatório do Primeiro fluxo:<br>";
echo "______________________________________________________________________";
//Linha resultado
system($linhaS . $linhaSh . $linhaN1 .$linhaN1h . $linhaC . $linhaN2 . $linhaCh . $linhaN2h .
$linhaXh . $linhaF . $linhaFh . $linhaR );
$arquivodx = date ("H:i:s"). "";
//Linha para fazer gráficos
system ($linhaGet . $linhaE . $linhaH . $linhaI . $linhaA . $linhaB . $linhaW . $linhaY .
$linhaWw . $linhaYy );
echo "<p> </p></pre><p> Relatório do Segundo fluxo:<br>";
echo "______________________________________________________________________";
echo "</p></pre><p>Arquivo do segundo sentido de medição: rcdtp_$arquivo<br />";
echo "______________________________________________________________________";
system($linhaRh . $linhaGeth . $linhaGel . $linhaEh . $linhaHh . $linhaIh . $linhaAh . $linhaBh
.$linhaWh . $linhaYh . $linhaWhh . $linhaYhh);
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL FINAL DO TESTE: $arquivodx<center><br
/></p></pre><p>";
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Destino do primeiro fluxo após ser inicializado o
servidor:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp1tp_".$arquivo);
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Origem do primeiro fluxo após ser inicializado o
cliente:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp2tp_".$arquivo);
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Destino do segundo fluxo após ser inicializado o
servidor:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp11tp_".$arquivo);
146
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Origem do segundo fluxo após ser inicializado o
cliente:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntp12tp_".$arquivo);
$fname = "./logs/rcdtp_". $arquivo;
file_put_contents($fname,$linhaSh . $linhaCh . $linhaXh . $linhaFh . $linhaRh );
$fname = "./logs/rctp_". $arquivo;
file_put_contents($fname,$linhaS . $linhaC . $linhaX . $linhaF . $linhaR );
echo "______________________________________________________</a><p> </p></pre>";
print("<a href=\"bitratepd.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Velocidade de Transmissão x
tempo| ===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"packetpd.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Pacotes Perdidos x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"delaypd.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Atraso x tempo| ===</a><p>
</p></pre>");
print("<a href=\"jitterpd.php\">=== |GRAFICO 1o Fluxo - Variação do Atraso x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"bitrate1pd.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Velocidade de Transmissão x
tempo| ===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"packet1pd.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Pacotes Perdidos x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"delay1pd.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Atraso x tempo| ===</a><p>
</p></pre>");
print("<a href=\"jitter1pd.php\">=== |GRAFICO 2o Fluxo - Variação do Atraso x tempo|
===</a><p> </p></pre>");}
Perfil Pré-Definido – Modo Agendado
if(isset($_POST["submitDITG5pd"])) {
$tempo=($_POST["duracao"]/1000); // ditg tempo em mseg. Granularidade foi reduzida a seg.
$linhaS5 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest5"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] . 'ITGRecv -l
/home/basemichele/rcipd_'. $arquivo .';';
$linhaC5 = 'ssh gerador@'. $_POST["org5"] .' screen -d -m '. $local[$servidor] .'ITGSend';
$linhaC5 .= ' -a ' . $_POST["dest5"] ;
$linhaC5 .= ' -t ' . $_POST["duracao"];
$linhaC5 .= ' -rp ' . $_POST["portaD"];
if($_POST["metrica"] == '2') {
$linhaC5 .= ' -m RTTM'; }
147
if($_POST["protocolo"] == '1') {
$linhaC5 .= 'DNS';}
if($_POST["protocolo"] == '2') {
$linhaC5 .= 'Telnet';}
if($_POST["protocolo"] == '3') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.711.1';}
if($_POST["protocolo"] == '4') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.711.2';}
if($_POST["protocolo"] == '5') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.723.1';}
if($_POST["protocolo"] == '6') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.729.2';}
if($_POST["protocolo"] == '7') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.729.3';}
if($_POST["protocolo"] == '8') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.711.1-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '9') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.711.2-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '10') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.723.1-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '11') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.729.2-VAD';}
if($_POST["protocolo"] == '12') {
$linhaC5 .= 'VoIP -x G.729.3-VAD';}
$linhaC5 .= ' -l /home/basemichele/k_'. $arquivo .';';
$linhaX5='sleep '.$tempo.';';
$linhaF5 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest5"] .' killall ITGRecv;';
$linhaR5 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest5"] .' /usr/src/D-ITG-2.6.1b/bin/./ITGDec
/home/basemichele/rcipd_'. $arquivo .';';
$linhaN15 = 'ssh gerador@'. $_POST["dest5"] .' ntpq -c pe > /srv/httpd/ntpdc/ntpipd_'.
