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  1. 1. Redes em Malha para Inclus ão Digital Prof. Luiz Claudio Schara Magalhães, PhD Depto Eng. de Telecomunicações Universidade Federal Fluminense GT-MESH Rede Nacional de Pesquisa
  2. 2. Roteiro <ul><li>Motivação </li></ul><ul><li>O que são redes em malha (mesh) </li></ul><ul><li>Projeto da RNP / UFF </li></ul><ul><li>Construção de uma rede mesh </li></ul><ul><li>Outras iniciativas </li></ul><ul><li>Futuro </li></ul><ul><li>Conclusões </li></ul>IC Dout. Rede Rio Ferraz TCC LCC
  3. 3. Motivação <ul><li>Como prover acesso banda larga a baixo custo, num local sem infra-estrutura </li></ul><ul><ul><li>Ou onde a infraestrutura seja dispendiosa ou de difícil instalação </li></ul></ul><ul><li>Objetivo: </li></ul><ul><ul><li>Deter os meios de comunicação </li></ul></ul>
  4. 4. Redes Sem Fio <ul><li>Redes sem fio permitem levar acesso a grandes áreas a baixo custo </li></ul><ul><li>Problemas </li></ul><ul><ul><li>Alcance </li></ul></ul><ul><ul><li>Banda compartilhada </li></ul></ul><ul><ul><li>Necessita de visada </li></ul></ul><ul><li>Ex : Piraí digital </li></ul>
  5. 5. O que são Redes em Malha <ul><li>Redes em malha invertem o paradigma de usar rede cabeada para a distribuição e rede sem fio para o acesso local </li></ul><ul><li>O backbone de uma rede mesh usa tecnologia de comunicação sem fio </li></ul><ul><ul><li>A distribuição local pode ser com fio ou sem fio </li></ul></ul>
  6. 6. HiperConectividade <ul><li>O nome malha vem da possibilidade de cada roteador ter múltiplos vizinhos </li></ul><ul><ul><li>Que por sua vez podem ter múltiplos vizinhos, formando uma estrutura altamente conectada, dependendo da densidade de roteadores </li></ul></ul><ul><li>Existem múltiplos caminhos possíveis </li></ul><ul><ul><li>Retorno as idéias básicas da Internet </li></ul></ul>
  7. 7. Vantagens de Redes Mesh <ul><li>Não é necessário conectar todos os pontos de acesso à rede cabeada </li></ul><ul><li>Resiliente devido aos múltiplos caminhos </li></ul><ul><li>Não requer licenciamento, pois usa frequências abertas (wifi) </li></ul><ul><li>Redes em malha são redes sem fio com roteamento de múltiplos saltos </li></ul>
  8. 8. Soapbox <ul><li>Algumas comunidades, como a cidade de Pittsburg, na Pensilvania, EUA, decidiram que acesso banda larga é tão necessário quanto água ou luz </li></ul><ul><li>Decidiram cobrir a cidade com uma rede mesh </li></ul><ul><ul><li>As companhias de telecomunicação estão tentando passar legislação para impedir que outras cidades façam o mesmo </li></ul></ul>
  9. 9. Projeto RNP <ul><li>Redes em malha para acesso universitário em banda-larga </li></ul><ul><li>Proponente UFF </li></ul><ul><ul><li>http://mesh.ic.uff.br </li></ul></ul><ul><li>Equipe </li></ul><ul><ul><li>Prof. Célio Vinicius Neves de Albuquerque, PhD (IC/UFF) </li></ul></ul><ul><ul><li>Profa. Dra. Débora Christina Muchaluat Saade (TET/UFF) </li></ul></ul><ul><ul><li>Prof. Julius Leite, PhD (IC/UFF) </li></ul></ul><ul><ul><li>Prof. Luiz Cláudio Schara Magalhães, PhD (TET/UFF) </li></ul></ul><ul><ul><li>Douglas Vidal Teixeira </li></ul></ul><ul><ul><li>Outros alunos TET e IC </li></ul></ul>
  10. 10. Nosso Modelo de Redes Mesh Rede UFF Internet
  11. 11. Software e Hardware <ul><li>Software </li></ul><ul><ul><li>OpenWRT </li></ul></ul><ul><ul><li>WifiDog </li></ul></ul><ul><ul><li>Nossa versão de OpenOLSR </li></ul></ul><ul><li>Hardware </li></ul><ul><ul><li>Roteador Linksys WRT54G </li></ul></ul><ul><ul><li>Caixa, cabos (rede e antena), antena, POE </li></ul></ul>
  12. 12. Roteador <ul><li>Linksys WRT54G </li></ul><ul><ul><li>Até a versão 5, rodava linux </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Versão 5 roda vxworks </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Existe uma distribuição de linux para ele </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Permite modificações </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>4 MB memória Flash, 16 MB RAM, 5 portas 10 / 100, IEEE802.11G, telnet, tftp, http </li></ul></ul>
  13. 13. Distribuição : OpenWrt <ul><li>http://openwrt.org </li></ul><ul><li>Distribui ção Linux para roteadores sem fio </li></ul><ul><li>Funciona com outro roteadores além do WRTG54 </li></ul>
  14. 14. Segurança: WifiDog <ul><li>http://dev.wifidog.org </li></ul><ul><li>Solução de autenticação com a técnica de Captive Portal </li></ul><ul><ul><li>força o cliente a ver uma página web especial antes de poder navegar na internet. </li></ul></ul>
