Projeto de Redes Top-Down Capítulo 2 Análise e Restrições das Metas Técnicas Wilmar Oliveira de Queiroz - PUCGOIÁS 2012 Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer

Objetivos Técnicos Escalabilidae Disponibilidade Desempenho Segurança Facilidade de gerenciamento Possibilidade de Utilização Adaptabilidade Viabilidade Scalability: How much growth a network design must support. Availability: The amount of time a network is available to users, often expressed as a percent uptime, or as a mean time between failure (MTBF) and mean time to repair (MTTR). Availability goals can also document any monetary cost associated with network downtime. Security: Goals for protecting the organization's ability to conduct business without interference from intruders inappropriately accessing or damaging equipment, data, or operations. Specific security risks should be documented. Manageability: Goals for performance, fault, configuration, security and accounting management Usability: Goals regarding the ease with which network users can access the network and its services, including goals for simplifying user tasks related to network addressing, naming, and resource discovery. Adaptability: The ease with which a network design and implementation can adapt to network faults, changing traffic patterns, additional business or technical requirements, new business practices, and other changes. Affordability: The importance of containing the costs associated with purchasing and operating network equipment and services.

Escalabilidade Escalabilidade refere-se a habilidade de crescimento Algumas tecnologias são mais escaláveis Tente verificar Número de instalações locais serão acrescentadas O que será necessário para cada uma dessas novas instalações Quantos usuários serão acrescentados Quantos servidores a mais serão acrescentados

Disponibilidade Disponibilidade pode ser expressa como um percentual por ano, mês, semana, dia ou hora que a rede estará disponível em relação ao tempo total Por exemplo: Operação 24/7 = 24 horas, 7 dias da semana = 100% de disponibilidade 165 horas em 168 horas semanais = 98,21% de disponibilidade Aplicações podem requerer diferentes níveis de disponibilidade

Disponibilidade Tempo de inatividade em Minutos Por Hora Por Dia Por Semana Por Ano SLA 99,999% 0,0006 0,01 0,10 5 99,98% 0,012 0,29 2 105 99,95% 0,03 0,72 5 263 99.70% availability sounds pretty good, but it could mean that the network is down for 0.18 minutes every hour. This is 11 seconds. If those 11 seconds were spread out over the hour, nobody would notice possibly. But if there were some bug, for example, that caused the network to fail for 11 seconds every hour on the hour, people would notice. Users these days are very impatient. Notice that 99.70% availability also could mean one catastrophic problem caused the network to be down for 1577 minutes all at once. That’s 26 hours. If it were on a Saturday and the network was never down for the rest of the year, that might actually be OK. So, you have to consider time frames with percent availability numbers. Consider the holy grail: 99.999% availability. That’s 5 minutes downtime per year! Be sure to explain to the customer that scheduled maintenance and upgrades don’t count! Either that or plan for a network with triple redundancy (that could be extremely expensive to implement and operate). 99,90% 0,06 1,44 10 526 99,70% 0,18 4,32 30 1577

99,99% de disponibilidade pode Requerer Tripla Redundância In the event of failure of the primary router, the secondary becomes the primary and still has a backup. Fix the previous primary and have it become the tertiary. This helps with maintenance too. Pull out the tertiary and upgrade it. The primary still has a backup. After extensive testing, put the tertiary back in as the primary. Pull out the original primary and upgrade it. Put it back as the secondary. Finally pull out the original secondary and upgrade it. Of course, the picture brings up all sorts of other questions because it uses an ISP example. Does the customer have provider independent addressing? Does the customer have an autonomous system number? Are the ISPs really independent? Is there true circuit diversity? Are the speeds the same on the three links to the ISPs so that performance degradation is minimized during upgrades or failures? Can load balancing be used when all three routers are operational? What are the routing protocols inside the enterprise network? Can traffic really get to all three routers, regardless of failures inside the enterprise network? Can the routing protocols adjust to changes? Will traffic flow out the “closest” router? Will traffic come in from the Internet via the “closest” entry? Instructor note: The slide is not meant to be a design recommendation! It’s just a slide to get a discussion going on the ramifications of 99.999% availability. Empreendimento Isso é viável para o cliente?

Disponibilidade Disponibilidade também pode ser expressado pelo MTBF (Tempo Médio entre Falhas) e pelo MTTR (Tempo Médio para Reparo de Falhas) Disponibilidade = MTBF / (MTBF + MTTR) Por exemplo: A rede não deve falhar mais do que 1 vez em 166 dias (4000 horas) e o tempo de reparo não deve exceder 1 hora Disponibilidade = 4.000/4.001 = 99,98%

Desempenho da Rede Fatores de desempenho comuns incluem Capacidade (Largura de Banda) Vazão Utilização ótima Carga oferecida Precisão Eficiência Atraso (latência) e variação do atraso (jitter) Tempo de resposta

Largura de Banda vs. Vazão Largura de Banda e vazão não são a mesma coisa Largura de Banda é a capacidade de transporte de dados da rede Expressa em bps (bits por segundo) Vazão é a quantidade de dados transmitidos sem erro por unidade de tempo Medida em bps (bits por segundo), B/s (Bytes por segundo) ou pps (pacotes por segundo)