$arquivo .';';
$linhaN25 = 'ssh gerador@'. $_POST["org5"] .' ntpq -c pe > /srv/httpd/ntpdc/ntpipd_'. $arquivo
.';';
$linhaGet5 = 'scp gerador@'. $_POST["dest5"] .':/home/basemichele/rcipd_'. $arquivo.'
/home/gerador/basemichele/im3/;';
148
$linhaGel5 = 'cd /home/gerador/basemichele/im3/;';
$linhaE5 = './ITGDec rcipd_'.$arquivo.' -d ' .$tempo.';';
$linhaH5 = './ITGplot delay.dat 1:4;';
$linhaA5 = './ITGDec rcipd_'.$arquivo.' -j ' .$tempo.';';
$linhaB5 = './ITGplot jitter.dat 1:4;';
$linhaW5 = './ITGDec rcipd_'.$arquivo.' -p ' .$tempo.';';
$linhaY5 = './ITGplot packetloss.dat 1:4;';
$linhaWw5 = './ITGDec rcipd_'.$arquivo.' -b ' .$tempo.';';
$linhaYy5 = './ITGplot bitrate.dat 1:4;';
$arquivod = date ("H:i:s"). "";
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL INICIAL DO TESTE: $arquivod<center><br
/></p></pre><p>";
echo "</p></pre><p>Arquivo do fluxo: rcipd_$arquivo<br />";
echo "______________________________________________________________________";
echo "<p> </p></pre><p> Relatório:<br>";
echo "_____________________________________________________________________";
//Inicializar servidor e cliente
system($linhaS5 . $linhaN15 . $linhaC5 . $linhaN25 . $linhaX5 . $linhaF5 . $linhaR5 );
$arquivodx = date ("H:i:s"). "";
//Inicializar copia e decodificação
system($linhaGet5 . $linhaGel5 . $linhaE5 . $linhaH5 . $linhaI5 . $linhaA5 . $linhaB5
.$linhaW5 . $linhaY5 . $linhaWw5 . $linhaYy5 );
echo "</p></pre><p><center>HORA LOCAL FINAL DO TESTE: $arquivodx<center><br
/></p></pre><p>";
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Destino após ser inicializado o servidor:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntpipd_".$arquivo);
echo "</p></pre><p> NTP da máquina de Origem após ser inicializado o cliente:<br><pre>";
echo file_get_contents("/srv/httpd/ntpdc/ntpipd_".$arquivo);
$fname = "./logs/rctp_". $arquivo;
file_put_contents($fname,$linhaS5 . $linhaC5 . $linhaX5 . $linhaF5 . $linhaR5 );
print("<a href=\"bitrate5pd.php\">=== |GRAFICO Velocidade de Transmissão x tempo|
===</a><p> </p></pre>");
print("<a href=\"packet5pd.php\">=== |GRAFICO Pacotes Perdidos x tempo| ===</a><p>
</p></pre>");
print("<a href=\"delay5pd.php\">=== |GRAFICO Atraso x tempo| ===</a><p> </p></pre>");
149
Apêndice C
Relatórios e Processos
Neste apêndice, são descritas as informações obtidas através dos produtos de cada
ferramenta.
