Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca...

6

Click here to load reader

Transcript of Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca...

Page 1: Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca [2] nos anos 0 ao ireshark [3] e o Cisco Packet ... Em resumo, é preciso conhecer os comandos e detalhes

Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2014

861

Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para Aprendizagem de Redes de Computadores

Felipe A. Oliveira Maciel

Universidade Federal do Ceará

[email protected]

Carina T. de Oliveira

Instituto Federal do Ceará

[email protected]

Renato C. J. Neto

Universidade Federal do Ceará

[email protected]

Rossana M. C. Andrade

Universidade Federal do Ceará

[email protected]

Ronaldo Lima Bezerra

Universidade Federal do Ceará

[email protected]

ABSTRACT The study of computer network concepts is an important requirement in the field of Information and Communications Technology (ICT). In general, it is necessary to use a network simulator to perform practical activities for students, which allows the understanding of main concepts as well as stimulates the searching of new network solutions. The Network Simulator 3 (NS-3) is a good example of a robust and well-used simulator to education and research. However, the installation, configuration and use of NS-3 need a minimal technical skill by the user. Besides that, it requires considerable computational resources (memory, processing and storage) to execute the simulations. Therefore, to facilitate and stimulate the use of NS-3 in the study of computer networks, this paper presents a Portal of NS-3, where the students can interact with a friendly NS-3 web-based interface to submit their network simulations. This website is hosted in a high performance computing environment, composed by heterogeneous infrastructures such as cluster and cloud. Finally, making use of the portal, the students can easily define network functionalities and parameters through the use of an architecture that allows the interaction between the portal and the high performance computing environment.

RESUMO O ensino de Redes de Computadores é fundamental na formação de profissionais em Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC). Neste tipo de disciplina, é comum o uso de simuladores de redes para permitir ao estudante a prática e a descoberta de conceitos fundamentais, além de estimular a busca de soluções de problemas na área de estudo. O Network Simulator 3 (NS-3) é um exemplo de simulador de Redes de Computadores bastante utilizado na atualidade para educação e pesquisa. Entretanto, a instalação, configuração e utilização do NS-3 exige do estudante um grau mínimo de conhecimento técnico e disponibilidade de recursos computacionais (memória, processamento e armazenamento) para realizar simulações. Para facilitar e estimular o uso do NS-3 no ensino de Redes de Computadores,

este artigo apresenta um Portal de Aplicação do NS-3 que permite a interação do estudante com uma interface web amigável para submissão de simulações de redes em um ciberambiente computacional composto por infraestruturas heterogêneas como clusters e nuvens. Neste artigo, além das funcionalidades e parâmetros de simulação disponibilizados no portal, também é apresentada a arquitetura que permite essa interação do portal com o ciberambiente.

Termos Gerais Design, Experimentation, Human Factors

Palavras Chaves Aprendizagem, Redes de Computadores, Portal de Aplicação, Ciberambiente.

1. INTRODUÇÃO O ensino de Redes de Computadores é fundamental na formação de profissionais em Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC). Além de sua importância estratégica para o funcionamento dos sistemas de informação distribuídos, um dos benefícios que esta disciplina proporciona é a compreensão destes sistemas [1].

Assim, uma disciplina de introdução a Redes de Computadores deve abordar, em geral, tópicos como: transmissão da informação, tipos de topologias de redes, meios físicos de transmissão, arquiteturas e padrões de redes, segurança da informação, o conceito de protocolos e serviços de comunicação, dentre outros.

Um dos maiores dificultadores no processo cognitivo de Redes de Computadores deve-se a abstração de sua arquitetura. É comum ver-se estudantes da área saber as funcionalidades das camadas que constituem uma arquitetura de redes sem, no entanto, entender seu contexto estrutural: a camada N serve a camada N+1 a partir dos serviços oferecidos pela camada N-1.

Por outro lado, o aspecto lúdico de funcionamento de uma Rede de Computadores pode ser um facilitador diferencial, por envolver aspectos práticos mais concretos do que outras disciplinas de TIC, como otimização, algoritmos e linguagens formais. Exemplo disso são diversas ferramentas disponíveis para o ensino de redes, desde a rede Minhoca [2] nos anos 80 ao Wireshark [3] e o Cisco Packet Tracer [4] nos dias atuais.

