Redes de Acesso Multi-Serviço
Relatório do Trabalho Final
Mestrado em Engenharia Informática e de
Computadores
Guia da rede de acesso wireless
802.11b do INESC
Autor: Pedro Vale Estrela
Nº 4520/M
Orientador: Prof. Mário Sefarim Nunes
Março 2002
RAMS - Guia da rede de acesso wireless 802.11b do INESC
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RAMS - Guia da rede de acesso wireless 802.11b do INESC
Índice:
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 7
2 ELEMENTOS DE REDE .......................................................................... 9
3 INSTALAÇÃO DO SOFTWARE DA REDE DE ACESSO .................. 13
3.1
INSTALAÇÃO DO LINUX ............................................................................................13
3.2
INSTALAÇÃO DO KERNEL CUSTOMIZADO ...................................................................13
3.2.1
Descompressão do kernel..................................................................................13
3.2.2
Inserção da configuração inicial .......................................................................13
3.2.3
Alteração de parâmetros do kernel....................................................................13
3.2.4
Instalação de componentes adicionais e “patches” ao kernel............................14
3.2.5
Finalização do Instalação do kernel..................................................................14
3.3
INSTALAÇÃO DA PLACA 802.11 COMPAQ WL100.......................................................14
3.3.1
Instalação do package pcmcia-cs-3.1.33 ...........................................................14
3.3.2
Instalação do package wireless_tools.23 ...........................................................15
3.3.3
Instalação do driver "prism2" com suporte de AP em software .........................15
3.4
INSTALAÇÃO DO PACKAGE IPROUTE2 ........................................................................15
3.5
INSTALAÇÃO DO PACKAGE DE SUPORTE DE QOS "DSR".............................................16
3.6
INSTALAÇÃO DO PACKAGE DE SUPORTE DA MOBILIDADE "TIMIP" .............................16
4 CONFIGURAÇÃO DA REDE DE ACESSO ......................................... 17
4.1
CONFIGURAÇÃO BÁSICA DA REDE DE ACESSO ............................................................17
4.2
CONFIGURAÇÃO DOS MECANISMOS DE MOBILIDADE ..................................................17
4.2.1
Software de mobilidade na GW e nos APs .........................................................17
4.2.2
Informação de clientes ......................................................................................18
4.2.3
Configuração dos Clientes ................................................................................19
4.3
CONFIGURAÇÃO DOS MECANISMOS DE QUALIDADE DE SERVIÇO ................................20
4.3.1
Software de QoS na GW e nos APs....................................................................20
5 OPERAÇÃO DA REDE........................................................................... 23
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5.1
SUPORTE DE MOBILIDADE .........................................................................................23
5.2
SUPORTE DE QUALIDADE DE SERVIÇO .......................................................................23
6 REFERÊNCIAS ....................................................................................... 24
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Lista de Figuras:
Figura 1: Arquitectura genérica de uma rede de acesso wireless..............................................7
Figura 2: Arquitectura da rede de acesso wireless 802.11........................................................8
Lista de Tabelas:
Tabela 1: Lista de HW e SW da Gateway ...............................................................................9
Tabela 2: Lista de HW e SW de um AP ................................................................................10
Tabela 3: Lista de HW e SW de um Cliente Windows 2000 .................................................11
Tabela 4: Lista de HW e SW de um Cliente LINUX.............................................................12
Tabela 5: Distribuição dos endereços IP na rede de acesso....................................................17
Tabela 6: Características da configuração da interface wireless dos clientes..........................20
Tabela 7: Configuração básica de QoS na rede de acesso do INESC.....................................22
Lista de Anexos:
Anexo A: Opções de configuração do kernel ........................................................................25
Anexo B: Script de lançamento do deamon de mobilidade TIMIP ........................................29
Anexo C: Ficheiro de configuração eipnode.conf do deamon de mobilidade TIMIP .............30
Anexo D: Ficheiro de configuração mhdata.gw dos clientes da rede .....................................31
Anexo E: Script de configuração do cliente em Linux...........................................................32
Anexo F: Chaves do registry a serem alteradas .....................................................................33
Anexo G: Comandos básicos de configuração do deamon dsr...............................................34
Anexo H: Script de configuração dsr.conf do deamon dsr.....................................................35
Anexo I: Comandos dinâmicos do dsr...................................................................................36
Anexo J: Scripts de configuração dinâmica do NetMeeting...................................................37
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1 Introdução
A rede de acesso wireless, cuja arquitectura se representa na Figura 1, é composta por uma
parte wired e uma parte wireless, sendo constituída basicamente por quatro tipos de
Elementos de Rede:
-
Equipamentos Terminais de Utilizador (clientes), com acesso à rede através de
interfaces wireless.
-
Pontos de Acesso (AP – Access Points) que efectuam a interligação dos clientes à rede
de acesso.
-
Routers genéricos, que constituem os routers intermédios da arquitectura da rede.
-
Gateway (GW), que é o router de interligação com o exterior da rede de acesso.
…
…
C
C
Router
genérico
GW
Rede Core
…
AP
…
Router
genérico
C
AP
…
Router
genérico
…
Figura 1: Arquitectura genérica de uma rede de acesso wireless
Á excepção dos APs, que possuem interfaces wireless para a ligação aos clientes, todas as
restantes interfaces dos nós da rede são wired.
No caso concreto da implementação do INESC, a rede anterior simplifica-se, porque
conforme se representa na Figura 2, não existem routers intermédios de ligação entre os APs
e a GW.
No entanto tal simplificação, não apresenta nenhuma perda de generalidade nos conceitos que
se descrevem no presente relatório.
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C1
AP1
GW
C2
Rede Core
INESC
AP2
Figura 2: Arquitectura da rede de acesso wireless 802.11
A referida rede tem suporte de mecanismos de Mobilidade, baseado no protocolo Terminal
Independent Mobility for IP (TIMIP) [1] e de Qualidade de Serviço (QoS – Quality of
Service), baseado no modelo de Serviços Diferenciados (Diffserv) [2].
Este relatório descreve os métodos de instalação, configuração e execução destes
mecanismos, de forma a que possam ser executados por um utilizador genérico, sem formação
de base no sistema desenvolvido.
