Gerência de Redes: Modelos, Protocolos e Sistemas Distribuídos

É fundamental manter as redes funcionando bem.

Objetivos da Gerência de Redes

• QoS (Qualidade de Serviço): Essencial para redes gerenciadas.
• Prevenção e Monitoramento: Importante para prever falhas, monitorar desempenho, planejar expansões, evitar baixo desempenho, travamento de equipamentos e queda de serviços.
• Complexidade e Automação: Com o crescimento da rede, a complexidade de gerenciamento aumenta, exigindo ferramentas automatizadas para monitoração e controle.
• Limitações do Software: A adoção de um software de gerenciamento não resolve todos os problemas do administrador de rede.

Quanto mais importante o recurso para a empresa, maior a necessidade de disponibilidade e segurança.

Modelos de Gerência de Redes

• O modelo OSI é um protocolo de padronização de redes.
• Existem 4 modelos principais: Organizacional, de Informação, de Comunicação e Funcional.

Modelo Organizacional

• Estabelece hierarquia entre sistemas de gerência, dividindo o ambiente a ser gerenciado em vários domínios.
• Descreve funções, relações e infraestruturas.
• Define os conceitos de objeto, agente e gerente. Objetos são elementos como hubs, switches, bridges, gateways, etc., que podem ser gerenciáveis ou não. Os objetos gerenciáveis possuem um processo interno chamado agente.
• O gerente recebe dados de gerenciamento do agente para armazenar em seu banco de dados.

Modelo de Informação

• Lida com o armazenamento de informações, utilizando a Estrutura de Gerenciamento de Informação (SMI) e o banco de dados MIB (Management Information Base).
• A SMI descreve o formato e o significado das informações armazenadas na MIB.
• A MIB armazena e troca informações de gerenciamento. Cada agente possui uma MIB com as informações locais e de todos os componentes de rede gerenciados.

O gerente possui um banco de dados para armazenar as informações coletadas, incluindo dados da MIB.

• A plataforma de gerenciamento consulta periodicamente a MIB de dispositivos recém-instalados para reconhecimento. Também é utilizada na monitoração de falhas, verificando se dispositivos antigos estão respondendo (pingando).
• Na perspectiva da Internet, definem-se 5 atributos básicos de um objeto gerenciável: tipo do objeto (identificador e descritor), descrição, sintaxe, acesso e estado.

Modelo de Comunicação

• Define como as informações são trocadas entre os sistemas.
• Possui 3 aspectos principais: o meio de mensagem, o formato da mensagem de comunicação e a mensagem propriamente dita.
• O agente executa o pedido (como notificações/traps) referente ao objeto gerenciável e retorna a resposta ao gerente.
• O SNMP (Simple Network Management Protocol) é usado para comunicação, utilizando o protocolo UDP/IP para o transporte das mensagens.

Modelo Funcional

• Abrange 5 áreas de aplicação funcional: configuração, falhas, performance, segurança e contabilidade.

Configuração

• Realiza ajustes e mudanças nas configurações das redes.
• Permite que um administrador identifique os dispositivos da rede e suas configurações de hardware e software.

Falhas

• Foca na detecção e isolamento dos problemas que causam falhas na rede.
• O NMS (Network Management System) monitora a rede e exibe alarmes em tempo real.
• Várias falhas podem ser resolvidas automaticamente.

Performance

• Avalia o comportamento, estado e estatísticas de desempenho da rede, medindo tráfego e atrasos que impactam a performance.

Segurança

• Controla a segurança da rede, utilizando firewalls e criptografia para proteger redes corporativas e recursos de acessos não autorizados e programas maliciosos.

Contabilização

• Controla o uso de recursos por usuário para evitar abuso de privilégios e uso indevido da rede.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

• É um protocolo de gerenciamento simples que encaminha alertas sobre problemas na rede e transporta informações de gerenciamento.
• As estações de gerenciamento executam aplicações que monitoram e controlam os elementos de rede.
• Os elementos de rede incluem gateways e servidores de terminais.

RFC 1157

Objetivos do SNMP (RFC 1157)

• Minimizar o número e a complexidade das funções de gerenciamento.
• Ser flexível o suficiente para permitir expansões futuras.
• Ser independente da arquitetura e do mecanismo dos dispositivos gerenciados.

MIB (Management Information Base)

Tipos de MIB

• MIB II: Contém informações como o número de pacotes transmitidos e o estado da interface.
• MIB Experimental: Contém objetos em teste, geralmente fornecendo características mais específicas dos meios de transmissão.
• MIB Privada: Fornece informações específicas dos equipamentos gerenciados, como configuração, colisões. Permite também reinicializar ou desabilitar portas de um roteador.

Probes

• São dispositivos de gerenciamento remoto de redes.

RMON (Remote Monitoring)

Objetivos do RMON

• Operação off-line, monitoração preemptiva, alerta de problemas e resumo dos dados.
• Múltiplos Gerentes: O monitor deve suportar várias estações de gerenciamento.
• O RMON provê informações estatísticas e de diagnóstico, minimiza o tráfego de gerenciamento, reduz o impacto de perda de conectividade, atende várias estações de gerenciamento simultaneamente e fornece um conjunto padrão de métricas utilizável por diversos dispositivos compatíveis com RMON.

Serviços de Rede

Definição e Elementos de um Serviço de Rede

• Uma rede é composta por dois ou mais computadores conectados e possui 4 elementos principais:
• Servidor: Parte principal do serviço, utilizando seus recursos locais e/ou outros serviços.
• Cliente: Solicita o serviço através da rede.
• Protocolo: Define o diálogo necessário entre o cliente e o servidor para a realização do serviço.
• Middleware: Sistemas operacionais e protocolos de rede encarregados de encaminhar os pedidos do cliente para o servidor e as respostas de volta ao cliente.

