Seleção de Tecnologias e Dispositivos para Redes Corporativas

Veremos os seguintes tópicos relacionados ao projeto de redes corporativas:
- Tecnologias para o Acesso Remoto
  - O protocolo Point-to-Point
  - Acesso remoto com Digital Subscriber Line (xDSL)
- Seleção de dispositivos para o acesso remoto
- Tecnologias WAN
  - Sistemas para a alocação de banda passante
  - Linhas Privadas de Comunicação de Dados (LPCDs)
  - Redes ATM
- Seleção de dispositivos e provedores para a WAN
  - Seleção de roteadores WAN
  - Seleção de switches WAN
  - Seleção do provedor de serviços WAN
- Exemplo de um projeto de rede WAN

Tecnologias de acesso remoto

Tecnologias usadas para permitir o acesso à rede corporativa por usuários remotos e usuário móveis
O projeto do acesso remoto se baseia principalmente na localização de comunidades de usuários e as aplicações que usam
Se o acesso for durante menos de 2 horas por dia e altas velocidades não forem necessárias, podem-se usar um modem analógico (max 56 Kbps) e acesso discado
Para velocidades mais altas ou períodos mais longos, as alternativas são
- ISDN (não usado devido a melhores velocidades de xDSL)
- Cable modems (ainda raros no Brasil)
- Modems para Digital Subscriber Line (DSL)
Em praticamente todos os caso, o protocolo de enlace usado é PPP

Point-to-Point Protocol (PPP)

Protocolo de enlace para ligações seriais ponto-a-ponto
É o protocolo mais usado para ligações seriais remotas
PPP pode conectar à sede:
- Um usuário remoto
- Um escritório remoto com vários usuários
PPP aceita vários protocolos de camada de rede, incluindo IP
Serviços básicos do PPP:
- Multiplexação de protocolos de camada de rede
- Configuração do enlace
- Teste da qualidade do enlace
- Negociação de opções de enlace
- Autenticação
  - Usando Password Authentication Protocol (PAP) ou Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP)
    - CHAP é melhor: use se puder (mais seguro, já que PAP manda a senha como clear text)
- Compressão de cabeçalho
- Detecção de erro

Acesso remoto com Digital Subscriber Line (xDSL)

Permite tráfego de alta capacidade usando o cabo telefônico normal entre sua casa (ou escritório) e a central telefônica
- Necessidade de um modem especial de cada lado
- Transmissão digital (sem CODEC de 64Kbps usados para voz)
Velocidades dependem da tecnologia DSL particular, da distância e bitola do cabo, etc.
- Podem atingir 32 Mbps (uns 2 Mbps no Brasil?) recebendo e entre 16 Kbps e 1,5 Mbps no envio
DSL é chamado xDSL porque tem várias tecnologias embutidas na sigla:
- Asymmetric DSL (ADSL)
- High-bit-rate DSL (HDSL)
- Very high-bit-rate DSL (VDSL)
- Single-line DSL (SDSL - também chamado de symmetric DSL)
- Rate-adaptive DSL (RADSL)
- ISDN DSL (IDSL)
- Consumer DSL (CDSL)
As tecnologias mais usadas são ADSL e HDSL

Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)

Capacidade assimétrica (recebe mais do que envia)
- As velocidades dependem da qualidade da linha, distância, etc.
- Até 18.000 pés
ADSL tem vários canais, incluindo canais normais para telefone
- Tudo operando simultaneamente no mesmo cabo

xdsl10.gif (7560 bytes)

High-Bit-Rate Digital Subscriber Line (HDSL)

Capacidade simétrica: 2 Mbps usando 3 pares
Alternativa barata a um enlace E1
Até 12.000 pés

