TÓPICOS AVANÇADOS EM REDES 2

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TÓPICOS AVANÇADOS

EM REDES 2

Simuladores de Rede

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Roteiro

•

Introdução

•

Tipos de simuladores

•

Visão geral de alguns simuladores

•

Análise de desempenho

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Introdução

•

Simuladores de rede são usados por diversas razões:

• Criar um test bed com vários computadores em rede, roteadores e

links é muito custoso

• Os simuladores podem poupar tempo e principalmente dinheiro

• Projetistas de rede podem testar protocolos usando os simuladores

• Seria desastroso testar um protocolo novo em uma rede real se ainda não há uma garantia de que o protocolo funcionará

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Introdução

•

Conceitos básicos:

• Simulação de rede versus rede real:

• Os simuladores representam uma abstração da rede e não são perfeitos

• Há características das redes reais que podem estar ausentes no simulador

• É possível criar vários cenários a um baixo custo

• Se o simulador representa bem uma rede real é possível que se possa tirar conclusões úteis sobre o efeito de parâmetros sobre a operação da rede

• Simulação versus emulação

• Em um ambiente de simulação todos os componentes de uma rede são

“virtuais”

• São criadas topologias compostas por computadores, roteadores e enlaces e é possível avaliar o comportamento de vários cenários criados no software

• A emulação consiste em conectar dispositivos reais em uma rede “virtual”

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Introdução

•

O conceito de

Simulador de Eventos Discretos

ou

Discrete Event-based Simulation

(

DEB

):

• A maior parte dos simuladores disponíveis usam esse princípio

• Os nós da rede disparam eventos diversos

• O envio de pacotes é o exemplo mais comum

• Estes eventos são modelados usando teoria das filas

• Uma simulação consiste na observação de uma quantidade enorme de ocorrência destes eventos

• A simulação de uma rede típica consiste na observação dos pacotes gerados na rede e do comportamento da rede neste cenário

• Os simuladores possuam a vantagem de já possuírem modelos de tráfegos implementados que tratam estes eventos

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Introdução

•

Exemplo de estrutura:

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Tipos de Simuladores

•

Os simuladores podem ser classificados de várias formas

• Comerciais ou gratuitos

• Alguns produtos possuem uma linha gratuita mais simples e uma comercial mais completa

• Os comerciais geralmente possuem versão de avaliação • Complexidade do simulador

• A quantidade de recursos disponíveis variam entre os simuladores

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Tipos de Simuladores

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Tipos de Simuladores

Comerciais

OPNET

QUALNET

Código aberto

NS2, NS3

OMNeT++

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Tipos de Simuladores

•

Recursos encontrados nos simuladores:

• Recursos mínimos:

• Criar uma topologia (indicar os nós e as ligações das redes), definir cenários e o tráfego entre os nós

• Uso de interface com usuário baseada em texto (linha de comando ou arquivos de configuração)

• Recursos adicionais:

• Especificar tudo sobre os protocolos usados na rede • Interface gráfica com usuário com recursos sofisticados

• API disponível para uma ou várias linguagens de programação (permitir extensão do simulador)

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Visão geral dos simuladores

•

NS-2:

• É a segunda versão do simulador NS (baseado no simulador REAL)

• É um simulador de eventos discretos amplamente usado

• Usa a linguagem de programação C++ e scripts oTCL

• O objetivo original era fazer a parte mais crítica em C++ devido ao desempenho e a parte de criação de dados/cenários usar oTCL • Atualmente é desenvolvido em colaboração entre institutos de

pesquisa

• SAMAN (financiado pela DARPA), CONSER (NSF)

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Visão geral dos simuladores

•

NS-3:

• É um simulador da família do NS mas não é compatível com NS2

• Foi criado um simulador completamente novo!