(a) Ferramenta IPERF - Perfil de Tráfego UDP: É apresentado o intervalo de tempo de cada
fluxo separadamente, seguidos de informações do total de Kbytes recebidos e da taxa total de
chegada do fluxo. Na linha final é apresentado o total de datagramas que foram enviados, o
tempo total do envio de todo o fluxo em segundos, seguido de informações: (a) quantidade total
de Kbytes recebidos; (b) taxa total de chegada dos fluxos; (c) jitter médio totalizado entre todos
os fluxos; (d) quantidade e a porcentagem final de pacotes perdidos; (e) quantidade final de
pacotes recebidos.
(b) Ferramenta IPERF – Perfil de Tráfego TCP: É apresentado o intervalo de tempo de cada
fluxo separadamente, seguidos de informações do total de Kbytes recebidos, e a taxa total de
chegada do fluxo.
(c) Ferramenta DITG – Perfil de Tráfego Personalizado/Pré-Definido: É apresentado: (a) o
total de tempo de envio; (b) o total de pacotes na chegada; (c) a taxa mínima, máxima e média do
delay; (d) a taxa média do jitter; (e) a taxa média de recebimento em kbit/s;(f) o número de Bytes
recebidos; (g) a taxa média de pacotes recebidos; (h) a quantidade de pacotes perdidos.
150
A seguir são descritos os processos executados pelo módulo CGT, para a geração de cada
produto.
De um modo geral, um produto é elaborado da seguinte forma:
Um usuário fornece o cadastro do formulário de acordo com o perfil de tráfego a ser
gerado (UDP, TCP, Personalizado ou Agendado), bem como o endereço de origem e
de destino.
Cada formulário de perfil de tráfego é tratado individualmente pelo sistema.
Cada valor atribuído nos campos do formulário é associado à linha de script para
geração do tráfego, de acordo com a ferramenta utilizada.
Cada endereço de origem e destino atribuído nos campos do formulário, é associado a
endereços para conexão remota criptografada, utilizando o aplicativo OpenSSH. A
partir deste ponto, a máquina de origem passa a ser geradora responsável por enviar o
tráfego, e a máquina de destino passa a ser medidora, responsável por coletar o
tráfego.
Todos os processos são feitos remotamente através das máquinas geradora e
medidora.
Os produtos são representados de acordo com a ferramenta e o modo utilizado no experimento.
Relatório IPERF – Modo Agendado
Este relatório visa apresentar informações de medições associadas a cada perfil de tráfego
TCP e/ou UDP. Estas informações são apresentadas de acordo com a forma original apresentada
pela ferramenta.
Este produto é elaborado, de acordo com a ordenação dos eventos descritos a seguir:
1) Adiciona os endereços das máquinas, medidora e geradora, a cada processo remoto a ser
executado por script: a) script para medição; b) script para geração do tráfego –
associando valores dos campos do formulário, e direcionando o relatório para um arquivo
com as identificações “Agend”_”Perfil de tráfego+IPERF”, seguido da marca de tempo
na seqüência "Ano-mês-dia_Hora-minuto"; c) script de finalização; d) script para a cópia
do relatório da máquina geradora; e) script para envio do arquivo de cron para a máquina
geradora; f) script para reinicialização da rotina de cron da máquina geradora; g) script
para reinicialização da rotina de cron local; h) script para remoção do arquivo de cron da
máquina geradora.
2) Coleta informações sobre a hora local.
151
3) Computa tempo para início de medição. Hora da medição = Hora escolhida pelo usuário
– 1 minuto.
4) Computa tempo para início de geração. Hora da geração = Hora escolhida pelo usuário.
5) Computa tempo de finalização da geração e medição do tráfego. Hora da finalização =
tempo de duração+hora escolhida pelo usuário.
6) Computa tempo para cópia do relatório. Hora da cópia = Hora de finalização+1 (um)
minuto.
7) Computa tempo de remoção do arquivo de cron da máquina geradora. Hora da Remoção
= Hora da cópia + 1 minuto.
8) Acrescenta e formata o arquivo utilizado para atender a rotina de cron da máquina
geradora, da seguinte forma: c) hora de geração seguida da linha de script de geração,
direcionando o relatório para um arquivo que recebe um nome de identificação da
ferramenta; b) hora de finalização da medição, seguida da linha de script de finalização.
