SIMULADORES DE REDES APLICADOS A DOCENCIA

Titulação e nome do orientador). CIDADE –ESTADO 2020 SIMULADORES DE REDES APLICADOS A DOCENCIA Artigo apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia de Software da. – como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel(a) em _______________, sob a orientação do Prof. Dr. Titulação e nome do orientador). Kathará 22 3. NeSSI 23 4 EXPERIMENTOS 24 5 RESULTADOS 28 5 CONCLUSÃO 29 REFERÊNCIAS 30 INDICE DE FIGURAS Figura 1: Modelo OSI 11 Figura 2: Interface do Cisco Packet Tracer v7. Figura 3: Visualização física das portas de um roteador e seus módulos. Figura 4: Tela inicial do Netsimk v1. Figura 5: Calculadora de sub rede do Netsimk v1. Palavras-chave: Análise. Ativos de rede. Simulação. TÍTULO DO ARTIGO ABSTRACT Due to the technological growth, new professionals to deal with the resources provided by intenet, became necessary, like Technologists in Coputer Networks, but, to consolidate such competences, during your graduation, practice in differents scenarios through simulatiors is a low cost option, to remedy that need.

This work, through bibliographic survey of the available literature on the simulators os available networks, it was noted that, even sharing the same stack os protoclos, each simulator behaves and presents itself, having complementary functions specific to its objective, bi ot educational, for large networks, evaluation of security criteria or tests with interaction between networks assets from different manufacturers , each simulator can contribute to the training of the professional. Devido ao reconhecimento da importância não apenas da área ou do profissional no mercado, mas, da qualidade em sua formação e sua preparação para que seja possível assumir qualquer cenário, ferramentas de simulação foram desenvolvidas com o objetivo de permitir tal aproximação de cenários variados e reais, alguns destas ferramentas foram produzidas e disponibilizadas de forma gratuita para auxiliar o processo de ensino-aprendizagem de Redes de Computadores, pois, além da necessidade de prática para o aprimoramento das competências, o curso em si enfrenta outros desafios (HASSAN, 2003).

Mediante a necessidade de pesquisas voltadas para aprimorar e contribuir para a melhoria e avanço cada vez maior da área de Redes de Computadores, este trabalho é voltado a análise da aplicabilidade de simuladores de redes, levantando as principais ferramentas disponíveis e suas características em comum e especificas, pesquisa feita com 8 simuladores de Redes de Computadores diferentes (CISCO PACKET TRACER, NETSIMK, GNS3, NS3, CORE, CNET, KATHARÁ e NeSSI), seu funcionamento, funções e como podem ser usados para a compreensão dos protocolos, camadas, bem como, competências intrínsecas ao ensino e aprendizagem de Redes de Computadores. MATERIAIS E MÉTODOS Para o cumprimento deste trabalho em sua totalidade, foi efetuado um levantamento bibliográfico acerca das ferramentas de simulação de redes já existentes, no caso, foi analisado o CISCO PACKET TRACER; NETSIMK; GNS3; NS3; CORE; CNET; KATHARÁ e o NESSI, baseando-se na busca de artigos publicados entres 2000 a 2020.

As bases de dados utilizadas serão: SCIELO (Scientific Electronic Library Online), Google acadêmico. Os descritores utilizados para a busca foram: Redes e Simuladores de redes. De forma a facilitar a compreensão de como os equipamentos trocam dados entre si, foi organizada cada etapa do processo em camadas, tal separação é chamada de modelo, em que nos anos de 1970, a empresa ISO (International Standards Organization) desenvolveu um modelo chamado OSI (Open Systems Interconnection), que divide as funções em 7 (sete) camadas, sendo elas conhecidas como: Física, que trata do transporte e trajeto físico de bits e elementos afins; Enlace, que dispõe dobre o recebimento dos quadros de forma fragmentada, corrige os possíveis erros de recebimento, além de ser responsável pela determinação dos endereços de MAC (Media Acess Control) ou endereço físico de origem e de destino; Rede, que por meio de protocolos de roteamento e equipamentos como roteadores, switches e hubs (nós na rede) os pacotes são encaminhados ao seu destino; Transporte, que se responsabiliza pela entrega dos pacotes que provêm da camada de sessão para a camada de rede, para que possa ser enviada sem erros; Sessão, permite e estabelece o diálogo entre computadores, sem que a interação seja perdida, para isso faz uso de protocolos específicos; Apresentação é a camada em que se aplica os recursos para que a comunicação seja feita independente da organização interna dos computadores, como sistema de criptografias ou padronização de caracteres e a camada de Aplicação, que é a camada de interação com o usuário, devido a isso é rica em recursos gráficos e protocolos que permitam a interação com o usuário.