• O núcleo foi reescrito e não é mais usado oTCL (mas permite Python)

• Protocolos são mais reais (mais próximos dos usados na prática)

• Estudos mostram que o desempenho do NS3 é superior ao do NS2 (tempo de execução e uso de memória)

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Visão geral dos simuladores

•

OMNeT++:

• Também é um simulador de eventos discretos em C++

• O núcleo é geral, mas projetos específicos facilitam as simulações de tipos especiais de redes

• Oferece uma IDE baseada em Eclipse

• Tem atraído a atenção de pesquisadores de várias áreas além de redes de telecomunicações

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Visão geral dos simuladores

•

SimPy:

• Simulador de eventos discretos em Python

• Não é tão usado quanto o NS e o OMNeT++ mas possui uma equipe permanente que mantém o simulador

• Possui exemplos no site sobre simulações em diversas áreas (não apenas em redes de computadores)

• Em testes de desempenho com redes grandes este simulador se sai pior do que os demais

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Visão geral dos simuladores

•

Cisco Packet Tracer:

• Ferramenta de aprendizado que suporta uma vasta gama de simulações físicas e lógicas.

• Fornece ferramentas de visualização para ajudar a entender o funcionamento interno de uma rede

• Implementação em detalhes dos equipamentos da cisco

• A proposta original era ser usada como ferramenta educacional na Cisco Networking Academy (instrutores, alunos e ex-alunos)

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Visão geral dos simuladores

•

CNET network simulator.

• Permite a exploração e experimentação de uma série de protocolos das camadas de enlace, rede e transporte

• Ambientes compostos pela combinação de redes com diferentes características (WANs, LANs e WLAN).

• Apenas para Linux e Mac (não possui versão para Windows)

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Visão geral dos simuladores

•

GNS3 - Graphical Network Simulator

• Simulador gráfico de redes que permite a simulação de redes complexas.

• O projeto é desenvolvido em código aberto e é compatível com a maioria das plataformas.

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Visão geral dos simuladores

•

EstiNet 8.1

• Simulador e emulador comercial criado com base no antigo NCTUns - NCTU Network Simulator

• NCTUns - NCTU Network Simulator era um simulador de redes gratuito, extensível e de alta fidelidade

• EstiNet possui um enfoque em SDN (Software-Defined Networks)

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Visão geral dos simuladores

•

JiST (Java in Simulation Time):

• Simulador desenvolvido em Java

• É muito usado em conjunto com o SWANS (Scalable Wireless Ad hoc Network Simulator)

• Utiliza comunicação inteligente entre os elementos de rede que facilita a paralelização

• É um dos simuladores open source mais rápidos, mas o consumo de

memória é alto

• Infelizmente não há uma equipe engajada com a manutenção do simulador  a última versão estável é antiga

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Avaliação de desempenho

•

O desempenho de ferramentas de simulação pode ser

estudado basicamente analisando:

• O tempo gasto para simular uma rede

• O uso de memória

•

É importante dispor de um simulador realista mas que

possua bom desempenho

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Avaliação de desempenho

•

Avaliação de desempenho de alguns dos simuladores

apresentados [2]:

Tempo de execução de cada simulador de acordo com o tamanho da rede

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Atividade

•

Os alunos devem se organizar em duplas

•

Cada dupla receberá um tipo específico de rede:

• VANETs, redes P2P, redes de telefonia celular 4G, redes VLC

• O tema deverá ser escolhido ou sorteado

•

A dupla deverá pesquisar na Internet um simulador

compatível com o seu tipo de rede:

• O simulador deve permitir a simulação dos protocolos usados na rede sorteada

• O aluno deve elaborar um resumo contendo um roteiro sobre como a simulação pode ser feita

• Ainda não precisa fazer a simulação em si • O resumo deve ser enviado até o final da aula

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Atividade

•

Exemplo:

• Se a rede sorteada fosse uma rede EPON seria possível usar o OMNet++

• Há um projeto específico para redes de acesso ópticas no OMNet++ • Endereço:

http://www.omnetpp.org/omnetpp/doc_details/2211-ethernet-passive-optical-network-epon

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