9) Inicia o script para envio do arquivo de cron para a máquina geradora.
10) Inicia script para reinicialização da rotina de cron da máquina geradora.
11) Acrescenta e formata o arquivo utilizado para atender a rotina de cron local, da seguinte
forma: a) hora de medição, seguida da linha de script de medição; b) hora de finalização
da medição, seguida da linha de script de finalização; c) hora da cópia, seguida da linha
de script destinada à cópia do relatório da máquina geradora; d) hora da remoção, seguida
da linha de script destinada à remoção do arquivo de cron da máquina geradora.
12) Inicia script para reinicialização da rotina de cron local.
13) Apresenta hora local.
14) Apresenta nome do relatório parcial para ser buscado na base de dados.
15) Apresenta a previsão do horário de busca do relatório parcial.
Relatório DITG – Modo Agendado
Este relatório visa apresentar informações de medições associadas a cada perfil de tráfego
personalizado ou pré-definido. Estas informações são apresentadas de acordo com a forma
original apresentada pela ferramenta.
Este produto é elaborado, de acordo com a ordenação dos eventos descritos a seguir:
1) Adiciona os endereços das máquinas, medidora e geradora, a cada processo remoto a ser
executado por script: a) script para medição - direcionando o relatório para um arquivo
com as identificações “Agend”_”Perfil de tráfego+DITG”, seguido da marca de tempo na
152
seqüência "Ano-mês-dia_Hora-minuto"; b) script para geração do tráfego - associando
valores dos campos do formulário; c) script de finalização da medição do tráfego; d)
script para a cópia do relatório da máquina geradora; e) script para decodificação do
relatório; f) script para envio do arquivo de cron para a máquina geradora; g) script para
reinicialização da rotina de cron da máquina geradora; h) script para reinicialização da
rotina de cron local; i) script para remoção do arquivo de cron da máquina geradora.
2) Coleta informações sobre a hora local.
3) Computa tempo para início de medição. Hora da medição = Hora escolhida pelo usuário
– 1 minuto.
4) Computa tempo para início de geração. Hora da geração = Hora escolhida pelo usuário.
5) Computa tempo de finalização da medição do tráfego. Hora da finalização = tempo de
duração+hora escolhida pelo usuário.
6) Computa tempo para cópia do relatório. Hora da cópia = Hora de finalização+1 (um)
minuto.
7) Computa tempo de decodificação do relatório. Hora da decodificação = Hora da Copia+1
(um) minuto.
8) Computa tempo de remoção do arquivo de cron da máquina geradora. Hora da Remoção
= Hora da cópia + 1 minuto.
9) Acrescenta e formata o arquivo utilizado para atender a rotina de cron da máquina
geradora, da seguinte forma: hora de geração seguida da linha de script de geração.
10) Inicia script para envio do arquivo de cron para a máquina geradora.
11) Inicia script para reinicialização da rotina de cron da máquina geradora.
12) Acrescenta e formata o arquivo utilizado para atender a rotina de cron local, da seguinte
forma: a) hora da medição, seguida da linha de script de medição; b) hora de finalização
da medição, seguida da linha de script de finalização da medição; b) hora da cópia,
seguida da linha de script destinada à cópia do relatório da máquina geradora; c) hora da
decodificação, seguida da linha de script destinada à decodificação do relatório; d) hora
da Remoção, seguida da linha de script destinada à remoção do arquivo de cron da
máquina geradora.
13) Inicia script para reinicialização da rotina de cron local.
14) Apresenta hora local.
15) Apresenta nome do relatório parcial para ser buscado na base de dados.
16) Apresenta a previsão do horário de busca do relatório parcial.
153
Relatório DITG – Modo Instantâneo
Este relatório visa apresentar informações de medições associadas a cada perfil de tráfego
personalizado ou pré-definido no modo texto e gráfico, além de informações sobre sincronismo
NTP utilizado entre as máquinas.