Na secção 2 serão apresentados os diversos Elementos de Rede, na perspectiva do Hardware
(HW) e Software (SW). Na secção 3, serão descritos os passos necessários para a instalação
do HW e SW nos nós da rede. Na secção 4, serão descritos os mecanismos de configuração
necessários para activar a Mobilidade e a Qualidade de Serviço. Na secção 5, será definido o
método de colocar a rede em operação.
Adicionalmente, existe um conjunto de informação complementar que se encontra descrita no
conjunto de 10 Anexos, que serão referenciados ao longo do texto sempre que forem
relevantes.
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2 Elementos de Rede
A constituição dos elementos que fazem parte da rede, quer do ponto de vista de HW, quer do
ponto de vista de SW, encontram-se esquematizadas nas tabelas 1 a 4.
Elemento de Rede: GW
Hardware
Processador
PC Pentium 2 a 400 Mhz
RAM
128 Mb de RAM
Disco rígido
10 Gb
Interface de rede: eth0 (ligação ao core)
3com ISA PNP 10 Mbit/s
Interface de rede: eth1 (ligação ao AP1)
Realtek PCI 10 Mbit/s
Interface de rede: eth2 (ligação ao AP2)
3com 3c590 PCI 10 Mbit/s
Componentes básicos
Sistema operativo
Linux RedHat 6.1 com Kernel 2.4.5
Drivers
Placas de rede: incluídas no kernel
Patches
Ingress patch, HTB patch
Componentes de Serviço
Mobilidade
Eipnode v0.37
QoS
Dsr v0.32
Sch_htb v1.8 + patch
Tempo
Xntp3-5.93 (servidor)
Componentes de Aplicação
Gerador de carga
Mgen-3.2
Componentes de Gestão
Inspecção de tráfego
Tcpdump 3.6.2, libpcap 0.6.2
Tabela 1: Lista de HW e SW da Gateway
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Elemento de Rede: AP
Hardware
Processador
PC AMD Athlon a 650 Mhz
RAM
128 Mb de RAM
Disco rígido
20 Gb
Interface de rede: eth0 (ligação à GW)
3com 3c590 PCI 10 Mbit/s
Interface de rede: wlan0 (wireless)
Compaq Wl100 + bridge Lucent PCMCIA<>PCI
Componentes básicos
Sistema operativo
Linux RedHat 6.1 com Kernel 2.4.5
Drivers
Placa de rede wired: incluído no kernel
Wlan0: prism2-2002-01-03.tar.gz
Pcmcia package v3.1.26
Patches
Ingress patch, HTB patch, Prism2 patch
Componentes de Serviço
Mobilidade
Eipnode v0.37
Wireless Tools v21
QoS
Dsr v0.32
Sch_htb v1.8 + patch
Tempo
Xntp3-5.93 (cliente)
Componentes de Aplicação
Gerador de Carga
Mgen-3.2
Componentes de Gestão
Inspecção de tráfego
Tcpdump 3.6.2, libpcap 0.6.2
Tabela 2: Lista de HW e SW de um AP
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Elemento de rede: CLIENTE WINDOWS 2000
Hardware
Processador
Portátil Toshiba SL1700, AMD a 600 Mhz
RAM
64 Mb de RAM
Disco rígido
6 Gb
Interface
(wireless)
de
rede:
wlan0 Placa Wireless PCMCIA Lucent Orinoco
Equipamento multimédia
Slot PCMCIA integrado
Câmara de vídeo USB: Creative WebCam Go/Plus
Sistema de som integrado
Microfone externo
Componentes básicos
Sistema operativo
Windows 2000
Drivers
Placa de rede wireless: fornecido pelo fabricante (lucent)
Slot PCMCIA: incluído no Sistema Operativo
Câmara de vídeo: Fornecido em CD pelo fabricante ou disponível
no site “Windows Update”
Sistema de som incluído no Sistema Operativo
Patches
-
Componentes de Serviço
Mobilidade
-
QoS
-
Tempo
-
Componentes de Aplicação
Vídeo Conferência
Netmeeting 3.01
Componentes de Gestão
-
-
Tabela 3: Lista de HW e SW de um Cliente Windows 2000
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Elemento de rede: CLIENTE LINUX
Hardware
Processador
Portátil Toshiba SL1700, AMD a 600 Mhz
RAM
64 Mb de RAM
Disco rígido
6 Gb
Interface de rede: wlan0 (wireless)
Placa Wireless PCMCIA Lucent Orinoco
Slot PCMCIA integrado
Outros
-
Componentes básicas
Sistema operativo
Linux RedHat 6.1 com Kernel 2.4.5
Drivers
Pcmcia package v3.1.26
Placa de rede, bridge: incluídos no package PCMCIA
Patches
-
Componentes de Serviço
Mobilidade
Wireless Tools v21
QoS
-
Tempo
-
Componentes de Aplicação
Receptor de carga
drec-3.2
Componentes de Gestão
-
-
Tabela 4: Lista de HW e SW de um Cliente LINUX
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3 Instalação do software da rede de Acesso
Todos os elementos da rede já estão devidamente pré-instalados com todo o software
necessário descrito nas tabelas 1 a 4, estando assim prontos a serem configurados e utilizados.
No entanto, a inserção de novos nós nesta rede de acesso significa que será necessário
preceder à respectiva instalação do SW e HW, da forma descrita neste capitulo.
3.1 Instalação do Linux
Todos os nós da rede são baseados em sistemas Linux que correm o kernel mais recente
2.4.18 [3] (actualmente). Para o linux, foi escolhida a distribuição RedHat 7.1, embora
qualquer outra distribuição recente poderá ser aceitável. Desta forma, o primeiro passo será a
instalação da distribuição, que será na sua totalidade se o espaço em disco o permitir.
Depois de o linux estar a correr, deve-se configurar o hardware básico do PC como a placa de
vídeo, placa de som, placa de rede ethernet, rato, e o ambiente de utilização – sistema gráfico
X windows, áreas de utilizadores, mail, etc.