Arquiteturas de Serviços de Rede

• Two-Tier
• Three-Tier
• Peer-to-Peer

Two-Tier

• O cliente faz um pedido ao servidor e obtém uma resposta direta.

Three-Tier

• O cliente faz um pedido ao servidor, que por sua vez busca dados em repositórios externos.

Peer-to-Peer

• Todos os participantes são simultaneamente servidores (oferecem serviços e recursos) e clientes (usam serviços e recursos).

Exemplos de Serviços de Rede

• Recuperação de Conteúdo: HTTP, FTP.
• Acesso Remoto: Telnet, SSH, VNC.
• Configuração: DHCP (para buscar configurações de rede), DNS (para converter nomes em endereços IP e vice-versa).
• Monitoração e Gerência: SNMP (para monitoração de dispositivos de rede como roteadores e switches, e hosts).
• Compartilhamento de Recursos: NFS (para compartilhamento de arquivos em redes).
• Comunicação entre Usuários: SMTP (para envio e transferência de e-mails entre servidores).
• A maioria dos serviços habituais em redes IP utiliza TCP ou UDP como suporte de comunicação.

Atribuição de Endereços IP

Tipos de Configuração DHCP

• Configuração Manual
• Configuração Automática
• Configuração Dinâmica

Configuração Manual

• Definição manual de endereços IP.

Configuração Automática

• Nesta forma, o servidor DHCP atribui um endereço IP a um equipamento por tempo indeterminado.

Configuração Dinâmica

• Atribuição de endereço IP por tempo determinado.

Servidor DHCP

• Disponibiliza endereços IP em uma das três formas descritas e mantém um banco de dados com os endereços.

Cliente DHCP

• Um cliente DHCP é um equipamento configurado para solicitar um endereço IP a um servidor DHCP.

Parâmetros DHCP Comuns

• default-lease-time: Controla o tempo de renovação dos endereços IP, em segundos.
• max-lease-time: Em redes congestionadas, determina o tempo máximo que uma estação pode usar um endereço IP, útil em cenários de escassez de endereços.
• range: Determina a faixa de endereços IP que será atribuída pelo servidor.
• option broadcast-address: Configura o último endereço da rede, reservado para broadcast.
• option routers: Configura o endereço do default gateway da rede.
• option domain-name-servers: Configura o IP dos servidores DNS que serão usados pelas estações.

Características de Sistemas Distribuídos (SD)

Principais Características

• Heterogeneidade
• Abertura
• Escalabilidade
• Segurança
• Tratamento de Falhas
• Concorrência
• Transparência

Heterogeneidade

• Aplica-se a: redes, hardware de computador, sistemas operacionais, linguagens de programação e implementações por diferentes programadores.

Abertura

• Determina se o sistema pode ser estendido ou reimplementado de diversas maneiras, permitindo a adição de novos serviços.
• Pode ser alcançada através de código aberto (open-source).

Escalabilidade

• Suporta o aumento de recursos e usuários mantendo um desempenho satisfatório.
• Desafios: Controlar o custo dos recursos físicos, controlar a perda de performance, prevenir o esgotamento de recursos e evitar gargalos de performance (centralização).

Segurança

• Confidencialidade, Integridade e Disponibilidade.
• Desafios: Negação de Serviço (DoS).

Tratamento de Falhas

• Tipos de Falhas: Física, de software e humana.
• Técnicas: Detecção de falhas, ocultação de falhas e tolerância a falhas (restabelecer os sistemas o mais rápido possível).

Concorrência

• Permite que recursos compartilhados sejam utilizados por diversos processos.
• Questões: Sincronização, Disponibilidade e Segurança.

Transparência

• Transparência de Acesso: Recursos locais e remotos são acessados pelas mesmas operações.
• Transparência de Localização: Recursos são acessados sem que sua localização seja determinada.
• Transparência de Concorrência: Processos executam concorrentemente, utilizando recursos compartilhados, sem interferir na execução uns dos outros.
• Transparência de Replicação: Múltiplas cópias de um recurso para aumentar a performance e disponibilidade dos serviços, sem o conhecimento das réplicas por usuários e programadores.
• Transparência a Falhas: Oculta e trata as falhas (hardware ou software), permitindo que as aplicações ou usuários completem suas tarefas.
• Transparência de Mobilidade: O movimento de recursos ou clientes dentro do sistema não afeta a operação dos usuários ou programas.
• Transparência de Performance: O sistema deve permitir ser reconfigurado para melhorar a performance conforme a variação de carga.
• Transparência de Escala: As aplicações e o sistema devem permitir ser expandidos sem modificar a estrutura ou algoritmos.
• Transparência de Persistência: Oculta se um recurso (software) está na memória ou no disco.

Introdução à Transparência em SADs

• Alguns Sistemas Distribuídos (SADs) implementam certas transparências para os usuários, que não precisam saber que estão lidando com um sistema de arquivos de um determinado tipo ou natureza.

Tipos de Transparência (SADs)

• Nome: Não deve indicar onde o recurso está localizado.
• Localização: Não precisa fornecer a localização física do recurso.
• Acesso: O usuário não perceberá se o arquivo que está sendo usado é local ou remoto.
• Replicação: Os arquivos do SAD podem ter cópias armazenadas em locais diferentes. O usuário não deve perceber que existem várias cópias do mesmo arquivo; o SAD apresentará apenas uma.
• Concorrência: Vários usuários podem acessar o mesmo arquivo ao mesmo tempo sem que isso afete a experiência deles ou de outros.
• Falha: O SAD deve garantir que o acesso aos arquivos seja ininterrupto e sem falhas, ocultando do usuário como isso é tratado.