Análise e uso de qualidade de serviço em uma rede de automação com uso de um sistema supervisório (SCADA) em um ambiente de transporte considerando a analise de tráfego e rede de automação de um sistema supervisório (SCADA) assim como, propor o uso de qualidade de serviço em uma rede de automação adaptando a RFC 4594. Características de volume de tráfego, latência da rede e das aplicações são avaliadas neste trabalho

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Uso de Qualidade de serviço
em uma rede de dados em
um sistema supervisório

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• Introdução
• Objetivo
• Método de Trabalho
• Análise dos dados capturados
• Proposta de Classificação
• Conclusão

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INTRODUÇÃO

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O OBJETIVO DESTE ARTIGO É ELABORAR UM
PROCEDIMENTO DE CARACTERIZAÇÃO DE TRÁFEGO DE
UMA REDE CONVERGENTE COM SISTEMA
SUPERVISÓRIO VISANDO A APLICAÇÃO DE QUALIDADE
DE SERVIÇO.
PROPOSTA DE CLASSIFICAÇÃO DO TRÁFEGO
UTILIZANDO A RFC 4594 É APRESENTADA.
PARA ESTE TRABALHO UTILIZOU-SE ESTUDO DE CASO.
A EMPRESA OBJETO DESTE ESTUDO SERÁ
IDENTIFICADA COMO EMPRESA A.
OBJETIVO

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MÉTODO DE TRABALHO

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Captura de Tráfego Caracterização de Tráfego
Tcp-dump TRAFip
Tcpreplay Response Time - Solarwinds
TRAFip
Wireshark
Ferramentas utilizadas
Limitações:
Response Time Solarwinds – Precisão décimos de segundo

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Processo para levantamento dos dados
Identificação dos equipamentos
Identificação dos protocolos
Identificação do volume de dados
Taxa de transmissão
Detalhamento Topologia da Rede
Latência da rede, tempo de resposta das aplicações
e jitter.

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Identificação dos equipamentos
 Documentação
 TRAFip
Responsável pela Rede

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Identificação dos protocolos
Equipamento TRAFip
IANA e RFC6335
Faixas de utilização:
Portas de sistema (0-1023)
Portas de usuários (1024-49151)
Portas dinâmicas ou privadas (49152-65535)
Verificação com o desenvolvedor do programa
Identificação do volume de dados

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Identificação da taxa de transmissão
Latência da rede e da aplicação
Latência da rede: SYN – SYN/ACK (Ida e Volta)
Latência da aplicação: cliente envia GET – Tempo = ACK (servidor) – primeiro byte

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Variação do atraso (jitter)
Utilizado protocolo de controle ICMP
Medidas
latência
(ms)
1 0,22
2 0,148
3 0,059
4 0,126
5 0,122
6 0,137
7 0,09
8 0,136
9 0,117
10 0,122
média 0,1277
desvio padrão 0,0392557
n=((100*1,645*0,039256)/(10*0,14047))^2 =
21,13

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Fluxo SCADA Fluxo IHM
ANÁLISE DOS RESULTADOS

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POSIÇÃO MAIOR TAMANHO (%bytes)
MAIOR TAXA DE
TRANSMISSÃO (Kbps)
1
SERVIDOR BANCO DE DADOS
(78,66%)
BANCO DE DADOS (4861,3)
2
SERVIDOR 13 - ACESSO REMOTO
(19,07%)
ACESSO REMOTO (725)
3 AUTOMAÇÃO MODBUS(1,04%) AUTOMAÇÃO MODBUS (115)
4
COMUNICAÇÃO ENTRE
PROCESSOS SCADA – IHM (0,814%)
COMUNICAÇÃO ENTRE
PROCESSOS SCADA – IHM
(272,5)
POSIÇÃO MAIOR TAMANHO
(%bytes)
MAIOR TAXA DE
TRANSMISSÃO (Kbps)
1 BANCO DE DADOS (99,69%) BANCO DE DADOS (37014)
2 ACESSO REMOTO (0,056%) ACESSO REMOTO (7927)
3 AUTOMAÇÃO MODBUS (0,065%) AUTOMAÇÃO MODBUS (76)
4
COMUNICAÇÃO ENTRE
PROCESSOS SCADA – IHM (0,062%)
COMUNICAÇÃO ENTRE
PROCESSOS SCADA – IHM
(197)
SCADA - ORIGEM
SCADA - DESTINO

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Equipamento Origem Equipamento Destino
Latência rede
(ms)
Latência
aplicação
(ms)
Servidor SCADA IHM SCADA 0,2 51,1
Servidor SCADA Automação Modbus 1 0,1 207,8
Servidor SCADA Automação Modbus 2 0,1 202,4
Servidor SCADA Automação Modbus 3 0,1 200,4
Servidor SCADA Automação Modbus 4 0,1 198,5
Servidor
SCADA
Automação Modbus 5 0,1 207,3
Servidor SCADA Automação Modbus 6 0,1 212,8
Servidor SCADA Automação Modbus 7 0,1 213,8
Servidor
SCADA
IEC - 104 0,1 0,7
Servidor SCADA
Servidor de Banco de
Dados
0,3 0,5
Servidor SCADA Servidor 13 2,4 55,6
Latência da rede e da aplicação

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LISTA DE SERVIÇOS FUNÇÃO PRIORIDADE
Comunicação entre IHM SCADA e servidor
SCADA
Monitoração e comandos dos equipamentos
controlados
1
Comunicação entre Servidor SCADA e
Automação IEC-60870-5
Monitoração/comando 1
Comunicação entre Servidor SCADA e
Automação Modbus
Monitoração/comando 2
Comunicação entre SCADA e Servidores 10, 11,
12 e 13
Monitorar os equipamentos controlados quanto
a falha na comunicação. (Utiliza protocolo
ICMP para verificar conectividade).
3
Comunicação entre servidor SCADA e imagem Monitorar os equipamentos controlados quanto
a falha na comunicação
3
Comunicação entre Servidor SCADA e Servidor
Banco de Dados
Monitoração/comando 3
IHM do SCADA e imagem Visualização de imagens 3
Comunicação entre Servidor SCADA e acesso
remoto
Acesso Remoto. 5
Proposta de Classificação

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DSCP 60 – Controle da rede
DSCP 55 – SCADA-IHM e SCADA - IEC 60870-5 104 (Deshpand et al
(2011) e Budka et al (2014)
DSCP 47 – SCADA – Automação Modbus (latência da rede e da
aplicação 200ms). Obs. Prioritário sobre VoIP alterar para DSCP 54
DSCP 24 – Vídeo Vigilância (RFC 4594)
DSCP 18 – (Acesso remoto) Cliente - servidor

17. Proibida cópia ou divulgação sem
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Ponto de Partida – análise e classificação do tráfego de automação.
Processo de caracterização pode ser utilizado como referência.
Protocolos industrias apresentaram volume e taxa de transmissão pequenas.
Tempo da aplicação modbus – 20% do tempo fim a fim.
Protocolos não industrias são adaptados para a função de automação.
Ocupação de largura de banda pequena.
RFC4594 adaptada para uso em redes de automação.
Tráfegos semelhantes são encontrados em redes de automação energia
(smart grid) e transporte.
CONCLUSÃO