3.2 Instalação do kernel customizado
Todas as distribuições oferecem um kernel standard pré-definido que corresponde à maioria
das necessidades dos utilizadores. No entanto, a rede de acesso tem necessidades especificas
que vão obrigar à utilização de um kernel mais recente, e que seja configurado e costumizado
à medida das necessidades da ilha. Isto significa que terá que se descomprimir, configurar,
alterar, compilar e instalar o kernel mais recente.
3.2.1 Descompressão do kernel
As sources do kernel deveram ser descomprimidas em “/usr/src”, tendo o cuidado de manter a
versão anterior do mesmo:
[/usr/src]> mv linux linux_old
[/usr/src]> tar xvfz linux-2.4.18.tar.gz
[/usr/src]> mv linux linux-2.4.18
[/usr/src]> ln -s linux-2.4.18 linux
3.2.2 Inserção da configuração inicial
Existe um ficheiro denominado de “config_AP_2.4.18” que contem a configuração
costumizada para os nós da rede de acesso. No Anexo A, estão detalhadas as opções
importantes desta configuração. Para a sua utilização:
[/usr/src/linux]> make menuconfig
"Load an Alternate Configuration File", indicar "config_AP_2.4.18"
3.2.3 Alteração de parâmetros do kernel
Além das opções do kernel, certos parâmetros especiais terão também que serem alterados,
sendo apenas possível directamente nos seus includes específicos. Assim:
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ficheiro
parâmetro (#define)
valor anterior
novo valor
Include/asm/param.h
HZ
100
1024
PSCHED_JIFFIES
PSCHED_CPU
Include/net/pkt_sched.h PSCHED_CLOCK_SOURCE
3.2.4 Instalação de componentes adicionais e “patches” ao kernel
O suporte de QoS irá utilizar um scheduler adicional chamado HTB, que não vem incluído no
kernel. Para o incluir:
[/usr/src/linux]> patch -p1 < htb2_2.4.17.diff.txt
Seguidamente, existe um conjunto de patches adicionais que terão que ser instalados, que
corrigem alguns bugs e/ou alteram certos comportamentos de componentes de QoS do kernel.
[/usr/src/linux/net/sched]> patch -p1 < sch_ingress.patch (nota: versões
mais recentes do kernel não precisam deste patch (confirmar))
[/usr/src/linux/net/sched]> patch -p1 < sch_dsmark.patch
Os seguintes patches só devem ser instalados nos nós AP da rede, por se referirem ao suporte
802.11:
[/usr/src/linux/fs/proc]> patch -p1 < fs_proc.patch
[/usr/src/linux/net/sched]> patch -p1 < htb_1.11_to_moicane.patch
3.2.5 Finalização do Instalação do kernel
Depois destes passos, dever-se-á compilar e instalar o novo kernel:
[/usr/src/linux]> make dep; make; make install
[/usr/src/linux]> make modules; make modules_install
Se tudo correr bem, então o kernel será instalado em “/boot”, os módulos instalados em
“/lib/modules/<kernel_XXX>”, e o “boot_loader” (lilo tipicamente) automaticamente
configurado e executado, pelo que um reboot será suficiente para o sistema passar a utilizar o
novo kernel.
3.3 Instalação da placa 802.11 compaq WL100
Para se instalar o driver da placa wireless 802.11 nos nós que o necessitem (os APs), é
necessário instalar o suporte do PCMCIA, o package “wireless extensions” e finalmente o
driver para o chipset prism2 presente na placa compaq WL100. 1
3.3.1 Instalação do package pcmcia-cs-3.1.33
[/root/pcmcia]> tar xvzf pcmcia-cs-3.1.33.tar.gz
[/root/pcmcia/pcmcia-cs-3.1.33]> make config
1
Mas não nas placas Compaq WL110, que utilizam outro chipset (Hermes) que é completamente distinto.
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[/root/pcmcia/pcmcia-cs-3.1.33]> make
[/root/pcmcia/pcmcia-cs-3.1.33]> make install
Depois de se instalar o package PCMCIA, dever-se-á confirmar a sua instalação, inserindo
uma placa no socket e executando os seguintes comandos:
"cardctl ident"; "cardctl status"; "lsmod"
3.3.2 Instalação do package wireless_tools.23
[/root/pmcia]> tar xvzf wireless_tools.23.tar.gz
[/root/pmcia/wireless_tools.23]> make; make install
3.3.3 Instalação do driver "prism2" com suporte de AP em software
O driver deverá ser descomprimido, e colocado no mesmo directório do package pcmcia:
[/root/pcmcia]> tar xvzf Prism2-2002-02-13.tar.gz
[/root/pcmcia]> cp -a Prism2-2002-02-13/driver/* pcmcia-cs-3.1.33
Depois, este mesmo driver deverá ser alterado com o respectivo “patch”:
[pcmcia-cs-3.1.33/modules]> patch -p0 < prism2.patch
e re-compilado, e instalado:
[/root/pcmcia/pcmcia-cs-3.1.33/]> make ; make install
No final, o driver estará bem instalado quando o comando “iwconfig” tiver sucesso, estando a
placa em modo “master” (ie, em AP por software).
3.4 Instalação do package iproute2
O package iproute2 inclui o comando “ip”, necessário para interagir com bastantes
componentes constituintes do stack TCP/IP presentes no kernel, e o programa “tc”, utilizado
para interagir com as componentes especificas de traffic control.
Para isso, descomprime-se inicialmente o package “iproute2-2.4.7-now-ss020116-try.tar.gz”,
e altera-se no fichero Config a opção Diffserv para “y”.
Ficheiro
parametro (#define)
valor anterior
novo valor
Config
Diffserv
n
y
Seguidamente, adiciona-se o suporte do HTB ao TC, e instala-se tudo:
[/root/iproute2/tc]> patch -p1 < htb2_tc.diff.txt
[/root/iproute2]> make; make install
3.5 Instalação do package de suporte de QoS "DSR"
O package DSR é uma interface que aceita comandos local e remotamente e que vai
configurar via o TC as componentes de controlo de tráfego por forma a criar uma arquitectura
DiffServ nos nós da rede. Para o instalar:
[/root]> tar xvfz dsr-v0.32_E3.tar.gz
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[/root/dsr]> make
[/root/dsr/ds-console]> make
3.6 Instalação do package de suporte da mobilidade "TIMIP"
O package TIMIP é um deamon completo que vai implementar no nó da rede o protocolo de
micro-mobilidade TIMIP. Este deamon vai interagir com os seus pares presentes nos outros
nós da rede, com as componentes de routing do sistema operativo (por via dos comandos
habituais de configuração) e com o driver 802.11 (só nos APs).