Seleção de dispositivos para o acesso remoto

O site central que recebe as chamadas remotas incluir Remote Access Servers
Um RAS oferece 5 tipos de serviços
- Acceso remoto para estações
  - Permite que estações remotas se conectem ao site central usando PPP, SLIP, Xremote (para terminais X), AppleTalk Remote Access (ARA) ou NetWare IPXWAN
- Acesso remoto para terminais
  - Provê serviços de terminais tais como telnet, rlogin (Unix), Local Area Transport (LAT) para DEC, X.25 PAD para acesso a redes públicas e TN3270 (teminal IBM)
- Serviços de tradução de protocolo
  - Para que terminais acessem um host remoto que espera um terminal de tipo diferente
- Serviços de roteamento assíncrono
  - Provê roteamento (camada 3) para interconectar LANs usando um enlace assíncrono (ex. para uma filial que disca 2 vezes por dia)
- Serviço de dial-out
  - Controla uma bateria de modems usados por estações que acessam enlaces assíncronos para fora (evitando que cada estação tenha um modem)
Critérios para a seleção de um servidor RAS
- Número de portas e tipo de portas
- Suporte para os 5 serviços acima
- Flexibilidade de configuração e modularidade
  - Suporte a modems ISDN, portas de voz, cable modems, modems DSL, ...
- Suporte a Network Address Translation (NAT) para hosts em redes remotas
- Suporte a DHCP para hosts em redes remotas
- Suporte a aplicações multimídia (multicast IP, RSVP)

Tecnologias WAN

Para conexões à distância
Não cobrimos tecnologias wireless aqui, mas elas são importantes
- Satélite, por exemplo
  - Serviço Datasat e Datasat Plus da Embratel
- Rádio
- Celular
- etc.
Tem havido muita mudança nos últimos anos no oferecimento de tecnologias para acesso WAN devido a novas demandas de QoS
No Brasil, há menos alternativas:
- LPCDs
- Frame Relay
- ATM

Sistemas para a alocação de banda passante

A hierarquia disponível no Brasil é o "Sistema E":
- Nem todas as velocidades podem estar disponíveis num determinado provedor

Sinal	Capacidade	Número de E1s
E0	64 Kbps
E1	2.048 Mbps	1
E2	8.448 Mbps	3
E3	34.368 Mbps	16
E4	139.264 Mbps	64

Para fibras óticas, usa-se a Synchronous Digital Hierarchy

Nível SDH	Nível OC	Capacidade
	OC-1	51,84 Mbps
STM-1	OC-3	155,52 Mbps
STM-3	OC-9	466,56 Mbps
STM-4	OC-12	622,08 Mbps
STM-6	OC-18	933,12 Mbps
STM-8	OC-24	1.244,16 Mbps
STM-12	OC-36	1.866,24 Mbps
STM-16	OC-48	2.488,32 Mbps
STM-32	OC-96	4.976,64 Mbps
STM-64	OC-192	9.953,28 Mbps

Linhas Privadas de Comunicação de Dados (LPCDs)

Circuito dedicado alugado de um provedor por muito tempo (meses, anos)
Enlace dedicado para o tráfego do cliente
Uso de topologia ponto-a-ponto
Empresas usam LPCDs para dados e também para voz
- Um canal de voz = 64 Kbps
Protocolo de enlace é frequentemente PPP ou HDLC
Vantagens:
- Tecnologia madura e estável
- Não há compartilhamento de tráfego com outros clientes (QoS garantido)
Desvantagens
- Alto custo
- QoS não flexível
- Capacidades limitadas

Redes ATM

Boa escolha para clientes que têm aceleração de demanda de banda passante
Boa escolha para aplicações com requisitos fortes de QoS
Altas capacidades
- Com cabos metálicos de cobre, chega a 34 Mbps
- Com fibra ótica, pode chegar a OC-192 (9.952 Gbps), com uso de WDM
Mais barato que LPCDs

Seleção de dispositivos e provedores para a WAN

Backbone WAN usa roteadores e switches de alto desempenho
Veremos critérios de seleção para tais equipamentos

