Date post: | 05-Jul-2015 |
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DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida
Planeamento e projecto de redes
Edmundo Monteirohttp://www.dei.uc.pt/~edmundo
Fernando Boavidahttp://www.dei.uc.pt/~boavida
Departamento de Engenharia InformáticaFCTUC
Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 2
Objectivos
� Análise dos aspectos metodológicos relativos à construção de redes informáticas
� Metodologia de planeamento e projecto
� Faseamento dos projectos
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Plano� Metodologia
� Decomposição hierárquica� Planos de análise� Faseamento das actividades
� Faseamento� Análise de requisitos� Planeamento� Projecto� Assistência ao projecto� Testes e ensaios
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Metodologia
� Decomposição hierárquica em vários subsistemas
� Planos de análise, desde as aplicações àcablagem
� Faseamento de actividades, desde a análise de requisitos aos testes finais
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Decomposição hierárquica� Subsistema horizontal
� Cablagem horizontal� Equipamento activo dos distribuidores de
piso
� Subsistema de backbone de edifício� Cablagem de backbone de edifício� Equipamento activo dos distribuidores de
edifício
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Decomposição hierárquica (cont.)
� Subsistema de backbone de campus� Cablagem de backbone de campus� Equipamento activo dos distribuidores de
campus
� Subsistema de acesso� Circuitos e equipamentos de comunicação
com o exterior da LAN
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Decomposição hierárquica (cont.)� Subsistema de distribuição
� Redes ou circuitos de interface entre redes privadas e redes de núcleo
� Equipamento de up-link dos nós do subsistema de acesso aos nós do subsistema de núcleo
� Subsistema de núcleo (core)� Nós e circuitos principais de uma infra-estrutura
(normalmente, de um operador de telecomunicações)
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Decomposição hierárquica
WANe/ouMAN
LAN
Subsistema denúcleo(core)
Subsistema dedistribuição
Subsistema deacesso
Subsistema debackbone campus
Subsistema debackbone edifício
Subsistemahorizontal
WAN / MAN
LAN
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Planos de análise
� Aplicações telemáticas� Arquitecturas protocolares� Sistemas de cablagem� Tecnologias de comunicação� Aspectos de gestão� Aspectos de segurança� Equipamento de comunicações
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Planos de análise (cont.)� Aplicações telemáticas
� Identificação das aplicações
� Caracterização� Parâmetros de funcionamento
� Locais a abranger� Tendo em vista a satisfação dos requisitos de
comunicação
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Planos de análise (cont.)
� Arquitectura protocolares� Identificação das arquitecturas protocolares a
suportar nos diferentes níveis hierárquicos
� Cablagem� Definição dos sistemas de cablagem nos diferentes
níveis hierárquicos da LAN
� Fibra óptica (tipo)� UTP (Cat)� Backbone de voz (nº pares)
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Planos de análise (cont.)� Tecnologias de comunicação
� Identificação das tecnologias de comunicação a suportar nos diferentes níveis hierárquicos� LAN: Ethernet, ...� WAN: circuito alugado, ATM, SDH, ...
� Aspectos de gestão� Caracterização das necessidades de gestão da
infra-estrutura� Passivos� Activos
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Planos de análise (cont.)� Segurança
� Identificação dos aspectos de segurança nos diversos níveis da hierarquia� Segurança nas comunicações internas� Segurança nas comunicações de e para o exterior� Zonas públicas e zonas privadas
� Equipamento de comunicações� Caracterização das necessidades em termos de
equipamento de comunicações� Switchs� Routers� Firewall, ...
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Faseamento
Certificação
TesteTesteFiscalização
Assistência ao projectoAssistênciaMedições e orçamento
Peças desenhadas
Definição das condições de instalação
EspecificaçãoProjectoDimensionamento
Definição da arquitectura lógica
Definição do modelo de funcionamentoPlaneamento
Identificação das condicionantes
Levantamento das necessidades
Definição dos objectivos do projectoRequisitosTarefasFase
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Três dimensões de um projectoHierarquização
Subsistema de core
Subsistema de distribuição
Subsistema de acesso
Subsistema de backbone de campus
Subsistema de backbone de edifício
Subsistema horizontal
Requisi
tos
Planea
mento
Projec
to
Assist
ência
Teste Faseamento
SegurançaEquipamento
AplicaçõesArquitectura
CablagemTecnologias
Gestão
Planos de análise
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Fase 1: Análise de requisitos
� Definição dos objectivos
� Levantamento das necessidades
� Identificação das condicionantes
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Definição dos objectivos
� Quais os serviços a suportar pela infraestrutura ?� Quais os locais a abranger ?� Quais as características de cada um dos locais ?� Quais as ligações ao exterior necessárias ?� O que é que já existe em funcionamento ?