Para a sua instalação:
[/root/eip/current]> tar xvfz eip-v0.37.tar.gz
[/root/eip/current]> make clean; make
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4 Configuração da rede de Acesso
A configuração da rede de acesso será apresentada em três vertentes diferentes:
-
configuração básica que permita que a rede de acesso se comporte, do ponto de vista
do exterior, como uma sub rede IP tradicional
-
configuração dos mecanismos de micro-mobilidade que permita aos clientes de
usufruam de mobilidade no interior da rede de acesso
-
configuração dos mecanismos de QoS, através do qual a rede suporta de forma
estática, os referidos mecanismos com base no modelo DiffServ.
Cada uma destas vertentes será objecto de estudo nas restantes secções do presente capítulo.
4.1 Configuração básica da rede de acesso
Do ponto de vista do exterior, a rede de acesso é uma sub-rede IP de 16 endereços
caracterizado pelo par (194.117.35.112, 255.255.255.240).
A distribuição dos endereços pelas diversas interfaces encontra-se representada na Tabela 5,
mantendo-se livres conforme se pode verificar, 6 endereços IP (.119, .121 a .125). O endereço
.54 é o endereço IP principal da GW, sendo utilizado para identificar esta rede internamente.
Nó
GW
AP1:
AP2:
Cliente 1
Cliente 2
Interface
Eth0
Eth1
Eth0
Wlan0
Eth0
Wlan0
Eth0
Endereço IP
.54*
.113
.115
.117
.116
.118
.126
.120
Tabela 5: Distribuição dos endereços IP na rede de acesso
4.2 Configuração dos mecanismos de mobilidade
4.2.1 Software de mobilidade na GW e nos APs
Para configurar o encaminhamento e fornecer mobilidade
desenvolvido um novo protocolo de micro-mobilidade:
implica componentes adicionais de software no stack de
implementado por um deamon linux (eipnode v0.3.7),
encaminhamento da GW e dos APs.
aos clientes da rede de acesso foi
TIMIP. Este protocolo, que não
protocolos dos seus clientes, está
que configura dinamicamente o
Este deamon assume a existência de uma primitiva de notificação, que ocorre nos APs sempre
que um terminal efectua a associação de nível 2 ao AP. Desta forma, o driver da interface de
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rede Prism2 [4] foi alterado para avisar o nível 3 de cada associação. Estas alterações estão
instanciadas num patch a aplicar no driver das interfaces wireless dos APs.
4.2.1.1 Execução
O deamon eipnode está presente no directório /root/eip/current, em cada um dos APs e na
GW. Para o lançar execute o seguinte comando, em cada um dos APs e na GW:
> /root/eip/current/node
Como resultado da sua execução deverá surgir no écran a seguinte informação:
TIMIP deamon v0.32 started OK
Caso tal não aconteça, significa que o processo de lançamento se realizou sem sucesso, sendo
exibido um breve diagnostico da situação de erro ocorrida.
No Anexo B, encontra-se a descrição do script de lançamento do deamon TIMIP.
4.2.1.2 Configuração
Cada nó tem associado a si um ficheiro de configuração onde se indica a configuração física e
lógica da arvore TIMIP. Este ficheiro localiza-se no directório “/root/eip/current”, tendo o
nome de “eipnode.conf”.
O aspecto genérico deste ficheiro de configuração é o que a seguir se apresenta:
#tipo de nó
GW: YES ou NO
#interface de saída e endereço IP do nó ascendente
ROOT:(<tipo de interface: wire, wireless>,<nome
ascendente>)
da
interface>,<end.
IP
do
nó
#interface de saída e endereço IP dos nós descendentes
LEAVES: (<tipo de interface: wire, wireless>, <nome da interface>, <endereço IP do
nó ascendente>, (...)
#endereço IP da Gateway, que identifica esta rede como um todo
GW IP address: <endereço IP>
#entradas adicionais (opcionais)
# Valor do timeout da sinalização TIMIP
EIP_timeout: <default 1sec>
# valor do timeout da verificação de presença dos terminais
REFRESH: <default 15sec>
# valor do timeout da remoção de terminais inactivos
MH_TIMEOUT: <default 66sec>
A aplicação ao caso concreto da rede de acesso em estudo encontra-se descrita no Anexo C.
4.2.2 Informação de clientes
Todos os nós têm que ter a informação administrativa dos equipamentos terminais de
utilizador que utilizam a rede, de forma a identificar a sua identidade e opções do protocolo
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cliente a cliente. Idealmente, esta informação deveria estar centralizada na GW da rede, que a
difundiria para os nós da rede quando necessário. Por razões logísticas, este processo
administrativo não é feito desta forma, pelo que esta base de dados de clientes tem que estar
presente em todos os nós da rede.
4.2.2.1 Instalação
Não se aplica.
4.2.2.2 Configuração
A base de dados de cliente, presente nas APs e na GW, está localizada na directoria
“/root/eip/current”, no ficheiro “mhdata.gw”
O aspecto genérico deste ficheiro é o que a seguir se apresenta:
#Por cada terminal móvel:
<Endereço IP do terminal móvel> <Endereço MAC da interface wireless>
A aplicação ao caso concreto da rede de acesso em estudo encontra-se descrita no Anexo D.
4.2.3 Configuração dos Clientes
O requisito do TIMIP para os clientes é bastante simples, pois estes apenas têm que ser
configurados para participarem na rede wireless. Como requisito para que tal seja viável, os
clientes têm que ter uma interface wireless 802.11 compatível com as interfaces presentes nos
APs.
4.2.3.1 Instalação
O procedimento de instalação no cliente da interface wireless depende do Sistema Operativo.