Seleção de roteadores WAN

A seleção do roteador é semelhante à seleção de um roteador de rede de campus, mas com atenção particular a:
- Alta vazão
  - Lembre a velha regra 80/20 que virou 20/80, gerando muito tráfego no backbone
- Alta disponibilidade
- Features avançados para otimizar o uso de enlaces WAN (que são caros)
  - Ver esses features no capítulo sobre Otimização da Rede
Escolher o roteador com a portas desejadas (com as tecnologias desejadas) e uma vazão (PPS) adequada

Seleção de switches WAN

Switches revolucionaram o projeto de redes de campus nos anos 90
Estão mudando a forma de construir backbones corporativos
Uso de switches que dão suporte a ATM, Frame Relay, Acesso Remoto, suporte a voz (com Voice Activity Detection, voice compression, ...)
Esses switches podem também fazer alocação dinâmica de banda passante para vários serviços (dados, voz, ...)
São uma boa alternativa para fundir redes de dados e de voz numa única rede corporativa

Seleção do provedor de serviços WAN

Critérios de seleção
- Custo dos serviços
- Tipos de serviços oferecidos
  - Ex. outsourcing da gerência da WAN
  - Ex. Suporte a Virtual Private Network
- Tipos de tecnologias oferecidas
- Área geográfica coberta
- Contratos Service Level Agreements (SLA) oferecidos
  - Ex: SLA da Embratel oferece disponibilidade de 99,7% no backbone IP
- O nível de segurança oferecido
- O nível de suporte técnico oferecido (pode fazer parte do SLA). Em particular, descubra:
  - A experiência da equipe de suporte
  - Disponibilidade de um ponto único de contato com o suporte para todos os problemas
  - Certificação ISO 9002
- Confiabilidade e desempenho da rede interna do provedor. Embora isso seja difícil de descobrir, às vezes, fale com os engenheiros do provedor sobre:
  - Roteamento físico dos enlaces
  - Redundância da rede
  - O nível de "Oversubscription" na rede (satélite, ATM)
  - Mecanismos de alocação de banda passante para garantir QoS
  - Frequência e duração típica de quedas na rede
  - Métodos de segurança utilizados para proteger a rede

Exemplo de um projeto de rede WAN

Exemplo real de projeto
Empresa: PUFF (Por-Um-Fio Federated)

Informação inicial

PUFF fabrica papel e produtos de papel (caixas, papel jornal, etc.)
PUFF tem 15 sites no Brasil
- Sede em Belém
1.500 empregados
Clientes no mundo inteiro, muitos dos quais estão na Ásia
No final dos anos 90, PUFF viu uma redução nas suas margens de lucro devido a uma queda de vendas na Ásia e dificuldade de encontrar madeira para a fabricação dos produtos
Bolou-se um plano de recuperação:
- Processos internos mais eficientes
- Uso de papel reciclado
A execução do plano depende de um programa de educação à distãncia para que empregados aprendam a conservar matéria prima, utilizem melhor papel reciclado e trabalhem mais eficientemente
- O programa de treinamento é crucial à recuperação da empresa
- A diretoria aprovou orçamento para instalar salas de vídeo-conferência na maior parte dos sites
Uma vez a infra-estrutura de vídeo-conferencia instalada, PUFF pretende oferecer treinamento para outras empresas do ramo, aproveitando subsídios federais para o re-treinamento de empregados

Objetivos de negócio e técnicos

Objetivos principais de negócio:
- Aumentar lucros através da implementação de uma WAN para apoiar o plano de recuperação, em particular com o uso de vídeo-conferencia
- Melhorar o desempenho da WAN existente para melhorar a eficiência das operações
- Conter os custos crescentes da operação da WAN atual
- Prover uma rede que permita que empregados troquem idéias mais facilmente sobre melhorias de eficiência e o uso de materiais reciclados
- Prover uma nova fonte de faturamento com o sistema de vídeo-conferencia
O pessoal técnico acrescentou os seguintes objetivos técnicos:
- Aumentar a capacidade e oferecimento de QoS da rede atual que não pode suportar o sistema de vídeo-conferencia
- Projetar uma rede que utilize tecnologias disponíveis através dos provedores de serviços WAN da região
- Prover uma rede que ofereça um tempo de resposta máximo de 100 ms para aplicações interativas
- Disponibilidade de 99,98% com MTBF de 4000 horas e MTTR de 1 hora
- Melhorar a gerenciabilidade da rede através de uma topologia mais simples (correntemente, há uma mesh complexa de circuitos de dados e voz)
- Projetar uma rede com escalabilidade de banda passante para aplicações futuras
- Projetar uma rede que possa carregar voz no futuro

