a realidade aumentada aplicada ao gerenciamento de redes ... · na década de 70, a introdução do...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSINSTITUTO DE INFORMÁTICA
ANIBAL SANTOS JUKEMURA
A Realidade AumentadaAplicada ao Gerenciamento de
Redes de Computadores
Goiânia2007
ANIBAL SANTOS JUKEMURA
A Realidade AumentadaAplicada ao Gerenciamento de
Redes de Computadores
Dissertação apresentada ao Programa de Pós–Graduação do Instituto de Informática da Universi-dade Federal de Goiás, como requisito parcial paraobtenção do título de Mestre em Ciência da Compu-tação.
Área de concentração: Visualização de Informa-ções e Redes de Computadores
.
Orientador: Prof. Dr. Hugo Alexandre Dantas doNascimentoCo–Orientador: Prof. Dr. Fábio Moreira Costa
Goiânia2007
ANIBAL SANTOS JUKEMURA
A Realidade AumentadaAplicada ao Gerenciamento de
Redes de Computadores
Dissertação defendida no Programa de Pós–Graduação do Ins-tituto de Informática da Universidade Federal de Goiás comorequisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ciênciada Computação, aprovada em 23 de Fevereiro de 2007, pelaBanca Examinadora constituída pelos professores:
Prof. Dr. Hugo Alexandre Dantas do NascimentoInstituto de Informática – UFG
Presidente da Banca
Prof. Dr. Fábio Moreira CostaInstituto de Informática – UFG
Prof. Dr. Alexandre CardosoFaculdade de Engenharia Elétrica (FEELT) - UFU
Prof. Dr. Eduardo Simões de AlbuquerqueInstituto de Informática (INF) - UFG
Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ouparcial do trabalho sem autorização da universidade, do autor e doorientador.
Anibal Santos Jukemura
Graduou–se em Ciências da Computação na UFG - UniversidadeFederal de Goiás. Durante sua graduação, foi monitor no depar-tamento de Informática da UFG e pesquisador do CNPq em umtrabalho de iniciação científica no mesmo departamento. Tornou-seespecialista em Redes de Computadores pela Universidade Federalde Lavras-MG. Durante a especialização, implementou uma ferra-menta para o auxílio ao estudo acadêmico de Linguagens Formais eAutômatos. Atualmente desenvolve pesquisas sobre visualização dedados de rede de computadores através de Realidade Aumentada.
À minha querida esposa Gessilene, meu eterno amor.
Agradecimentos
Agradeço em especial, À Deus, pelo seu imenso amor e graça. Por
Vossa vontade caminhei até aqui.
À minha esposa fiel e dedicada, que mesmo não tendo minha atenção
merecida, sempre esteve ao meu lado.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Hugo, por ter acreditado em mim.
Ao meu co-orientador, Prof. Dr. Fábio Moreira. Suas considerações,
sugestões e críticas foram de extrema relevância.
Aos Srs. Ildeu, Sinair, André Allen, Daniel Stone e Daniel Ribeiro que
cederam seus preciosos tempos para avaliarem a pesquisa.
A todos o meu sincero: “Muito Obrigado!”
“Confia ao SENHOR as tuas obras, e os tesus desígnios serãoestabelecidos”
Provérbios 16:3,A Bíblia Sagrada.
Resumo
Jukemura, Anibal. A Realidade Aumentada Aplicada ao Geren-ciamento de Redes de Computadores. Goiânia, 2007. 89p. Disser-tação de Mestrado. Instituto de Informática, Universidade Federal deGoiás.
A presente dissertação investiga o uso da tecnologia de Realidade Aumentada
como suporte a atividades de gerenciamento redes de computadores. Este é
um trabalho que tem intenção de complementar atividades de gerência de re-
des e até mesmo servir para auxiliar na formação de novos administradores
de rede. É apresentada uma estrutura de software para integração da Reali-
dade Aumentada com ferramentas não gráficas tradicionais de gerenciamento
de redes. São discutidos também algumas aplicações protótipos desenvolvidas
para testar essa estrutura e demonstrar sua factibilidade.
Palavras–chave
Realidade Aumentada, Gerenciamento de Redes, Visualização de In-
formações, ARToolkit.
Abstract
Jukemura, Anibal. A Realidade Aumentada Aplicada ao Ge-renciamento de Redes de Computadores. Goiânia, 2007. 89p.MSc. Dissertation. Instituto de Informática, Universidade Federal deGoiás.
The present dissertation investigates the use of Augmented Reality for sup-
porting network management activities. Its aim is to provide a complemen-
tary tool for network management activities, as well as for training new
network managers. A software framework that integrates augmented rea-
lity with traditional non-graphical network management tools is presented.
The document also describes a few prototype applications for testing the fra-
mework and demonstrating its factibility.
Keywords
Augmented Reality, Network Management, Visualization of Informa-
tion, ARToolkit.
Sumário
Lista de Figuras 11
Lista de Tabelas 13
1 Introdução 141.1 Objetivos 151.2 Organização da Dissertação 16
2 Revisão Bibliográfica 172.1 Gerenciamento de Redes de Computadores 172.2 Conceitos Básicos de Visualização de Informações 19
2.2.1 Efetividade e Expressividade 212.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 22
2.3.1 Visualização de Informações no Gerenciamento de Redes deComputadores 24
2.4 A Realidade Aumentada 312.5 Trabalhos Relacionados 36
2.5.1 O Objetivo do AR Tracert 362.5.2 Descrição funcional do AR Tracert 372.5.3 Comparação do AR Tracert com o Presente Trabalho 38
2.6 Categorização dos Modelos de Gerenciamento de Redes deComputadores 38
3 O Framework ARNet 423.1 A arquitetura do ARNet 423.2 Modelos de Gerenciamento de Redes 463.3 Associações de Marcadores Visuais e Dispositivos 48
4 Implementações 524.1 Aplicação ARNETVIS 544.2 Aplicação Mobile-ARNETVIS 614.3 Aplicação WB-ARNETVIS 65
5 Avaliação 715.1 Descrição do experimento 715.2 Discussão 75
6 Conclusão 796.1 Considerações Finais 796.2 Trabalhos Futuros 80
Referências Bibliográficas 82
A Descrição do CD-ROM que Acompanha este Trabalho 85A.1 Instruções de Instalação 85
B Material Utilizado na Avaliação do Framework 87B.1 Atividades Propostas para a Avaliação das Aplicações 87B.2 Questionário de Avaliação 89
Lista de Figuras
2.1 Reconhecimento de padrões. 202.2 Visualização textual dos dados coletados pela ferramenta
“nmap”. 242.3 Uso de uma GUI para a visualização dos dados coletados
pela ferramenta “nmap”. 252.4 Nagios: Aplicação de cores, textos e tabelas 262.5 Nagios: representação visual das informações coletadas 272.6 Nagios: desenhos de grafos com um esquema de cores 282.7 Nagios: exemplo do uso de gráfico de linhas 282.8 Gráfico de Linhas usados pelos MRTG 292.9 Nessus: exemplo de uma representação visual dos dados
coletados 292.10 Uso de gráficos de pizza na visualização do Nessus 302.11 Etherape: desenho circular de um grafo 302.12 Inserção de publicidade através de RA. 322.13 Um símbolo com marcas fiduciais. 322.14 Funcionamento do ARToolkit. 332.15 Realidade Aumentada com Optical See Through. 342.16 Realidade Aumentada com Video See Through. 342.17 Realidade Aumentada Baseada em Projetores. 342.18 Realidade Aumentada Baseada em Projetores: ilustração funci-
onal. 352.19 Realidade Aumentada Baseada em Monitor. 352.20 AR Tracert 372.21 Interagindo com o AR Tracert 37
3.1 Arquitetura da Aplicação: modelo em camadas. 433.2 Diagrama esquemático do Gerenciamento “on-site”. 473.3 Diagrama esquemático do Gerenciamento Remoto. 483.4 Esquema de Associação “um-para-um”. 503.5 Esquema de Associação “um-para-muitos”. 51
4.1 Exemplo de associações entre os símbolos e as funções derede do framework). 54
4.2 PingAR com vinte hosts monitorados. 584.3 NmapeAR: vinte hosts com portas abertas (verdes), filtradas
(amarelas) e fechadas (vermelhas). 584.4 NmapeAR: portas TCP e UDP de um host selecionado pelo
usuário através do “palito” de interação. 59
4.5 Aplicação ARuptime: configuração de gerenciamento re-moto para visualizar o uptime de dezoito hosts simultanea-mente. 59
4.6 Aplicação ARsnmp: Detecção simultânea do sistema opera-cional em dez hosts. 60
4.7 Aplicação ARnetload: gráficos com a quantidade de paco-tes de entrada/saída para cada host monitorado. 60
4.8 Os seis serviços de RA no Mobile-ARNETVIS. 614.9 Mobile-ARNETVIS executando o serviço PingAR em dois equi-
pamentos. 624.10 Exemplo de Funcionamento do Mobile-ARNETVIS. 644.11 WB-ARNET: uso do serviço PingAR em quatro hosts 654.12 Aplicação WB-ARNETVIS: usando o ARuptime para visualizar
o uptime de quatro hosts, sendo dois ativos e dois inativos. 674.13 WB-ARNETVIS: uso da aplicação ARsnmp para a detecção
simultânea de informações obtidas via protocolo SNMP. 684.14 Arnetload usado no modelo um-para-muitos (Os símbolos
podem ser movidos). 694.15 Usando o WB-ARNETVIS em trabalho cooperativo. Exemplo
do serviço ARsnmp 69
Lista de Tabelas
2.1 Acuidade de percepção de atributos visuais 232.2 Categorias para os modelos de gerenciamento de rede 39
4.1 Mapeamento dos serviços e das formas de visualiza-ção/gerenciamento 70
CAPÍTULO 1Introdução
Segundo Soares [23], “Uma Rede de Computadores é formada por um
conjunto de Módulos Processadores (MPs) capazes de trocar informações e
compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação.”
Na década de 70, a introdução do conceito de redes de computadores
contribuiu para o compartilhamento de dispositivos, periféricos e equipamen-
tos caros como impressoras, dispositivos de armazenamento em massa, mo-
dems de alta velocidade etc.
Entretanto, o crescimento histórico natural do número de usuários
e o constante surgimento de aplicações cada vez mais complexas tornaram
o compartilhamento de recursos computacionais um aspecto secundário. As
redes de computadores passaram a ser integradas às organizações e empresas
como uma ferramenta imprescindível para o aumento de produtividade e para
a economia de seus recursos e para dar suporte a comunicação entre pessoas.
A sofisticação da tecnologia vem imprimindo um ritmo acelerado à
pesquisa em redes de computadores, provocando uma alta demanda por
soluções que garantam a disponibilidade e a integridade das informações no
ambiente corporativo.
Na Internet e em redes de computadores em geral, mais serviços são
disponibilizados aos usuários, criando cenários cada vez mais complexos que
envolvem sistemas de missão crítica - aqueles que nunca podem parar.
A forma com que a comunicação através dos elementos de rede vem
sendo ampliada pede que as informações e serviços estejam disponíveis em
tempo real, vinte quatro horas nos sete dias da semana. Apoiado em uma
solução completa, apenas o hábito diário de se aplicar técnicas diversas de
gerenciamento de rede é capaz de manter o índice de qualidade necessário
para a disponibilidade contínua dessas informações.
O gerenciamento em si envolve questões relacionadas como o monito-
ramento e controle dos recursos alocados à rede, bem como a identificação e a
solução de suas eventuais falhas. A verificação de problemas de conectividade
1.1 Objetivos 15
em dispositivos e cortes bruscos de canais de comunicação entre os dispositi-
vos principais de uma rede exemplificam tais questões.
No entanto, é sabido que o gerenciamento de redes de computado-
res é, essencialmente, uma atividade complexa e impossibilitada de ser exer-
cida apenas pelo esforço humano. Tal complexidade exige o uso de soluções
automatizadas nas ferramentas de administração e gerenciamento de redes
de computadores. Assim sendo, as ferramentas de administração e gerencia-
mento de redes acabam sendo os principais artifícios utilizados pelos admi-
nistradores na execução de suas atividades principais.
Sob esse aspecto, é importante que tais ferramentas de gerência se
tornem cada vez mais eficientes e amigáveis [20], a fim de reduzir o tempo e
a quantidade de recursos gastos pelos administradores de redes.
Este trabalho se propõe, portanto, apresentar um framework que
permita explorar o uso de técnicas de realidade aumentada (RA) como forma
de auxiliar o gerente de redes na sua atividade de monitoramento. A RA
oferece uma visualização inovadora, mais amigável e eficiente ao realizar
a superposição de objetos virtuais e de informações textuais coletadas por
ferramentas de gerência de rede, aos equipamentos de rede monitorados do
“mundo real”.
1.1 Objetivos
Mais especificamente, o trabalho visa:
• explorar o uso da RA para incrementar a percepção humana das infor-
mações coletadas através de ferramentas e protocolos de gerência de re-
des;
• apresentar uma estrutura de software (framework), aqui chamada de
ARNet, que estende ferramentas de rede em modo texto, através da
combinação das mesmas com RA e técnicas de visualização de informa-
ções [6];
• auxiliar administradores de rede a executarem suas atividades ou trei-
narem novos gerentes de rede; e
• construir um conjunto de ferramentas e protótipos baseados no ARNet
que facilitem a administração de ambientes de redes e que demonstrem
a viabilidade da abordagem.
1.2 Organização da Dissertação 16
1.2 Organização da Dissertação
O restante deste documento está organizado como se segue: o Capí-
tulo 2 apresenta uma revisão bibliográfica dos conceitos introdutórios sobre
realidade aumentada, gerenciamento de redes e visualização de informações.
O Capítulo 3 descreve a arquitetura geral do framework proposto, mostrando
a interface entre ferramentas tradicionais de gerenciamento de redes e um
Módulo de Visualização. O Capítulo 4 apresenta as implementações realiza-
das para explorar o gerenciamento de redes com RA. No Capítulo 5 uma ava-
liação da proposta por especialistas da área é apresentada. Finalmente, no
Capítulo 6, são discutidos os resultados e extensões futuras deste trabalho.