Para as placas utilizadas nos clientes (ver Tabela 3), verifica-se que:
•
No cliente Windows (2000) o procedimento de instalação está documentado no
manual que acompanha a placa.
•
No cliente LINUX não existe na referida documentação informação de suporte à
instalação. Assim sendo, os procedimentos a realizar incluem a instalação do package
pcmcia_cs-3.1.26 que inclui drivers para as diversas interfaces de rede e sockets
PCMCIA.
4.2.3.2 Configuração
A configuração dos clientes deverá ser efectuada nos níveis 2 e 3, consistindo na programação
das características apresentadas na Tabela 6.
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Nível 2
Nível 3
Item
Modo
ESSID
Density
Endereço IP
Netmask
Valor
Infrastrutured
“test”
High
194.117.35.XXX
255.255.255.255
Gateway
1.1.1.1
Comentário
Tipo de rede 802.11
Nome da rede 802.11
Proximidade física dos APs
Endereço atribuído ao cliente
Netmask fechada, para todos os pacotes serem entregues
ao AP
Valor dummy da GW TIMIP
Tabela 6: Características da configuração da interface wireless dos clientes.
O modo de programar estas características também depende do Sistema Operativo do cliente.
Assim:
-
para um cliente windows, deverão ser utilizados o programa fornecido pelo fabricante
da interface wireless, para efectuar a programação do nível 2 e a configuração TCP/IP
do item network do control panel, para programar o nível 3. Neste sistema operativo
não é possível introduzir o valor desejado no campo netmask, sendo necessário alterar
os valores deste campo directamente no registry do windows, utilizando o programa
regedit. No Anexo F está descrito o método de alteração.
-
No caso do LINUX, a configuração envolve a utilização de diversos utilitários
habituais neste sistema operativo, tais como: o iwconfig para o nível 2 e programas de
configuração do IP para o nível 3, nomeadamente: route, arp, ifconfig e ip.
No Anexo E está presente um script que automatiza estas acções para o cliente Linux.
4.3 Configuração dos mecanismos de Qualidade de Serviço
4.3.1 Software de QoS na GW e nos APs
Os mecanismos de suporte de QoS estão incluídos no Sistema Operativo Linux, kernel 2.4.5.
A sua programação pode ser efectuada através duma interface com o Controlador de Tráfego
(TC - Traffic Controller), por via do comando “tc”.
No modelo utilizado foi desenvolvido um deamon de suporte (DSR) [5], para simplificar a
interface com o TC. Adicionalmente foi utilizador um scheduler (HTB) [6], que apresenta
melhor desempenho que os schedulers tradicionais. Por ser ainda muito recente não é
fornecido no kernel original, podendo apresentar alguns bugs.
Este scheduler foi desenhado para tecnologias de rede com baixos overheads de Nível 2, o
que não é o caso da tecnologia 802.11, que tem um overhead muito elevado, sendo
particularmente relevante em fluxos constituídos por pacotes de tamanhos IP reduzidos. Desta
forma, o HTB foi alterado para considerar ritmos de Nível 2 nas interfaces wireless, em vez
de ritmos IP, sendo as referidas alterações instanciadas num patch a aplicar nos APs.
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4.3.1.1 Execução
O deamon dsr está presente no directório /root/dsr, em cada um dos APs na GW. Para o lançar
execute o seguinte comando, em cada um dos APs e na GW:
> /root/dsr/dsr
Como resultado da sua execução deverá surgir no écran a seguinte informação:
DSR: Starting DiffServ Router Configuration Server v0.32_E2.
DSR: Reading config.
DSR: Waiting commands...
Caso tal não aconteça, significa que o processo de lançamento se realizou sem sucesso, sendo
exibido um breve diagnostico da situação de erro ocorrida.
4.3.1.2 Configuração
Depois de o programa se inicializar, este vai ler a sua configuração que está contida no
ficheiro “dsr.conf”, que se localiza na directoria “/root/dsr”.
O ficheiro de configuração de cada nó é constituído pelas linhas de comandos que poderiam
ser introduzidas por um programa de comando interactivo, localizado na mesma directoria e
denominado de “ds”. Basicamente, podem ser realizadas dois tipos de configuração:
-
Configuração básica, que permite definir características elementares de cada interface
em termos de suporte de QoS, nomeadamente os tipos de filas, schedulers e tipo de
processamento a aplicar a cada classe de serviço.
-
Configuração dinâmica, que permite definir regras de filtragem e associá-las de
determinados tipos de tráfego.
Configuração básica da QoS
A referência completa dos comandos básicos de configuração do deamon dsr está presente no
Anexo G.
Os parâmetros de configuração para o caso da rede do INESC estão sumariados na Tabela 7,
existindo do no Anexo H o ficheiro de configuração correspondente.
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Elemento de Rede: GW
Interface
Scheduler
Tipo
EF1
CTRL1
Afs1
BE1
Eth0
HTB
Edge
4Mbit/10Mbit
0.1/0.1
0/0
resto/resto
Eth1
HTB
Core
4Mbit/10Mbit
0.1/0.1
0/0
resto/resto
Eth2
HTB
Core
4Mbit/10Mbit
0.1/0.1
0/0
resto/resto
CTRL1
Afs1
BE1
0.1/0.1
0/0
resto/resto
0.1/0.1
0/0
resto/resto
Elemento de Rede: AP
Interface
Scheduler
Tipo
EF1
Eth0
HTB
Core
4Mbit/10Mbit
Wlan0
HTB alterado
Edge
2
4Mbit /10Mbit
2
Tabela 7: Configuração básica de QoS na rede de acesso do INESC
Notas
(1): os valores presentes nestes campos, referem-se aos mínimo e máximo atribuídos a cada classe.
(2): estes valores referem-se a débitos de nível 2 802.11.
Adicionalmente, os nós também estão configurados para:
-
Considerarem que todo o tráfego gerado seja classificado localmente como tráfego de
controlo.
-
Todo o tráfego destinado ao receptor de carga (porto = 6666) seja considerado de
tráfego de enchimento, classe BE.
-
Todos os pacotes ICMPs do tipo 200 (sinalização do TIMIP) sejam considerados
tráfego prioritário de controlo.