  15. 15. Wifidog - Caracteristicas <ul><li>Open source (Licensa GNU GPL) </li></ul><ul><li>Escrito em PHP </li></ul><ul><li>Gateway/Firewall roda dentro do roteador Linksys </li></ul><ul><li>Gera estatísticas de uso de banda por cliente dentro do servidor de autenticação </li></ul>
  16. 16. PostgreSQL Nó da rede mesh Adicionar regras no iptables para liberar conexão Servidor de Autenticação da rede mesh Associação permitida Pedido de associação WAN Usuario /Senha Navegação PostgreSQL Navegador é redirecionado para a página de autenticação Conexão com a página solicitada Autenticação confirmada Gateway rede mesh NAT/FW (iptables)
  17. 17. OLSR <ul><li>Protocolo para redes ad-hoc adaptado para redes mesh </li></ul><ul><li>Dá um peso para cada enlace dependendo de sua qualidade </li></ul><ul><li>Escolhe a melhor rota a partir destes pesos (usando Link-State) </li></ul><ul><li>Melhoramos a versão disponível </li></ul>
  18. 19. Hardware <ul><li>É necessária uma antena de melhor ganho </li></ul><ul><ul><li>Cabo para conectar antena </li></ul></ul><ul><li>Roteadores para uso interno </li></ul><ul><ul><li>Caixa hermética </li></ul></ul>
  19. 20. Power Over Ethernet <ul><li>Evita ter que levar AC para o roteador (telhado) </li></ul><ul><ul><li>Economiza um cabo </li></ul></ul><ul><li>Usamos um conector de cabos RJ45 </li></ul><ul><ul><li>cortamos os fios 4,5,7 e 8, usando um par para força e um para terra </li></ul></ul><ul><ul><li>Adicionamos conectores fêmea, macho e leds </li></ul></ul>
  20. 21. Cabo JTAG <ul><li>Necessário para versão 5 do WRT54G </li></ul><ul><li>O hardware mudou </li></ul><ul><ul><li>Menos flash </li></ul></ul><ul><ul><li>Menos RAM </li></ul></ul><ul><li>O software mudou </li></ul><ul><ul><li>Não é mais linux </li></ul></ul><ul><li>Mas ainda é possível usá-lo através de uma distribuição especial e um cabo JTAG </li></ul>
  21. 22. Cabo JTAG <ul><li>http://wiki.openwrt.org/JTAG_Cables </li></ul>Foto de HairyDairyMaid http://www.ranvik.net/ prosjekter-privat/ jtag_for_wrt54g_og_wrt54gs/ HairyDairyMaid_WRT54G_v22.pdf
  22. 23. Cabo JTAG
  23. 24. Juntando as peças <ul><li>Instalar a distribuição do OpenWRT e o software de roteamento no WRT54G </li></ul><ul><li>Instalar o software de captive portal e criar base de dados de autenticação </li></ul><ul><li>Fazer o cabo de antena e o adaptador de POE, colocar roteador em caixa hermética e instalar em um mastro com tripé </li></ul><ul><li>Colocar no teto dos prédios </li></ul>
  24. 25. Vista Parcial UFF em Niterói
  25. 26. Nosso Primeiro Roteador <ul><li>No topo do prédio da Engenharia </li></ul><ul><li>Caixa hermética feita de alumínio, tripé, antena de alto ganho omnidirecional, cabo de baixa perda, POE </li></ul><ul><ul><li>Cabo ethernet inadequado </li></ul></ul><ul><ul><li>Ao fundo, o prédio do primeiro usuário </li></ul></ul>
  26. 27. Voluntários
  27. 28. Rede com primeiro usuário
  28. 29. Outras Iniciativas <ul><li>VMesh [Grécia] </li></ul><ul><li>RoofNet [MIT] </li></ul><ul><li>CUWireless [Champaign-Urbana] </li></ul><ul><li>Microsoft Research </li></ul><ul><li>MeshNet [UCSB] </li></ul><ul><li>Comerciais </li></ul><ul><ul><li>Nortel Wmesh </li></ul></ul><ul><ul><li>Cisco Mesh Network </li></ul></ul><ul><li>Mitre Mobile Mesh, 4G MeshCube, LocustWorld, … </li></ul>
  29. 30. Aumentando o alcance de uma Rede Mesh <ul><li>http://www.usbwifi.orcon.net.nz/ </li></ul><ul><li>É possível criar nós remotos sem o gasto do cabo especial para antena, rodando o software de roteamento num PC </li></ul>
  30. 31. Foto Antena <ul><li>Redes sem fio permitem um sem número de soluções criativas </li></ul><ul><li>Disseminar o conhecimento </li></ul><ul><ul><li>hiperconectividade </li></ul></ul>
  31. 32. Futuro <ul><li>Aumentar o número de usuários </li></ul><ul><li>Experimentos com VOIP </li></ul><ul><ul><li>Telefonia para áreas carentes </li></ul></ul><ul><ul><li>Permite compartilhar uma linha externa entre vários usuários, diminuindo o custo da assinatura </li></ul></ul><ul><ul><li>Pode ser auto-sustentável </li></ul></ul>
  32. 33. Conclusões <ul><li>O GT-MESH se propõe a criar um protótipo para prover acesso banda larga a estudantes no entorno das universidades </li></ul><ul><li>Protótipo pode ser usado para prover acesso a comunidades carentes com alta densidade populacional, principalmente se integrado com o sistema de TV digital </li></ul>
  33. 34. Obrigado <ul><li>Luiz Claudio Schara Magalhães </li></ul><ul><li>[email_address] </li></ul><ul><li>http://mesh.ic.uff.br </li></ul><ul><li>http://midiacom.uff.br </li></ul><ul><li>http://telecom.uff.br </li></ul>

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