CAPÍTULO 2Revisão Bibliográfica
Neste capítulo, serão apresentados alguns dos principais recursos uti-
lizados por administradores na prática de gerenciamento de redes de compu-
tadores. Serão apresentados também os conceitos essenciais de visualização
de informações e realidade aumentada a serem utilizados em atividades diá-
rias gerenciamento de redes de computadores. Por fim, será apresentada uma
seção que descreve trabalhos relacionados encontrados durante o desenvolvi-
mento desta pesquisa.
2.1 Gerenciamento de Redes de Computadores
Atualmente, as tecnologias de redes são um instrumento imprescindí-
vel para a execução das atividades da grande maioria das empresas informa-
tizadas. O avanço tecnológico observado na área de tecnologia de redes tem
aumentado a busca por profissionais capacitados a atuar nesta área, valori-
zando de maneira importante o profissional atualizado e com boa qualificação.
De uma forma geral, a formação do profissional de redes ocorre de uma
maneira lenta e gradual. Apesar de suas atividades estarem bem definidas,
um gerente de redes deve passar por um intenso processo de aprendizado que
envolve conhecimentos detalhados, teóricos e práticos, desde a implantação
de uma rede de computadores até o estudo dos protocolos nela empregados.
As atividades essenciais de um gerente ou administrador de redes de
computadores envolvem, simplificadamente, desenvolver, implantar, monito-
rar, analisar e controlar a rede, bem como seus recursos computacionais. Es-
sas atividades englobam tarefas básicas como as de reunir e tratar informa-
ções sobre os principais recursos, elaborar diagnósticos, reportar problemas, e
desenvolver e implementar suas soluções.
Além disso, um gerente de redes deve ser capaz de desenvolver com-
petências não só para garantir o conhecimento e a utilização das tecnolo-
gias, equipamentos, ferramentas e sistemas operacionais de redes existentes,
2.1 Gerenciamento de Redes de Computadores 18
mas principalmente saber aplicar essas competências através da proposição
das melhores soluções quanto às especificações e suas configurações, voltadas
para organizações de diversos portes e áreas.
Outras competências complementares, mas não menos importantes,
devem ser desenvolvidas através de vivências reais e de simulação com
estudos de caso e com uma fundamentação teórica atualizada. Notadamente,
é importante que o profissional saiba lidar com problemas que afetam as redes
de computadores e que possa usar sua competência tecnológica para obter os
melhores resultados, considerando as particularidades de cada situação.
Especificamente, os problemas mais comuns enfrentados por um ge-
rente de redes encontram-se em:
• falhas no cabeamento ou em outros dispositivos físicos ou lógicos (softwa-
res) que afetam a conectividade;
• colisões excessivas no ambiente de rede (possivelmente causados pela
falha de alguma placa de rede ou por vários hubs conectados em cascata;
• endereços IP mal distribuídos ou até mesmo duplicados na rede;
• baixa taxa de transferência de dados (causada por colisões de rede ou
por uploads/downloads inesperados de grandes quantidades de dados);
e
• ataques de hackers a recursos de redes vulneráveis, os quais comprome-
tem o funcionamento de serviços críticos e a privacidade dos dados.
Atualmente, existe um grande número de ferramentas para auxiliar o
gerente a executar sua função e evitar as principais ocorrências de falhas na
rede. Frisch [12] apresenta quatro ferramentas open source que, em sua visão,
são essenciais para qualquer gerente de redes. São elas:
• Cfengine [5], que lida com a administração centralizada da configuração
de servidores (ou estações);
• Nagios [14] (ex-Netsaint), que monitora uma grande variedade de pro-
priedades de sistemas de máquinas em rede, incluindo medições de de-
sempenho de um computador em termos de características de funciona-
mento, como balanço de carga, espaço livre em disco etc.;
• OpenLDAP [30], ferramenta open source que usa o protocolo LDAP
(Lightweight Directory Access Protocol) para gerenciar o armazenamento
de informações (incluindo também dados sobre usuários, senhas e má-
quinas); e
2.2 Conceitos Básicos de Visualização de Informações 19
• Amanda [8], uma ferramenta para backups distribuídos.
Dentre outras ferramentas, destacam-se ainda:
• Nessus [10]: para verificação de falhas/vulnerabilidades de segurança;
• Snort [21]: sistema de detecção de intrusões na rede;
• BASE [15]: para gerar gráficos e relatórios, por exemplo a partir de um
banco de dados de alertas gerado pelo Snort;
• Etherape [25]: analisador de protocolos de rede;
• MRTG [19]: ferramenta de monitoração que gera páginas HTML com
gráficos sobre dados coletados a partir de SNMP ou scripts externos;
• Nmap [13]: ferramenta de varredura de portas (port scan) que opera em
modo CUI (console user interface) usada para se saber quais serviços
estão rodando em determinado host e também como um escaneador de
hosts; e
• IpTables/Ipchains [29]: atuam como firewall padrão de redes.
Muitas dessas ferramentas são baseadas em comandos shell (execu-
tados a partir de um interpretador de linha de comandos) e apresentam suas
informações em modo textual. Algumas ferramentas possuem interface grá-
fica nativa ou um frontend gráfico associado, que serve para auxiliar o usuário
a coletar e interpretar todos os dados dos recursos de redes. Essas ferramen-
tas não são difíceis de se utilizar, contanto que haja um treinamento inicial do
usuário.
Neste cenário, a Realidade Aumentada destaca-se como uma interface
gráfica mais avançada, a qual permite uma maior integração entre os dados
coletados e as imagens dos respectivos dispositivos gerenciados. Nas próximas
seções são apresentados os principais conceitos sobre visualização de informa-
ções e sobre realidade aumentada.
2.2 Conceitos Básicos de Visualização de Infor-
mações
A visualização de informações [6] é uma área da ciência que se preo-
cupa em pesquisar e construir formas visuais diversificadas. Tais formas per-
mitem a apresentação de dados abstratos de um modo que o usuário, através
2.2 Conceitos Básicos de Visualização de Informações 20
de sua percepção visual, possa melhor reconhecer, compreender e/ou descobrir
novas informações contidas nos mesmos.
A percepção visual naturalmente apresenta uma série de vantagens
em comparação com os demais sentidos do ser humano. A principal delas
relaciona-se com a maior capacidade de condensação de informações que uma
simples visualização pode apresentar. Segundo Debray [9], “A imagem através
do olhar tem a característica de apalpar, acariciar, devorar ou insinuar-se e
pode tocar ou ainda, penetrar. O homem, pela visão agarra, prende, retém;...
O segredo da força das imagens é a força do inconsciente no homem”.
Outra vantagem da visualização decorre do fato do sentido da visão
ser rápido e paralelo. É possível, por exemplo, dar atenção a um objeto de
interesse específico, sem perder de vista (obviamente, com menos detalhes) o
que está acontecendo ao redor.
O sistema visual é também naturalmente preparado para reconhecer
padrões. Na Figura 2.1, por exemplo, é possível localizar a forma geométrica
do triângulo facilmente.
Figura 2.1: Reconhecimento de padrões.
Por fim, as visualizações auxiliam o processo cognitivo e também fun-
cionam como uma extensão da memória do ser humano. Em diversas ativida-
des desenvolvidas pelo homem, diagramas, imagens, anotações e rascunhos
ajudam, em geral, na compreensão e solução de um determinado problema e
exercitam a prática da memorização.
2.2 Conceitos Básicos de Visualização de Informações 21
2.2.1 Efetividade e Expressividade
Quanto maior for a expressividade e efetividade de uma visualização,
melhor será a compreensão do quê os dados observados representam [11]. Diz-
se que uma visualização é considerada expressiva, se for capaz de mostrar os
dados de interesse do usuário e nada mais. Adicionalmente, para se obter
uma visualização efetiva, deve-se tornar a percepção dos dados mais rápida
e induzir a uma quantidade menor de erros de interpretação do que outras
formas de visualizar os mesmos dados.
Sem expressividade e efetividade, uma visualização pode não ser ca-
paz de enfatizar padrões relevantes nos dados, o que não gera informações
novas além do que já é trivialmente conhecido. Além disso, uma visualização
sem esses atributos pode ser de difícil entendimento ou, em situações extre-
mas, sugerir padrões que na verdade não existem, ocasionando fatalmente
uma interpretação errônea dos dados.
Características como cor, dimensionalidade, perspectiva, luminosi-
dade, tamanho e forma dos objetos são fatores que auxiliam no processo de
cognição e que podem ser explorados na construção de visualizações efetivas.
Outros aspectos como existência de mecanismos de interação com os dados,
e a possibilidade de compactar uma grande quantidade de informações úteis
em uma mesma imagem contribuem também para a efetividade de uma visu-
alização.
Para aumentar a expressividade e efetividade de uma visualização,
são sugeridas as seguintes ações [6]:
• uso da simplicidade; em outras palavras, deve-se utilizar a forma mais
simples entre dois ou mais modos diferentes de se representar visual-
mente uma mesma informação. Isso pode ser feito através da eliminação
de gráficos e textos desnecessários da visualização;
• aumento da quantidade de dados por centímetro quadrado, com a apre-
sentação de uma maior quantidade de dados de interesse na imagem,
sem sobrecarregá-la;
• exploração da utilização de símbolos e de atributos visuais que facilitem
a percepção dos dados e dos padrões neles existentes; o uso de cores,
elementos em destaque e símbolos gráficos associados a dados abstratos
podem transmitir-lhes um melhor significado.
• integração de formas de interação com a visualização; e
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 22
• utilização de animações para mudar gradativamente uma visualização
sempre que necessário, de forma a preservar o “mapa mental” que o
usuário tem da imagem.
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização
de Informações
Em uma visualização de informações, os dados são abstratos, e não
há necessariamente uma representação geométrica inerente aos mesmos.
Neste caso, uma imagem deve ser gerada com base nos relacionamentos ou
informações que podem ser inferidos acerca dos dados.
O processo de se construir uma visualização, basicamente, consiste em
apoiar os atributos dos dados abstratos em atributos visuais de uma imagem.
Os dados abstratos a serem visualizados podem ser classificados nas
seguintes categorias principais [6]:
• Nominal – conjunto de elementos distintos, sem uma relação de ordem
entre eles. Exemplo: banana, maçã, pêra, goiaba;
• Ordinal – conjunto de elementos distintos, mas com uma relação de
ordem entre os mesmos. Exemplo: Primeiro, segundo, terceiro, ..., ou
segunda, terça, quarta, ... ; e
• Quantitativo – faixa de valores numéricos. Essa categoria pode ser
dividida em Intervalos (com valores discretos) e Razão (representando
uma faixa contínua de valores).
A associação dos dados quantitativos a uma imagem deve ocorrer de
acordo com a Tabela 2.1. Percebe-se que os atributos mais importantes devem
ser associados à posição de um elemento visual na tela. Os demais atributos
podem ser associados ao comprimento, inclinação e área do elemento etc.,
nesta ordem.
Em Sistemas de Visualização deve-se considerar a melhor forma de se
mapear informações para uma representação gráfica que facilite a sua inter-
pretação pelos usuários. Adicionalmente, deve-se fornecer meios que permi-
tam limitar a quantidade de informações a serem interpretadas, mantendo-os,
ao mesmo tempo, “cientes” do espaço total de informação.
É também necessário, possibilitar formas de manipulação do conjunto
de dados, tanto geométrica (rotações e zoom na representação gráfica, por
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 23
Tabela 2.1: Acuidade de percepção de atributos visu-
ais [11]
Percepção Dados Quantitativos Dados Ordinais Dados NominaisMaior Posição Posição Posição
Comprimento Densidade Croma de CorÂngulo Saturação de Cor Textura
Inclinação Croma de Cor ConexãoÁrea Textura Envolvimento
Volume Conexão DensidadeDensidade Envolvimento Saturação de Cor
Saturação de Cor Comprimento FormaCroma de Cor Ângulo Comprimento
Textura Inclinação ÂnguloConexão Área Inclinação
Envolvimento Volume ÁreaMenor Forma Forma Volume
exemplo) como analiticamente (redução ou expansão do conjunto de dados
exibido de acordo com algum critério determinado pelo usuário).
De uma maneira geral, as técnicas de visualização de informações
definem formas de representação gráfica dos dados abstratos de um domínio
de aplicação, a fim de que a representação visual utilizada induza a percepção
visual humana a gerar as interpretações e as compreensões necessárias à
dedução de um conseqüente novo tipo de conhecimento.
Card et al. [6] trazem uma discussão detalhada sobre o uso de estru-
turas dimensionais. Estruturas unidimensionais são tipicamente empregadas
para a apresentação de documentos de texto ou de linhas do tempo, podendo
ser combinadas com um segundo ou terceiro eixo para mostrar comparação
entre valores.
Estruturas visuais bidimensionais, como gráficos de linhas, barras,
pizza e mapas, são mais apropriadas para apresentar dados estatísticos,
descrever funções matemáticas ou visualizar informações geográficas.
Para dados com n dimensões (n maior que 3), técnicas mais elabora-
das são necessárias. Dentre elas, citam-se a Multidimensional Scalling [3],
Coordenadas Paralelas, Glyphs, dentre outras.
Informações sobre diversas técnicas de visualização de informações
podem ser encontradas em livros especializados no assunto [6] e [26].
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 24
2.3.1 Visualização de Informações no Gerenciamento de
Redes de Computadores
Ao passo que as principais ferramentas de gerenciamento de redes, as
chamadas CUI tools (console user interface tools), utilizam textos para repre-
sentar os dados coletados, várias aplicações frontend têm sido desenvolvidas
para mostrar graficamente esses dados. Essas aplicações frontend são denomi-
nadas de ferramentas de interface gráfica (abreviadamente GUI - Graphical
User Interface).
Uma GUI é um mecanismo de interação entre usuário e sistema
de computador, em que o usuário é capaz de selecionar imagens gráficas
intuitivas, denominadas de (widgets), e manipulá-las de forma a obter algum
resultado prático.
