UMA PROPOSTA DE ESTRUTURA FÍSICA DE HARDWARE PARA AS REDES DE CONEXÕES DO ALOJAMENTO DOS ALUNOS DO ITA – H8

Álvaro Henrique Ogasawara Sigaki – IC E-mail: alvaro@h8.ita.br

Adilson Marques da Cunha, Prof. Dr. – PQ Adalberto S. Santos, Cap. Eng. – PQ

Gustavo Hideyuki Okamoto – IC E-mail: hideyuki@h8.ita.br

Milton Teruaki S. Sakude, Prof. Dr. – PQ Adilson Marques da Cunha, Prof. Dr. – PQ

Adalberto S. Santos, Cap. Eng. – PQ

Instituto Tecnológico de Aeronáutica Divisão de Ciência da Computação

Praça Mal. Eduardo Gomes, no 50, Vila das Acácias CEP: 12228-900, São José dos Campos – SP

RESUMO

Este Projeto de Estrutura Física de Hardware para as Redes de Conexões do H8 tem por objetivo proporcionar o desenvolvimento de Redes de Conexões de alta qualidade e confiabilidade para o

Alojamento dos Alunos de Graduação - H8, do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).Ele Engloba o planejamento estrutural para a arquitetura, disposição e especificação dos componentes das seguintes Redes de Conexões: Elétrica, de Aterramento, de Ar-Condicionado, Telefônica e de

Comunicação de Dados. Neste trabalho realizou-se um levantamento de informações sobre a estrutura física de Hardware existente nas Redes de Conexões do H8, e ainda a proposta de uma nova estrutura, visando torná-la mais apropriada quanto à eficiência, qualidade e segurança dos serviços

prestados aos usuários, reduzindo o desperdício de recursos envolvidos.

ABSTRACT The objective of this project is to develop high quality and reliable Connections Networks for Instituto

Tecnológico de Aeronáutica (ITA) Undergraduate Students’ Dormitories – H8. It consists in the structural planning of the architecture, spatial distribution and specification of components of the

following Connections Networks: Electric, Grounding, Air Conditioning, Telephonic and Data Communication. In this project an information survey of Hardware in the existing Networks and

proposal for a new structure were made. This new structure is intended to be appropriate in efficiency, quality and security.

1. INTRODUÇÃO O H8, Alojamento dos Alunos de Graduação do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), está situado no Centro Técnico Aeroespacial (CTA), na cidade de São José dos Campos, Estado de São Paulo. Neste alojamento encontra-se instalada a Rede de Comunicação de Dados do H8 (RCD-H8), uma rede de computadores pessoais implantada em 1996 por iniciativa de alunos de graduação do ITA. O gerenciamento, a manutenção e a administração da RCD-H8 são realizados por um órgão denominado Rede CASD, sediado em uma sala própria no H8, onde estão localizados os servidores da RCD-H8. A Comissão da Rede CASD é constituída de alunos de graduação do ITA, residentes no H8, que realizam o trabalho voluntariamente. Alguns serviços prestados pela Rede CASD, além do acesso à rede interna (Intranet) e à Internet, são: hospedagem de páginas pessoais, serviços de correio eletrônico (contas pessoais e listas de discussões), manutenção e configuração de equipamentos e cabeamento.