Mas, para que todos os computadores possuíssem compatibilidade entre si de forma local (Local Area Network, LAN) e externa (Wide Area Network, WAN), foi desenvolvido um padrão internacional de comunicação que se era necessário seguir, para solucionar tal necessidade, durante o desenvolvimento do modelo OSI, foi desenvolvido o Protocolo TCP/IP, pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (LOPES; BENEVENUTO; DE OLIVEIRA, 2015). O padrão TCP/IP, define seus protocolos, também como camadas, 4 (quatro) camadas, definidas como: Rede, que em analogia ao modelo OSI engloba as funções das camadas Física e Enlace em apenas uma camada, protocolos usados para acesso ao meio, por modens em conexões discadas, para navegação em rede WAN e LAN; Camada Internet, que no modelo OSI se relaciona com a camada de rede, é nesta camada que ocorre o endereçamento pelo Internet Protocol (IP), possuindo as versões 4 (IPv4) e 6 (IPv6), que permite a identificação do equipamento na rede, pelo qual é direcionado os pacotes (datagramas), age como um endereço pelo qual se identifica a origem do envio do pacote e o destino, sendo possível haver resposta, por conter o endereço de origem (WOJCIK, 2014).

Nesta camada são encontrados protocolos que agem em conjunto ao protocolo IP, como o ARP (Address Resolution Protocol) que relaciona endereço de MAC com endereço de IP, o RARP (Reserv Address Resolution Protocol) possibilita que seja identificado o equipamento, coma penas o endereço de MAC, o ICMP (Internet Control Message Protocol) usado para a identificação de colisões e falhas no envio dos datagramas, já o IGMP (Internet Group Message Protocol) possui a função de aprimorar a entrega e o envio para um grupo de destinatários, além dos protocolos voltados para a função de roteamento, como o RIP (Routing Information Protocol) que escolhe com base na rota menor e o OSPF (Open Shortest Path First), que escolhe a rota com base na velocidade (LOPES; BENEVENUTO; DE OLIVEIRA, 2015).

A camada de Transporte de forma semelhante ao definido no modelo OSI, é responsável pela transmissão dos dados, recuperar, por meio de reenvio, caso ocorra erros eventuais na transmissão. Figura 1: Modelo OSI Fonte: Própria (2020). Para que a comunicação ocorra sem conflitos pela rede, cada host possui um único endereço de IP na rede, o que permitirá sua identificação na rede. Este é um identificador, composto por 4 (quatro) blocos separados por um ponto (. cada bloco, indo de 0 (zero) ao 255 (duzentos e cinquenta e cinco) em sistema binário. Existem 5 classes de endereços IP, identificados como A, B, C, D e E, mas, apenas os endereços classe A, B e C são utilizáveis, pois, os endereços D e E, são destinados a pesquisas.

TRABALHOS RELACIONADOS Barradas et al (2010) apresenta a simulação como o fundamento para responder a questões que podem acontecer em um cenário real, para responder à questão “e se?” e “como fazer para?” (what-if e how-to), ou seja, auxilia a compreender os eventos que acontecem em decorrência de elementos variáveis em cada cenário e como podemos efetuar os comandos e as ações necessárias a agir neste contexto, nos apresenta portanto, que é imprescindível necessidade da simulação, não apenas em ambientes profissionais, mas principalmente notamos em meio acadêmico, tendo em vista que dessa forma pode-se fixar pela prática, os conteúdos referentes a elaboração, projeção e configuração de redes. Em sua obra Wojcik (2014) utiliza o programa de simulação GNS3 (versão 1.

para simular o funcionamento de VPN (Virtual Private Network) em ambientes Cisco, para realizar estudos sobre o comportamento do protocolo IPSec (Internet Protocol Security), protocolo este, amplamente usado, devido sua função ser a segurança do fluxo de dados na camada de rede. De forma que ao fim de sua obra, conclui a importância da aplicação do IPSec em ambientes variados, pois é uma forma de menor custo de fornecer segurança a rede, esta conclusão foi possível mediante a simulação feita em sua análise, podemos visualizar que a simulação é aplicável também para avaliar a viabilidade do uso de tecnologias na rede. Já em seu trabalho, Neto et al (2018) com o programa de simulação Cisco Packet Tracer, faz uma análise do uso e aplicação de VPNs, em ambientes e cenários variados.