Dentre estas ferramentas merecem destaque os simuladores de Redes de Computadores. Diferente das ferramentas já citadas, os simuladores permitem ao estudante experimentar o comportamento dos mais variados tipos de ambientes de rede, tais como Ethernet, Celular, Wi-Fi e Sensores. Além disso, esse tipo

Permissiontomake digital orhard copies of allorpart of thisworkfor personal orclassroom use isgrantedwithoutfeeprovidedthat copies are notmadeordistributedforprofitorcommercialadvantage and that copies bearthisnotice and the full citationonthefirst page. Tocopyotherwise, orrepublish, to post on servers ortoredistributetolists, requires prior specificpermission and/or a fee. TISE’2014 – As informaçõesserãopreenchidas no proceso de edição dos

Anais.

Page 2: Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca [2] nos anos 0 ao ireshark [3] e o Cisco Packet ... Em resumo, é preciso conhecer os comandos e detalhes

Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2014

862

de software possibilita ao estudante a criação de redes formadas

por um número ilimitado de dispositivos homogêneos e/ou

heterogêneos, a execução de diferentes protocolos de

comunicação, etc. Em outras palavras, o uso de um software para

simulação de Redes de Computadores possibilita a prática e a

descoberta de conceitos fundamentais, além de estimular a busca

de soluções de problemas na área de estudo.

A maior vantagem da utilização de um simulador de Redes de

Computadores é a ausência dos altos custos típicos de redes reais,

tais como os custos com a montagem/instalação, configuração e

manutenção da infraestrutura.

Em contrapartida, a utilização de simuladores de redes requer do

estudante um maior esforço devido a necessidade do aprendizado

do próprio funcionamento do simulador, ou seja, dos comandos e

procedimentos para instanciar dispositivos, como configurar os

diferentes protocolos nestes dispositivos, etc.

O Network Simulator 3 (NS-3) [5] é um exemplo de simulador de

Redes de Computadores bastante utilizado na atualidade. O

projeto de implementação do NS-3 foi iniciado em 2006 como um

software livre para uso educacional, sendo também bastante

utilizado para pesquisa. Desta forma, o simulador foi formulado e

criado para que estudantes e especialistas da área pudessem

utilizá-lo com maior facilidade.

Para realizar experimentos no NS-3 é preciso seguir alguns

procedimentos de instalação e configuração: (i) baixar o código-

fonte compactado na versão desejada do NS-3, (ii) configurar e

construir o NS-3 e, por fim, (iii) realizar testes de unidade para

verificar que o NS-3 foi construído corretamente. Os

procedimentos (ii) e (iii) devem ser realizados via

Interface de Linha de Comando (Command Line Interface – CLI).

Portanto, é necessário que o usuário do NS-3 conheça e insira

corretamente os comandos específicos para completar os

procedimentos com sucesso.

Concluídos os três procedimentos anteriores, pode-se considerar

uma execução de um código (i.e., uma simulação de rede) no NS-

3. Assim, nesta etapa do processo considera-se que todas as

bibliotecas de código e executáveis estão presentes e corretamente

configurados no sistema no qual serão executadas as simulações.

A execução de um código no NS-3 também é realizada via CLI.

Outro desafio encontrado por estudantes é a necessidade de

recursos computacionais apropriados para a realização das

simulações. Memória, processamento e armazenamento são

exemplos desses recursos computacionais. Apesar de não haver

necessidade de recursos computacionais específicos para realizar

uma simulação, muitas vezes uma simulação pode requerer muito

tempo de execução em um computador comum.

Para solucionar este inconveniente, Instituições de Ensino

disponibilizam acesso a ambientes de alto poder computacional,

como grades computacionais, supercomputadores (clusters de

computadores) e nuvens computacionais.

O Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho da

Universidade Federal do Ceará (CENAPAD-UFC), integrante do

Sistema Nacional de Processamento de Alto Desempenho

(SINAPAD), é um exemplo de centro que disponibiliza recursos

de computação de alto desempenho para a realização de

experimentos de ensino e pesquisa de universidades, institutos de

pesquisa e outras instituições.

Através da disponibilização de ambientes computacionais como

os do CENAPAD-UFC, estudantes não precisam se preocupar

com configuração e instalação do software na infraestrutura

computacional. Além disso, o estudante não precisará alocar os

computadores dos Laboratórios de Informática da instituição de

ensino (ex., computadores Desktop) e nem seu computador

pessoal para a realização de suas simulações.