Aplicações de rede

Ensino à distância
- Vai usar um serviço bidirecional de vídeo digital comprimido baseado nos padrões H.320 para vídeo-conferência
- Cada site receberá uma câmera digital e um CODEC para converter sinais analógicos para digital
- Os fluxos de vídeo poderão ser acessados on-line ou off-line num servidor de vídeo
Sistema de suporte à manufatura
- Aplicação SNA terminal/host rodando no mainframe em Belém
- Sistema permite o escalonamento e acompanhamento de ordens de manufatura
- Usuários de vários departamentos de manufatura acessam a aplicação usando seus PCs através de gateways TCP/IP-SNA
- O sistema é de missão crítica
Sistema de modelagem financeira
- Usa um BD Oracle executando em máquinas UNIX em Belém
- Analistas usam seus PCs com TCP/IP para acessar o sistema
Sistema de entrada e rastreamento de pedidos
- Executa em servidores Novell NetWare
- Usuários de vendas e marketing usam seus PCs para acessar o sistema
Sistema de produção gráfica
- Executa em sistemas Mac usando servidores via AppleShare
Outras aplicações
- Windows 98 com E-mail, agenda corporativa, navegação Web, compartilhamento de arquivos e impressoras
- As aplicações usam TCP/IP e NetBIOS over TCP/IP (NetBT)

Comunidades de usuários

As comunidades são como segue:

Nome da comunidade	Número de usuários na comunidade	Localização	Aplicações usadas
Sede	350	Belém	Todas
Manufatura e vendas de papel para escritórios	200	Manaus	Todas
Manufatura e vendas de caixas e papel jornal	250	Recife	Todas
Manufatura e vendas de polpa e produtos químicos	150	Salvador	Todas
Outros pequenos escritórios de manufatura e vendas	25-75	Brasil inteiro	Todas

Data Stores

Os data stores são como segue:

Data Store	Localização	Aplicações	Comunidades que usam
Mainframe	Belém	Sistema de Suporte à Manufatura	Todos os locais de manufatura
Servidores de arquivos UNIX	Dois em Belém	Modelagem Financeira	Departamentos financeiros de Belém, Manaus, Recife, Salvador
Servidores NetWare	Belém, Manaus, Recife, Salvador	Sistema de entrada e rastreamento de pedidos	Todos os sites de venda
Servidores AppleShare	Belém, Manaus, Recife, Salvador	Sistema de produção gráfica	Departamentos gráficos em Belém, Manaus, Recife, Salvador
Servidor de vídeo (novo)	Belém	Ensino à distância	Todas

A rede atual

LPCDs de 64 Kbps conectando 15 sites usando uma mesh parcial
Tráfego de voz é carregado por canais separados de 64 Kbps
O mesmo provedor que aluga as LPCDs fornece acesso Internet com um canal E1 em Belém
O roteador em Belém age como filtro de pacotes (firewall simples)
O roteador também possui um Channel Interface Processor (CIP) para conectar ao mainframe
- O roteador encapsula tráfego SNA em conexões TCP/IP na WAN
- Isto é, o tráfego SNA tunela na rede WAN TCP/IP
O core (núcleo) da rede de dados é uma full mesh de enlaces 64 Kbps
- Um roteador em cada site liga a WAN a uma LAN Ethernet local

redepuffatual.gif (13723 bytes)