Este produto é elaborado, de acordo com a ordenação dos eventos descritos a seguir:
1) Adiciona os endereços das máquinas, medidora e geradora, a cada processo remoto a
ser executado por script: a) script para medição - direcionando o relatório para um
arquivo com as identificações “Inst”_”Perfil de tráfego+DITG”, seguido da marca de
tempo na seqüência "Ano-mês-dia_Hora-minuto"; b) script de geração do tráfego -
associando valores dos campos do formulário; c) script de finalização da medição do
tráfego; d) script para a cópia do relatório da máquina geradora; e) script para
decodificação do relatório binário para relatório texto; f) script para decodificação do
relatório binário para relatório gráfico; g) script para envio do arquivo de cron para a
máquina geradora; h) script para obter informações do sincronismo da máquina
geradora; i) script para obter informações do sincronismo da máquina medidora; j)
script para reinicialização da rotina de cron da máquina geradora; k) script para
remoção do arquivo de cron da máquina geradora.
2) Coleta informações sobre a hora local.
3) Computa tempo para início de geração. Hora da geração = Hora local + 1minuto.
4) Computa tempo de finalização da medição do tráfego. Hora da finalização = tempo de
duração+Hora da geração.
5) Inicializa em background o script de medição.
6) Acrescenta e formata o arquivo utilizado para atender a rotina de cron da máquina
geradora, da seguinte forma: Hora de geração seguida da linha de script de geração, e
Hora de geração seguida da linha de script para obter informações de sincronismo.
7) Inicia script para reinicialização da rotina de cron da máquina geradora.
8) Inicializa script de medição.
9) Inicia contagem para estado de espera (sleep). Tempo de espera = Tempo de
Duração+Hora da geração.
10) Inicia script de finalização da medição do tráfego.
11) Inicia em background o script para obter informações do sincronismo da máquina
geradora.
12) Inicia em background o script para remoção do arquivo de cron da máquina geradora.
13) Inicia em background o script para a cópia do relatório da máquina geradora.
154
14) Inicia script para decodificação do relatório binário para relatório texto.
15) Inicia script para decodificação do relatório binário para relatório gráfico.
16) Apresenta hora do início da geração do tráfego.
17) Apresenta relatório integral
18) Apresenta nome do relatório parcial para ser buscado na base de dados.
Relatório IPERF – Modo Instantâneo
Este relatório visa apresentar informações de medições associadas a cada perfil de tráfego
UDP ou TCP, além de informações sobre sincronismo NTP utilizado entre as máquinas. Estas
informações são apresentadas de acordo com a forma original.
Este produto é elaborado, de acordo com a ordenação dos eventos descritos a seguir:
1) Adiciona os endereços das máquinas, medidora e geradora, a cada processo remoto a ser
executado por script: a) script para medição; b) script de geração do tráfego -
associando valores dos campos do formulário, direcionando o relatório para um arquivo
com as identificações “Inst”_”Perfil de tráfego+IPERF”, seguido da marca de tempo na
seqüência "Ano-mês-dia_Hora-minuto"; c) script de finalização da medição do tráfego;
d) script de finalização da geração do tráfego; e) script para a cópia do relatório da
máquina geradora; f) script para envio do arquivo de cron para a máquina geradora; g)
script para obter informações do sincronismo da máquina geradora; h) script para obter
informações do sincronismo da máquina medidora; i) script para reinicialização da
rotina de cron da máquina geradora; j) script para remoção do arquivo de cron da
máquina geradora.
2) Coleta informações sobre a hora local.
3) Computa tempo para início de geração. Hora da geração = Hora local + 1 minuto.
4) Computa tempo de finalização da medição e geração do tráfego. Hora da finalização =
Tempo de Duração+Hora da geração.
5) Inicia em background o script de medição.
6) Acrescenta e formata o arquivo utilizado para atender a rotina de cron da máquina
geradora, da seguinte forma: a) Hora de geração seguida da linha de script de geração;
b) Hora de geração seguida da linha de script para obter informações de sincronismo c)
Hora da finalização, seguida do script de finalização da geração do tráfego.