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: funcionalidade
� Grupos de utilizadores por necessidades� Suporte de aplicações tradicionais� Suporte de voz ou vídeo na infra-estrutura� Suporte de aplicações multimédia� Suporte de novas aplicações� Outras (quais?)
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� Levant. das necessidades: abrangência
� Localização dos edifícios� Localização dos postos de trabalho� Necessidades de acesso remoto� Necessidades de acesso a outras entidades� Necessidades de acesso ao exterior� Outras (quais?)
Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: qualidade
� Suporte de aplicações best-effort� Suporte de aplicações adaptativas� Suporte de aplicações continuous media� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: segurança
� Confidencialidade� Autenticação� Integridade� Não-repúdio� Controlo de acesso� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: disponibilidade
� Necessidades elevadas de disponibilidade?� Aplicações críticas para a instituição� Tempo médio entre falhas� Tempo de reparação� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: adaptabilidade
� Alteração frequente dos espaços?� Utilizadores mudam frequentemente de funções?� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: escalabilidade
� Previsões de crescimento da organização� Previsões de evolução no uso dos serviços� Previsão do número de utilizadores
� a 1 ano� a 3 anos
� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades:interoperabilidade
� Sistemas informáticos existentes� Sistemas de comunicação existentes� Sistemas a substituir ou a migrar� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: gestão
� Gestão central� Gestão remota� Integração de vários sistemas e plataformas de
gestão?� Equipa de gestão� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Levant. das necessidades: custo
� Limitação de custos de instalação� Limitação de custos de operação� Contabilização e taxação
� Global?� Por sector?� Por utilizador?
� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Identificação de condicionantes: temporais
� Datas de início ou fim de alguma das fases do projecto
� Datas de início ou fim da instalação da rede� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Identificação de condicionantes: operacionais
� Necessidades de integração do projecto com outros projectos em curso?
� Necessidade de coordenação da instalação da infra-estrutura com outras obras em curso?
� Necessidade de realização instalação sem interrupção do normal funcionamento da instituição?
� Outras (quais?)
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Fase 1: Análise de requisitos (cont.)
� Identificação de condicionantes: ambientais
� Presença de fontes de EMI?� Condicionantes em termos de agressividade mecânica?� Condicionantes em termos de agressividade química?� Condicionantes históricas ou patrimoniais?� Condicionantes de instalação (espaços técnicos)?� Outras (quais?)
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Fase 2: Planeamento� Modelo de funcionamento
� Caracterização dos grupos de utilizadores� Caracterização das aplicações a suportar
� Definição da arquitectura lógica� Componentes LAN� Componentes WAN
� Dimensionamento� Caracterização dos fluxos individuais e agregados� Dimensionamento das ligações
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Fase 2: Planeamento� Modelo de funcionamento: caracterização de
utilizadores e aplicações
Exemplo
P1PPCA da sedeCMPPCATelefone
IInternetBETCP/IPVárias
G1-6Grupos A a FADTCP/IPVideoconf. p.p.
S5Serv. BD sedeBETCP/IPBase de dados
S4Serv. fich. sedeBENetBEUIFicheiros
S3Proxy WWW sedeBETCP/IPWWW geral
S2Serv. Intranet sedeBETCP/IPIntranetDep. comercial
S1Serv. E-mail sedeBETCP/IPE-mailSede50AdministraçãoG1
Id.Dst.Dest. tráfegoTráfegoArq.AplicaçãoLocalN.ºDescriçãoId.
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Modelo de funcionamento (exemplo)
WAN
Filial A
Internet
Rede telefónica
S7
Sede
P2
P1S1S6 S5 S2S4 S3
G1
Filial D
S10
P5
...