Características de tráfego na WAN atual

O desempenho da rede tem piorado com o crescimento da PUFF
- Usuários reclamam da lentidão da rede, especialmente entre 10 e 11 horas da manhã
- Os usuários do Sistema de Manufatura reclamam que o tempo de reposta chega a 2 ou 3 minutos
- Os usuários do sistema de entrada de pedido (NetWare) e do sistema de modelagem financeira também reclamam
Um analizador de protocolos foi colocado na WAN em cada site importante para medir a utilização dos enlaces de 64 Kbps
- Cada circuito em Belém está acima de 80% de utilização, numa janela de 10 minutos
- Os outros enlaces da full mesh estão acima de 70%
- A tabela abaixo mostra a utilização de banda passante por protocolo, no pior enlace de Belém
  - Observe que SNA e NetBIOS trafegam sobre TCP/IP mas isso foi removido do tráfego IP
  - O tráfego IP é relativo às aplicações IP "puras"

	Utilização relativa (comparada ao tráfego)	Tráfego absoluto	Taxa de multicast
IP	30%	15 Kbps	0,5 Kbps
IPX	25%	13 Kbps	0,7 Kbps
AppleTalk	8%	4 Kbps	0,7 Kbps
NetBIOS	15%	8 Kbps	0,6 Kbps
SNA	20%	10 Kbps	0,3 Kbps
Outros	2%	1 Kbps	0,4 Kbps

Outras observações
- Nenhum protocolo em particular está causando problemas sérios
- Nenhuma aplicação parece estar retransmitindo rapidamente demais (indicando um valor baixo demais para o timeout de retransmissão)
- As aplicações parecem estar usando quadros grandes e janelas grandes
- O tráfego de broadcast é de aproximadamente 5%, o que parece normal
- A taxa de erros é aceitável (1 erro de CRC a cada 2 Mbytes de dados)
Verificou-se o estado dos roteadores do núcleo da rede usando os seguintes comandos dos roteadores Cisco:
- show processes (não tem sobre-utilização de CPU)
- show buffers (não tem problemas com falta de buffers)
- show interfaces
  - 5% dos frames estão sendo descartados, provavelmente devido ao tráfego pesado
Conclusão: não há problema com a rede, com exceção da demanda grande, mas normal, de tráfego para a capacidade instalada

O projeto da rede WAN

A seguinte tabela de decisão foi elaborada:

	Objetivos críticos para a WAN
	Deve ter capacidade e QoS para carregar vídeo sem afetar o tráfego SNA	Deve usar tecnologias disponíveis através dos provedores locais	Tempo de resposta <= 100 ms para aplicações interativas	Disponibilidade de 99,98% ou mais	Contenção dos custos de operação da WAN
Adicionar mais LPCDs de 64 Kbps		X	X	X
SONET	X		X	X
SMDS			X	X
Frame Relay		X		X	X
ATM	X	X	X	X	X

Resultado
- Decidiu-se alugar enlaces E1 e rodar ATM em cima deles para obter o QoS desejado para as várias aplicações
- O mesmo provedor foi usado já que:
  - Oferece os serviços desejados (ATM sobre E1) a um preço competitivo
  - Permite manter os endereços IP existentes
  - Tem suporte 24x7 (24 horas por dia, 7 dias por semana)
  - Garante MTTR de 1 hora
  - Tem ponto único de contato para o suporte
Cada site se conecta à rede ATM com uma switch ATM
- Selecionou-se um switch com suporte a E1 e a E3 (34 Mbps) para crescimento futuro
- O switch tem duas portas de fibra a 155 Mbps (OC-3) para conectar ao roteador e ao equipamento de vídeo-conferência em cada site
- O switch pode tratar tráfego de voz
  - No futuro as centrais PBX de cada site se conectarão ao switch e a rede de voz será posta fora de operação
  - Todos os dados e a voz transitarão na rede ATM
  - Isso diminuirá os custos de operação e facilitará a gerência

novaredepuff.gif (24562 bytes)

fisico-2 programa anterior