Apesar dessas vantagens, destaca-se que é necessário que o

estudante tenha um grau mínimo de conhecimento para acesso e

utilização destes ambientes computacionais, ou seja, como

submeter uma execução em um escalonador de recursos de um

cluster ou como instanciar uma máquina virtual em uma nuvem

computacional. Em resumo, é preciso conhecer os comandos e

detalhes de funcionamento de cada um dos ambientes.

Alguns supercomputadores, por exemplo, utilizam um sistema

baseado em Linux chamado Simple Linux Utility for Resource

Management (SLURM) para gerenciamento de recursos. Para a

utilização destes recursos é necessário conhecer comandos gerais

do Linux, bem como comandos específicos do escalonador de

submissões do SLURM.

Com o objetivo de superar estes problemas, pode-se utilizar

portais de aplicação (ou portais web) capazes de estimular e

facilitar essa interação do estudante com o NS-3, assim como a

interação com diferentes ambientes computacionais. Neste caso, o

portal de aplicação deve ser visto como um sistema capaz de

executar de maneira transparente as simulações de um estudante.

Por exemplo, o estudante pode requerer a execução de uma

simulação do NS-3 e o próprio código do portal se encarregar de

se comunicar com o ambiente computacional (grade, cluster e/ou

nuvem) que irá executar aquela requisição. Em outras palavras, o

uso de portais de aplicação simplifica a operação do estudante

pela abstração da interface com o software e o ambiente

computacional. Assim, é possível diminuir o esforço em detalhes

do ferramental tecnológico e aumentar a concentração do

estudante no objeto de estudo [6].

Neste artigo, é proposto um portal de aplicação do NS-3

desenvolvido para facilitar e estimular o ensino de Redes de

Computadores. Como o NS-3 disponibiliza inúmeros módulos,

neste artigo focamos na apresentação de um dos módulos

existentes. Esse módulo é denominado mesh e possibilita a

realização de simulações em ambiente de Redes de Computadores

Sem Fio. Além disso, também é apresentada a arquitetura do

ciberambiente computacional proposto e implementado para dar

suporte as execuções das simulações do NS-3 requisitadas através

do portal.

O artigo está organizado da seguinte forma: A Seção 2 apresenta a

arquitetura do ciberambiente computacional que dá suporte ao uso

do portal de aplicação do NS-3. A Seção 3 apresenta detalhes do

NS-3 com foco no módulo mesh implementado e uma breve

introdução sobre Redes em Malha Sem Fio. A Seção 4 apresenta

os detalhes do portal de aplicação do NS-3. A Seção 5 apresenta

as informações necessárias para acesso ao portal. Por fim, a Seção

6 apresenta as conclusões e trabalhos futuros.

2. Arquitetura do Ciberambiente de Suporte

ao Portal NS-3 Nesta seção, é introduzida a arquitetura do ciberambiente

computacional que dá apoio ao uso do portal de aplicação do NS-

3. A arquitetura é ilustrada na Figura 1.

A arquitetura proposta está implementada e operacional no

ambiente computacional do CENAPAD-UFC.

Page 3: Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca [2] nos anos 0 ao ireshark [3] e o Cisco Packet ... Em resumo, é preciso conhecer os comandos e detalhes

Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2014

863

A arquitetura proposta é formada por quatro módulos principais, que serão detalhados em seguida. Como o foco deste artigo é no

portal de aplicação do NS-3, uma atenção especial é dada na

apresentação do Módulo do Portal. Para os demais módulos, as suas principais características e funcionalidades são apresentadas de maneira mais simplificada.

Figura 1. Arquitetura do Ciberambiente de suporte ao

Portal de Aplicação do NS-3.

2.1. Módulo do Portal O Módulo do Portal é responsável pela interação direta do estudante com o ciberambiente computacional. Seu objetivo principal é fornecer ao estudante uma interface web amigável que facilita o acesso ao NS-3, ou seja, ao software compilado e configurado nas infraestruturas de computação disponíveis, que serão detalhadas no Módulo de Ambiente.

