Planeamento e projecto de redesEdmundo Monteiro http://www.dei.uc.pt/~edmundo Fernando Boavida http://www.dei.uc.pt/~boavida Departamento de Engenharia Informática FCTUC DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida Objectivos Análise dos aspectos metodológicos relativos à construção de redes informáticas Metodologia de planeamento e projecto Faseamento dos projectos Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 2 Plano Metodologia Decomposição hierárquica Planos de análise Faseamento das actividades Faseamento Análise de requisitos Planeamento Projecto Assistência ao projecto Testes e ensaios Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 3 Metodologia Decomposição hierárquica em vários subsistemas Planos de análise, desde as aplicações à cablagem Faseamento de actividades, desde a análise de requisitos aos testes finais Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 4 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 Engenharia de Redes, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 5 Fernando Boavida 6 .) 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 Engenharia de Redes.Decomposição hierárquica (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 7 .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. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. de um operador de telecomunicações) Engenharia de Redes. Decomposição hierárquica Subsistema de núcleo (core) WAN e/ou MAN MAN Subsistema de distribuição WAN / Subsistema de acesso Subsistema de backbone campus LANLAN Subsistema de backbone edifício Subsistema horizontal Engenharia de Redes. Fernando Boavida 8 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Planos de análise Aplicações telemáticas Arquitecturas protocolares Sistemas de cablagem Tecnologias de comunicação Aspectos de gestão Aspectos de segurança Equipamento de comunicações Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 9 . Planos de análise (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.) Aplicações telemáticas Identificação das aplicações Caracterização Parâmetros de funcionamento Locais a abranger Tendo em vista a satisfação dos requisitos de comunicação Engenharia de Redes. Fernando Boavida 10 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro.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) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 11 . . .. ATM. WAN: circuito alugado.) Tecnologias de comunicação Identificação das tecnologias de comunicação a suportar nos diferentes níveis hierárquicos LAN: Ethernet.. SDH. Fernando Boavida 12 .Planos de análise (cont. .. Aspectos de gestão Caracterização das necessidades de gestão da infra-estrutura Passivos Activos Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Engenharia de Redes. Fernando Boavida 13 . .) 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.. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.Planos de análise (cont.. Faseamento Fase Requisitos Tarefas Definição dos objectivos do projecto Levantamento das necessidades Identificação das condicionantes Planeamento Definição do modelo de funcionamento Definição da arquitectura lógica Dimensionamento Projecto Especificação Definição das condições de instalação Peças desenhadas Medições e orçamento Assistência Teste Assistência ao projecto Fiscalização Teste Certificação Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 14 . Três dimensões de um projecto Hierarquização Subsistema de core Subsistema de distribuição Subsistema de acesso Subsistema de backbone de campus Subsistema de backbone de edifício Subsistema horizontal s a te to to to ci es en ec ên si i T t m oj qu ea is Pr e n ss R la A P Aplicações Arquitectura Cablagem Tecnologias Gestão Segurança Equipamento Faseamento Planos de análise Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 15 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro.Fase 1: Análise de requisitos Definição dos objectivos Levantamento das necessidades Identificação das condicionantes Engenharia de Redes. Fernando Boavida 16 . ) 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 ? Engenharia de Redes.Fase 1: Análise de requisitos (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 17 . Fernando Boavida 18 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro. 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?) Engenharia de Redes.Fase 1: Análise de requisitos (cont.) 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?) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 19 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro.) Levant.Fase 1: Análise de requisitos (cont. 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?) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 20 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. das necessidades: segurança Confidencialidade Autenticação Integridade Não-repúdio Controlo de acesso Outras (quais?) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 21 .Fase 1: Análise de requisitos (cont.) Levant. Fernando Boavida 22 .Fase 1: Análise de requisitos (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.) Levant. das necessidades: disponibilidade Necessidades elevadas de disponibilidade? Aplicações críticas para a instituição Tempo médio entre falhas Tempo de reparação Outras (quais?) Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.Fase 1: Análise de requisitos (cont. das necessidades: adaptabilidade Alteração frequente dos espaços? Utilizadores mudam frequentemente de funções? Outras (quais?) Engenharia de Redes.) Levant. Fernando Boavida 23 . 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?) Engenharia de Redes.Fase 1: Análise de requisitos (cont.) Levant. Fernando Boavida 24 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro. ) Levant. das necessidades: interoperabilidade Sistemas informáticos existentes Sistemas de comunicação existentes Sistemas a substituir ou a migrar Outras (quais?) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 25 .Fase 1: Análise de requisitos (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 26 .Fase 1: Análise de requisitos (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.) Levant. das necessidades: gestão Gestão central Gestão remota Integração de vários sistemas e plataformas de gestão? Equipa de gestão Outras (quais?) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 27 .) Levant. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. das necessidades: custo Limitação de custos de instalação Limitação de custos de operação Contabilização e taxação Global? Por sector? Por utilizador? Outras (quais?) Engenharia de Redes.Fase 1: Análise de requisitos (cont. Fernando Boavida 28 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro.) 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?) Engenharia de Redes.Fase 1: Análise de requisitos (cont. Fase 1: Análise de requisitos (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.) 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?) Engenharia de Redes. Fernando Boavida 29 . 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?) Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 30 . 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 Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 31 . comercial N. BD sede Grupos A a F Internet PPCA da sede Id. Intranet sede Proxy WWW sede Serv. tráfego Serv.Dst. p. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Várias Telefone Arq. Fernando Boavida 32 .º 50 Local Sede Aplicação E-mail Intranet WWW geral Ficheiros Base de dados Videoconf. E-mail sede Serv. S1 S2 S3 S4 S5 G1-6 I P1 Engenharia de Redes.p. fich. TCP/IP TCP/IP TCP/IP NetBEUI TCP/IP TCP/IP TCP/IP PPCA Tráfego BE BE BE BE BE AD BE CM Dest. sede Serv.Fase 2: Planeamento Modelo de funcionamento: caracterização de utilizadores e aplicações Exemplo Id. G1 Descrição Administração Dep. P5 S7 Filial D G3 G6 S10 Engenharia de Redes. Fernando Boavida 33 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro.Modelo de funcionamento (exemplo) S6 S5 S4 S3 S2 S1 P1 Internet Sede G1 G2 Rede telefónica G7 WAN Best-effort Adaptativo Continuous-media Filial A P2 ... 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 Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 34 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 35 .Arquitectura lógica (exemplo) Internet S1 S2 S3 S5 S4 G1 S6 G2 G7 Switch Switch G1 G2 Switch Router P1 Rede telefónica Router Switch Router Switch Router Switch Router Switch P2 P3 P4 P5 G3 G3 S7 G4 G4 S8 G5 G5 S9 G6 G6 S10 Engenharia de Redes. Fase 2: Planeamento Dimensionamento Caracterização dos fluxos individuais Fluxos best effort Fluxos adaptativos (voz. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. vídeo) Caracterização dos fluxos agregados Dimensionamento das ligações Dimensionamento de débito Dimensionamento de atraso Dimensionamento de perdas Engenharia de Redes. Fernando Boavida 36 . 01 100 100 100 Tamanho de bloco grande [Kbytes] 2000 500 100 1 30000 10000 10000 Débito situação nominal [Kbps] 2 16 4 0.4 160 80 40 Débito situação excepção [Kbps] 280 140 140 8 8000 280 70 Atraso máximo round-trip [ms] 1000 500 100 100 500 500 500 Consulta de Email Transacção WWW Trans. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.2 5 10 20 30 6 1 30 300 1200 10 0.Caract. de fluxos BE (exemplo) Aplicação Tempo de Tempo de Tamanho resposta resposta de bloco óptimo tolerável normal [segundos] [segundos] [Kbytes] 10 60 2 5 1 0. LAN Transf. fich. fich.5 0. fich Internet Engenharia de Redes. Base Dados Interacção remota Transf. WAN Trsf. Fernando Boavida 37 . de fluxos adaptativos (exemplo) Aplicação VoIP VCoIP Codificação H.Caract. DEI FCTUC Edmundo Monteiro.320 (MPEG-4) Débito mínimo [Kbps] 8 32 Débito nominal Atraso máximo [Kbps] round-trip [ms] 32 64 200 200 Engenharia de Redes. Fernando Boavida 38 .323 H. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 39 .Fluxos agregados Fluxos a montante de A Fluxos a montante de B A Fluxos agregados em A B Fluxos agregados em B C Engenharia de Redes. Fernando Boavida 40 . Calcular o somatório dos débitos nominais de todos os fluxos para todas as aplicações a montante do nó de agregação. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. utilizar este valor como primeira estimativa para dimensionar a ligação. de atraso e de perdas das aplicações. Se for possível e economicamente viável dimensionar a ligação para suportar o somatório dos débitos nominais.Dimensionamento de ligações • Partir da caracterização das necessidades de débito. • • Engenharia de Redes. 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. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Verificar se o débito de excepção mais restritivo dos fluxos best-effort a montante do nó de agregação é superior à capacidade estimada da ligação.) • Caso não seja viável.Dimensionamento de ligações (cont. de forma a ajustar a capacidade da ligação em função dos vários escalões de débito suportados pela tecnologia a utilizar na ligação. Fernando Boavida 41 • • . Engenharia de Redes. Somar ao valor obtido uma margem para crescimento futuro. Dimensionamento LAN (exemplo) Aplicação Débito nominal [Kbps] 2 16 4 0. BD Interacção remota Transf.4 160 80 40 64 Débito Número de Número de Factor de Débito total excepção fluxos a fluxos a simulta. Fernando Boavida 42 .10 1. fich. WAN Trsf.00 60 480 120 12 4800 240 120 1920 7752 8000 10000 90000 100000 8% Consulta E-mail Transac.p/ aplicação [Kbps] montante jusante neidade [Kbps] 280 140 140 8 8000 280 70 64 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 3 3 30 1.10 0. WWW Transac.00 1.00 0. fich. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Internet VCoIP Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] Margem de débito para evolução [Kbps] Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] Engenharia de Redes.00 1. fich.00 1. LAN Transf.00 1. 4 280 64 0 512 98% Edmundo Monteiro.10 0. WWW Transac.10 0.05 12 96 24 2. WAN Trsf.4 80 40 32 64 Débito Número de Número de Factor de Débito total excepção fluxos a fluxos a simulta. fich.10 0.p/ aplicação [Kbps] montante jusante neidade [Kbps] 280 140 140 8 280 70 32 64 20 20 20 20 20 20 20 20 6 6 6 6 2 2 2 1 0. DEI FCTUC .30 0.30 0.Dimensionamento WAN (exemplo) Aplicação Débito nominal [Kbps] 2 16 4 0.30 0. fich. Internet VoIP VCoIP Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] Margem de débito para evolução [Kbps] Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] Engenharia de Redes. Fernando Boavida 43 Consulta E-mail Transac. BD Interacção remota Transf.30 0.4 160 80 64 64 502. 05 12 96 24 2.p/ aplicação [Kbps] montante jusante neidade [Kbps] 280 140 140 8 280 70 32 64 20 20 20 20 20 20 20 20 6 6 6 6 2 2 2 1 0.4 280 64 0 512 98% Consulta E-mail Transac. fich. WAN Trsf.10 0.10 0. WWW Transac.4 160 80 64 64 502.4 80 40 32 64 Débito Número de Número de Factor de Débito total excepção fluxos a fluxos a simulta.30 0. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. fich. BD Interacção remota Transf.30 0.30 0. do acesso à Internet (exemplo) Aplicação Débito nominal [Kbps] 2 16 4 0.Dimens.10 0.30 0. Internet VoIP VCoIP Necessidade total de débito na ligação agregada [Kbps] Capacidade mínima da ligação (maior dos débitos de excepção suportado) [Kbps] Escalão de incremento de capacidade da ligação [Kbps] Margem de débito para evolução [Kbps] Especificação de débito da ligação agregada [Kbps] Taxa nominal de utilização da ligação agregada [%] Engenharia de Redes. Fernando Boavida 44 . 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 Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 45 Engenharia de Redes. DEI FCTUC . Fernando Boavida 46 Engenharia de Redes. DEI FCTUC .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 Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 47 .) 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 Engenharia de Redes.Fase 3: Projecto (cont. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. ) 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. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. traçados em planta da cablagem.Fase 3: Projecto (cont. Fernando Boavida 48 . estrutura física. configuração dos distribuidores Orçamento Engenharia de Redes. Fase 4: Assistência ao projecto Esclarecimento de opções técnicas na fase de aquisição Apoio à instalação Fiscalização da instalação Engenharia de Redes. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Fernando Boavida 49 . Fernando Boavida 50 . DEI FCTUC Edmundo Monteiro. Engenharia de Redes. ensaios e eventuais correcções ou alterações é que há a entrega formal da obra pelo instalador ao dono da obra.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. Fernando Boavida 51 .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. 2000. Engenharia de Redes. publicada no DR de 5-3-86.Leitura adicional Capítulo 9 de Edmundo Monteiro. Engenharia de Redes Informáticas. (actualizado por portaria de 27-1-86. Heuristic Approaches for Telecommunications Network Management. Robert e SANIEE. Projectos de obras públicas (instruções para cálculo dos honorários).). Kluwer Academic Publishers. DOVERSPIKE.). Fernando Boavida 52 . Imprensa Nacional – Casa da Moeda. IMPRENSA NACIONAL (Ed. Fernando Boavida. Iraj (Ed. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. 1984. 2000. Lisboa. FCA – Editora de Informática. nº53. II série). S. 1997.. Simulation. Engenharia de Redes. The Art of Computer System Performance Analysis: Techniques for Experimental Design. 1991. John Wiley & Son. DAVIS. New York. Alan. 1988. George. ComponentBased Network System Engineering. California. MITCHELL. John Wiley & Son. Massachusetts. Addison-Wesley. Practical Computer Network Analysis and Design. Fernando Boavida 53 .) JAIN. Mark. Measurement. Raj. McCABE. Robert e PENGELLY. and Modeling. Morgan Kaufmann. DEI FCTUC Edmundo Monteiro. NORRIS. KESHAV. San Francisco. The Practice of Operational Research. 1993. 1999. Artech House Telecommunications Library. New York. New York. Reading.Leitura adicional (cont. James. An Engineering Approach to Computer Networking.