2. A PROPOSTA DO PROJETO O número de usuários da Rede CASD tem crescido muito no decorrer dos anos, e a estrutura existente está funcionando praticamente em sua capacidade máxima. A rede existente foi projetada para aproximadamente 100 estações de trabalho, e até Junho de 2002 existem cerca de 450 computadores conectados. Problemas de tráfego e perdas de pacotes ocorrem com freqüência. Há necessidade de haver servidores e equipamentos que atendam à demanda com maior qualidade. Ainda, o H8 não possui redes elétrica e de aterramento adequadas para a instalação de uma rede de comunicação de dados que opere em condições de atender às necessidades desses usuários com eficiência. O presente trabalho visa projetar novas redes de conexões para o H8, proporcionando uma estrutura adequada para a implantação de uma nova rede de comunicação de dados, na qual serão desenvolvidos projetos e trabalhos acadêmicos relacionados à Computação, Informática e novas tecnologias. Este Projeto encontra-se inserido no Projeto de Infra-Estrutura para as Redes de Conexões do H8, composto pelas partes relacionadas a conexões de Hardware, Software e Gerenciamento. O Projeto de Conexões de Software, desenvolvido pelos alunos Mônica Mitiko Soares Matsumoto e Ulisses Duarte Nehmi, e o Projeto de Gerenciamento de Conexões, desenvolvido pelo aluno Mario Rebelo Larangeira Junior, complementam este trabalho. 3. DESENVOLVIMENTO Este trabalho foi elaborado em etapas, nas quais foram realizados estudos correlatos e o desenvolvimento do Projeto propriamente dito. Inicialmente traçaram-se algumas metas e tarefas ao longo do período de um ano. A fase inicial do Projeto consistiu no levantamento de Hardware do sistema existente. A estratégia de trabalho adotada foi basicamente a de coletar dados em documentos existentes e baseados em pesquisa de campo. Após o levantamento do sistema existente, iniciou-se o desenvolvimento do sistema proposto, para cada uma das Redes de Conexões. A partir dos dados coletados para o sistema existente, foi possível analisar a adequação das redes existentes à demanda. A partir dessas informações, procurou-se fazer uma estimativa da demanda para, um período mínimo de 5 anos, permitindo-se assim o desenvolvimento do sistema proposto de acordo com as suas necessidades e a viabilidade das cinco Redes de Conexões sugeridas abaixo. 4. REDES DE CONEXÕES 4.1. Rede Elétrica Para se realizar o levantamento de Hardware da Rede Elétrica do H8, utilizaram-se como fonte de pesquisa: plantas baixas, desenhos esquemáticos de diagramas, quadros e instalações elétricas, todos fornecidos pela Divisão de Engenharia (DE) do CTA. Os dados coletados tanto nos documentos obtidos junto à DE do CTA quanto em pesquisa de campo serviram como base para realizar a proposta de um sistema capaz de suprir as necessidades atuais e futuras da Rede Elétrica, proporcionando-se assim confiabilidade para que as outras Redes de Conexões funcionem de maneira estável. Foram feitos o levantamento de consumo elétrico quanto à potência, a localização e a abrangência dos quadros de energia (quadros de distribuição, parciais e gerais) e o dimensionamento de disjuntores. Devido à idade do projeto do alojamento e à dificuldade de se realizar mudanças muito complexas nas instalações, verificou-se a não-viabilidade de uma reforma geral no sistema elétrico. A solução encontrada foi então baseada em propor uma nova especificação dos disjuntores e bitolas dos fios da Rede Elétrica.

4.2. Rede de Aterramento A Rede de Aterramento está diretamente relacionada com a Rede Elétrica. A conservação dos aparelhos elétricos e eletrônicos depende muito do aterramento, que consiste basicamente na instalação do fio-terra, cuja função é absorver, neutralizar e descarregar as diferenças de potencial originadas internamente nos equipamentos. Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores, hastes e conectores interligados, circundados por elementos que dissipam para a terra as correntes impostas nesse sistema. A proposta de uma Rede de Aterramento para o H8 está associada à proteção da Rede Elétrica e dos componentes que a utilizam. Assim, recomenda-se conhecer as características do solo e da infra-estrutura do local a ser protegido. O sistema de aterramento proposto deve localizar-se na parte externa do H8, próximo à alimentação de energia, ou seja, das cabines de transformação, ou quadros gerais. O sistema de aterramento deve ser composto por uma malha com resistência de cerca de 5 ohms (especificação mínima para aterramentos de equipamentos sensíveis eletro-eletrônicos). Devem ser instaladas no solo hastes de cobre para atingir o valor da resistência desejada. O solo deve ser tratado com sal grosso, carvão e gel de aterramento para melhorar sua condutividade. 4.3. Rede de Ar-Condicionado No levantamento do sistema existente constatou-se que não há uma Rede de Ar-condicionado estruturada no H8. Por ser uma edificação antiga, uma rede desta natureza não foi planejada para o H8. A Rede Elétrica existente inviabiliza a instalação de aparelhos de ar-condicionado no H8 em grande quantidade, pois não há um dimensionamento adequado para a implantação de aparelhos de grande consumo de energia. Antes de se realizar o projeto da Rede de Ar-condicionado, foram analisados alguns aspectos que concernem à viabilidade da instalação da mesma. A viabilidade da instalação da Rede de Ar-condicionado o H8 foi analisada, considerando-se aspectos comportamentais, estruturais, climáticos e econômicos. A partir desses aspectos detalhados no trabalho, concluiu-se que a instalação de um sistema de condicionamento de ar no H8 torna-se inviável e desnecessária. 4.4. Rede Telefônica A implementação de uma Rede Telefônica no H8 ocorreu no ano de 1999, e partiu da iniciativa de um grupo de alunos da graduação do ITA, residentes no H8.