e na parte inferior apresenta os tipos de ativos que podem ser inseridos, como hubs, switches, roteadores, computadores, notebooks, servidores na nuvem, entre vários outros elementos, usados principalmente nos demais cursos da Cisco NetAcad (Cisco Networking Academy, 2020). Figura 2: Interface do Cisco Packet Tracer v7. Fonte: Captura de tela principal do programa Cisco Packet Tracer v7. Aplicado ao ensino, se torna uma ferramenta fundamental ao desenvolvimento das competências necessárias aos profissionais da área de Redes de Computadores, que lidam diretamente com cenários e redes variadas, além do fator da indisponibilidade de equipamentos reais para a prática, necessidade sanada pelo advento da simulação, que confere a experiência de manipular e configurar em equipamentos sem tê-los fisicamente obrigatoriamente, preparando não apenas para as certificações, mas também para o próprio mercado de trabalho.

Sua capacidade de simulação permite acompanhar em tempo real, no momento dos eventos, bem como, de forma mais didática, acompanhar o passo a passo, as informações encapsuladas em cada pacote até chegar em seu destino final, esta forma contribui para a visualização do que ocorre no nível de cada camada, que pode ser visualizada ao pressionar com o cursor, então uma descriminação aparece, detalhando as informações contidas em cada campo (NETO et al, 2018). Figura 4: Tela inicial do Netsimk v1. Fonte: Captura de tela do programa Netsimk v1. Como visto, a interface deste programa permite que o aluno e professor simulem os cenários na tela central, em que basta pressionar no ativo de rede (roteador, switch, computador,. e pressionar com o cursor no local na tela em que se deseja que o ativo seja fixado, então, após a alocação dos ativos, é possível conectá-los e configurá-los da mesma maneira que ocorre nos equipamentos reais, mas, este possui explicações que não são encontradas nos demais, se tornando uma opção mais didática, dentre as explicações que podemos encontrar ao pressionar em Utilities, onde temos por exemplo a função integrada de calculadora de endereçamento IP de sub rede, conforme visto na Figura 4.

Figura 5: Calculadora de sub rede do Netsimk v1. Dispõe de um menu lateral a esquerda referente aos ativos de rede (switches, roteadores, computadores, conexões,. e um menu superior referente ao projeto (abrir, salvar, ajuda,. ao pressionar com o cursor sobre o computador é aberto uma guia com um terminal, para inserirmos as configurações, como o IP e realizarmos comandos, como visto na Figura 6, um cenário contendo 2 switches e 2 computadores, um com IP 10. e o outro com IP 10. e ao realizarmos o teste de ping visualizamos que houve resposta sem perdas. CORE O programa CORE (Common Open Research Emuleator), é um simulado que possui a compatibilidade com sistemas Linux, consegue interagir com máquinas na rede local (LAN), bem como na rede externa (WAN). Permite a implantação do protocolo IPv4 e IPv6, algo que ser torna um diferencial, além de sua fácil manipulação permite o controle via shell de cada máquina, de forma a contribuir para uma simulação o mais real o possível.

Possui a capacidade de simular ambientes com redes sem fio, bem como, é compatível com o protocolo de roteamento OSPF, que escolhe a rota com base na velocidade (AHRENHOLZ, 2010). Sua instalação é manual, obtendo-se o código direto no repositório Github que se encontra na página oficial do CORE, compatível apenas com sistemas Linux, sendo esta falta de compatibilidade com sistemas Windows uma limitação considerável, porém, aos usuários que instalarem nos sistemas Linux, conseguiram usufruir de uma interface intuitiva com recursos que os auxiliarão na compreensão a rede, conforme indicado na Figura 8 (MOTA FILHO, 2013). Figura 9: Cenário simulado em programa CORE. Implementado em Python, garante ser mais rápido e mais leve que seu antecessor, apresentando uma gama de protocolos e tecnologias possíveis de se inserir na simulação, como o BGP, OSPF, SDN, entre outros recursos (KATHARA FRAMEWORK, 2020).