A Figura 2.2 ilustra um simples resultado do comando shell “nmap”.
Para eliminar todo o texto desnecessário, o administrador teria que aplicar
um filtro de texto, como o comando shell “grep”, por exemplo, exigindo-lhe
o conhecimento de sua sintaxe para seu uso efetivo. Em contrapartida, a
figura 2.3 mostra como a GUI denominada nmapfe [22] pode ser usada para
facilitar o uso da mesma ferramenta.
Figura 2.2: Visualização textual dos dados coletados pela
ferramenta “nmap”.
Atualmente, existem várias ferramentas de interface gráfica utiliza-
das na prática de gerenciamento de redes de computadores. Neste trabalho,
serão apresentadas apenas quatro delas.
A primeira ferramenta gráfica é o Nagios. Ele apresenta uma inter-
face gráfica (GUI) mais sofisticada que o comando shell “nmap” e o próprio
“nmapfe”.
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 25
Figura 2.3: Uso de uma GUI para a visualização dos da-
dos coletados pela ferramenta “nmap”.
Normalmente, os dados de rede coletados pelo Nagios são apresenta-
dos em documentos hypertexto (HTML).
Como observado na Figura 2.4, textos com informações de serviços de
uma máquina, cores em destaque para indicar um serviço em funcionamento
ou não e tabelas para a organização dos serviços monitorados, são exemplos
de técnicas de visualização mais comuns encontrados na GUI do Nagios.
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 26
Figura 2.4: Nagios: Aplicação de cores, textos e tabe-
las [14].
Quando o volume de informações a ser apresentado é consideravel-
mente grande, o Nagios utiliza-se de ícones para destacar o tipo do sistema
operacional do equipamento monitorado, cores para indicar serviços em per-
feito funcionamento (cor verde) ou não (cor vermelha) e tabelas com descrições
textuais sobre o status dos serviços. A Figura 2.5 ilustra esse caso.
Quando existe a necessidade de representar as inter-relações entre os
grupos de dados, como a localização e a distribuição das máquinas monito-
radas pelo Nagios, é utilizado um desenho colorido de um grafo e ícones que
representam o tipo de cada equipamento, como mostra a Figura 2.6.
O Nagios também coleta dados estatísticos sobre recursos específicos
de um equipamento monitorado. Na Figura 2.7 percebe-se o uso de gráficos de
linhas para a representação de um histograma do serviço denominado “SYS
Volume” em um host conhecido por “netware1”.
A segunda ferramenta é o MRTG. O MRTG é bastante conhecido por
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 27
Figura 2.5: Nagios: representação visual das informações
coletadas [14].
seus gráficos de linhas para representar a variação de dados de entrada/saída
através das interfaces de rede dos equipamentos. A Figura 2.8 apresenta uma
visualização de informações sobre tráfego semanal de um host geradas pelo
MRTG.
Um outro exemplo típico de aplicação que usa visualização de informa-
ções para mostrar dados de gerenciamento de redes é a ferramenta “Nessus”.
A interface hipertexto do Nessus faz uso de ícones, cores e tabelas com
representação textual dos dados coletados, como pode ser visto na Figura 2.9.
Os ícones utilizados nessa visualização fazem a ferramenta ganhar em efeti-
vidade e expressividade, pois o usuário consegue ver rapidamente os avisos e
problemas de rede detectados.
A Figura 2.10 ilustra ainda o uso de gráficos de pizza no Nessus.
Finalmente, na ferramenta “Etherape”, observam-se técnicas de vi-
sualização mais avançadas, as quais empregam um desenho circular de um
grafo usado para ilustrar as ligações físicas de rede entre cada equipamento
monitorado. Na Figura 2.11 pode ser visto o uso de cores diferentes para re-
presentar cada serviço, sendo que as conexões entre os equipamentos são re-
presentadas por linhas (ligações) que ilustram a intensidade da comunicação
que é realizada entre eles.
Percebe-se que as ferramentas apresentadas e uma grande maioria
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 28
Figura 2.6: Nagios: desenhos de grafos com um esquema
de cores [14].
Figura 2.7: Nagios: exemplo do uso de gráfico de li-
nhas [14].
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 29
Figura 2.8: Gráfico de Linhas usados pelos MRTG [19].
Figura 2.9: Nessus: exemplo de uma representação visual
dos dados coletados [10].
2.3 Um Resumo das Técnicas de Visualização de Informações 30
Figura 2.10: Uso de gráficos de pizza na visualização do
Nessus [10].
Figura 2.11: Etherape: desenho circular de um grafo [25].
2.4 A Realidade Aumentada 31
das outras são compostas por GUIs baseadas em técnicas simples de visuali-
zação. Este trabalho apresenta, portanto, uma nova abordagem composta por
características visuais e interativas aparentemente mais efetivas e expressi-
vas.
2.4 A Realidade Aumentada
Segundo Azuma [1], “Realidade Aumentada (Augmented Reality -
AR) é uma variação de Ambientes Virtuais (VE - Virtual Environments),
ou Realidade Virtual como é mais comumente chamada. Tecnologias de VE
imergem completamente um usuário em um ambiente sintético. Enquanto
imerso, o usuário não pode ver o mundo real ao seu redor. Em contrapartida,
RA permite que o usuário veja o mundo real, com objetos virtuais superpostos
ou compostos com o mundo real. Além disso, RA complementa a realidade,
ao invés de completamente substituí-la. Idealmente, RA deve apresentar ao
usuário objetos reais e virtuais que coexistem no mesmo espaço ...” (tradução
do autor desta dissertação).
É fato que essa tecnologia traz consigo um novo conceito de visualiza-
ção de informações e imagens, visto que, os indivíduos que fazem parte desse
“mundo aumentado” têm acesso a mais informações e imagens geradas por
computadores [24].
Técnicas de RA têm sido usadas em projetos de pesquisa e em aplica-
ções reais, tais como:
• em Biomedicina, para adicionar diretamente informações sobre a estru-
tura interna de órgãos e suas condições de saúde à imagens de um paci-
ente [28];
• na Indústria e na Engenharia para mostrar informações adicionais em
projetos arquiteturais [27]; e
• em marketing, para melhorar o apelo visual e a quantidade de informa-
ções agregadas à apresentação de produtos (um exemplo típico são as
vinhetas em jogos de futebol televisionados, como ilustra a Figura 2.12.
Atualmente, uma das técnicas mais utilizadas para se implementar
RA é a que se baseia nas bibliotecas ARToolKit [17], as quais empregam sím-
bolos com marcas fiduciais. Os símbolos (ou marcadores) são figuras em preto-
e-branco dentro de uma imagem retangular impressa em papel, como ilustra a
Figura 2.13. Assim que um stream de vídeo é captado pela câmera, a imagem
2.4 A Realidade Aumentada 32
Figura 2.12: Inserção de publicidade através de RA.
é convertida em um formato binário e os marcadores fiduciais em preto são
identificados. As posições e orientações dos marcadores são calculados relati-
vamente à câmera e armazenados em uma estrutura em memória. Após isso,
a figura contida no símbolo marcador é combinada com o modelo em memória,
e, em seguida, são transformados em objetos 3D e alinhados com os marcado-
res. Finalmente, os objetos virtuais são renderizados em frames de vídeo e são
repassados aos usuários. A Figura 2.14 mostra como o ARToolkit funciona.
Figura 2.13: Um símbolo com marcas fiduciais.
Técnicas de visão computacional são utilizadas para calcular precisa-
mente a posição e a orientação dos símbolos em relação à câmera de vídeo, em
tempo real.
De acordo com o tipo de Display disponível para RA, é possível desen-
volver aplicações utilizando-se uma das seguintes abordagens:
• Realidade Aumentada com Optical See-Through: faz uso de capacetes
de realidade virtual conhecidos por HMD - Head-Mounted Displays
2.4 A Realidade Aumentada 33
Figura 2.14: Funcionamento do ARToolkit.
transparentes. Apresenta o ambiente virtual diretamente sobre o mundo
real. A Figura 2.15 ilustra essa técnica.
• Realidade Aumentada com Video See-Through: esta abordagem utiliza
capacetes de realidade virtual HDM opacos e com câmeras de vídeo, os
quais apresentam imagens mixadas do mundo real e com o ambiente
virtual. Essa técnica pode ser vista na Figura 2.16.
• Baseada em Projetores: utiliza os objetos do mundo real como superfícies
de projeção para os objetos virtuais. A fusão é realizada através de
projetores multimídia que projetam os objetos 3D na superfície pré-
selecionada (fundo negro, por exemplo), como pode ser visto nas figuras
2.17 e 2.18.
• Baseada em Monitor: faz uso de monitores comuns de computadores
PC ou computadores móveis (pocket PCs ou notebooks), como ilustra a
Figura 2.19, para apresentar imagens imagens mixadas do mundo real
com o ambiente virtual.
2.4 A Realidade Aumentada 34
Figura 2.15: Realidade Aumentada com Optical See Th-
rough.
Figura 2.16: Realidade Aumentada com Video See Th-
rough.
Figura 2.17: Realidade Aumentada Baseada em Projeto-
res.
2.4 A Realidade Aumentada 35
Figura 2.18: Realidade Aumentada Baseada em Projeto-
res: ilustração funcional.
Figura 2.19: Realidade Aumentada Baseada em Monitor.
2.5 Trabalhos Relacionados 36
O trabalho discutido nesta dissertação faz uso do ARToolkit e da abor-
dagem Monitor Based AR para implementar a realidade aumentada de dados
de redes de computadores. Esta abordagem é simples de ser desenvolvida e
utiliza equipamentos de baixo custo, como a webcam, por exemplo. É possível,
no entanto, utilizar também a abordagem Optical See-Through AR que faz
uso dos óculos de visor transparente.
2.5 Trabalhos Relacionados
Enfatiza-se que, durante o estágio de revisão bibliográfica sobre o
assunto, não foi encontrado algum trabalho em desenvolvimento na literatura
que envolve as mesmas características propostas neste documento.
Entretanto, um trabalho relacionado [7] publicado na mesma confe-
rência onde foram apresentados os primeiros resultados da pesquisa aqui de-
senvolvida [16] propõe o uso de realidade aumentada como uma ferramenta
de apresentação de rotas padrão entre dois hosts interligados pela rede local
ou pela Internet. Através dessa ferramenta, o usuário pode manipular o de-
senho desse caminho através de alguns mecanismos de interação que serão
descritos logo a seguir.
O referido trabalho apresenta uma solução para visualização de infor-
mações relacionadas ao tráfego em redes locais e na Internet utilizando RA.
A aplicação apresentada neste outro trabalho, o sistema AR Trace-
Route, funciona em ambiente Windows e utiliza como base o comando tracert
para interpretar os dados sobre a rota entre um host origem e um host destino,
e inseri-los em uma interface de visualização baseada em RA. A Figura 2.20
ilustra as duas situações comuns que ocorrem ao se utilizar a aplicação “AR
Tracert” para compor uma rota entre dois hosts. Na primeira situação, é des-
crita uma rota inexistente entre dois hosts e, na segunda situação, é ilustrada
uma rota padrão ativa.
2.5.1 O Objetivo do AR Tracert
O sistema AR TraceRoute utiliza uma interface baseada em RA para
informar ao usuário, de forma mais intuitiva, os dados provenientes do co-
mando “tracert” presente na plataforma MS-Windows.
2.5 Trabalhos Relacionados 37
Figura 2.20: AR Tracert: (a) destino inacessível e (b) des-
tino acessível. Nas duas figuras são utiliza-
dos marcadores responsáveis por produzir a
rota virtual e manipulá-la com as mãos [7].
2.5.2 Descrição funcional do AR Tracert
A ferramenta AR Tracert captura os dados informados pelo comando
“tracert” em um arquivo. Logo em seguida, o programa interpreta os dados
tratando erros e descartando informações não utilizadas pelo sistema. As
informações são isoladas em variáveis e classes para serem reutilizadas no
módulo responsável pela visualização em realidade aumentada.
Duas formas de interação estão disponíveis através de dois marcado-
res específicos. Um dos marcadores permite ao usuário “pegar” o ambiente
com as mãos e inspecioná-lo livremente, como pode ser visto na Figura 2.20.
Já o segundo marcador, serve para deslizar o ambiente todo para a esquerda
ou direita em casos onde existam muitos nós que compõem a rota entre os
hosts, como ilustra a Figura 2.21.
Figura 2.21: Interagindo com o AR Tracert: Utilização do
marcador para deslizar a rota virtual para
esquerda ou direita [7].
2.6 Categorização dos Modelos de Gerenciamento de Redes de Computadores 38
2.5.3 Comparação do AR Tracert com o Presente Traba-
lho
A visualização de informações de tráfego de rede apresentada pela
ferramenta contribui de maneira significativa na percepção, interação e mo-
tivação dos usuários que a utilizarem. Porém, o presente trabalho descreve
uma pesquisa mais ampla, com uma proposta de um framework como base
para o desenvolvimento de quaisquer aplicações de gerenciamento de redes
com visualização baseada em RA.
2.6 Categorização dos Modelos de Gerencia-
mento de Redes de Computadores
Esta seção apresenta um trabalho inovador de identificação das pos-
sibilidades de gerenciamento de redes de computadores.
De um modo geral, a forma como um gerente administra e resolve pro-
blemas de redes de computadores através de uma ferramenta computacional
pode ser classificada de acordo com três importantes categorias:
• mobilidade do gerente - se o gerente está fixo em um local ou é móvel.
Um gerente fixo faz toda a parte de monitoração e manutenção através
de um computador com ferramentas de administração remotas. Já um
gerente móvel pode se deslocar até o local onde se encontra o dispositivo
a ser monitorado. O gerente móvel também pode ter um computador
portátil com ferramentas de administração ligadas em rede.