Assim, se o estudante quiser executar as suas simulações nos ambientes computacionais disponíveis, ele não precisa necessariamente ter conhecimentos de um administrador de sistemas de TIC. Desta forma, o estudante pode concentrar seus esforços no tema de estudo e não nas peculiaridades técnicas dos outros módulos apresentados na arquitetura da Figura 1.

O portal de aplicação do NS-3 pode ser enquadrado dentro do conceito de nuvem computacional Software como Serviço (Software-as-a-Service - SaaS) [7], pois a aplicação (o portal de aplicação do NS-3) abstrai todo o complexo esforço de implantação (i.e., compilação e configuração do software, gestão de recursos, etc) e o estilo de execução CLI da aplicação em uma interface web atraente e fácil de manipular.

É relevante informar que o Módulo do Portal fornece acesso seguro ao NS-3, assim como a suas respectivas saídas (i.e., os resultados das simulações). Isso é alcançado através do uso de páginas web amigáveis que permitem:

• Autenticação através da interação do Módulo do Portal com o Módulo de Autenticação;

• Interação com formulários HTML, nos quais os parâmetros do NS-3 são coletados e depois repassados para execução nos ambientes computacionais, ou seja, no Módulo de Ambiente;

• Gerenciar as submissões realizadas a partir de uma interface HTML simples: o status das submissões, as saídas das simulações, o cancelamento de submissões realizadas, etc.

• Segurança e confidencialidade na comunicação com o servidor para submissão e aquisição de informações através do protocolo Transport Layer Security (TLS).

Quando o estudante submeter uma simulação através de um dos formulários do NS-3, uma descrição dessa simulação é criada e passada para o Módulo de Decisão que, por sua vez, irá decidir como lidar com o novo pedido de submissão de simulação. Após essa decisão ser tomada, o Módulo de Decisão torna-se responsável pela comunicação com a infraestrutura escolhida através de CLI para executar a simulação, seja por meio de máquinas virtuais, seja através dos recursos computacionais de cluster.

O estudante pode acessar o portal do NS-3 a qualquer momento para gerenciar suas submissões de simulações do NS-3. Conforme ilustrado na Figura 1, isso é possível devido à comunicação direta do Módulo do Portal com o Módulo de Ambiente.

A principal restrição de portal NS-3 é a necessidade de um desenvolvedor de aplicativos para construir, implantar e, se necessário, otimizar o software em todos os ambientes computacionais disponibilizados [6]. Outro fator importante é que diferente do que acontece quando o software é manipulado via CLI, as funcionalidades do portal são limitadas pelo que o desenvolvedor de aplicativo implementar.

Os detalhes do Portal de Aplicação NS-3 são apresentados na Seção 4.

2.2. Módulo de Autenticação O Módulo de Autenticação é responsável por implementar a autenticação do estudante no portal de aplicação do NS-3, bem como garantir que o estudante possa acessar e utilizar sem dificuldades os recursos computacionais de todos os ambientes computacionais disponibilizados (i.e., Módulo de Ambiente). Por essa razão, o Módulo de Autenticação apresenta uma conexão com o Módulo do Portal e o Módulo de Ambiente, conforme ilustrado na Figura 1.

Os ambientes computacionais do ciberambiente podem ter diferentes mecanismos de autenticação e autorização, variando do típico token (por exemplo, como realizado pela plataforma de nuvem computacional OpenStack [8]) e senha (por exemplo, como realizado pela plataforma de nuvem computacional OpenNebula [9]) para o Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) e certificados de chaves públicas, tais como X.509 (por exemplo, como é realizado pela OpenNebula [9]).

Uma vez que é desejável um ciberambiente capaz de suportar ambientes computacionais heterogêneos como clusters, grades e nuvens privadas/públicas, torna-se necessário uma solução centralizada para realizar a autenticação e também evitar múltiplas bases de dados de usuários/credenciais. Assim, destacamos que o papel do Módulo de Autenticação na arquitetura proposta é substancial para ocultar do estudante a complexidade dos diferentes mecanismos de autenticação.

Na implementação do ciberambiente que dá suporte ao portal NS-3 foi utilizado o LDAP como entidade de autenticação centralizada.