De forma semelhante a outros programas já citados, o Kathará não é um executável que apresenta uma interface para a elaboração da rede,, mas deve-se acessar o repositório indicado pelo site oficial, que possui repositório para as imagens a serem usadas, mediante uso de comandos diretamente via Prompt de Comandos ou via Powershell, deve-se possui conhecimento prévio em Docker (tecnologia para conteiners) e possuir privilégio de usuário root (administrador da rede), seja para sistemas Linux ou Windows (KATHARA FRAMEWORK, 2020). NeSSI O NeSSI (Network Security Simulator) é um programa de código livre, que defere dos demais em alguns aspectos, se encontra no momento deste trabalho na versão 2. uma das características mais dominantes é sua aplicação ser voltada a estudos e simulações de rede, no segmento de segurança, sua arquitetura de funcionamento também difere, uma vez que o programa é composto por 3 módulos separados, uma interface gráfica, um banco de dados e um backend, sendo possível executar cada um em uma máquina separada, não é um executável que obriga a todas as funções serem executadas em uma máquina de uma única vez.

De forma que a interface permite que o usuário modele e construa sua rede, fornece os elementos gráficos necessários a simulação, que é feita no servidor (backend) e os resultados podem ser recuperados, por meio do banco de dados de respostas (BYE, 2008). Na primeira rede, foi alocado a faixa de endereçamento a partir do 10. com gateway em 10. e para a segunda rede foi alocado a rede 172. com gateway em 172. Para a testar a comunicação entre os ativos da primeira rede, entre si e entre os ativos da segunda rede, e como a simulação é tratada pelos programas, foi reproduzido o cenário descrito acima no programa Cisco Packet Tracer, (cenário. • PC05 - Interface Fast Ethernet0 com IP 172. • PC06 - Interface Fast Ethernet0 com IP 172. • PC07 - Interface Fast Ethernet0 com IP 172.

• PC08 - Interface Fast Ethernet0 com IP 172. • Switch3 - Interface Giga Ethernet 0/1 conectado ao Switch2; • Switch3 - interface Fast Ethernet 0/1 conectado ao PC10; • Switch3 - interface Fast Ethernet 0/2 conectado ao PC09; • Switch3 - interface Fast Ethernet 0/3 conectado ao LP01; • PC09 - Interface Fast Ethernet0 com IP 172. Na figura acima, vemos que ao identificar que o IP de destino (PC02) não se encontra na mesma rede que o IP de origem (PC09), a requisição é enviada ao endereço de gateway (Router1) para se seja buscado em outras redes, tendo em vista que é pelo qateway que é possível a comunicação com redes diferentes. Obtemos a resposta do comando ping, com 0% de perdas, conforme Figura 14. Figura 14: Captura de tela da resposta de ping. Fonte: Própria (2020). Conforme visto na figura acima, o quadro chegou ao destino e respondeu a origem, mas, apenas observando o percurso não conseguimos assimilar como é tratado os pacotes em cada camada, pensando nesta necessidade, o Cisco Packet Tracer fornece a ferramenta de vizualização do quadro, possivel visualizar na Figura 15, que de acordo ao visto na teoria, que o cabeçalho deve conter os endereços de IP de origem e de destino, além dos demais campos que definem como será transmitido o pacote.

Contudo, ainda se nota a necessidade de mais pesquisas voltadas ao impacto e a necessidade da aplicação dos simuladores e emuladores em ambientes acadêmicos e como eles podem contribuir para a formação mais completa dos alunos. REFERÊNCIAS Academy, Cisco Networking. Cisco Packet Tracer. Disponível em: < https://www. netacad. Simulação com otimização de uma rede de telecomunicações de acesso a internet banda larga.  XLII SBPO, Anais. Bento Gonçalves–RS, 2010. BYE, Rainer et al.  Simulação em nível de aplicativo para segurança de rede. GERENCIAMENTO E MONITORAMENTO DE REDES COM ZABBIX.  REVISTA ACADÊMICA ALCIDES MAYA, v. n. GALAXY TECHNOLOGIES, LLC. GNS3: Software. São Paulo: Atlas, 2018. GÓES, Wilkelany da Silva. Análise do mercado de trabalho para tecnólogos em Redes de Computadores.

HASSAN, Elizangela Bastos. Laboratório Virtual 3D para ensino de Redes de Computadores.  Revista Interdisciplinar Pensamento Científico, v. n. MCDONALD, Chris.  simulador de rede cnet. MOTA FILHO, João Eriberto. NSNAM. NS3: Sobre. Disponível em: <https://www. nsnam. org/about/>. ROZA, Rodrigo Hipólito. Revolução informacional e os avanços tecnológicos da informática e das telecomunicações.  Ciência da Informação em Revista, v. n. p. WAGNER, Marcus Vinícius da Silva et al. Especificação de componentes para simulação de redes TCP/IP. Disponível em: <http://dspace. sti. ufcg.