ANÁLISE DE TRÁFEGO EM REDES MUNI-WI - PDF
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Marco Antônio Bacelar Flores
1 Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP Instituto de Ciências Exatas e Biológicas - ICEB Departamento de Computação - DECOM ANÁLISE DE TRÁFEGO EM REDES MUNI-WI Aluno: Luís Alberto Moreira Matricula: Orientador: Prof. Dr. Carlos Frederico Marcelo da Cunha Cavalcanti Ouro Preto 2 de outubro de 2010
2 Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP Instituto de Ciências Exatas e Biológicas - ICEB Departamento de Computação - DECOM ANÁLISE DE TRÁFEGO EM REDES MUNI-WI Proposta de monograa apresentada ao curso de Bacharelado em Ciência da Computação, Universidade Federal de Ouro Preto, como requisito parcial para a conclusão da disciplina Monograa II (BCC391). Aluno: Luís Alberto Moreira Matricula: Orientador: Prof. Dr. Carlos Frederico Marcelo da Cunha Cavalcanti Ouro Preto 2 de outubro de 2010
3 Resumo O projeto de Cidades Digitais proposto tem o objetivo de estabelecer referenciais teóricos e operacionais na implantação de uma cidade digital. O estabelecimento de referenciais teóricos e operacionais para a implementação de projetos de Cidades Digitais no LAC através de pilotos é de fundamental importância para aceleração da expansão das redes de banda larga na região. Projetos pilotos possibilitam testes de modelos de tal forma que, sistematizados, possam ser replicáveis e servirem de referência para novas implementações. Testes pilotos também permitem identicar as necessidades de estabelecimento de políticas públicas para fomentar ou sustentar uma cidade digital, bem como vericar o impacto e ecácia da banda larga como ferramenta de inclusão e de desenvolvimento social e econômico. Este projeto tem o objetivo de prover as bases para a caracterização de tráfego em uma rede de banda larga aberta ao público dentro do paradigma de Cidades Digitais, especialmente nas providas por backbone wireless, conhecida como Muni-Wi, abreviatura de "Municipal Wireless Networks". Tal desao pode ser separado em três níveis de problema: fundamentação teórica das propostas de análise e caracterização de tráfego. Proposta da metodologia para aplicação em cidades digitais e nalmente, aplicação da mesma em um caso real. Palavras-chave: digital. Redes de banda larga. wireless. medição de rede. muni-wi. cidade
6 1 Introdução Projetos denominados de "Cidades Digitais"(DCP-Digital City Projects) foram implementados em vários pontos do mundo. Apesar disto, podemos constatar que existem diferentes abordagens, nomenclaturas e motivações para a implementação de cidades digitais (CD). Inicialmente, o conceito de Cidade Digital foi associado com projetos de infra-estrutura para aumentar a conectividade com o objetivo de levar, para a população de um município, acesso à Internet a um custo zero ou baixo custo e geralmente em banda larga. Estes projetos focaram na construção de infra-estrutura de rede e foram chamados de Cidade Digitais. Outros, por sua vez, objetivaram prover um conjunto de serviços para a população em uma abordagem de e-governament e e-learning. Outras, focadas em uma visão de futuro, idealizam uma cidade Digital onde dispositivos computacionais integram o dia-a-dia das pessoas em um abordagem ubíqua. Independentemente das diferenças é de fácil constatação que projetos desta natureza tem um impacto na comunidade e é um fator de desenvolvimento econômico e social. Clarke e Wallsten (2006), em um estudo de 27 países desenvolvidos e 66 em desenvolvimento, constatou que um aumento de 1% no número de usuários da Internet está relacionada com um aumento nas exportações de 4,3%[1]. Comunidades locais em todo o mundo têm tido consideráveis ganhos econômicos e novas oportunidades através dos serviços de banda larga. Estudos apartir do Canadá, Reino Unido e os Estados Unidos descobriram que conectividade de banda larga tem um impacto económico positivo na criação de emprego, retenção da comunidade, vendas no varejo, e receitas scais[1]. Relatório do banco Mundial de 2009 [WB], uma análise de 120 paises, para cada 10% de penetração de serviços de banda larga, existe um crescimento econômico de 1,3% [3]. Como as redes de banda larga tem o potencial de contribuir muito para o desenvolvimento econômico, elas devem ser amplamente disponíveis a preços acessíveis e devem tornar-se parte integrante das estratégias de desenvolvimento nacional[1]. Por causa do rápido crescimento do tráfego em aplicações de tempo real, as redes de computadores requerem mais funções do que anteriormente oferecidas no passado. Identicar quais (e de que forma) as aplicações são usadas em uma projeto de Cidade Digital e quais os impactos no crescimento econômico é um desao que necessita de ser vencido por etapas. Existem diversos estudos na literatura sobre Internet que apresentam caracterizações de cargas de trabalho. Alguns analisam cargas de trabalho tradicionais, compostas por acessos a documentos, imagens e domínios presentes na Web, enquanto outros caracterizam cargas de trabalho de serviços mais especícos, tais como, distribuição de mídia sob-demanda e ao vivo, sistemas P2P, Web Proxy e, mais recentemente, IPTV. Entretanto, estudos recentes com uma caracterização do tráfego geral da Internet banda larga ainda são escassos na literatura. O trabalho de [Dischinger et al. 2007] analisa algumas características do serviço oferecido por provedores de banda larga na América do Norte e na Europa. Apesar dos 1