2.3. Módulo de Decisão A arquitetura proposta visa integrar ambientes computacionais heterogêneos e, ao mesmo tempo, assegurar o bom desempenho da aplicação (NS-3). Após a submissão de simulações por um

Page 4: Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca [2] nos anos 0 ao ireshark [3] e o Cisco Packet ... Em resumo, é preciso conhecer os comandos e detalhes

Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2014

864

estudante, é preciso decidir em qual ambiente computacional o

código do aplicativo vai realmente executar.

O Módulo de Decisão é responsável por esta seleção, que é

realizada com base nas necessidades dos usuários e nas

características da infraestrutura computacional que compõe o

ciberambiente.

As duas principais heurísticas que consideramos são custo de

execução e tempo, as mais importantes para aplicações de alto

desempenho [10].

2.4. Módulo de Ambiente O próximo passo no fluxo da arquitetura proposta na Figura 1

acontece no Módulo de Ambiente.

Este módulo é composto por diferentes infraestruturas de

computação de alto desempenho (High Performance Computing –

HPC) que executarão as submissões de simulações do NS-3 de

acordo com a escolha realizada pelo Módulo de Decisão e suas

rotinas. Essas rotinas podem ser vistas como plugins que traduzem

os pedidos e interações para cada infraestrutura HPC,

implementando as execuções de acordo com as particularidades

de cada um.

Os ambientes computacionais considerados neste trabalho para

execução de simulações NS-3 correspondem as infraestruturas

disponíveis no CENAPAD-UFC: um cluster Bullx com 576 cores,

1152 GB de RAM e uma capacidade de armazenamento de 27

TB; e uma nuvem computacional com plataforma OpenNebula

com 12 cores, 32 GB de RAM e uma capacidade de

armazenamento de 250 GB.

3. NS-3 e Redes em Malha Sem Fio Neste artigo, é apresentado o portal de aplicação do NS-3 com

foco especial no módulo mesh desenvolvido para Redes em Malha

Sem Fio (Wireless Mesh Networks - WMN) [11].

Uma Rede em Malha Sem Fio (Wireless Mesh Network – WMN)

é uma tecnologia sem fio promissora que tem atraído cada vez

mais atenção nos anos recentes por causa de seu baixo custo,

facilidade de implantação, robustez e cobertura de serviço

confiável [12].

Uma Rede em Malha Sem Fio é composta por roteadores sem fio

interligados para formar um backbone de múltiplos saltos. Esses

roteadores são geralmente estacionários.

Estas redes são capazes de oferecer uma cobertura sem fio em

banda larga para grandes áreas, sem exigências em termos de

infraestrutura, ao mesmo tempo em que são capazes de garantir a

conectividade em ambientes com dinamicidade das condições do

meio sem fio e com usuários móveis.

As Redes em Malha Sem Fio tem sido utilizadas em diversos

cenários de aplicação, como redes domésticas de acesso em banda

larga, redes comunitárias, redes metropolitanas e redes

empresariais.

A popularidade das Redes em Malha Sem Fio levou à recente

padronização de uma solução de rede denominada IEEE 802.11s

Mesh Networking [13]. O portal de aplicação do NS-3

apresentado na próxima seção segue esse padrão.

4. Portal de Aplicação do NS-3 Nesta seção são apresentadas as telas (páginas web) e as

respectivas funcionalidades implementadas para o portal de

aplicação do NS-3 com foco no módulo mesh para Redes em

Malha Sem Fio.

A Figura 2 apresenta a tela de login do sistema. Conforme

informado na Seção 2, a autenticação é realizada no Módulo de

Autenticação do ciberambiente através do servidor LDAP. Após a

autenticação do usuário, as páginas web para a realização das

simulações no NS-3 ficam disponíveis para o estudante.

As Figuras 3 e 4 apresentam as interfaces através das quais o

estudante pode submeter simulações ao ciberambiente

computacional, verificar o status das simulações submetidas,

cancelar simulações submetidas e baixar os resultados de

simulações encerradas.

As interfaces disponibilizadas no portal de aplicação do NS-3

oferecem ao usuário/estudante possibilidade de realizar

simulações em diferentes topologias de Redes em Malha Sem Fio:

topologia em grade e topologia em disco. Essas duas topologias

são detalhas a seguir.

Figura 2. Tela de login do portal de aplicação do NS-3.

4.1. Topologia em Grade A Figura 3 ilustra a página web para submissão de simulações em

topologia em grade.