-
Todos os pacotes ICMPs echo request e echo reply (do programa ping) sejam
considerados tráfego não prioritário, BE.
Configuração dinâmica da QoS
A referência completa dos comandos de configuração dinâmica do deamon dsr está presente
no Anexo G.
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5 Operação da rede
A rede de acesso só pode funcionar com os mecanismos de mobilidade instalados, caso
contrário não existe suporte de encaminhamento. Relativamente aos mecanismos de suporte
de qualidade de serviço, a sua instalação é opcional, podendo ainda ser realizada
faseadamente. Nas secções seguintes serão indicados os procedimentos a realizar para garantir
a operacionalização da rede.
5.1 Suporte de mobilidade
Para o suporte de mobilidade deverá realizar o seguinte conjunto de procedimentos:
-
Instalação do deamon eipnode na GW e nos Aps. Poderá ser usado o script eip_start
para este efeito.
-
Inserção das placas wireless nos clientes e realização do procedimento de registo, para
forçar uma associação a um AP.
-
Verificação da ligação cliente-AP, através do programa ping.
5.2 Suporte de Qualidade de Serviço
Após o procedimento 5.1 ter terminado com sucesso, para o suporte dos mecanismos básicos
de QoS, deverá realizar o seguinte conjunto de procedimentos:
-
Instalação do deamon dsr na GW e nos APs, com os ficheiros de configuração
respectivos.
Para adicionar e remover regras de filtragem dinâmica poderá utilizar os scripts pré-definidos
para
a
aplicação
NetMeeting,
respectivamente
start_netmeeting_filter
e
stop_netmeeting_filter, que se encontram descritos no Anexo I. Adicionalmente, poderá
construir novas regras utilizando a informação contida no Anexo J.
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6 Referências
[1] P. Estrela, A. Grilo, T. Vazão e M. Nunes, “Terminal Independent Mobile IP (TIMIP)”,
Internet draft, draft-estrela-timip-00.txt, work in progress, Março 2002.
[2] Y Bernet et al, “An architecture for Differentiated Services”, IETF, RFC 2475, Dezembro
1998.
[3] L. Torvalds, “Linux kernel release 2.4.xx REAME”, incluído no kernel, Outubro 2001
[4] J. Malinen, “Host AP driver for Intersil Prism2”, http://people.ssh.com/jkm/Prism2/,
Março 2002
[5] P. Catelas, J. Calhariz, P. Estrela, “DSR Manual”, INESC, Documento interno (incluído
no package DSR), Janeiro de 2002.
[6] M. Devera, “HTB Linux queuing discipline manual”, http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/,
Fevereiro 2002
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Anexo A: Opções de configuração do kernel
#
# Code maturity level options
#
CONFIG_EXPERIMENTAL=y
#
# Loadable module support
#
CONFIG_MODULES=y
CONFIG_MODVERSIONS=y
CONFIG_KMOD=y
#
# General setup
#
CONFIG_NET=y
#
# PCMCIA/CardBus support
#
# CONFIG_PCMCIA is not set
#
# Networking options
#
CONFIG_PACKET=y
# CONFIG_PACKET_MMAP is not set
CONFIG_NETLINK_DEV=y
CONFIG_NETFILTER=y
CONFIG_NETFILTER_DEBUG=y
CONFIG_FILTER=y
CONFIG_UNIX=y
CONFIG_INET=y
CONFIG_IP_MULTICAST=y
CONFIG_IP_ADVANCED_ROUTER=y
CONFIG_IP_MULTIPLE_TABLES=y
CONFIG_IP_ROUTE_FWMARK=y
CONFIG_IP_ROUTE_NAT=y
CONFIG_IP_ROUTE_MULTIPATH=y
CONFIG_IP_ROUTE_TOS=y
CONFIG_IP_ROUTE_VERBOSE=y
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# CONFIG_IP_ROUTE_LARGE_TABLES is not set
# CONFIG_IP_PNP is not set
CONFIG_NET_IPIP=y
# CONFIG_NET_IPGRE is not set
CONFIG_IP_MROUTE=y
# CONFIG_IP_PIMSM_V1 is not set
# CONFIG_IP_PIMSM_V2 is not set
# CONFIG_ARPD is not set
CONFIG_INET_ECN=y
CONFIG_SYN_COOKIES=y
#
#
IP: Netfilter Configuration
#
CONFIG_IP_NF_CONNTRACK=m
CONFIG_IP_NF_FTP=m
# CONFIG_IP_NF_IRC is not set
CONFIG_IP_NF_QUEUE=m
CONFIG_IP_NF_IPTABLES=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_LIMIT=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_MAC=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_MARK=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_MULTIPORT=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_TOS=m
# CONFIG_IP_NF_MATCH_AH_ESP is not set
# CONFIG_IP_NF_MATCH_LENGTH is not set
# CONFIG_IP_NF_MATCH_TTL is not set
CONFIG_IP_NF_MATCH_TCPMSS=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_STATE=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_UNCLEAN=m
CONFIG_IP_NF_MATCH_OWNER=m
CONFIG_IP_NF_FILTER=m
CONFIG_IP_NF_TARGET_REJECT=m
CONFIG_IP_NF_TARGET_MIRROR=m
CONFIG_IP_NF_NAT=m
CONFIG_IP_NF_NAT_NEEDED=y
CONFIG_IP_NF_TARGET_MASQUERADE=m
CONFIG_IP_NF_TARGET_REDIRECT=m
# CONFIG_IP_NF_NAT_SNMP_BASIC is not set
CONFIG_IP_NF_NAT_FTP=m
CONFIG_IP_NF_MANGLE=m
CONFIG_IP_NF_TARGET_TOS=m
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CONFIG_IP_NF_TARGET_MARK=m
CONFIG_IP_NF_TARGET_LOG=m
# CONFIG_IP_NF_TARGET_ULOG is not set
CONFIG_IP_NF_TARGET_TCPMSS=m
CONFIG_IP_NF_COMPAT_IPCHAINS=m
CONFIG_IP_NF_NAT_NEEDED=y