• método de reconhecimento do dispositivo ou serviço de rede aser monitorado - o gerente deve fornecer o endereço IP ou código do
dispositivo/serviço a ser monitorado manualmente ou, alternativamente,
isto pode ser feito de modo semi-automático. No último caso, a escolha
do dispositivo ou serviço é feita com base na percepção direta ou indireta
da intenção do usuário. Por exemplo, se o usuário se aproxima de um
dispositivo, este passa a ser monitorado automaticamente e os dados são
apresentados ao usuário.
• a forma de visualização dos dados de gerência coletados - na abor-
dagem convencional, utiliza-se uma tela de computador para mostrar
textos e figuras sobre os dados de rede. A possibilidade explorada neste
trabalho é mostrar tais dados através de Realidade Aumentada, sobre-
postos à imagem real do dispositivo (para o caso de um gerente móvel)
2.6 Categorização dos Modelos de Gerenciamento de Redes de Computadores 39
ou plotados em um quadro-branco através da identificação dos marcado-
res através da webcam (para o caso de um gerente fixo de administração
remota).
Essas variações na forma de gerência são sumarizados na Tabela 2.2.
Tabela 2.2: Categorias para os modelos de gerenciamento
de rede
Categorias DefiniçõesMobilidade do Gerente GF= Gerente Fixo
GM= Gerente MóvelReconhecimento ou escolha DA= Detecção Automática por exemplo,
do dispositivo/serviço via webcam
EM= Entrada/Seleção ManualVisualização dos dados RA= Projeção através de RA
AC= Apresentação dos dados através deuma abordagem textual ou gráficaconvencionais, sem RA.
De acordo com a Tabela 2.2, é possível compor alguns dos principais
modelos para a execução do gerenciamento de rede, como:
1. GF + EM + AC: um gerente de redes fixo que centraliza as operações e
atividades em um terminal principal, com a seleção ou escolha manual
dos equipamentos a serem monitorados, e apresentação de resultados
em um monitor convencional de computador. Esse é o modelo típico de
gerente que administra remotamente uma rede de computadores, e que
utiliza as ferramentas de gerenciamento baseadas em comandos shell ou
com GUIs específicas.
2. GF + DA + AC: também com um gerente de redes fixo, porém com a
seleção automática dos equipamentos a serem monitorados e apresen-
tação de resultados em um monitor convencional de computador. Nesse
caso, os gerentes de redes fazem uso de ferramentas com GUIs mais
avançadas que, de uma forma geral, permitem o monitoramento de uma
quantidade maior de equipamentos selecionados automaticamente pelas
ferramentas.
3. GM + EM + AC: nesse modelo, existe um gerente de redes móvel que
centraliza as operações em um computador móvel (notebook ou PDA -
Personal Data Assistent), com o fornecimento manual de informações e
apresentação de resultados em uma tela convencional de computador.
2.6 Categorização dos Modelos de Gerenciamento de Redes de Computadores 40
Normalmente, esse modelo é aplicável em situações nas quais a presença
do gerente de rede é imprescindível, como por exemplo, em situações
onde uma placa de rede de um computador servidor pára de funcionar
repentinamente.
4. GM + DA + AC: também representa um gerente de redes móvel, mas
com o reconhecimento automático de informações dos equipamentos a
serem monitorados e, com apresentação de resultados em um monitor
convencional de computador. Esse é idêntico ao segundo modelo, porém
utiliza-se um computador portátil.
5. GF + DA + RA: nesse modelo, um gerente de redes é fixo e realiza
a administração remota dos computadores em rede. As ferramentas
utilizadas permitem o reconhecimento automático de informações dos
equipamentos a serem monitorados, e apresentam os resultados através
de projeção sobre um quadro-branco através da realidade aumentada.
6. GM + DA + RA: nesse modelo, um gerente de redes móvel utiliza um
computador portátil, com ferramentas que permitem o reconhecimento
automático de informações dos equipamentos a serem monitorados e
apresentam os resultados através de projeção dos dados sobre os pró-
prios elementos gerenciáveis através da realidade aumentada.
Os modelos acima definidos descrevem de forma bem abrangente,
como um gerente de redes de computadores exerce suas atividades mais co-
muns. Resumidamente, a maior parte dos equipamentos sob o monitoramento
de um gerente são administrados de forma remota (GM) e através de ferra-
mentas gráficas que, além de detectarem os equipamentos automaticamente
(DA), utilizam interfaces gráficas simples e apresentam os resultados em uma
tela convencional de computador (AC). Essas ferramentas podem ainda forne-
cer mecanismos interativos que permitam a execução de tarefas, como reini-
ciar um equipamento remoto ou terminar um serviço remoto de rede.
Os demais modelos baseados em gerenciamento móvel (GM) abran-
gem as atividades que necessariamente devem ser executadas diretamente no
equipamento monitorado. Normalmente, essas atividades exigem que o admi-
nistrador identifique os equipamentos primeiramente, através do endereço IP,
por exemplo. Isso pode ser feito de forma manual (EM), com o administrador
interagindo como o equipamento através de um terminal simples ou gráfico,
ou pode ser feito de forma automática (DA), com o administrador utilizando
2.6 Categorização dos Modelos de Gerenciamento de Redes de Computadores 41
uma ferramenta com interface mais complexa, como o “etherape” citado ante-
riormente.
De uma forma geral, a relação com os elementos da rede e a forma
como a informação será repassada para o administrador será formulada
através dos dados recolhidos através dessas ferramentas, e repassada de
forma estática (identificador do tipo do sistema operacional, por exemplo) ou
dinâmica (gráficos de uso de serviços, por exemplo) ao usuário, dependendo do
modelo utilizado.
Os modelos que utilizam realidade aumentada apresentam-se como
uma alternativa de prover a interação homem/máquina de uma nova forma
mais dinâmica. Assim sendo, os resultados obtidos em tempo real, comple-
mentam as atividades de um administrador de redes na prática diária de ge-
renciamento dos equipamentos de toda a infra-estrutura de comunicação de
dados sob seu domínio.
Com o auxílio de um computador PC comum integrado à rede e uma
webcam, é possível realizar a integração entre as ferramentas convencionais
de gerenciamento de redes, com detecção automática dos serviços e dispositi-
vos monitorados (DA), e repassar os resultados ao administrador através de
realidade aumentada (RA), independente do gerente ser fixo (GF) ou móvel
(GM).
O presente trabalho explora, portanto, os modelos que apresentam
RA como forma de visualização dos dados provenientes dos equipamentos de
rede monitorados, a fim de verificar se tais modelos são úteis à prática de
gerenciamento de redes de computadores.
CAPÍTULO 3O Framework ARNet
Nesse capítulo, será apresentado um framework que será usado para
validar os modelos de gerenciamento de redes de computadores, que se uti-
lizam da forma de visualização dos dados coletados baseadas em RA, como
forma propostos no Capítulo 2. Esse framework fornece uma abordagem que
estende ferramentas tradicionais de administração de redes baseadas em li-
nha de comando, a fim de se produzir representações (visualizações) mais sig-
nificativas dos resultados apresentados ao usuário.
3.1 A arquitetura do ARNet
O Framework ARNet está organizado em quatro camadas, como ilus-
trado na Figura 3.1.
Na camada mais abaixo, encontram-se os dispositivos e serviços de
rede que serão monitorados. É importante citar que o ARNet depende de
algum protocolo de gerenciamento de dispositivos de rede, como o protocolo
SNMP [18], para recolher as informações dos elementos monitoráveis. Sendo
assim, faz-se necessária a prévia instalação e configuração desse protocolo.
Na camada acima, chamada de Camada de Monitoramento,
encontram-se as ferramentas tradicionais de gerenciamento de rede e um
novo módulo monitor de redes que monitora os itens da camada inferior. Cada
um dos elementos da camada de monitoramento é executado através de um
fluxo de execução independente (thread). O thread que executa a função do
monitor de rede é o responsável por monitorar (ativar/desativar) os demais
threads, de acordo com a necessidade da aplicação.
A terceira camada é a Camada de Visualização de dados. Ela inclui
um módulo de visualização, uma câmera de vídeo ou uma webcam e os dis-
positivos de projeção (um monitor comum ou um dispositivo Head-Mounted
Display transparente com eyeglasses de telas LCD, ou seja, algum aparelho
3.1 A arquitetura do ARNet 43
Figura 3.1: Arquitetura da Aplicação: modelo em cama-
das.
próprio para montar Monitor Based AR ou Optical See-Through AR, respecti-
vamente) para o usuário conseguir visualizar as imagens aumentadas.
Entre as camadas de visualização e de monitoramento, tem-se uma
área de dados compartilhados, que mantém dinamicamente as informações
sobre os elementos de rede monitorados.
O usuário se localiza na camada superior da arquitetura, controlando
a câmera de vídeo e observando as imagens aumentadas através de um
dispositivo de projeção.
Os principais elementos do framework são detalhados abaixo:
• Ferramentas de Gerenciamento de Redes: consistem em aplicações tra-
dicionais de gerenciamento de rede que são executados através de linha
de comando. Como exemplos, tem-se as seguintes aplicações:
– ping - que ajuda a localizar máquinas que estão ativas ou não na
rede;
3.1 A arquitetura do ARNet 44
– nmap - usado para verrer portas de serviços TCP/UDP/ICMP de um
equipamento de rede;
– mii-tool - usado para verificar se um cabo de rede está devidamente
conectado ao equipamento;
– snmpget e snmpstatus - que fazem uso do protocolo SNMP para re-
cuperar informações detalhadas do funcionamento de um equipa-
mento de rede.
• Área de Dados Compartilhados: consiste em uma simples região de me-
mória que mantém estruturas com as informações sobre os equipamen-
tos e serviços de rede monitorados, conforme se pode ver no exemplo
apresentado no Código 3.1.
• Monitor de Rede: esta é a parte central da camada de monitoramento
de redes do framework. O monitor de redes executa as ferramentas de
administração em modo texto, via shell, de acordo com cada requisição do
usuário. Através dessas ferramentas, o monitor coleta os dados obtidos
e os salva na área de dados compartilhados.
• Módulo de visualização: responsável por gerar os dados em Realidade
Aumentada a serem repassados ao usuário através de um dispositivo
de projeção (monitor ou um óculos). Este módulo usa as bibliotecas do
ARToolkit e técnicas de visualização de informações [6] para superpor os
dados de rede às imagens dos símbolos capturadas pela câmera de vídeo
(ou webcam).
• Banco de Dados de Configuração: contém os dados de rede iniciais ne-
cessários para o funcionamento do framework. Este banco inclui os en-
dereços IP, e os nomes dos símbolos com marcadores fiduciais associados
a todos os dispositivos e serviços que serão monitorados.
3.1 A arquitetura do ARNet 45
Código 3.1 Include rede.h1 #ifndef REDE_H
2 #define REDE_H
3
4 #include "defines.h"
5
6 typedef struct {
7 char ip[16]; //endereço IP do host
8 int status; //ativo ou inativo
9 int posicaoX; //posição x na tela
10 int posicaoY; //posição y na tela
11 char nmapTCPClosed[20];//portas TCP fechadas
12 char nmapUDPClosed[20];//portas UDP fechadas
13 char nmapTCP[PORTAS][3][20];//p. TCP abertas,filtradas ,fechadas
14 char nmapUDP[PORTAS][3][20];//p. UDP abertas,filtradas ,fechadas
15 int numPortas[3];//identificador das portas
16 int so;//identificador do tipo de sistema operacional
17 char snmpName[50]; //identificador do nome da máquina
18 char snmpDescr[80];//descrição da máquina
19 char snmpUptime[20];//tempo em funcionamento
20 char snmpLocation[80];//localização da máquina
21 char snmpContact[80];//id. da pessoa responsável pela máq uina
22
23 } rede_T;
24
25 #endif
O funcionamento do framework acontece da seguinte forma:
1. Uma aplicação central captura os dados do banco de dados de configu-
ração e os carrega na área de dados compartilhados. Além disso, a apli-
cação marca o estado de todos os dispositivos e serviços listados na área
de dados compartilhados como “visualmente inativos”. Logo em seguida,
a aplicação inicia, de forma independente, um fluxo (thread) para a exe-
cução do monitor de rede e um fluxo (thread) para a execução módulo de
visualização.
2. O módulo de visualização usa o ARToolkit para processar a imagem pro-
veniente da câmera de vídeo continuamente. O módulo procura por sím-
bolos com marcadores fiduciais na imagem capturada e marca os itens
reconhecidos (dispositivos e/ou serviços) como “visualmente ativos” na
área de dados compartilhados. Adicionalmente, este módulo constrói a
3.2 Modelos de Gerenciamento de Redes 46
imagem aumentada dos itens visualmente ativos, com base na informa-
ção de gerenciamento de redes disponível na área de dados compartilha-
dos.
3. O monitor de rede verifica na área compartilhada, quais itens estão
marcados como “visualmente ativos” e inicializa os fluxos (thread) que
excecutam os comando de gerenciamento (usando as ferramentas de
redes em linha de comando que são executadas através da chamada
“system()´´ na Linguagem C) para coletar os dados pertinentes a cada
item. Os dados resultantes em modo texto são filtrados através da
chamada “grep()´´ e salvos novamente na área compartilhada.
Os fluxos de execução (threads) que representam o módulo de visuali-
zação e o monitor de rede funcionam de forma ininterrupta, até que o usuário
termine seu processamento.
3.2 Modelos de Gerenciamento de Redes
O framework pode ser usado de acordo com dois modelos de gerencia-
mento de redes:
• Gerenciamento Móvel (on-site): neste modelo, o usuário executa um ge-
renciamento do tipo “on-site”, deslocando-se ao ambiente onde se encon-
tram os equipamentos monitorados. Os dispositivos devem estar previa-
mente rotulados com os símbolos com marcas fiduciais e o usuário deve
usar um computador de pequeno porte (notebook ou palmtop), também
previamente configurado com as ferramentas de RA baseadas no fra-
mework.
Através do direcionamento da câmera de vídeo para os dispositivos
físicos (computadores, roteadores, switches, cabos de rede, etc.) rotulados
com os símbolos, as informações de rede, atualizadas em tempo-real, são
coletadas e combinadas com a imagem capturada pela câmera de vídeo
para produzir uma visualização aumentada. O esquema desse modelo
pode ser visto na Figura 3.2.
