Simula o de redes de comunica o
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Simulação de Redes de Comunicação. Simulação de Redes de Comunicação A. Paulo Santos [email protected] [email protected] Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Felgueiras Março, 2011. [email protected] - A. Paulo Santos ( 1 /20). Introdução NCTU-ns.

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Simulação de Redes de Comunicação

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Simula o de redes de comunica o

Simulação de Redes de Comunicação

Simulação de Redes de Comunicação

A. Paulo Santos

[email protected]

[email protected]

Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Felgueiras

Março, 2011

[email protected] - A. Paulo Santos (1/20)


Introdu o nctu ns

Introdução NCTU-ns

O NCTUns é um ambiente para simulação de redes.

Está a ser desenvolvido desde 1999 no laboratório de redes e sistemas da Universidade Nacional de Chiao Tung (Taiwan), sob a coordenação do professor S. Y.Wang.

Atualmente encontra-se na versão 6.0.

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Simula o de redes de comunica o

Caractriticas (1/5) NCTU-ns

1. Simulação de redes

NCTUns proporciona a user a capacidade de criar redes virtuais, combinando protocolos e dispositivos de rede.

2. Emulação de redes

O NCTUns permite que sejam criadas redes virtuais, nas quais dispositivos virtuais interajam em tempo-real com dispositivos reais durante a simulação.

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Simula o de redes de comunica o

Caractriticas (2/5) NCTU-ns

3. High-fidelity simulation

O NCTUns utiliza a pilha de protocolos TCP/IP do sistema operativo LINUX para transmitir mensagens entre os dispositivos, conseguindo assim proporcionar simulações altamente fiaveis às situações reais.

Esta característica não é encontrada noutros simuladores como ns-21 e OPNET2.

Exemplo prático:

Integração com o NIDS Snort para capturar pacotes em tempo-real, transmitidos na rede (virtual).

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Simula o de redes de comunica o

Caractriticas(3/5) NCTU-ns

4. Interface gráfica - GUI

NCTUns possui uma interface gráfica para desenho, implementação e administração das simulações.

5. Extensível

Sendo uma ferramenta OpenSource (com excepção da interface gráfica) é passível de modificações.

Exemplo:

Implementação de outros protocolos e dispositivos de rede.

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Simula o de redes de comunica o

Caractriticas(4/5) NCTU-ns

6. Escalabilidade

Ao contrário de outros de simuladores, como VMware e UML4, o NCTUns não “trabalha” com máquinas virtuais.

As Máquinas virtuais necessitam de “imagens” de hardware e sistemas operativos.

O que faz com que mesmo sendo muito otimizados, esses ambientes ficam muito lentos a medida que aumentam o número de hosts virtuais.

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Simula o de redes de comunica o

Caractriticas(5/5) NCTU-ns

Em contrapartida, o UNCTUns não instala um sistema operativo para cada máquina, mas sim modifica o kernel da máquina que irá executar a simulação, para que esse seja capaz de transferir internamente os pacotes entre os hosts virtuais.

Através desta técnica é possível aumentar o número de hosts das simulações sem afectar, drasticamente, o desempenho.

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Simula o de redes de comunica o

Arquitectura(1/4) NCTU-ns

O NCTUns é um sistema cliente-servidor, composto por quatro componentes:

• Cliente Gráfico (nctunsclient) este componente é a interface entre o user e o sistema. Através dele o usuário é capaz de criar simulações e “enviá-las” ao servidor para que sejam executadas.

• Simulation Engine (nctunsse) este componete é o core do ambiente, responsável por executar as simulações no servidor.

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Simula o de redes de comunica o

Arquitectura(2/4) NCTU-ns

• Dispatcher este componente, residente no servidor, é responsável por controlar as “requisições” de simulação recebidas dos clientes, e enviar as simulações para o servidor assim que este esteja disponível.

• Coodinator é executado em todas as máquinas que compõe o servidor e é responsável por por “receber” as simulações do dispatcher e “repassá-las” para serem

executadas no nctunsse.