# CONFIG_IP_NF_COMPAT_IPFWADM is not set
# CONFIG_IPV6 is not set
# CONFIG_KHTTPD is not set
# CONFIG_ATM is not set
# CONFIG_VLAN_8021Q is not set
CONFIG_IPX=m
# CONFIG_IPX_INTERN is not set
CONFIG_ATALK=m
# CONFIG_DECNET is not set
# CONFIG_BRIDGE is not set
# CONFIG_X25 is not set
# CONFIG_LAPB is not set
# CONFIG_LLC is not set
# CONFIG_NET_DIVERT is not set
# CONFIG_ECONET is not set
# CONFIG_WAN_ROUTER is not set
# CONFIG_NET_FASTROUTE is not set
# CONFIG_NET_HW_FLOWCONTROL is not set
#
# QoS and/or fair queueing
#
CONFIG_NET_SCHED=y
CONFIG_NET_SCH_CBQ=m
CONFIG_NET_SCH_HTB=m
CONFIG_NET_SCH_CSZ=m
CONFIG_NET_SCH_PRIO=m
CONFIG_NET_SCH_RED=m
CONFIG_NET_SCH_SFQ=m
CONFIG_NET_SCH_TEQL=m
CONFIG_NET_SCH_TBF=m
CONFIG_NET_SCH_GRED=m
CONFIG_NET_SCH_DSMARK=m
CONFIG_NET_SCH_INGRESS=m
CONFIG_NET_QOS=y
CONFIG_NET_ESTIMATOR=y
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CONFIG_NET_CLS=y
CONFIG_NET_CLS_TCINDEX=m
CONFIG_NET_CLS_ROUTE4=m
CONFIG_NET_CLS_ROUTE=y
CONFIG_NET_CLS_FW=m
CONFIG_NET_CLS_U32=m
CONFIG_NET_CLS_RSVP=m
CONFIG_NET_CLS_RSVP6=m
CONFIG_NET_CLS_POLICE=y
#
# Network device support
#
CONFIG_NETDEVICES=y
CONFIG_DUMMY=y
CONFIG_ETHERTAP=m
#
# Wireless LAN (non-hamradio)
#
CONFIG_NET_RADIO=y
CONFIG_NET_WIRELESS=y
#
# Kernel hacking
#
CONFIG_DEBUG_KERNEL=y
CONFIG_DEBUG_SLAB=y
CONFIG_MAGIC_SYSRQ=y
CONFIG_DEBUG_SPINLOCK=y
Nota 20/09/04: desligar “unsynched TSC support” (#define 586TSC)
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Anexo B: Script de lançamento do deamon de mobilidade TIMIP
#acerto do relógio de acordo com o relógio da GW
ntpdate -b GW
if [ $? != 0 ]; then
echo "sincronização do tempo falhou"
exit
fi
#configuração N2 do nome da rede 802.11
iwconfig wlan0 essid “test”
#configuração N2 da frequência de operação da placa 802.11
iwconfig wlan0 channel X
#configuração N2 da força do sinal para não estar no máximo
iwconfig wlan0 txpower -10
#lançamento do deamon com prioridade máxima relativamente a outros programas de
espaço de utilizador, e com a opção de ARPs permanentes
nice -20 eipnode –A
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Anexo C: Ficheiro de configuração eipnode.conf do deamon de mobilidade TIMIP
#GW
GW: YES
root: (wire, eth0, 194.117.35.34)
leaves: (wire, eth1, 194.117.35.115), (wire, eth2, 194.117.35.116)
GW IP address:
194.117.35.54
EIP_timeout:
1
Refresh:
15
MH_timeout:
66
#AP1
GW: NO
root: (wire, eth0, 194.117.35.113)
leaves: (wireless, wlan0)
GW IP address:
194.117.35.54
EIP_timeout:
1
Refresh:
15
MH_timeout:
66
#AP2
GW: NO
root: (wire, eth0, 194.117.35.114)
leaves: (wireless, wlan0)
GW IP address:
194.117.35.54
EIP_timeout:
1
Refresh:
15
MH_timeout:
66
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Anexo D: Ficheiro de configuração mhdata.gw dos clientes da rede
#cliente 1 WINDOWS, interface lucent
194.117.35.126 00:02:2D:02:2E:25
#cliente 2 LINUX, interface lucent
194.117.35.120 00:02:2D:02:2C:DC
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Anexo E: Script de configuração do cliente em Linux
#configuração N2 do nome da rede 802.11
iwconfig wlan0 essid “test”
#configuração N2 do tipo de operação 802.11
iwconfig wlan0 mode managed
#configuração N2 do valor da sensibilidade 802.11
iwconfig wlan0 sens 3
#configuração N3 da interface wireless wlan0
ifconfig wlan0 194.117.35.XXX netmask 255.255.255.255
#indicação do default gateway acessível pela interface wireless
route add 1.1.1.1 wlan0
route add default gw 1.1.1.1
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Anexo F: Chaves do registry a serem alteradas
Usando o programa regedit do windows 2000, dever-se-á alterar as chaves que a seguir se
apresentam para o valor “255.255.255.255”. Esta operação tem que ser feita de todas as vezes
que se alterar a configuração do nível 3 TCP/IP no control panel.
local_machine/system/current_control_set/services/tcpip/parameters/interfaces/XXX/s
ubnetmask
local_machine/system/current_control_set/services/{XXX}/parameters/tcpip/subnetmask
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Anexo G: Comandos básicos de configuração do deamon dsr
•
dev <dev-name> [is <dev-type>] [scheduler <sched>] [linkcap <linkcap>]
<dev-type> : core-if | border-if
<sched> : none | prio | htb | cbq | prio+htb | prio+cbq
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Este comando indica as características de um interface fisico do router, o seu
tipo, que scheduler é escolhe os pacotes e qual a velocidade física do meio.
Exemplo: dev eth2 scheduler htb linkcap 10Mbit
•
start [<dev-name>]
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Este comando instala as componentes de controlo de tráfego de ingress/egress,
filas e
schedulers para suportar o DiffServ
Exemplo: start eth2
•
stop [<dev-name>]
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Para as componentes de controlo de tráfego.