• Gerenciamento Fixo ou Remoto: neste modelo, o usuário realiza a admi-
nistração remota dos equipamentos e serviços monitorados. Além disso,
o administrador possui símbolos com marcas fiduciais impressas local-
mente, os quais estão associados aos elementos da rede. Para implemen-
tação desse modelo, um quadro-branco é colocado sobre a mesa de traba-
lho e a câmera é fixada por um suporte, de forma que ela possa capturar
3.2 Modelos de Gerenciamento de Redes 47
todo o movimento realizado sobre esse quadro-branco. O quadro, por ser
branco, gera um maior contraste necessário para a boa captura dos sím-
bolos. O diagrama da Figura 3.3 descreve o funcionamento
O usuário pode realizar atividades remotas de monitoramento apenas
posicionando os símbolos no quadro-branco colocado sobre sua mesa de
trabalho e apontando a câmera de vídeo para esses símbolos, de forma
que ele possa recuperar a visualização aumentada dos mesmos.
Nesse modelo, o administrador pode obter informações mais detalhadas
de qualquer equipamento monitorado. Para isso, ele deve manejar um
elemento de interação, chamado de “palito de interação”, que contém um
símbolo que servirá para realizar a função de interação com o sistema.
Quando a câmera capta o símbolo desse “palito”, o usuário tem a opção
de aproximá-lo a um elemento visualizado. Issa ação faz com que a
ferramenta execute uma função que irá mostrar ao usuário, informações
extras específicas referentes ao elemento apontado. O esquema desse
modelo pode ser visto na Figura 3.3.
Figura 3.2: Diagrama esquemático do Gerenciamento
“on-site”.
3.3 Associações de Marcadores Visuais e Dispositivos 48
Figura 3.3: Diagrama esquemático do Gerenciamento Re-
moto.
Nota-se que os dispositivos podem ser automaticamente identificados
pelas imagens de seus símbolos com marcas fiduciais capturadas pela câmera
de vídeo. Essa ação é possível, graças às informações de configuração salvas
no banco de dados. A Figura 4.10 da Seção 4.2 ilustra o funcionamento do
Gerenciamento do tipo “on-site”.
Os modelos acima descritos não são mutualmente exclusivos, uma
vez que duas cópias de um mesmo símbolo marcador podem existir, sendo
que uma delas pode estar presa ao seu dispositivo correspondente e a outra
localizada no quadro-branco disposto na mesa do usuário. Essa alternativa
é interessante, visto que as informações sobre um equipamento contidas em
um símbolo podem ser complementadas pelas informações extras do mesmo
equipamento que serão mostradas no quadro-branco.
3.3 Associações de Marcadores Visuais e Dis-
positivos
Considerando agora, o módulo de visualização, os modelos de geren-
ciamento remoto ou fixo permitem duas formas de se associar um símbolo
marcador ao dispositivo ou serviço:
• associação “um-para-um”: esta é a abordagem mais comum e é melhor
adaptada ao modelo de gerenciamento de redes on-site. Cada símbolo
3.3 Associações de Marcadores Visuais e Dispositivos 49
marcador representa exclusivamente um único dispositivo por vez e
sumariza vários serviços monitorados sobre cada equipamento em uma
mesma visualização. Esta associação é interessante devido à quantidade
de informações em RA que podem ser repassadas ao administrador
de forma simultânea e em tempo real. Além disso, o administrador
pode monitorar cada computador apenas apontando a câmera para o
seu símbolo correspondente, sendo útil, por exemplo, em situações de
auditoria em tempo-real. A Figura 3.4 ilustra o esquema da associação
“um-para-um”.
• associação “um-para-muitos”: neste caso, o símbolo marcador representa
vários equipamentos ou serviços de uma só vez. A visualização aumen-
tada de um símbolo marcador pode ser um conjunto de gráficos, ou íco-
nes com posições pré-estabelecidas. Em ambos os casos, tem-se cada sím-
bolo associado a um conjunto particular de dispositivos ou serviços, como
ilustrado no esquema da Figura 3.5. Esta relação se torna importante
quando há a necessidade de se visualizar informações de vários (mais
de 15) dispositivos de rede simultaneamente. Esse uso é justificado pelo
fato de que para os outros modelos, a captura simultânea de muitos sím-
bolos marcadores pode gerar muitas informações que podem confundir o
usuário. Além disso, a tela de vídeo gerada pela captura da webcam pode
representar até vinte dispositivos sem que haja muita poluição visual.
A relação “um-para-um” também pode ser vista no modelo remoto de
gerenciamento de redes. Neste caso, vários usuários podem cooperativamente
adicionar, remover ou reorganizar os símbolos marcadores no quadro-branco
sobre a mesa usada na atividade de gerenciamento. Implementações desta
situação serão detalhadas no próximo capítulo.
Diferentes técnicas de visualização de informações podem ser aplica-
das às imagens aumentadas provenientes da câmera de vídeo com os dados
de rede. Como exemplo, pode-se visualizar gráficos 2D ou 3D, ícones represen-
tativos, objetos coloridos, e textos. Em geral, os dados visuais serão colocados
sobre seus símbolos com marcadores fiduciais, ou ao lado deles. No próximo
capítulo, serão apresentadas as implementações baseadas no framework AR-
net que ilustram essas situações.
3.3 Associações de Marcadores Visuais e Dispositivos 50
Figura 3.4: Esquema de Associação “um-para-um”.
3.3 Associações de Marcadores Visuais e Dispositivos 51
Figura 3.5: Esquema de Associação “um-para-muitos”.
CAPÍTULO 4Implementações
Para que o framework proposto fosse avaliado, foram desenvolvidas
três aplicações de RA para o gerenciamento de rede que estendem ferramen-
tas de linha de comando. Essas aplicações implementam uma combinação dos
modelos de gerenciamento de rede e de visualização descritos anteriormente.
As três aplicações são:
• ARNETVIS - usa o modelo remoto de gerenciamento de redes com
associação símbolo/equipamento do tipo “um-para-muitos”;
• Mobile-ARNETVIS (ARNETVIS Móvel) - usa principalmente, o modelo
de gerenciamento móvel e associação símbolo/equipamento do tipo “um-
para-um”. Porém, também pode ser usado no modelo de gerenciamento
remoto; e
• WB-ARNETVIS (White-Board-ARNETVIS) - usada para implementar
o modelo de gerenciamento remoto de redes com a associação sím-
bolo/equipamento do tipo “um-para-um”.
Cada aplicação apresenta uma forma particular de funcionamento.
Entretanto, para que as informações de rede dos equipamentos gerenciados
sejam coletadas, reunidas e apresentadas ao usuário em RA através de cada
aplicação, seis diferentes tipos serviços foram implementados. São eles:
• PingAR (Ping with Augmented Reality) que faz uso do comando shell
“nmap” para verificar se um host está ativo na rede ou não. O comando
“nmap” foi escolhido, ao invés do comando “ping”, porque gerou um
tempo de resposta mais eficiente, quando implementado através do
modelo do framework proposto.
• NmapeAR (Nmap with Augmented Reality) que usa o comando “nmap”
para a detecção de portas TCP ou UDP que estejam abertas e filtradas
em um ou mais hosts;
3.3 Associações de Marcadores Visuais e Dispositivos 53
• ARuptime (Host Uptime with Augmented Reality) que usa o comando
“snmpget” para obter informações sobre o tempo total que um equipa-
mento permanece ligado;
• ARsnmp (SNMP tools with Augmented Reality) que também usa o co-
mando shell “snmpget” para recuperar informações de rede mais deta-
lhadas sobre os hosts escaneados, como o tipo do sistema operacional, o
usuário responsável pela máquina, dentre outras;
• ARnetload (Host Upload/Download with Augmented Reality)que utiliza
o comando “snmpstatus” para reunir dados sobre a quantidade de paco-
tes de dados de entrada e de saída transferidos através das interfaces de
rede de cada equipamento monitorado; e
• ARCable (Augmented Reality for Cables) que utiliza o comando “mii-tool”
para verificar se o cabo de rede do equipamento usado pela aplicação em
RA está conectado à placa de rede ou não.
Todas as aplicações utilizam os serviços citados, com exceção da apli-
cação WB-ARNETVIS que não utiliza o serviço “nmapeAR”, devido ao fato de
que ainda não foi possível definir a melhor visualização para essa ferramenta.
As aplicações foram implementadas em um equipamento PC comum
com processador de 2,08 GHz, 1GB de memória RAM, placa de vídeo AGP
GeForce 5200FX de 256 MB, webcam USB Logitech 4000 PRO, sistema ope-
racional GNU/Linux Fedora Core 4.0, com kernel versão 2.6, pacote ARToolkit
versão 2.71.3 e pacotes “freeglut”1 e “freeglut-devel” pré-instalados. A lingua-
gem de programação utilizada foi a Linguagem C.
Os códigos fontes das aplicações estão disponíveis no CD-ROM que
acompanha este trabalho (veja Apêndice A), e também para download no
site do grupo de pesquisas FUNCOMP2 do Instituto de Informática da UFG.
Informações adicionais sobre instalação e dependências de bibliotecas do
sistema podem ser encontradas neste site.
A seguir, será apresentada uma descrição detalhada de cada aplica-
ção.
1freeglut é um conjunto de bibliotecas open source do kit de ferramentas GLUT (OpenGL
Utility Toolkit.2http://www.inf.ufg.br/funcomp
4.1 Aplicação ARNETVIS 54
4.1 Aplicação ARNETVIS
A aplicação ARNETVIS destina-se ao modelo de gerenciamento re-
moto de redes de computadores que apresentam muitos (mais de 10) equipa-
mentos gerenciáveis. Nessa aplicação, cada símbolo representa um conjunto
de equipamentos de uma vez. Em outras palavras, esta aplicação utiliza o
modelo de visualização de dados “um-para-muitos”.
O ARNETVIS foi projetado para adaptar os seis serviços citados
anteriormente para serem utilizados interativamente, através de um quadro-
branco, um de cada vez. A cada serviço foi associado um símbolo marcador
único e exclusivo, que ativa a função de rede correspondente através do
Monitor de Rede (implementado na Camada de Monitoramento), como ilustra
o exemplo da Figura 4.1.
Figura 4.1: Exemplo de associações entre os símbolos e as
funções de rede do framework).
Para que o serviço escolhido seja ativado, basta que o usuário utilize
um símbolo marcador desejado por vez, e o coloque na coluna do lado esquerdo
do quadro-branco para ser capturado pela câmera de vídeo, como indicado na
Figura 4.2. Nesse momento, fluxos de execução (threads) para cada máquina
monitorada são inicializados pelo Monitor de Rede, e cada um se encarrega de
captar e atualizar na Área de Dados Compartilhados as informações relativas
ao serviço selecionado de cada equipamento.
As informações extraídas dos equipamento dependem do serviço sele-
cionado, como descrito a seguir:
4.1 Aplicação ARNETVIS 55
• PingAR - quando esse serviço é acionado pelo usuário, o módulo monitor
da camada de monitoramento inicializa os threads com os parâmetros
do comando “nmap”, para coletar as informações sobre a atividade dos
equipamentos. Essas informações serão atualizadas constantemente no
campo status do objeto definido na Área de Dados Compartilhados, para
que o usuário tenha um tempo de resposta imediato. Enquanto isso, o
Módulo de Visualização da Camada de Visualização inicializa um thread
que será o responsável por ler os dados provenientes da Área de Dados
Compartilhados e “jogá-los” ao usuário de forma aumentada. Segundo
o exemplo da Figura 4.2, se um host está ativo, um quadrado verde é
mostrado senão é mostrado um quadrado vermelho, como é o caso do
host inativo 10.1.1.8.
• NmapeAR - nesse serviço, o Monitor de Rede aciona dois threads para
cada máquina monitorada. O primeiro faz uso do comando shell “nmap”
para escanear as portas TCP em estado aberto, filtrado ou fechado. O ou-
tro thread é responsável pelas portas UDP. As informações obtidas pelos
threads são coletadas e armazenadas periodicamente na Área Comparti-
lhada, sendo organizadas nas estruturas de dados que representam cada
equipamento. Assim como na aplicação PingAR, o thread do Módulo de
Visualização se encarrega de projetar em RA, todos os dados coletados
da Área de Dados Compartilhada. Para isso, foram utilizados “gráficos
de pizza” que sumarizam as quantidades de portas abertas, filtradas e
fechadas de cada equipamento. A Figura 4.3 ilustra esse funcionamento.
• ARuptime - eventualmente, o administrador de rede necessita verificar
há quanto tempo um determinado equipamento se encontra ativo na
rede. Existem casos para os quais esse tempo é muito curto, o que sugere
um possível desligamento inesperado recente dos equipamentos. Assim
sendo, de posse dessas informações, o administrador de rede pode exe-
cutar uma rotina de verificações de erros, antes que um problema mais
grave ocorra com os equipamentos afetados. No momento em que o ser-
viço ARuptime é acionado, o Monitor de Rede inicializa um thread para
cada equipamento monitorado. Esses threads executam o comando shell
“snmpget” com o parâmetro principal “ system.sysUptime.0” para reco-
lher o “uptime” (tempo de funcionamento) de cada equipamento e pre-
encher as estruturas de dados correspondentes na Área de Dados Com-
partilhados. Como ocorre na aplicação pingAR, o thread de visualiza-
ção varre constantemente a área compartilhada e coleta as informações
que serão repassadas ao usuário em RA. Como exemplo, na Figura 4.5
4.1 Aplicação ARNETVIS 56
percebe-se que o equipamento com endereço IP 10.1.1.5 está funcionando
há oito minutos.
