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CC_2024

Desenvolvimento de um sistema de redes distribuído

Objetivo: O objetivo deste trabalho prático é desenvolver um Sistema de Monitorização de Redes distribuído, composto por um NMS_Server (servidor central) e vários NMS_Agents (agentes de monitorização), que monitoram o estado dos dispositivos de rede e enviam alertas ao servidor quando ocorrem anomalias críticas. O sistema precisa ser resiliente e capaz de operar num ambiente com falhas ou degradação da rede.

Requisitos Técnicos:

  1. Monitorização Distribuída: O sistema deve ser implementado de forma distribuída, com os NMS_Agents a recolher métricas de dispositivos de rede reportando ao NMS_Server.
  2. Modelos de Comunicação Cliente-Servidor: o NMS_Agents: Responsáveis por recolher as métricas dos dispositivos de rede. o NMS_Server: Responsável por coordenar as atividades dos agentes e armazenar as métricas.
  3. Protocolos a Desenvolver: o NetTask (UDP): Utilizado para a recolha contínua de métricas pelos agentes e envio ao servidor. o AlertFlow (TCP): Utilizado para notificar o servidor em caso de detecção de falhas ou anomalias.
  4. Métricas de Rede a Monitorizar: o Uso de CPU e RAM. o Estatísticas das interfaces de rede. o Largura de banda, latência, jitter e perda de pacotes (utilizando ferramentas como ping e iperf).
  5. Sistema de Alertas: Quando métricas ultrapassam limites pré-configurados (definidos no ficheiro JSON), os agentes enviam alertas críticos via TCP.
  6. Ficheiro de Configuração (JSON): o Contém as tarefas a serem atribuídas aos agentes, definindo quais dispositivos monitorar, quais as métricas a recolher e com que frequência.
  7. Simulação e Ambiente de Testes: o O trabalho deve ser testado em um ambiente simulado, utilizando o emulador de redes CORE 7.5, que permite a criação de uma topologia de rede para validar a solução.
  8. Resiliência: O sistema deve implementar mecanismos que garantam a robustez em condições de rede instáveis, incluindo retransmissão de pacotes perdidos e controle de fluxo.  
  9. NetTask (Protocolo UDP)

O NetTask será o protocolo utilizado para a comunicação principal entre os NMS_Agents e o NMS_Server. Este protocolo usará UDP como camada de transporte para otimizar a velocidade de envio e recebimento de métricas. No entanto, como o UDP não garante a entrega de pacotes, serão implementados mecanismos adicionais para garantir a confiabilidade.

Formato da Mensagem NetTask: Cada mensagem enviada via NetTask deve seguir um formato claro e estruturado. Abaixo está uma proposta de formato:

Mensagem de Registro do NMS_Agent:

{ "agent_id": "agent_1", "task_request": true }

Resposta do NMS_Server com Tarefa:

{ "task_id": "task_X", "metrics": { "cpu_usage": true, "ram_usage": true, "interface_stats": ["eth0", "eth1"] }, "frequency": 30 }

O servidor envia a tarefa ao agente, especificando as métricas que precisam de ser recolhidas e a frequência da recolha.

Envio de Métricas pelo NMS_Agent: { "agent_id": "agent_X", "task_id": "task_Y", "metrics": { "cpu_usage": 45.6, "ram_usage": 68.2, "interface_stats": { "eth0": {"packets_sent": 1200, "packets_received": 1150}, "eth1": {"packets_sent": 800, "packets_received": 780} } } }   Mecanismos de Controlo para NetTask (UDP): • Números de Sequência e Acknowledgment (ACK): o Cada mensagem enviada via NetTask incluirá um número de sequência único, para garantir que o servidor possa reordenar as mensagens e detectar pacotes perdidos. o O NMS_Server deve enviar um ACK para cada mensagem recebida, confirmando seu recebimento. Se o NMS_Agent não receber o ACK, ele retransmitirá a mensagem. • Retransmissão: o Se um pacote for perdido, o NMS_Agent retransmitirá as métricas. • Controlo de Fluxo (Opcional): o O agente deve limitar a frequência de envio de métricas para evitar sobrecarregar o servidor ou a rede.

  1. AlertFlow (Protocolo TCP)

O AlertFlow será o protocolo utilizado para a comunicação de alertas críticos. Ele utilizará TCP para garantir a entrega confiável das mensagens de alerta. O TCP é adequado aqui porque os alertas são eventos importantes, e a confiabilidade da entrega é crucial. Formato da Mensagem AlertFlow: • Mensagem de Alerta do NMS_Agent: { "agent_id": "agent_1", "alert_type": "cpu_usage", "alert_value": 90.5, "threshold": 80, "timestamp": "2024-10-16T12:34:56" }

O agente envia um alerta ao servidor a indicar que o uso de CPU ultrapassou o limite estabelecido (80%).

Mecanismos de Controlo para AlertFlow (TCP): • O TCP já oferece controlo de fluxo, entrega garantida e ordenação de pacotes, portanto não são necessários mecanismos adicionais de controlo no protocolo AlertFlow.