G3 G6
G2
G7
Best-effort
Adaptativo
Continuous-media
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Fase 2: Planeamento
� Definição da arquitectura lógica
� Componentes LAN� Componentes WAN
� Critérios de ordem económica� Critérios de ordem tecnológica� Critérios de ordem funcional� Critérios de ordem política
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Arquitectura lógica (exemplo)
Internet
Rede telefónicaP1
S1
S6
S5
S2
S4
S3
G1 G2
RouterSwitch
Switch Switch
S10
P5
G6
Switch
Router
G7
S9
P4
G5
Switch
Router
S7
P2
G3
Switch
Router
S8
P3
G4
Switch
Router
G1 G2
G3 G4 G5 G6
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Fase 2: Planeamento
� Dimensionamento� Caracterização dos fluxos individuais
� Fluxos best effort� Fluxos adaptativos (voz, vídeo)
� Caracterização dos fluxos agregados
� Dimensionamento das ligações� Dimensionamento de débito� Dimensionamento de atraso� Dimensionamento de perdas
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Caract. de fluxos BE (exemplo)
Aplicação Tempo de resposta óptimo
[segundos]
Tempo de resposta tolerável
[segundos]
Tamanho de bloco normal
[Kbytes]
Tamanho de bloco grande
[Kbytes]
Débito situação nominal [Kbps]
Débito situação excepção [Kbps]
Atraso máximo round-trip
[ms] Consulta de Email 10 60 2 2000 2 280 1000
Transacção WWW 5 30 10 500 16 140 500
Trans. Base Dados 1 6 0,5 100 4 140 100
Interacção remota 0,2 1 0,01 1 0,4 8 100
Transf. fich. LAN 5 30 100 30000 160 8000 500
Transf. fich. WAN 10 300 100 10000 80 280 500
Trsf. fich Internet 20 1200 100 10000 40 70 500
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Caract. de fluxos adaptativos (exemplo)
Aplicação Codificação Débito mínimo [Kbps]
Débito nominal [Kbps]
Atraso máximo round-trip [ms]
VoIP H.323 8 32 200
VCoIP H.320 (MPEG-4) 32 64 200
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Fluxos agregados
CBA
Fluxos amontante de A
Fluxos amontante de B
Fluxosagregados
em A
Fluxosagregados
em B
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Dimensionamento de ligações
• Partir da caracterização das necessidades de débito, de atraso e de perdas das aplicações.
• Calcular o somatório dos débitos nominais de todos os fluxos para todas as aplicações a montante do nó de agregação.
• Se for possível e economicamente viável dimensionar a ligação para suportar o somatório dos débitos nominais, utilizar este valor como primeira estimativa para dimensionar a ligação.
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Dimensionamento de ligações (cont.)• Caso não seja viável, devem ser introduzidas restrições ao
número máximo de fluxos activos de cada uma das aplicações até ser obtido um valor para o qual seja possível dimensionar a ligação.
• Verificar se o débito de excepção mais restritivo dos fluxos best-effort a montante do nó de agregação é superior àcapacidade estimada da ligação.
• Somar ao valor obtido uma margem para crescimento futuro, de forma a ajustar a capacidade da ligação em função dos vários escalões de débito suportados pela tecnologia a utilizar na ligação.
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Dimensionamento LAN (exemplo)Aplicação Débito
nominal [Kbps]
Débito excepção [Kbps]
Número de fluxos a
montante
Número de fluxos a jusante
Factor de simulta-neidade
Débito total p/ aplicação
[Kbps]
Consulta E-mail 2 280 30 30 1,00 60
Transac. WWW 16 140 30 30 1,00 480
Transac. BD 4 140 30 30 1,00 120
Interacção remota 0,4 8 30 30 1,00 12
Transf. fich. LAN 160 8000 30 30 1,00 4800
Transf. fich. WAN 80 280 30 3 0,10 240
Trsf. fich. Internet 40 70 30 3 0,10 120
VCoIP 64 64 30 30 1,00 1920
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 7752
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 8000
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 10000
Margem de débito para evolução [Kbps] 90000
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 100000
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 8%
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Dimensionamento WAN (exemplo)Aplicação Débito
nominal [Kbps]
Débito excepção [Kbps]
Número de fluxos a
montante
Número de fluxos a jusante
Factor de simulta-neidade
Débito total p/ aplicação
[Kbps]
Consulta E-mail 2 280 20 6 0,30 12
Transac. WWW 16 140 20 6 0,30 96
Transac. BD 4 140 20 6 0,30 24
Interacção remota 0,4 8 20 6 0,30 2,4
Transf. fich. WAN 80 280 20 2 0,10 160
Trsf. fich. Internet 40 70 20 2 0,10 80
VoIP 32 32 20 2 0,10 64
VCoIP 64 64 20 1 0,05 64
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 502,4
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 280
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 64
Margem de débito para evolução [Kbps] 0