7 autores apresentarem medições de propriedades, tais como, capacidade da conexão, tempo de round-trip (RTT) e jitter dos pacotes, taxa de perda de pacotes, tamanho da la e políticas de descarte de pacotes de usuários residenciais de banda larga, o estudo não caracteriza as sessões desses usuários por não disporem de dados de tráfego reais coletados da infra-estrutura de um provedor de acesso a Internet (ISP). A partir da caracterização do comportamento dos usuários da Internet de banda larga passa a ser possível propor mecanismos mais justos de controle de tráfego que promovam o bem-estar coletivo no contexto do provedor de acesso e melhorar métricas para avaliação da qualidade do serviço percebido pelo usuário, tais como, desempenho, disponibilidade de acesso, segurança e custo.[2]. Entender as características da carga de trabalho de uma rede é uma tarefa fundamental para o administrador da rede melhorar o gerenciamento da sua infra-estrutura am de oferecer um serviço de qualidade a seus usuários. Este trabalho propõe (apresentar uma metodologia para) a análise e caracterização de tráfego em redes Muni-Wi com objetivo de prover as bases para a caracterização do tráfego e do comportamento de usuários em uma rede de banda larga aberta ao público dentro do paradigma de Cidades Digitais, especialmente nas providas por backbone wireless, conhecida como Muni-Wi, abreviatura de "Municipal Wireless Networks", quanticando e, principalmente, qualicando a carga de trabalho gerada na rede. Tal desao pode ser separado em três níveis de problema: fundamentação teórica das propostas de análise e caracterização de tráfego. Proposta da metodologia para aplicação em cidades digitais e nalmente, aplicação da mesma em um caso real. 2
8 2 Justicativa - É de conhecimento que banda larga gera desenvolvimento econômico. - Porém, não existe estudo que associei quais os serviços que alavancam o desenvolvimento econômico. - Não existem metodologias que analisam e caracterizam uma rede banda larga que possam traçar um paralelo entre serviços da rede e desenvolvimento econômico. - Tão importante quanto prover acesso à rede é fornecer subsídios para o melhor gerenciamento possível am de otimizar os recursos da mesma. - Importância para alocação e otimização de recursos tecnológicos e humanos, como banda, número equipamentos, número de pessoas atendidas, qualidade de serviço, etc. - relevância é propor e testar em redes Muni-Wi que são relevantes no contexto brasileiro, principalmente no âmbito dos projetos PNBL (Programa nacional de banda larga) e Cidades Digitais. 3
9 3 Objetivos 3.1 Objetivo geral Denir uma metodologia para análise e caracterização do tráfego das redes Muni-Wi, de forma a permitir um melhor gerenciamento e otimização do uso dos recursos dessas redes. 3.2 Objetivos especícos Levantar o estado da arte das abordagens conceituais de analise e caracterização de tráfego. Levantar o estado da arte das redes Muni-Wi Estabelecer uma metodologia para análise e caracterização de tráfego adequada para redes Muni-Wi. Denir critérios e aspectos a serem analisados. Fazer um teste piloto em planta em cidades ou redes disponíveis para uso pela UFOP. Coleta, análise e manipulação dos dados com base nos critérios adotados. Difundir o trabalho através de artigos e disponibilização na rede Internet. Iniciar o discente em Projetos Cientícos (Iniciação cientica). Expô-lo à grupos de pesquisa no pais e no exterior, através de discussão sobre o assunto em listas de discussão. Gerar um ambiente experimental no Departamento de Computação da UFOP de tal forma que as idéias geradas podem ser testadas. Análise e apresentação dos resultados obtidos. 4
10 4 Metodologia - Leitura de artigos e livros e "drafts". - Reuniões técnicas periódicas. - Geração de artigos tutoriais sobre o assunto estudado. - Discussão em listas de especialistas nacionais internacionais. - Geração de documentos (artigos, palestras, etc...). - Desenvolvimento de metodologias. - Simulação de um ambiente reproduzindo o cenário descrito no item "Introdução"deste documento. - Teste dos resultados obtidos na rede em ambiente de caso real. - Relatório nal. - Submissão dos resultados em conferências nacionais e estrangeiras. 5
11 5 Cronograma de atividades Na Tabela 1, é apresentado o cronograma de execução das etapas do projeto. O cronograma foi elaborado em semana/mês. Atividades 1/9 2/9 3/9 4/9 1/10 2/10 3/10 4/10 1/11 2/11 3/11 4/11 Inicio das X Atividades Reuniões / X X X X X X X X X X X Seminários técnicos Escrita X X X da seção "Fundamentos Teóricos de analise e caracterização de tráfego)" Denição X X X da Metodologia Testes / X X X simulação Relatório X X X (monograa nal) Defesa da X monograa (TCC) no DECOM Tabela 1: Cronograma de Atividades. 6
12 Referências [1] Information and communications for development : Overview. worldbank.org/ic4d/, [2] Humberto T. Marques-Neto, Emanuel V. do Valle, Luis Henrique Castilho, Jussara M. Almeida, and Virgilio A. F. Almeida. Caracterização hierárquica do comportamento dos usuários de sistemas par-a-par na internet de banda larga. Anais 27 o SBRC, pages 6174, [3] Qiang, Christine Zhen-Wei, and Carlo M. Rossotto. Economic impacts of broadband. Information and Communications for Development:Extending Reach and Increasing Impact,World Bank, Washington, DC,
ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DE TRÁFEGO EM REDES MUNI-WI
LUÍS ALBERTO MOREIRA Orientador: Carlos Frederico M. C. Cavalcanti ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DE TRÁFEGO EM REDES MUNI-WI Ouro Preto Novembro de 2010 Universidade Federal de Ouro Preto Instituto de Ciências