7) Inicia script para reinicialização da rotina de cron da máquina geradora.
8) Inicializa script de medição.
155
9) Inicia contagem para estado de espera (sleep). Tempo de espera = Tempo de
Duração+Hora da geração.
10) Inicia script de finalização da medição do tráfego.
11) Inicia em background o script para remoção do arquivo de cron da máquina geradora.
12) Inicia em background o script para a cópia do relatório da máquina geradora.
13) Apresenta relatório integral
14) Apresenta nome do relatório parcial para ser buscado na base de dados.
156
Apêndice D
Pré-Requisitos
Para o funcionamento do SCGT, inicialmente é necessário que a máquina possua o
sistema Unix, e tenha uma configuração necessária para o funcionamento, é apresentada a seguir
a configuração mínima exigida para a instalação do SCGT:
Processador Intel Celeron 1.8 GHz.
256 MBytes de Memória.
1 HD de 40 Gbytes.
1 Interface Ethernet UTP 10/100.
Instalação do SCGT
Apesar de estar aqui descrito como instalar o SCGT, este já se encontra instalado em um
servidor localizado na UFF (Universidade Federal Fluminense) sob administração do projeto
GIGA. Porém como esta é a primeira versão do sistema, futuros trabalhos podem ser realizados
para a sua melhoria. Desta forma, são apresentados a seguir os passos a serem feitos para a
instalação do sistema.
157
1) Criar grupo gigaiface, para acesso e manipulação de arquivos, com gid=900. Para o
sistema operacional linux slackware, a criação pode ser feita através da linha de
comando: “groupadd -g 900 gigaiface”.
2) Criar usuário o usuário “apache”. Caso já exista este usuário, apenas o inclua no
grupo “gigaiface”, criado no passo anterior. Para o sistema operacional Linux
slackware, a criação pode ser feita através da linha de comando: “useradd -u 9000 -g
900 -d /var/www/ -s /bin/bash apache”.
3) Configurar o servidor web para rodar com o usuário “Apache” e grupo “gigaiface”
criados acima. Para o sistema operacional Linux slackware, a configuração pode ser
feito pelo arquivo: “/etc/apache/httpd.conf”.
4) Reiniciar o servidor Web.
5) Trocar o dono do diretório (e subdiretórios) “/var/www” para usuário o “Apache”.
Para o sistema operacional Linux slackware, a criação pode ser feita através da linha
de comando: “cd /var/www; chown -R apache.gigaiface”.
6) Gerar par de chaves públicas e privadas sem senha para acesso remoto. Para o sistema
operacional linux slackware, a criação pode ser feita através da linha de comando: “su
-apache”, seguido de “ssh-keygen -t rsa“.
7) Instalar o aplicativo Octave [OCT08], de acordo com recomendações do próprio
fabricante.
8) Instalar o PHP [PHP08].
9) Ativar o servidor Web.
10) Criar diretório “/home/gerador/base” para guardar arquivos de logs. Este diretório
deve conter sempre, no mínimo 20 Gbytes de espaço vazio. Para o sistema
operacional Linux slackware, a criação pode ser feita através da linha de comando:
“cd /home” seguida de “mkdir gerador” e “mkdir base”.
11) Configurar o arquivo de NTP. Para o sistema operacional Linux slackware, a
configuração é feita através do diretório “/etc/ntp.conf”, e deve ter as seguintes linhas:
a. restrict default noquery notrust nomodify
b. restrict 127.0.0.1
c. restrict 10.24.65.0 mask 255.255.255.0
d. server 10.24.65.8
e. driftfile /etc/ntp.drift
f. logfile /var/log/ntp.log
g. multicastclient
h. broadcastdelay 0.008
158
12) Inicializar o servidor NTP, através da linha de comando “service ntpd start”.
Para o funcionamento do SCGT, inicialmente é necessário que as máquinas de origem e
destino possuam o sistema Unix, e tenham o mínimo de configuração necessária para o
funcionamento. A seguir é indicada a configuração mínima exigida para a instalação das
máquinas:
Processador Intel Celeron 1.8 GHz.