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 512
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 98%
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Dimens. do acesso à Internet (exemplo)Aplicação Débito
nominal [Kbps]
Débito excepção [Kbps]
Número de fluxos a
montante
Número de fluxos a jusante
Factor de simulta-neidade
Débito total p/ aplicação
[Kbps]
Consulta E-mail 2 280 20 6 0,30 12
Transac. WWW 16 140 20 6 0,30 96
Transac. BD 4 140 20 6 0,30 24
Interacção remota 0,4 8 20 6 0,30 2,4
Transf. fich. WAN 80 280 20 2 0,10 160
Trsf. fich. Internet 40 70 20 2 0,10 80
VoIP 32 32 20 2 0,10 64
VCoIP 64 64 20 1 0,05 64
Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] 502,4
Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] 280
Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] 64
Margem de débito para evolução [Kbps] 0
Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] 512
Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] 98%
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Outros aspectos do planeamento
• Disponibilidade• MTBF – mean time between failures• MTTR – mean time to repair
• Segurança• Política de segurança• Mecanismos de segurança
• Encaminhamento e endereçamento• Atribuição de endereços• Sub-redes
• VLAN• Grupos de trabalho• Isolamento de tráfego
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Fase 3: Projecto� Parte 1: Ambiente de projecto
� Objecto do projecto� Motivações� Locais a abranger� Interfaces com outros sistemas
� Princípios orientadores� Resumo dos objectivos� Caracterização dos requisitos� Identificação das condicionantes
� Arquitectura lógica� Estrutura hierárquica� Circuitos� Aplicações e arquitecturas
� Estrutura física� Localização dos distribuidores� Cablagem� Acessos ao exterior
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Fase 3: Projecto (cont.)
� Parte 2: Especificações
� Especificação de componentes passivos� Especificação do equipamento activo� Especificação de equipamento de segurança� Especificação de servidores de
comunicações� Especificação de equipamento de voz� Equipamento de gestão e manutenção
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Fase 3: Projecto (cont.)� Parte 3: Instalação e verificação
� Definição das condições de montagem de passivos� Definição das condições de instalação de equipamento� Definição das condições de Teste e Certificação
� Anexos� Medições
� Lista de quantidades dos componentes necessários� Peças desenhadas
� Arquitectura lógica, estrutura física, traçados em planta da cablagem, configuração dos distribuidores
� Orçamento
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Fase 4: Assistência ao projecto
� Esclarecimento de opções técnicas na fase de aquisição
� Apoio à instalação
� Fiscalização da instalação
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Fase 5: testes e ensaios� Verificação da conformidade com as especificações do
projecto� Equipamento passivo
� Certificação da cablagem� Equipamento activo
� Verificação do correcto funcionamento de todos os componentes
� Só depois dos testes, ensaios e eventuais correcções ou alterações é que há a entrega formal da obra pelo instalador ao dono da obra.
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Súmula� O Planeamento e Projecto de uma rede
informática é suportado por uma metodologia de três dimensões
� Decomposição hierárquica � Análise por planos� Faseamento de actividades
Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 52
Leitura adicional� Capítulo 9 de Edmundo Monteiro, Fernando Boavida,
Engenharia de Redes Informáticas, FCA – Editora de Informática, 2000.
� DOVERSPIKE, Robert e SANIEE, Iraj (Ed.), HeuristicApproaches for Telecommunications Network Management, Kluwer Academic Publishers, 2000.
� IMPRENSA NACIONAL (Ed.), Projectos de obras públicas (instruções para cálculo dos honorários), Imprensa Nacional – Casa da Moeda, Lisboa, 1984, (actualizado por portaria de 27-1-86, publicada no DR de 5-3-86, nº53, II série).
Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 53
Leitura adicional (cont.)� JAIN, Raj, The Art of Computer System Performance Analysis:
Techniques for Experimental Design, Measurement, Simulation, and Modeling, John Wiley & Son, New York, 1991.
� KESHAV, S., An Engineering Approach to Computer Networking, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1997.
� McCABE, James, Practical Computer Network Analysis andDesign, Morgan Kaufmann, San Francisco, California, 1988.
� MITCHELL, George, The Practice of Operational Research, JohnWiley & Son, New York, 1993.
� NORRIS, Mark, DAVIS, Robert e PENGELLY, Alan, Component-Based Network System Engineering, Artech HouseTelecommunications Library, New York, 1999.