Exemplo: stop eth2
•
class <class> on <dev-name> has <rate> [ceil <ceil-rate>]
<class> : EF | CTRL | AF1 | AF2 | AF3 | AF4 | BE
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Este comando actua no schduler instalado no egress da interface para configurar
a percentagem de largura de banda desta classe em relação às outras.
Exemplo: class EF on eth1 has 2Mbit ceil 2Mbit
•
config
Returns: <current-config>
Retorna os parametros actuais do dsr.
Exemplo: config
•
outfilter add (<dev-name>|all) [<bottom>] [<local>] class <class> <match_rule>*
Where <class> : EF | AF1 | AF2 | AF3 | AF4 | BE | CTRL
retorna: Handle <policer-handle> | Error: <error-desc>
Este comando vai adiciona um filtro com o mesmo formato de "filter" na SAIDA da
interface especificada, ou em todas as interfaces ("all"). So e' activado com o
comando "start". Dependendo da flag "local", o filtro e' aplicado ao trafego
gerado localmente, ou a TODO trafego que passa no router. Aceita <match_rule>
vazia em conjuncao com "local" para indicar todos os pacotes gerados localmente.
Exemplo: outfilter add eth1 class EF dst 1.2.3.4
Exemplo: outfilter add ALL
local class BE dport 5000
Exemplo: outfilter add ALL
local bottom class BE dport 5000
Exemplo: outfilter add ALL
bottom local class CTRL
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Anexo H: Script de configuração dsr.conf do deamon dsr
# Configuração dos devices do sistema: scheduler HTB, débito de 10 Mbit/s
dev eth0
is core-if
scheduler htb linkcap 10Mbit
dev wlan0 is border-if scheduler htb linkcap 11Mbit
# Configuração das classes AFx – não utilizadas
class AF1 on eth0 has 0.001Mbit
class AF2 on eth0 has 0.001Mbit
class AF3 on eth0 has 0.001Mbit
class AF4 on eth0 has 0.001Mbit
class AF1 on wlan0 has 0.001Mbit
class AF2 on wlan0 has 0.001Mbit
class AF3 on wlan0 has 0.001Mbit
class AF4 on wlan0 has 0.001Mbit
# Configuração das classes EF e BE
class EF on eth0
has 6Mbit max 10Mbit
class BE on eth0
has 1Mbit max 10Mbit
class EF on wlan0 has 6Mbit max 10Mbit
class BE on wlan0 has 1Mbit max 11Mbit
######### Filtros Locais
#tráfego do gerador de tráfego: classe BE
outfilter add all
LOCAL class BE dport 6666
#sinalização TIMIP: classe EF
outfilter add all BOTTOM LOCAL class EF icmp 200
#tráfego ICMPs: classe BE
outfilter add all BOTTOM LOCAL class BE icmp 0/0
#Todo o restante tráfego: classe de Controlo
outfilter add all BOTTOM LOCAL class CTRL
# Inicia o deamon
start
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Anexo I: Comandos dinâmicos do dsr
•
policer add <dev-name> class<class> rate <rate-dp1> [<rate-dp2> <rate-dp3>]
Where <class> : EF | AF1 | AF2 | AF3 | AF4 | BE | CTRL
Retorna: Handle <policer-handle> | Error: <error-desc>
Este comando adiciona um
especificada.
bloco policiador no
ingress na
interface border
Exemplo: policer add eth1 class EF rate 1Mbit
•
policer mod <policer-handle> rate <rate-dp1> [<rate-dp2> <rate-dp3>]
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Modifica os rates de um policiador.
Exemplo: policer mod 1 rate 2Mbit 1Mbit 500kbit
•
policer del <policer-handle>
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Apaga um policiador, sem não existirem filtros a utiliza-lo.
Exemplo: policer del 1
•
filter serialize [off]
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Controla a opção global de serialização dos filtros.
Exemplo: filter serialize off
•
filter add [<bottom>] policer <policer-handle> [DP <dp>] <match_rule>*
<dp> : 1 | 2 | 3
<match_rule> : protocol <proto>[/<mask>]
(mask 0..0xFF)
<match_rule> : src <ipaddr>[/<mask>]
(mask 0..32)
<match_rule> : dst <ipaddr>[/<mask>]
(mask 0..32)
<match_rule> : sport <port>[/<mask>]
(mask 0..0xFFFF)
<match_rule> : dport <port>[/<mask>]
(mask 0..0xFFFF)
<match_rule> : dsfield <dsmark>[/<mask>]
(mask 0..0xFF)
<match_rule> : icmp <type>[/<mask>]
(mask 0..0xFF; default 0xff)
Retorna: Handle <filter-handle> | Error: <error-desc>
Adiciona um filtro que será policiado pelo policiador indicado.
A opção “bottom” indica se este filtro é colocado depois de todos os filtros
normais.
Exemplo: filter add policer 1 src 1.2.3.4/16 dport 5000
Exemplo: filter add bottom policer 2 DP 3 src 1.2.3.4/16
•
filter del <filter-handle>
Retorna: Ok | Error: <error-desc>
Apaga um filtro.
Exemplo: filter del 1
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Anexo J: Scripts de configuração dinâmica do NetMeeting
### start_static_filter_netmeeting
# macros deste script
GW=gw
GW_ITF=eth0
AP1=ap1
AP2=ap2
AP_ITF=wlan0
CLASS=EF
FILTER="dport 0xc100/0xff00"
#border GW
ds -h $GW policer
add $GW_ITF class $CLASS rate 10Mbit
ds -h $GW filter
add policer 1 $FILTER
#border AP1
ds -h $AP1 policer add $AP_ITF class $CLASS rate 10Mbit
ds -h $AP1 filter
add policer 1 $FILTER
#border AP2
ds -h $AP2 policer add $AP_ITF class $CLASS rate 10Mbit
ds -h $AP2 filter
add policer 1 $FILTER
### stop_static_filter_netmeeting
#remove filtros
ds -h $GW
filter
del 1
ds -h $AP1 filter
del 1
ds -h $AP2 filter
del 1
#remove policiadores
ds -h $GW
policer
del 1
ds -h $AP1 policer
del 1
ds -h $AP2 policer
del 1
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