256 MBytes de Memória.
1 HD de 20 Gbytes.
1 Interface Ethernet UTP 10/100.
Instalações nas Máquinas de Origem e Destino
Cada ferramenta de geração e medição de tráfego deve ser instalada, dependendo do
perfil de tráfego a ser gerado, podendo apenas ser instalada uma única ferramenta para um par de
máquinas. A seguir são detalhadas as instruções para a configuração de cada máquina onde
deseja gerar/e ou coletar o tráfego.
1) Criar grupo gigaiface, para acesso e manipulação de arquivos, com gid=900. Para o
sistema operacional linux slackware, a criação pode ser feita através da linha de
comando: “groupadd -g 900 gigaiface”.
2) Criar usuário o usuário “gerador”. Caso já exista este usuário, apenas o inclua no
grupo “gigaiface”, criado no passo anterior. Para o sistema operacional Linux
slackware, a criação pode ser feita através da linha de comando: “useradd -o -u 0 -g
900 -d /usr/local/gerador -s /bin/bash gerador”.
3) Destrave a senha do usuário gerador, modificando-a para um valor qualquer.
4) Criar diretório “/home/gerador/” para guardar arquivos de logs. Este diretório deve
conter sempre, no mínimo 5 Gbytes de espaço vazio. Para o sistema operacional
Linux slackware, a criação pode ser feita através da linha de comando: “cd /home”
seguida de “mkdir gerador”.
5) Baixar do servidor SCGT através do link http://200.20.0.151/redegiga/im/, a chave
pública do usuário “controlador”, e instalar esta para o usuário “gerador”. Somente
deste modo será possível o login remoto pelo sistema SCGT. Para o sistema
operacional Linux slackware, a criação pode ser feita através da linha de comando:
“cat apache-controlador-id_rsa.pub > ~gerador/.ssh/authorized_hosts”.
159
6) Instalar a ferramenta D-ITG [DIT08] no diretório “/usr/src/”, de acordo com
recomendações do próprio fabricante.
7) Instalar a ferramenta IPERF [DIT08] no diretório “/usr/src/”, de acordo com
recomnedações do próprio fabricante.
8) Criar usuário o usuário “ditg”.
9) Criar usuário o usuário “IPERF”.
10) Criar usuário o usuário “apache”.
11) Configurar o arquivo de NTP. Para o sistema operacional linux slackware, a
configuração é feita através do diretório “/etc/ntp.conf”, e deve ter as seguintes
linhas:
• restrict default noquery notrust nomodify
• restrict 127.0.0.1
• restrict 10.24.65.0 mask 255.255.255.0
• server 10.24.65.8
• driftfile /etc/ntp.drift
• logfile /var/log/ntp.log
• multicastclient
• broadcastdelay 0.008
12) Inicializar o servidor NTP.
160
Apêndice E
Operacionalidade
Este apendice expõe a operacionalidade dos diferentes modos de geração do tráfego do
SCGT através da utilização na Web. Veja na Figura 31 a apresentação da interface gráfica inicial.
Figura31: Apresentação do SCGT
Ao clicar em cada modo de experimento, automaticamente o sistema direciona para uma
página que contem formulários para compor o perfil de tráfego desejado para o experimento,
bem como a forma como o mesmo será gerado (simultâneo ou não).
161
Se for preenchido apenas um único endereço para a origem e o destino, o tráfego é
inicializado para apenas este fluxo, e isto significa um tráfego não simultâneo. Porém, se for
preenchido o endereço origem e destino para os dois fluxos, o tráfego é inicializado para estes
simultaneamente. Veja na Figura 32, um exemplo do formulário da ferramenta IPERF no modo
agendado, utilizando o perfil de tráfego TCP na forma simultânea.
Figura 32: Perfil de Tráfego– TCP – Modo Agendado
O tempo de recebimento do relatório é indiretamente estabelecido pelo modo do serviço a
ser executado (instantâneo ou agendado).
O resultado na Figura 33 obtido através do Link de Relatório da ferramenta IPERF:
Figura 33: Lista de Relatórios
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