Neste tipo de topologia os nós (roteadores) são posicionados

igualmente espaçados em uma área retangular construída na forma

de uma matriz. Essa área depende dos parâmetros Tamanho

Horizontal da Grade (x-size) e Tamanho Vertical da Grade (y-

size) indicados pelo estudante no formulário da interface web. O

estudante também pode indicar o Espaço entre nós (step) da rede.

Uma imagem dessa topologia foi inserida ao lado do formulário

de submissão para facilitar a visualização do impacto desses três

parâmetros na topologia da rede.

Este tipo de topologia em grade, apesar de simples, é relevante

para o estudante entender o impacto do número de nós e da

distância entre os nós no desempenho de cada nó, assim como no

desempenho da rede de modo geral. Além disso, esse tipo de

topologia provê um posicionamento relativamente constante para

que seja mais fácil do aluno entender os efeitos de parâmetros

como tamanho dos pacotes, número de interfaces, etc.

Page 5: Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca [2] nos anos 0 ao ireshark [3] e o Cisco Packet ... Em resumo, é preciso conhecer os comandos e detalhes

Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2014

865

A interface de topologia em grade também permite ao estudante

alterar uma série de outros parâmetros de simulação:

• Tempo de simulação (segundos): o tempo total em segundos

que vai durar a simulação que será submetida.

• Números de interfaces de rádio por nós: indica o número de

interfaces de rádio (Network Interface Card - NIC) utilizado

para equipar os nós da rede.

• Intervalo de tempo entre a transmissão de pacotes (segundos):

possibilita ao estudante adaptar a quantidade de pacotes

enviados por segundo por cada nó da rede.

• Tamanho dos pacotes (Kbytes): configuração do tamanho dos

pacotes que serão enviados pelos nós da rede.

• Política de escolha de canais: esta política define em quais

frequências (canal de comunicação) cada NIC de cada nó está

sintonizada. Existem dois tipos de políticas disponibilizadas. Na

primeira os rádios estão sintonizados em canais diferentes para

diminuir a interferência. Na segunda, os rádios ficam

sintonizados em um mesmo canal, o que permite criar uma rede

com alto índice de interferência entre nós.

• Tipos de trace desejado: correspondem aos resultados da

simulação.

4.2. Topologia em Disco Aleatório A topologia em disco é uma representação mais próxima de um

ambiente real de Redes em Malha Sem Fio. Neste caso, o

estudante pode definir o Número de nós que serão posicionados

aleatoriamente em um disco. Cabe ao estudante determinar o Raio

do disco (em metros). A implementação realizada utiliza sementes

aleatórias diferentes que garantem a criação de topologias em

disco distintas para cada simulação.

Outros parâmetros semelhantes aos detalhados na Seção 4.1

também podem ser alterados pelo estudante através da página

web: Tempo de simulação (segundos), Números de interfaces de

rádio por nós, Intervalo de tempo entre a transmissão de pacotes

(segundos), Tamanho dos pacotes (Kbytes), Política de escolha de

canais e Tipos de trace desejado.

Figura 3. Tela de submissão de simulações para topologia em grade.

Figura 4. Tela de submissão de simulações para topologia em

disco.

4.3. Status das Simulações A Figura 3 também ilustra a barra de status apresentada ao

usuário/estudante quando as simulações são submetidas no

ciberambiente. Desta forma, é possível acompanhar o andamento

de todas as simulações submetidas, saber os parâmetros utilizados

em cada simulação e cancelar uma submissão.

4.4. Resultados das Simulações A possibilidade de realizar simulações em diferentes topologias e,

além disso, de combinar vários parâmetros de simulação em cada

topologia, permite ao estudante estudar e realizar análises de

diferentes características das Redes em Malha Sem Fio.

Para facilitar esse estudo e análise, nós desenvolvemos extensões

do código NS-3 para facilitar a visualização dos resultados

obtidos. Um exemplo é o gráfico ilustrado na Figura 5, que

apresenta para o estudante o grafo de conexões de uma topologia

em disco de uma dada simulação. Esse tipo de extensão de código

permite ao aluno visualizar como a rede foi configurada e, assim,

entender comportamentos mais específicos de protocolos de

comunicação como os de descoberta de vizinhos e de roteamento.

A Figura 6 apresenta outro exemplo de extensão desenvolvida.