• ARsnmp - utiliza o comando shell “snmpget” com parâmetros necessá-
rios para recolher informações detalhadas sobre o equipamento monito-
rado. Os principais parâmetros utilizados são:
– “system.sysName.0”, que guarda o nome do equipamento;
– “system.sysDescr.0”, que fornece uma descrição sucinta do tipo de
sistema operacional e de hardware ;
– “system.sysLocation.0” que trás informações sobre a localização
física;
– “system.sysUpTime.0” que informa o tempo de funcionamento inin-
terrupto até o momento;
– “system.sysContact.0” que mostra seu principal usuário utilizador
(responsável).
Seu funcionamento é similar ao do serviço ARuptime, uma vez que é
possível utilizar todos os parâmetros de uma só vez para recuperar to-
das as informações do equipamento. Quanto à visualização dos dados,
o parâmetro “system.sysDescr.0” permite uma identificação do sistema
operacional em uso. Assim, o serviço ARsnmp utiliza imagens bitmaps
(ícones) para cada tipo de sistema operacional detectado. Roteadores,
switches e hubs possuem uma imagem que os identifica de forma gené-
rica. Quando o parâmetro “system.sysDescr.0” não estiver configurado
ou não for possível a comunicação com o equipamento monitorado, uma
imagem específica de “equipamento desconhecido” também é utilizada.
A Figura 4.6 ilustra esse tipo de visualização. Percebe-se que o equipa-
mento 10.1.1.1 é um roteador, pois está visualmente representado pelo
ícone que indica isso. Os números abaixo de cada ícone representa o úl-
timo octeto do endereço IP do equipamento. A máquina Windows, por
exemplo, possui endereço IP 10.1.1.33.
• ARnetload - utiliza o comando “snmpstatus” para reunir dados sobre
a quantidade de pacotes de dados de entrada e de saída transferidos
através das interfaces de rede de cada equipamento monitorado. Os
dados coletados são apresentados em forma de “gráficos de barras”, com
cor “verde” representando o volume de pacotes de rede que chegam no
equipamento, e a cor “vermelha” para representar o volume de pacotes
de saída. No exemplo da Figura 4.7, o host com endereço IP 10.1.1.1 uma
4.1 Aplicação ARNETVIS 57
maior quantidade de pacotes de rede de entrada (607753 pacotes), com
relação aos pacotes de rede de saída (5855 pacotes).
• ARCable - esse serviço monitora se o cabo de rede está fisicamente conec-
tado à placa de rede do computador no qual a aplicação ARNETVIS está
sendo executada. Nota-se que este é um serviço que funciona em todas as
visualizações propostas constantemente, independente do símbolo utili-
zado para selecionar o serviço. Na Figura 4.7, por exemplo, percebe-se
que o cabo de redes está conectado, pois além do texto “Placa de Rede:
link ok” refletir isso, a cor verde também foi usada. Analogamente, caso
o cabo de rede esteja desconectado, a mensagem gerada será “Placa de
Rede: no link” em cor vermelha.
A interação do usuário com o serviço NmapeAR ocorre através do “pa-
lito de interação” que é utilizado para selecionar determinado equipamento.
Quando isso ocorre, uma janela com a descrição mais detalhada da máquina
selecionada é exposta ao usuário, como mostra a Figura 4.4. Nesse exemplo,
o equipamento com endereço IP 10.1.1.1 apresenta três portas TCP em cor
verde ou “abertas” (ftp, telnet, http), três portas UDP em cor amarela ou “aber-
tas/filtradas” (domain, dhcpserver, snmp) e uma porta UDP em cor verde ou
“aberta” (tftp).
Ressalta-se que, no serviço ARsnmp, caso o usuário queira requisitar
mais informações sobre o equipamento, no momento da interação com a
aplicação, os dados são repassados em RA e formatados como textos, através
de uma janela do tipo pop-up. Na Figura 4.6 pode-se observar as informações
requisitadas para o equipamento de endereço IP 10.1.1.1.
4.1 Aplicação ARNETVIS 58
Figura 4.2: PingAR com vinte hosts monitorados.
Figura 4.3: NmapeAR: vinte hosts com portas abertas
(verdes), filtradas (amarelas) e fechadas (ver-
melhas).
4.1 Aplicação ARNETVIS 59
Figura 4.4: NmapeAR: portas TCP e UDP de um host
selecionado pelo usuário através do “palito” de
interação.
Figura 4.5: Aplicação ARuptime: configuração de gerenci-
amento remoto para visualizar o uptime de de-
zoito hosts simultaneamente.
4.1 Aplicação ARNETVIS 60
Figura 4.6: Aplicação ARsnmp: Detecção simultânea do
sistema operacional em dez hosts.
Figura 4.7: Aplicação ARnetload: gráficos com a quanti-
dade de pacotes de entrada/saída para cada
host monitorado.
4.2 Aplicação Mobile-ARNETVIS 61
4.2 Aplicação Mobile-ARNETVIS
A aplicação Mobile-ARNETVIS foi projetada segundo o modelo de
gerenciamento móvel de redes de computadores, sendo utilizada, em especial,
nas situações que exigem um monitoramento in-loco.
No Mobile-ARNETVIS, cada símbolo representa exclusivamente um
único equipamento. Em outras palavras, utiliza-se o modelo de visualização
de dados “um-para-um”.
O Mobile-ARNETVIS sumariza os seis serviços de redes citados ante-
riormente, de forma que as informações coletadas sejam repassadas em RA,
todas de uma só vez, ao usuário. Ou seja, os seis serviços implementados não
possuem discriminação por símbolos marcadores.
Ao capturar o símbolo preso fisicamente ao equipamento, o Monitor
de Rede inicializa um thread para cada um dos seis serviços que reunirão
todas as informações coletadas para serem repassadas todas, de uma só vez,
ao usuário através de uma janela semi-transparente posicionada no canto
esquerdo da imagem de vídeo do equipamento monitorado. A Figura 4.8
ilustra a disposição das informações para cada serviço. Os comentários com
os nomes dos serviços foram adicionados para clarificar a figura.
Figura 4.8: Os seis serviços de RA no Mobile-ARNETVIS.
Para que a aplicação seja ativada, basta o usuário direcionar a web-
cam ao símbolo do equipamento desejado e observar o monitor do computador
4.2 Aplicação Mobile-ARNETVIS 62
usado pela aplicação para obter uma visualização em RA dos dados de rede
coletados.
Para a situação em que se deseja obter informações sobre mais de
um equipamento de uma só vez, a aplicação é utilizada para realizar a
apresentação em RA de forma simplificada dos dados de rede coletados.
A Figura 4.9 ilustra o caso em que dois hosts foram detectados através
da aplicação mobile-ARNETVIS. Nesse exemplo, um host está ativo (up),
representado por um cubo 3D em cor verde e o outro está inativo (down),
ou seja, representado por um cubo 3D em cor vermelha.
Figura 4.9: Mobile-ARNETVIS executando o serviço Pin-
gAR em dois equipamentos.
As informações extraídas dos equipamentos são obtidas de acordo com
o funcionamento de cada um dos serviços, como descrito abaixo:
• PingAR - no Mobile-ARNETVIS, esse serviço aciona o Monitor de Rede
da Camada de Monitoramento para inicializar um thread com os parâ-
metros do comando “nmap” que o fazem coletar as informações sobre a
ativação do equipamento. Essas informações serão atualizadas constan-
temente no campo status do objeto definido na Área de Dados Compar-
tilhados. Enquanto isso, o Módulo de Visualização da Camada de Visu-
alização inicializa um thread que será o responsável por ler os dados
provenientes da Área de Dados Compartilhados e “mostrá-los” ao usuá-
rio em RA. Segundo o exemplo da Figura 4.10, o host de endereço IP
10.1.1.5 está ativo, pois é mostrado um cubo em 3D de cor verde. Caso
contrário, seria mostrado um cubo em 3D de cor vermelha. Esta foi a
primeira aplicação desenvolvida e ilustra um modelo bastante simplista
da implementação baseada no framework proposto .
4.2 Aplicação Mobile-ARNETVIS 63
• NmapeAR - nesse serviço, o Monitor de Rede aciona dois threads para a
máquina monitorada. O primeiro deles faz uso do comando shell “nmap”
para escanear as portas TCP em estado aberto, filtrado ou fechado. O ou-
tro thread é responsável pelas portas UDP. As informações obtidas pelos
threads são coletadas e armazenadas periodicamente na Área Compar-
tilhada. O thread do Módulo de Visualização novamente se encarrega de
projetar em RA todos os dados coletados da Área de Dados Compartilha-
dos. Assim, é repassada ao usuário, uma descrição sucinta da quantidade
de portas abertas, abertas/filtradas e fechadas do equipamento em ques-
tão. No exemplo da Figura 4.10, o equipamento com endereço IP 10.1.1.5
apresenta uma porta TCP em cor verde ou “aberta”, 1662 portas TCP em
cor vermelha ou “fechadas”, 1476 portas UDP também “fechadas” e duas
portas UDP em cor amarela ou “abertas/filtradas”.
• ARuptime - a aplicação inicializa este serviço através do Monitor de
Rede, que cria um thread responsável por executar o comando shell
“snmpget” com o parâmetro “ system.sysUptime.0” para recolher o “up-
time” (tempo de funcionamento) do equipamento monitorado e preen-
cher, como nas demais aplicações, a estrutura de dados do equipamento
na Área de Dados Compartilhados. O thread de visualização coleta cons-
tantemente as informações da estrutura que serão repassadas ao usuá-
rio em RA. Na Figura 4.10 percebe-se que o equipamento com endereço
IP 10.1.1.5 está funcionando há sete minutos e quarenta e sete segundos.
• ARsnmp - utiliza o comando shell “snmpget” com os seguintes parâme-
tros “system.sysName.0”, “system.sysDescr.0”, “system.sysLocation.0” e
“system.sysContact.0”. Seu funcionamento é similar ao do serviço ARup-
time descrito anteriormente. Quanto à visualização dos dados, o parâme-
tro “system.sysDescr.0” permite uma identificação do sistema operacio-
nal em uso. Assim, o serviço ARsnmp utiliza uma imagem bitmap (ícone)
que representa o sistema operacional detectado. As demais informações
sobre o equipamento, localização e responsável pelo equipamento, são
repassados em RA e formatados como textos, através de uma janela
semi-transparente, conforme ilustrado na Figura 4.10. Nesse exemplo,
o responsável pelo equipamento é o professor Anibal.
• ARnetload - utiliza o comando “snmpstatus” para reunir dados sobre
a quantidade de pacotes de dados de entrada e de saída transferidos
através da interface de rede principal do equipamento monitorado. Os
dados coletados são apresentados em RA, também em formato texto,
4.2 Aplicação Mobile-ARNETVIS 64
através de janela semi-transparente. No exemplo da Figura 4.10, o host
com endereço IP 10.1.1.5 possui 223492 pacotes de rede de entrada (em
cor verde), e 196880 pacotes de rede de saída (em cor vermelha).
• ARCable - o funcionamento desse serviço é idêntico ao apresentado na
aplicação ARNETVIS.
Figura 4.10: Exemplo de Funcionamento do Mobile-
ARNETVIS.
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS 65
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS
A aplicação WB-ARNETVIS (White-Board ARNETVIS) destina-se
também ao modelo de gerenciamento remoto de redes de computadores, po-
rém cada símbolo representa um equipamento ou um serviço específico (mo-
delo de visualização de dados “um-para-um”).
Como na aplicação ARNETVIS, o WB-ARNETVIS também adapta os
serviços para serem utilizados através de um quadro-branco, um de cada vez.
Cada símbolo marcador ativa a função de rede correspondente através do
Monitor de Rede (implementado na Camada de Monitoramento). Para isso,
o usuário deve apenas colocar o símbolo sobre o quadro-branco e capturá-
lo através da câmera de vídeo, como pode ser visto na Figura 4.11. Fluxos
de execução (threads) para cada máquina monitorada são mantidos pelo
Monitor de Rede, e cada um se encarrega de captar e atualizar na Área
de Dados Compartilhados as informações relativas ao serviço selecionado de
cada equipamento.
Figura 4.11: WB-ARNET: uso do serviço PingAR em qua-
tro hosts
As informações extraídas são apresentadas sem muito detalhamento
e dependem do serviço selecionado, como descrito a seguir:
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS 66
• PingAR - quando esse serviço é acionado pelo usuário, o Monitor de Rede
inicializa os threads com os parâmetros do comando “nmap” para coletar
as informações sobre a ativação dos equipamentos. Essas informações
serão atualizadas periodicamente no campo “status” do objeto definido
na Área de Dados Compartilhados, com o usuário recebendo resposta
imediata que indica quais equipamentos estão ativos (up) ou não (down).
Enquanto isso, o Módulo de Visualização mantém um thread ativo que
irá ler os dados provenientes da Área de Dados Compartilhados para
mostrá-los ao usuário em RA. Segundo o exemplo da Figura 4.11, se
um host está ativo, um cubo 3D verde é mostrado em RA, senão é
mostrado um cubo 3D vermelho, como é o caso dos hosts inativos 10.1.1.2
e 10.1.1.4.
• ARuptime - quando o serviço ARuptime é acionado, o Monitor de Rede
inicializa um thread para cada símbolo capturado pela webcam. Esses
threads executam o comando shell “snmpget” com o parâmetro “ sys-
tem.sysUptime.0” para recolher o uptime (tempo de funcionamento) de
cada equipamento monitorado e preencher as estruturas de dados cor-
respondentes na Área de Dados Compartilhados. Como ocorre na apli-
cação anterior, o thread de visualização varre constantemente a área
compartilhada e coleta as informações que serão repassadas ao usuário
em RA. A Figura 4.12 mostra um equipamento funcionando há quarenta
e nove minutos, por exemplo.
• ARsnmp - utiliza o comando shell “snmpget” com os parâmetros “sys-
tem.sysDescr.0” e “system.sysLocation.0”. Seu funcionamento é similar
ao do serviço ARuptime, diferenciando-se apenas nas informações a se-
rem repassadas ao usuário. O parâmetro “system.sysDescr.0” permite
uma identificação do sistema operacional em uso. O serviço ARsnmp uti-
liza imagens bitmaps (ícones) para cada tipo de sistema operacional de-
tectado. A Figura 4.13 ilustra esse tipo de visualização. Percebe-se que o
equipamento 10.1.1.1 é um roteador e o equipamento 10.1.1.5 é um com-
putador com sistema operacional GNU/Linux Fedora. Os textos abaixo
de cada ícone representam o endereço IP do equipamento e sua localiza-
ção física.