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Simula o de redes de comunica o

Arquitectura(3/4) NCTU-ns

NCTUns - Arquitetura

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Simula o de redes de comunica o

Arquitectura(4/4) NCTU-ns

Na imagem é apresentado um exemplo no qual, vários users utilizam o cliente gráco (GUI), em localizações distintas, para enviar simulações ao(s) servidor(es).

As requisições são recebidas e organizadas pelo dispatcher, que as redistribui entre as (quatro) máquinas que compõem o servidor.

Cada servidor tem um coordinator e um nctunsse.

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Simula o de redes de comunica o

Simulação(1/4) NCTU-ns

Para conseguir reproduzir fielmente (real-life) as transferências de pacotes, o NCTUns implementa uma técnica denominada kernel re-entering methodology [Wang et al. 2003].

Esta metodologia propõe a criação de pseudo-interfaces de rede, ao nível do kernel, denominadas túneis.

Neste contexto o simulador é capaz de utilizar a pilha de protocolos TCP/IP nativa do Linux para passar pacotes rede, entre os hosts virtuais.

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Simulação(2/4) NCTU-ns

NCTUns - Kernel Re-entering Methodology

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Simula o de redes de comunica o

Simulação(3/4) NCTU-ns

A imagem, apresenta um resumo do “caminho” percorrido por um pacote TCP enviado de um host a outro.

O pacote é gerado no host (TCP Sender ).

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

Na camada de ligação de dados, conforme a indicação dada pela routing table, criada pelo NCTUns, o pacote é direccionado para a interface de rede Tunnel Interface 1.

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Simula o de redes de comunica o

Simulação(4/4) NCTU-ns

Esses túneis são vistos pelo Linux como interfaces “normais” de rede (eth0).

Em vez de “entregarem” o pacote à camada física, fibra óptica por exemplo, os túneis (re)direcionam os pacotes para um link virtual (flat file /dev) administrado pelo Simulation Engine.

Esses links desempenham a função da camada física para os dispositivos da rede virtual.

O pacote é entregue à interface Tunnel Interface 2 do host destino, atravessando (subindo) a pilha de protocolos TCP/IP do receptor até atingir seu destino, o TCP receiver.

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Emulação(1/3) NCTU-ns

O NCTUns é também um emulador de redes, por ser capaz de “introduzir” dispositivos reais nas redes virtuais.

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

Esses daemons são responsáveis por receber os pacotes enviados pelas máquinas externas e redirecioná-los ao Simulation Engine, para que “entrem” na rede virtual.

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Emulação(2/3) NCTU-ns

Da mesma forma, quando algum pacote deve ser enviado a algum dispositivo externo, o Simulation Engine envia-o ao respectivo daemon, que o encaminha para a máquina externa.

Este processo de passagem de pacotes é semelhante ao NAT.

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Emulação(3/3) NCTU-ns

Para que a máquina real seja capaz de enviar pacotes à rede virtual, é necessário alterar a sua routing table.

Deve ser adicionada uma rota (default gw), informando que todos os pacotes destinados a IPs das máquinas virtuais sejam enviados ao servidor de simulação.

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Simula o de redes de comunica o

Utilização NCTU-ns

  • O simulador e emulador de redes NCTUns é uma ferramenta muito abrangente, permitindo:

  • Planificação de redes e avaliação de seu Desempenho.

  • Ferramenta “educacional” para ensinar como funcionam as redes reais.

  • Avaliação da performance de sw executados em redes.

  • A sua utilização será abordada no estudo da sua GUI, através do manual da versão 6.0 [2010]

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Instalação NCTU-ns

  • Para procedermos a instalação do NCTUns-6.0, temos que optar por uma de duas possibilidades:

  • Instalação real de SO Linux Fedora-based (dual-boot) no pc ou portátil.

  • Instalação de Máquina Virtual, usando SW de virtualização:

    • Virt-manager

    • Virtual-Box

    • VMWare

    • Está disponível no moolde um guião.

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