Através dessa extensão o estudante obtém a posição dos nós em

uma simulação. Além disso, também é capaz de visualizar a

posição do servidor e dos clientes na rede.

Figura 5. Extensão desenvolvida que gera um grafo de conexões de uma rede com topologia em disco.

Page 6: Uma Proposta de Portal de Aplicação do NS-3 para ... · PDF filea rede inhoca [2] nos anos 0 ao ireshark [3] e o Cisco Packet ... Em resumo, é preciso conhecer os comandos e detalhes

Nuevas Ideas en Informática Educativa TISE 2014

866

Figura 6. Extensão desenvolvida que gera um grafo de posicionamento de uma rede com topologia em disco.

4.5. Informações para Acesso ao Portal O site para acesso ao portal é https://a2cc.cenapad.ufc.br

Usuário: tise2014 / Senha: 1234tise

5. Conclusões Neste artigo é apresentada uma proposta de portal de aplicação do

NS-3 para aprendizagem de Redes de Computadores. A

arquitetura do ciberambiente que dá suporte computacional ao

portal também é apresentada.

Em particular, é apresentado um portal desenvolvido com foco em

um dos módulos do NS-3, denominado mesh, que corresponde a

uma solução para Redes em Malha Sem Fio. As interfaces web

disponibilizadas pelo portal foram detalhadas em termos de

funcionalidades e parâmetros de simulação.

Em termos genéricos, o uso de portais científicos particularizados

por aplicação oferece vantagens aos processos de ensino e

aprendizagem. Pode-se citar uma maior produtividade, já que não

há gasto de tempo com instalação e configuração da aplicação,

evitando também a perda de interesse por parte dos alunos. Além

disso, não há a necessidade de se alocar recursos próprios para a

execução da aplicação, já que o processamento é feito em

ambientes de clouds ou clusters.

Como trabalhos futuros, planeja-se aumentar o número de

parâmetros de simulação disponíveis para o estudante. Além

disso, pretende-se disponibilizar outros módulos do NS-3 no

portal.

6. REFERÊNCIAS [1] Kurose, J. F.; Ross, K. W. (2013) Computer Networking: A

Top-Down Approach. 6º Ed. Editora Pearson.

[2] Oliveira, A. M. B.; Coelho, J. M.; SILVA, J. C. T. (1989).

Minhoca, uma rede de baixo custo para fins didáticos.

Seminário Integrado de Software e Hardware (SEMISH).

[3] Wireshark Network Protocol Analyzer. Disponível em:

http://www.wireshark.org. Acessado em 01/08/2014.

[4] Cisco PacketTracer, Cisco Networking Academy.

Disponível em: https://www.netacad.com/web/about-

us/cisco-packet-tracer. Acessado em 01/08/2014.

[5] NS-3. Network Simulator 3. Disponível em:

http://www.nsnam.org. Acessado em 01/08/2014.

[6] Bastos, B. F.; Gomes, A. T. A. (2012). Uma ferramenta para

prototipagem rápida de portais científicos em grades

computacionais. Salão de Ferramentas do Simpósio

Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas

Distribuídos, p. 896–903.

[7] Zhang, Q.; Cheng, L.; and Boutaba, R. (2010). Cloud

computing: state-of-the-art and research challenges. Journal

of Internet Services and Applications, 1(1):7–18.

[8] OpenStack. OpenStackCloud Software. Disponível em:

http://www.openstack.org/. Acessado em 01/07/2014.

[9] OpenNebula. OpenNebula Project. Disponível em:

http://opennebula.org/. Acessado em 01/07/2014.

[10] Yu, J. and Buyya, R. (2006). Scheduling scientific workflow

applications with deadline and budget constraints using

genetic algorithms. Sci. Program, 14(3, 4):217–230.

[11] Andreev, K.; Boyko, P. (2010) IEEE 802.11s Mesh

Networking NS-3 Model. In Proc. Workshop on Network

Simulator 3 (WNS-3).

[12] I. F. Akyildiz, X. Wang, and W. Wang. (2005) Wireless

Mesh Networks: a Survey. Computer Networks, 47(4).

[13] IEEE Standard for Information Technology-

Telecommunications and Information Exchange Between

Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific

Requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access

Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications -

Amendment 10: Mesh Networking, IEEE Std., (2011).