• ARnetload - utiliza o comando “snmpstatus” para reunir dados sobre a
quantidade de pacotes de dados de entrada e de saída transferidos atra-
vés das interfaces de rede de cada equipamento monitorado. Os dados
coletados são apresentados em forma de “gráficos de barras”, com cor
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS 67
“verde” representando o volume de pacotes de rede que chegam no equi-
pamento, e a cor “vermelha” para representar os de saída. É importante
notar que os gráficos de barra são proporcionalmente construídos. Em
outras palavras, o equipamento que apresentar maior taxa de upload ou
download tem as barras de seu gráfico mais “grossas” que as barras dos
demais equipamentos. Analogamente, a máquina que apresentar menor
taxa, possui barras mais finas. No exemplo da Figura 4.14, o host com
endereço IP 10.1.1.5 possui uma maior quantidade de pacotes de rede de
entrada e de saída, em relação aos pacotes de rede de entrada/saída do
host com endereço IP 10.1.1.1 (com barras mais finas).
• ARCable - o funcionamento desse serviço também é idêntico ao mesmo
serviço apresentado na aplicação ARNETVIS.
Figura 4.12: Aplicação WB-ARNETVIS: usando o ARup-
time para visualizar o uptime de quatro
hosts, sendo dois ativos e dois inativos.
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS 68
Figura 4.13: WB-ARNETVIS: uso da aplicação ARsnmp
para a detecção simultânea de informações
obtidas via protocolo SNMP.
Existe uma diferença trivial do WB-ARNETVIS para o ARNETVIS,
que está na associação do tipo “um-para-um” entre um símbolo e um equipa-
mento. Graças a isso, os símbolos que representam cada um dos equipamentos
podem ser manipulados livremente no quadro-branco. Essa “liberdade de mo-
vimentação” é útil para dar suporte à atividades que envolvem decisão em
grupo, uma vez que cada usuário pode colaborar entre si, adicionando, remo-
vendo ou reorganizando cada símbolo no quadro-branco de acordo com sua
vontade. A Figura 4.15 ilustra essa característica.
Para melhor comparar as aplicações implementadas, a Tabela 4.1
apresenta um mapa geral dos serviços implementados e formas de visuali-
zação/gerência utilizados por cada uma.
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS 69
Figura 4.14: Arnetload usado no modelo um-para-muitos
(Os símbolos podem ser movidos).
Figura 4.15: Usando o WB-ARNETVIS em trabalho coo-
perativo. Exemplo do serviço ARsnmp
4.3 Aplicação WB-ARNETVIS 70
Tabela 4.1: Mapeamento dos serviços e das formas
de visualização/gerenciamento utilizados por
cada aplicação em RA desenvolvida.
Aplicações de RA Serviços Visualizações Formas de GerenciamentoARNETVIS Pingar
NmapearARuptime “um-para-muitos” RemotaARnetloadARsnmpARCable
Mobile- PingarARNETVIS Nmapear
ARuptime “um-para-um” MóvelARnetload RemotaARsnmpARCable
WB-ARNETVIS PingarARuptimeARnetload “um-para-um” RemotaARsnmpARCable
CAPÍTULO 5Avaliação
Nessa seção, é descrita uma avaliação qualitativa do framework AR-
NET implementado pelas ferramentas de RA. O objetivo desse estudo é com-
parar as atividades comuns de gerenciamento de redes de computadores rea-
lizadas através de ferramentas gráficas ou em shell, com as atividades execu-
tadas através das aplicações de RA implementadas. Além disso, pretende-se
relatar os benefícios e dificuldades extraídos dos experimentos conduzidos pe-
los especialistas da área.
A avaliação foi realizada na forma de testes, onde os usuários execu-
taram tarefas comuns de gerenciamento de redes de computadores através
de ferramentas shell tradicionais e das implementações com RA. Todos os ad-
ministradores convidados possuem vasta experiência em gerenciamento de
redes de computadores e, além disso, gerenciam redes de computadores de
diferentes portes e de variados propósitos.
5.1 Descrição do experimento
Os testes foram executados em um pequeno laboratório situado na
sala 233 do Instituto de Informática da UFG, Campus II. Foram convidados
cinco especialistas em gerenciamento de redes de computadores. Cada um
deles realizou tarefas de gerenciamento pré-definidas com ferramentas shell
tradicionais e com as ferramentas de RA para comparação. Em seguida, cada
um preencheu um questionário com suas impressões sobre as ferramentas e
sobre a abordagem baseada em RA. Os modelos que descrevem as atividades
e o questionário aplicados podem ser observados no Apêndice B.
Os testes foram todos filmados para posterior análise das dificuldades
e benefícios de se trabalhar com RA na atividade de gerenciamento de redes
de computadores.
5.1 Descrição do experimento 72
O ambiente foi preparado com cinco computadores interligados em
rede. Cada computador foi identificado unicamente, através de um símbolo
marcador a ele fixado.
Um desses cinco computadores foi utilizado para os testes com ferra-
mentas comuns de administração remota em modo texto (comandos shell). Os
administradores fizeram uso dessa máquina para executar as atividades de
gerenciamento remoto dos equipamentos em rede.
Para a realização dos testes com RA, outro dos cinco equipamentos
preparados foi selecionado para comportar uma webcam instalada, e uma
mesa com o quadro-branco usada nos testes com administração remota.
Os especialistas em gerenciamento de redes de computadores que
fizeram os testes foram:
• Administrador 1 - possui graduação em Ciências da Computação pela
UFG e atualmente, é aluno do programa de mestrado do Instituto de
Informática-UFG. Atua como administrador chefe da Rede da Univer-
sidade Federal de Goiás, com dez anos de experiência na área. A rede
em si interliga dois Campi e apresenta-se como uma união de diversas
sub-redes que compõem cada unidade da Universidade que são inter-
ligadas por fibra ótica (Tecnologia ATM) ao núcleo central denomidado
UFGNET. A comunicação interna de cada prédio é feita através do proto-
colo TCP/IP e distribuída por cabeamento estruturado baseado em cabos
UTP classe 5 (10Mbps ou 100Mbps). Em geral, cada unidade é uma in-
tranet baseadas em GNU/Linux, Windows NT ou Netware.
• Administrador 2 - estudante de graduação do último ano do curso de
Ciências da Computação do Instituto de Informática da UFG. É admi-
nistrador da rede do Laboratório de Internet e de Sistemas Distribuídos
desde o ano de 2003. Essa pequena rede é composta de, aproximada-
mente, quinze máquinas baseadas em TCP/IP, GNU/Linux e com acesso
à Internet.
• Administrador 3 - formado em Análise de Sistemas na Universidade
Salgado de Oliveira de Goiânia, Goiás. Atualmente é estudante de pós-
graduação pela Universidade Federal de Lavras-MG, na área de Admi-
nistração de Sistemas de Informação. Ele atua como consultor de Infor-
mática e trabalhou como administrador de redes de computadores em
diversas empresas em Goiânia. Possui experiência na área de redes há
mais de dez anos. Atualmente é responsável pela rede interna com sete
computadores de sua empresa. A rede em si, é composta de uma infra-
5.1 Descrição do experimento 73
estrutura capaz de suportar e prover os serviços de Business Intelligence,
integração de sistemas de software e hardware, redes cabeadas e sem fio,
VoIP, terceirização (Outsourcing) e hospedagem de sites.
• Administrador 4 - é estudante de pós-graduação em Redes de Compu-
tadores pelo CEFET Goiás. Possui experiência na área de Informática
desde 1992. Atualmente, trabalha como administrador de redes em uma
empresa cuja atividade fim destina-se ao agronegócio . Essa rede é com-
posta de trinta e cinco máquinas, sendo três máquinas servidoras de
arquivos e de impressoras, acesso à Internet e segurança de acesso via
firewall. Toda a rede é composta por sistemas operacionais Windows XP,
a exceção dos servidores que são GNU/Linux. Os sistemas de email são
mantidos fora da empresa e administrados remotamente.
• Administrador 5 - gerente chefe de informática da mesma empresa na
qual o Administrador 4 atua. É graduado em Ciências da Computação e
atua como administrador de redes de computadores desde 1998.
Os administradores foram orientados a executarem as seguintes tare-
fas:
1. localizar quais máquinas na rede estavam inicialmente ativas (up) e
inativas (down). Uma dessas máquinas têve seu cabo de rede proposi-
talmente desconectado antes de cada teste para simular uma falha de
conexão de rede. Todas as máquinas foram mantidas ativas após essa
atividade;
2. dados os endereços IP dos computadores, localizar fisicamente os equi-
pamentos monitorados;
3. isolar os endereços IP dos computadores que estavam ativos (up) há um
maior período de tempo; e
4. identificar quais os endereços IP dos computadores com maior quanti-
dade de portas TCP/UDP abertas, o que representa possível vulnerabili-
dade dos equipamentos.
Essas tarefas foram desenvolvidas em três diferentes formas:
• usando ferramentas “shell” tradicionais de gerenciamento de redes;
• usando as aplicações do framework ARNet através do modelo de geren-
ciamento “on-site”; e
5.2 Discussão 74
• usando as aplicações baseadas no framework ARNet com modelo geren-
ciamento remoto, com as associações do tipo “um-para-um” e “um-para-
muitos”.
Os administradores tiveram uma hora para executar todas as ativida-
des. Todos receberam um pequeno manual com os endereços IP das máquinas
em testes e também com dicas de sintaxe dos principais comandos shell a
serem utilizados.
O questionário utilizado nos testes apresentou as seguintes questões:
• quais enfoques necessitavam de um treinamento mais detalhado antes
de seu uso efetivo;
• quais das três abordagens era a mais intuitiva;
• qual abordagem apresentava um menor tempo de resposta e uma melhor
taxa de atualização dos dados da rede analisada;
• em qual das três abordagens os problemas de rede simulados foram
identificados mais rapidamente e com maior facilidade;
• quais benefícios da Realidade Aumentada puderam ser detectados nos
experimentos;
• qual o público alvo mais adequado para utilizar RA em gerenciamento
de redes; e
• quais vantagens e desvantagens, em geral, existem na abordagem com
RA.
Os testes foram realizados com Monitor Based AR [1], uma vez que
um dispositivo eyeglasses com telas de LCD não pôde ser adquirido.
5.2 Discussão
Os principais pontos de feedback fornecidos pelos usuários em testes
através do questionário foram:
• Todos os administradores de rede concordaram que as tarefas desen-
volvidas através do uso de comandos shell em modo texto demandam
um treinamento inicial mais complexo, consumindo maior tempo. Isso
se deve ao fato de existir uma grande variedade de opções e parâmetros
que são utilizados com esses comandos.
5.2 Discussão 75
• Todos observaram que as implementações com RA, em contrapartida,
são mais intuitivas, pois basta saber posicionar os símbolos marcadores
desejados para obter as informações dos equipamentos. Sendo assim, o
tempo de treinamento nessa última abordagem é reduzido. Para com-
plementar essa informação, o Administrador 4 ainda afirmou que as fer-
ramentas em modo texto são passíveis de erro, devido à quantidade de
parâmetros usados.
• Quanto à expressividade da informação visualizada, todos enfatizaram
que as soluções visuais apresentadas foram mais intuitivas e atrativas
ao usuário. O Administrador 5 ainda comentou: “Creio que o futuro é
esse, onde podemos ter uma interação visual mais atrativa e informa-
tiva, trazendo à tona uma nova forma de tratarmos o gerenciamento de
uma rede local, podendo certamente ser aplicado para um grande nú-
mero de tarefas correlacionadas...”.
• O Administrador 2 apontou que existem outras ferramentas alternati-
vas para o gerenciamento de uma rede, que se utilizam de interfaces
gráficas e visualizações que podem substituir os comandos shell basea-
dos em texto. Em contrapartida, ele também afirmou que mesmo com
tais ferramentas, as imagens aumentadas reais mescladas com os dados
de rede em tempo-real são visualmente mais atrativas e efetivamente
mais funcionais.
• O administrador da UFGNET afirmou que um gerente de redes experi-
ente deve conseguir resultados de forma mais eficiente e rápida quando
utilizar as ferramentas shell em modo texto. Entretanto, ele apontou que
uma maior quantidade de dados foram apresentados através de RA de
forma simultânea e em menor espaço de tempo do que usando comandos
textuais. Ele então, sugeriu que a Realidade Aumentada possa ser uti-
lizada por administradores de rede menos experientes, para apresentar
resultados mais significativos.
• Considerando-se o problema simulado pelo desligamento inicial do cabo
de rede de uma das máquinas, todos os administradores de rede afir-
maram que as abordagens que utilizavam RA foram melhores para se
checar o estado de vários dispositivos ao mesmo tempo usado no modelo
de gerenciamento remoto. Isso permitiu uma detecção mais rápida do
problema.
• O Administrador 5 relatou que as soluções de RA são simples de se mani-
pular e a capacidade de interação através dos mecanismos apresentados
5.2 Discussão 76
faz com que o trabalho são seja enfadonho. Ele afirmou também que tais
características podem ser vantajosas quando usadas em treinamentos
de administradores de redes menos experientes.
• O aspecto de liberdade garantido no modelo de gerenciamento móvel
foi bastante elogiado pelos administradores. O Administrador 3 afirmou
que, com o uso de uma webcam e um notebook, o administrador pode-
ria “passear” pela rede e coletar facilmente as informações desejadas.
Isso, em redes de menor porte, por exemplo, pouparia o tempo de um ad-
ministrador, uma vez que não precisaria passar horas na frente de um
computador analizando “logs” de segurança.