Largura de Banda, Vazão, Carga 100 % de Capacidade Vazão Real Ideal 100 % de Capacidade Carga Oferecida

Outros Fatores que podem afetar a Vazão Tamanho dos pacotes Espaço inter-quadros entre dois pacotes Taxa de encaminhamento de pps do dispositivo Velocidade do cliente (CPU, memória e velocidade de acesso do HD) Velocidade do servidor (CPU, memória e velocidade de acesso do HD) Projeto da Rede Protocolos Distancia Erros Hora do dia etc

Vazão vs. Goodput Goodput é a vazão na camada de aplicação É necessário especificar: Vazão ou goodput? B/s inclui somente os dados da aplicação ou também os bytes do cabeçalho ?

Desempenho (continuação) Eficiência Qual a quantidade de overhead é requerida na entrega dos dados? Qual o tamanho dos pacotes? Pacotes maiores tem melhor eficiência e goodput Porém, em caso de perda de pacotes muito grandes o prejuízo será maior Quantos pacotes podem ser enviados por vez sem o ACK (reconhecimento) ?

Eficiência Quadros pequenos (Menor Eficiência) Quadros maiores (Maior Eficiência)

Atraso no Ponto de Vista do Usuário Tempo de Resposta Função da aplicação e do equipamento que roda a aplicação, não apenas da rede Muitos usuários desejam uma resposta em 100 a 200 milisegundos

Atraso no Ponto de Vista dos Engenheiros de Rede Atraso de propagação Um sinal passa pelo cabo em cerca de 2/3 da velocidade da luz no vácuo Atraso na transmissão Tempo para colocar todos os bits do quadro no meio de transmissão Por exemplo, é necessário cerca de 5 ms para transmitir um pacote de 1024 bytes a uma taxa de 1,544 Mbps em um linha T1 Atraso de comutação do pacote Atraso de enfileiramento

Atraso de Enfileiramento e Largura de Banda Utilizada Tamanho da fila O número de pacotes em uma fila aumenta exponencialmente quando a utilização da rede é maior

Por exemplo Um switch tem 5 usuários, cada um oferecendo pacotes a uma taxa de 10 pps Tamanho médio de cada pacote = 1024 bits O switch necessita transmitir esses dados em uma linha com 56 Kbps Carga = 5 x 10 x 1024 = 51.200 bps Utilização = 51200/56000 = 91,4% Número médio de pacotes na fila = (0,914)/(1-0,914) = 10,63 pacotes

Variação do Atraso Quantidade de tempo médio que o atraso sofre variação Também conhecido como jitter Voz, vídeo, e áudio não toleram variação do atraso Tamanho dos pacotes menor é mais eficiente nesse caso Situação problema Eficiência para grande volume de aplicações vs. pequena variação do atraso requerida por aplicações multimídia

Segurança Foco nos requisitos Plano completo de segurança será detalhado no Capítulo 8 Identifique os recursos da rede Incluindo os valores e expectativas de custo associados com a perda de dados devido a problemas na segurança Analise os riscos em potencial à segurança

Recursos da Rede Hardware Software Aplicações Dados Propriedade intelectual Segredos comerciais Reputação da companhia

Riscos à Segurança Dispositivos de rede Ataques de reconhecimento Dados podem ser interceptados, analisados, alterados ou apagados Senhas de usuários podem ser comprometidas Configuração de dispositivos podem ser alteradas Ataques de reconhecimento Ataques de DoS (Denial-of-service – Negação de Serviço)

Facilidade de gerenciamento Gerenciamento do desempenho Gerenciamento de falhas Gerenciamento de configuração Gerenciamento de segurança Gerenciamento de contabilização

Possibilidade de Utilização Facilidade com que os usuários irão acessar a rede e serviços de rede As redes devem oferecer facilidades aos usuários Algumas decisões de projeto irão ter efeito negativo na facilidade de uso: Por exemplo, as restrições de segurança

Adaptabilidade Evite incorporar qualquer elemento que irá tornar mais difícil a implementação de novas tecnologias no futuro Mudanças podem vir na forma de novos protocolos, novas práticas de negócios, novos objetivos fiscais, nova legislação Um projeto flexível pode se adaptar a mudanças nos padrões de tráfego e requisitos de QoS (Qualidade de Serviço)

Viabilidade Uma rede deve carregar a maior quantidade de tráfego ao menor custo financeiro Viabilidade é especialmente importante em projetos de redes de campus WANs geralmente tem curso maior, mas os custos podem ser reduzidos através do uso de uma tecnologia apropriada

Aplicações da Rede Requisitos Técnicos Nome da Aplicação Custo de Inatividade MTBF Aceitável Meta de Vazão Atraso deve ser menor que: Variação do atraso deve ser menor que: MTTR Aceitável

Compromissos do Projeto de Redes Escalabilidade 20 Disponibilidade 30 Desempenho da Rede 15 Segurança 5 Facilidade de gerenciamento 5 Facilidade de Uso 5 Adaptabilidade 5 Viabilidade 15 Total 100