• O Administrador 1 também afirmou que o modelo de gerenciamento
de redes do tipo on-site poderia ser bastante útil em redes de menor
porte (LANs - Local Area Networks), uma vez que o diagnóstico pode ser
realizado individualmente, dispositivo por dispositivo.
Na análise dos vídeos gravados durante os experimentos, pôde-se
identificar os seguintes aspectos:
• Cada um dos administradores de rede desenvolveu as tarefas propostas
dentro do prazo estipulado. Em todos os casos, foi observado que, durante
a atividade que requisitava o uso de ferramentas de gerenciamento de
rede baseadas em comandos shell em modo texto, as informações eram
obtidas de forma mais lenta. Além disso, todos os administradores de-
monstraram dificuldades para utilizarem alguns dos comandos textuais
com as opções e parâmetros corretos, mesmo os mais experientes, uma
vez que suas sintaxes não eram triviais.
• A opção do gerenciamento móvel com símbolos marcadores identificando
cada equipamento monitorado foi o destaque durante a fase de testes.
Todos os administradores entrevistados demonstraram uma visível in-
clinação favorável a esse tipo de visualização.
• A liberdade de movimentação dos símbolos marcadores pelo quadro-
branco e a possibilidade de se escrever notas e observações pessoais no
mesmo espaço também foram destacados nos testes.
• Todos os administradores não demonstraram ter dificuldades em mani-
pular os símbolos marcadores sobre o quadro-branco para obter as infor-
mações requisitadas nas tarefas propostas.
• A possibilidade de interação com a ferramenta, percebida através dos ví-
deos, foi observada de forma bem intuitiva, fácil e direta. Essa foi uma
5.2 Discussão 77
característica que agradou a todos. Segundo comentários dos adminis-
tradores, essa característica pode ser explorada na execução remota de
comandos de rede, como shutdown de um computador, encerramento de
serviços de rede, dentre outras.
Apesar dos benefícios percebidos durante o uso das aplicações, foram
encontradas algumas limitações da abordagem baseada em Realidade Au-
mentada. Tais limitações estão intimamente relacionadas às características
do próprio ARToolkit:
• Se a câmera ficar muito distante dos símbolos com as marcas fiduci-
ais, o módulo de processamento de padrões do ARToolkit não consegue
reconhecê-los. Isso limita, conseqüentemente, a quantidade de elemen-
tos monitorados que podem ser visualizados em uma única tela. Uma
possível solução para esse problema, é utilizar uma webcam com maior
resolução, ou uma câmera de vídeo apropriada. Uma outra possível so-
lução seria aplicar a relação “um-para-muitos” com visualizações mais
compactas dos dados coletados dos elementos de rede monitorados.
• Variações na luminosidade do ambiente afetam sensivelmente o reco-
nhecimento dos símbolos com marcas fiduciais.
• Existem casos em que dois ou mais símbolos com marcas fiduciais são
muito parecidos e são identificados erroneamente como sendo o mesmo
elemento.
CAPÍTULO 6Conclusão
6.1 Considerações Finais
A presente pesquisa é inovadora e aponta para diversos benefícios de
se utilizar a Realidade Aumentada para monitorar dispositivos ou serviços em
rede e visualizar seus dados. O principal desses benefícios foi a viabilização
da abordagem proposta, através do framework ARNET. O ARNET estende
as ferramentas de rede em modo texto e apresenta-se organizado para ser
facilmente expandido para englobar outras ferramentas utilizadas na admin-
sitração de redes de computadores.
Masi um benefício encontrado resume-se na associação mais natural
entre os dispositivos físicos monitorados e seus dados de rede quando se
trabalha através do modelo de gerenciamento de rede do tipo “on-site”.
Observa-se claramente a incrementação da percepção das informações
de redes coletadas através das ferramentas baseadas em RA. Essa caracterís-
tica é percebida quando se usa o modelo Mobile-ARNETVIS, no qual o ad-
ministrador de redes consegue as informações extraídas dos equipamentos
rapidamente, com o simples uso da webcam.
Outro benefício encontrado, vem das possibilidades de monitoramento
e análise de estados de dispositivos remotos, através da manipulação indireta
de seus símbolos marcadores. Note que os símbolos marcadores podem não
somente ser ferramentas de visualização, como também meios de identificação
e de interação com os dispositivos.
É importante ressaltar que a proposta do trabalho desenvolvido não é
substituir as ferramentas e modelos tradicionais de gerência de rede, mas sim
complementá-los com uma metodologia adicional mais interativa e intuitiva.
Na verdade, acredita-se que as aplicações baseadas no framework proposto,
tais como o “ping” descrito no Capítulo 3, não são muito interessantes a ad-
ministradores de rede com larga experiência na atividade devido ao conhe-
6.2 Trabalhos Futuros 79
cimento já adquirido através do uso constante de uma série de ferramentas
tradicionais de administração de redes em geral.
Apesar dos testes terem apontado para um público alvo de RA os
estudantes de cursos de administração de redes de computadores, bem como,
administradores de rede iniciantes, foi percebido também que o framework
auxiliou os especialistas em redes de computadores durante a execução das
atividades propostas durante a fase de avaliação.
Os experimentos executados demonstraram que os ambientes com RA
são bem dinâmicos quanto à apresentação da informações e imagens geradas,
de tal forma que representam fielmente as informações de rede estudadas.
Percebe-se também que os mecanismos simplificados de interação ho-
mem/máquina utilizados pelas aplicações ARNETVIS e WB-ARNETVIS com-
plementam as atividades do gerente de rede. Em especial, o “palito de inte-
ração” apresentado na aplicação ARNETVIS pode ser usado para a execução
de tarefas remotas nos computadores gerenciados, como por exemplo, o shut-
down de um equipamento.
Por fim, um outro aspecto importante revelado pelos experimentos
indica que RA pode ser útil para apresentar dados de gerenciamento de redes
de computadores com riqueza de informações relevante, com diversas técnicas
de visualização expressivas e eficientes, como os gráficos de pizza ilustrados
no serviço NmapeAR, por exemplo.
6.2 Trabalhos Futuros
Diversos outros trabalhos podem ser realizados como continuidade
dessa pesquisa. Entre eles, destacam-se:
• implementar novos serviços de monitoramento dentro das aplicações de
RA, para coletar outras informações dos equipamentos de rede, como uso
do disco rígido, usuários “logados” nas máquinas, serviços de redes mais
utilizados etc;
• explorar novas visualizações dos dados de rede que sejam mais compac-
tas e intuitivas para os usuários;
• desenvolver e implementar formas de interagir com os dispositivos ge-
renciáveis para, por exemplo, reiniciar/parar um computador ou serviço,
editar ou remover permissões de acesso a usuários etc;
• reduzir as limitações do ARToolkit. Como a ferramenta é open source,
propõe-se trabalhar os algoritmos de processamento de padrões para
6.2 Trabalhos Futuros 80
melhorar o reconhecimento dos marcadores fiduciais e também diminuir
a sensibilidade à variações na luminosidade do ambiente que afetam
sensivelmente o reconhecimento dos símbolos com marcas fiduciais.
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[30] ZEILENGA, K. Openldap, project. Disponível na Internet em
http://www.openldap.org, 1998.
APÊNDICE ADescrição do CD-ROM que Acompanhaeste Trabalho
O CD-ROM que acompanha este trabalho apresenta os seguintes
itens:
• uma cópia em formato PDF desta dissertação;
• um arquivo compactado em formato tarball (extensão tar.gz) com a fer-
ramenta ARToolkit, versão 2.71.3. O código fonte das aplicações ARNET-
VIS, Mobile-ARNETVIS e WB-ARNETVIS estão contidas neste mesmo
arquivo, no sub-diretório “examples”.
• pacotes em formato RPM das bibliotecas “freeglut” e “freeglut-devel”,
versão 2.2.0-1, que fazem parte do kit de desenvolvimento em OpenGL
para ambientes GNU/Linux. Essas bibliotecas estão disponíveis em
http://freeglut.sourceforge.net.
A.1 Instruções de Instalação
Para a instalação das aplicações, recomenda-se o uso de um sis-
tema operacional GNU/Linux Fedora Core 4.0, ou qualquer outra distribuição
GNU/Linux baseada em pacotes RPM.
Como pré-requisitos de hardware, sugere-se o uso das seguintes con-
figurações mínimas:
• uma placa de vídeo com, no mínimo 128MB de memória RAM;
• computador com processador de 1,8 GHz;
• webcam com resolução de 640x480 e 30 fps, que seja compatível com o
sistema operacional GNU/Linux;
A.1 Instruções de Instalação 85
Inicialmente, é necessária a instalação dos pacotes freeglut-2.2.0-
1.i386.rpm e freeglut-devel-2.2.0-1.i386.rpm. Isso pode ser feito através dos
comandos:
• rpm -ivh freeglut-2.2.0-1.i386.rpm
• rpm -ivh freeglut-devel-2.2.0-1.i386.rpm, e
Feito isso, basta descompactar o arquivo artoolkit-2.71.3.tar.gz (dispo-
nível em http://www.inf.ufg.br/funcomp) em um diretório qualquer. O comando
mais simples para executar essa operação é:
• tar xvfz artoolkit-2.71.3.tar.gz
As aplicações se encontram dentro do sub-diretório “examples” do
diretório raiz descompactado “ARtoolKit-2.71.3”.
Para executar uma das aplicações ARNETVIS, Mobile-ARNETVIS ou
WB-ARNETVIS, basta entrar no diretório correspondente a uma delas, dentro
de “examples” e executar o script: “./exec.sh”. Esse script está configurado para
compilar o código de cada ferramenta e executar o arquivo binário gerado que
se encontra dentro do sub-diretório “bin” da pasta “ARtoolKit-2.71.3”.
Demais informações podem ser encontradas em http://www.inf.ufg.br/funcomp.
APÊNDICE BMaterial Utilizado na Avaliação doFramework
Os testes referentes às aplicações em RA baseadas no framework des-
crito no Capítulo 3 foram executados em um pequeno laboratório situado na
sala 233 do Instituto de Informática da UFG, Campus II. Foram convidados
cinco especialistas em gerenciamento de redes de computadores. Cada especi-
alista realizou tarefas de gerenciamento pré-definidas com ferramentas shell
tradicionais e com as ferramentas de RA para comparação. Em seguida, um
questionário para avaliar a abordagem em RA foi aplicado . Os modelos que
descrevem as atividades e o questionário são apresentados a seguir.
B.1 Atividades Propostas para a Avaliação das
Aplicações
Essa seção apresenta o modelo do documento apresentado aos especi-
alistas durante as sessões de testes e de avaliação das aplicações de gerencia-
mento de redes baseadas no framework com realidade aumentada.
As atividades foram as seguintes:
——————————————————————
Modelo das Atividades:
1. Tarefa 1:
• Localizar endereços IP das máquinas paradas na rede do laborató-
rio de testes.
• Localizar endereços IP das máquinas ativas na rede do laboratório
de testes.
Para a realização da Tarefa 1, considere os seguintes passos:
B.1 Atividades Propostas para a Avaliação das Aplicações 87
1. Detectar as informações requisitadas através de comandos de adminis-
tração de redes conhecidos (Ex.: ping).
2. Passar com a câmera na sala, através do uso da ferramenta ARNETVIS.
3. Utilizar o quadro branco e a ferramenta ARNETVIS.
1. Tarefa 2:
• Localizar fisicamente cada máquina da rede, dados os endereços IP.
Para a realização da Tarefa 2, considere os seguintes passos:
1. Detectar as informações requisitadas através de comandos de adminis-
tração de redes conhecidos (Ex.: snmpget).
2. Passar com a câmera na sala, através do uso da ferramenta ARNETVIS.
3. Utilizar o quadro branco e a ferramenta ARNETVIS.
1. Tarefa 3:
• Localizar endereços IP de máquinas que estão funcionando há mais
tempo.
Para a realização da Tarefa 3, considere os seguintes passos:
1. Detectar as informações requisitadas através de comandos de adminis-
tração de redes conhecidos.
2. Passar com a câmera na sala, através do uso da ferramenta ARNETVIS.
3. Utilizar o quadro branco e a ferramenta ARNETVIS.
1. Tarefa 4:
• Localizar endereços IP de máquinas vulneráveis na rede (com por-
tas abertas).
Para a realização da Tarefa 4, considere os seguintes passos:
1. Detectar as informações requisitadas através de comandos de adminis-
tração de redes conhecidos.
2. Passar com a câmera na sala, através do uso da ferramenta ARNETVIS.
3. Utilizar o quadro branco e a ferramenta ARNETVIS.
B.2 Questionário de Avaliação 88
B.2 Questionário de Avaliação
O seguinte modelo de questionário foi aplicado aos especialistas:
——————————————————————
Modelo de Questionário:
Considere as seguintes convenções:
• A - Gerenciamento de Rede Móvel (Administração "in loco") que faz uso
de RA para visualizar as informações de rede através dos símbolos com
marcas fiduciais capturados pela webcam.
• B - Gerenciamento de Rede Fixo (Administração Remota) que faz uso
de um quadro branco e um símbolo com marcas fiduciais que, ao ser
capturado pela webcam, agrupa várias informações de rede através de
RA.
• C - Gerenciamento de Rede baseado em Ferramentas Tradicionais de
Administração de Rede, com informações geradas em modo texto.
Com base nessas informações, responda as seguintes questões:
1. A e B são visualmente mais atrativos que C ? Justifique a resposta.
2. A e B são mais intuitivos que C ? No último caso, há a exigência de um
treinamento mais complicado ? Justifique ambas as respostas.
3. A e B apresentam um melhor desempenho, melhor tempo de resposta e
uma melhor taxa de atualização dos dados na tela do que C ? Justifique
a resposta.
4. A e B permitem diagnosticar problemas e identificar a estrutura de rede
mais rapidamente do que C ? Justifique a resposta.
5. O framework genérico apresentado nas soluções baseadas em RA é
fácil de ser utilizado para incluir novos serviços de gerência de rede ?
Justifique a resposta.
6. Forneça sugestões e comentários sobre as aplicações baseadas no fra-
mework apresentado.