Apoiados pelo ITA e pelo próprio CTA, estes alunos formaram uma comissão denominada Tele CASD, que têm realizado a sua manutenção desta Rede Telefônica. O Hardware existente na Rede Telefônica resume-se a um modem, uma central telefônica, armários de distribuição e ramais. A Rede Telefônica existente no H8 tem provido os serviços aos alunos de forma eficiente. Ela foi bem planejada e organizada, na época de sua implantação. Assim propôs-se continuar com o sistema existente. A única alteração com relação à Rede Telefônica existente consiste na localização da sua fiação. Em vez de alojados nas canaletas plásticas onde localizam-se os cabos da Rede de Comunicação de Dados, a fiação da Rede Telefônica deveria ser passada em canaletas metálicas. Estas canaletas, com divisórias, também devem abrigar os cabos da Rede de Comunicação de Dados proposta; devendo ser localizadas nos corredores. 4.5. Rede de Comunicação de Dados A Rede de Comunicação de Dados do H8 (RCD-H8) conecta cerca de 400 computadores pessoais à rede interna (Intranet) e à Internet. O protocolo utilizado é do tipo Ethernet.

A RCD-H8 possui deficiências decorrentes do crescente número de usuários conectados e da infra-estrutura precária da rede, entre outros motivos. Para o desenvolvimento do sistema proposto da RCD-H8, foram consideradas três propostas:

• Proposta I: Sistema centralizado; • Proposta II: Sistema com centralização média;e • Proposta III: Sistema descentralizado.

Para as três propostas, foram detalhadas a distribuição, disposição e a especificação do Hardware. Assim, determinou-se a quantidade, localização e especificação dos equipamentos e componentes da Rede de Comunicação de Dados, como switches, cabeamento, racks, conectores e servidores. A primeira proposta consiste de um sistema centralizado. Neste sistema, são utilizados um switch central e seis switches. Cada um de deles encontram-se localizado num semi-bloco. Desta forma, não são utilizados hubs e todas as estações de trabalho de um semi-bloco encontram-se conectadas ao switch correspondente. A segunda proposta consiste em um sistema com centralização média. Neste sistema, a um switch central conectam-se: o switch que abrigará os servidores e as estações de trabalho do Laboratório de Sistemas e Desenvolvimento da Rede CASD e mais quatorze switches, localizados em diferentes apartamentos, sendo 5 no Bloco A, 5 no Bloco B e 4 no Bloco C. A terceira proposta consiste em um sistema descentralizado, sem a utilização de hubs. Neste sistema, são utilizados um switch central principal, um switch central para o Bloco A, um switch central para o Bloco B e um switch central para o Bloco C.

Estes três últimos estão um nível abaixo do switch central principal. A este switch central principal, ainda conecta-se um switch que abrigará servidores e estações de trabalho do Laboratório de Sistemas e Desenvolvimento da Rede CASD.

Um nível abaixo dos switches centrais dos blocos, estão os switches de distribuição. Estes switches de distribuição abrigam uma quantidade menor de apartamentos cada um. Eles totalizam 26 switches de distribuição. A comparação das três propostas apresentadas é mostrada na tabela a seguir.

Proposta I Sistema

Centralizado

Proposta II Sistema com

Centralização Média

Proposta III Sistema

Descentralizado

Melhor(es) Opção(ões)

Camadas 2 2 3 I e II Switches Centrais 1 1 1 Indiferente Switches de Distribuição 6 14 26 I e II Média de pontos de rede por switch de distribuição

105,7 45,3 24,4 II e III

Fibra Óptica (m) 648 1501 1574 I Cabeamento Externo UTP (m) 2793,5 1704 899,3 II e III Cabeamento interno UTP (m) 7168 7168 7168 Indiferente Cabeamento estação de trabalho / ponto de rede UTP (m)

634 634 634 Indiferente

Canaletas Plásticas (m) 4191 4191 4191 Indiferente Eletrocalhas (m) 1050 1050 1050 Indiferente Viabilidade da infra-estrutura física

Ruim Boa Boa II e III

Sugestão: II Tabela 1. Comparação entre as Propostas da Rede de Comunicação de Dados.

Analisando-se os aspectos relacionados a Hardware apresentados, os autores deste trabalho recomendam a implantação da Proposta II da Rede de Comunicação de Dados do H8.

Na figura a seguir, elaborada utilizando-se software Microsoft Visio, é mostrado um diagrama simplificado da distribuição de Hardware para a Proposta II, sugerida.

Figura 1. Distribuição de Hardware para a Proposta II.

5. CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS O presente trabalho apontou aspectos relacionados ao sistema existente das Redes de Conexões do H8 e uma Proposta de Estruturação Física de Hardware para: a Rede Elétrica, a Rede de Aterramento, a Rede de Ar-Condicionado, a Rede Telefônica e a Rede de Comunicação de Dados. Quanto à Rede Elétrica, o trabalho desenvolvido focou na atualização da documentação do sistema existente e, a partir deste, realizou-se uma proposta para solucionar as irregularidades detectadas, de forma a proporcionar uma Rede Elétrica confiável e adequada para suportar principalmente os equipamentos da Rede de Comunicação de Dados. Quanto à Rede de Aterramento, constatou-se a existência de um sistema incompleto. Assim, apresentou-se um procedimento geral para a implantação de um novo sistema de aterramento. Quanto à Rede de Ar-Condicionado, o levantamento de Hardware do sistema existente mostrou-se que não há um sistema central, e sim alguns aparelhos instalados isoladamente. Através da análise de aspectos comportamentais, estruturais, climáticos e econômicos, concluiu-se que a instalação de um sistema de condicionamento de ar no H8 é inviável, devido aos fatores analisados. Quanto à Rede Telefônica, constatou-se que a distribuição de Hardware do sistema existente é eficiente e organizada, sendo que para o sistema proposto, a alteração a ser realizada consiste em alojar a fiação desta rede nas canaletas metálicas com divisórias, as quais alojarão também o cabeamento da Rede de Comunicação de Dados.

Quanto à Rede de Comunicação de Dados, foi realizado o levantamento global de Hardware do sistema existente e o desenvolvimento de um sistema proposto. Foram realizadas três propostas: um Sistema Centralizado (Proposta I), um sistema com Centralização Média (Proposta II) e um Sistema Descentralizado (Proposta III). Até o desenvolvimento deste trabalho, que em síntese realizou um levantamento do sistema existente das Redes de Conexões do Alojamento dos Alunos do ITA (H8), pouco havia sido feito do ponto de vista de projeto. A partir deste trabalho, complementado pelos projetos desenvolvidos pelos alunos Ulisses Duarte Nehmi, Mônica Mitiko Soares Matsumoto e Mario Rebelo Laranjeira Junior, acredita-se que o ITA passa a ter todas as condições mínimas necessárias e suficientes para aportar os recursos em quantidade e qualidade apropriadas para solucionar os principais problemas existentes nas Redes de Conexões do H8.

AGRADECIMENTOS Os autores deste trabalho agradecem: aos colegas Mario Rebelo Larangeira Junior, Mônica Mitiko Soares Matsumoto e Ulisses Duarte Nehmi, ao Prof. Dr. Adilson Marques da Cunha, ao Prof. Dr. Milton Teruaki Suetsugu Sakude, ao Cap. Eng. Adalberto Sampaio Santos, ao Eng. Luis Alberto Zambrano Lara, à Fundação Casimiro Montenegro Filho, à Divisão de Engenharia do Centro Técnico Aeroespacial, ao Serviço de Informática do Instituto Tecnológico de Aeronáutica e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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3. ELETROPAULO. Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Secundária de Distribuição. Instruções Gerais. Fascículos do Lig2000 - Livro de Instruções Gerais. Disponível na Internet para download, em: <http://www.eletropaulo.com.br/pages/lig2000.cfm?Topico_ID=17&Cont_ID=73>. Acesso: entre junho e julho/2002.

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8. INTERNET. Redes de Computadores e suas aplicações na Educação. Liane Margarida Rockenbach Tauruco, UFRGS. Disponível em: <http://www.penta.ufrgs.br/>. Acesso: entre setembro/2001 e fevereiro/2002.

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10. PANDUIT CORP. PANDUIT Network Connectivity Group. U.S.A., 2001. 11. TANENBAUM, A. Computer Networks. 2nd ed., Prentice Hall, Englewood Clifs, 1991.

PROJETO DE GERENCIAMENTO DA REDE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS DO ALOJAMENTO DOS ALUNOS DE GRADUAÇÃO DO ITA – H8.

Mario Larangeira Junior - IC

Álvaro Augusto Neto - PQ Adalberto Sampaio Santos, Cap. Eng - PQ Adilson Marques da Cunha Prof. Dr. - PQ

RESUMO

Neste projeto propõe-se uma metodologia para gerenciamento das operações da Rede de Comunicação de Dados (RCD) do Alojamento dos Alunos do ITA (H8), tendo em vista otimizar o

seu funcionamento e as tarefas de manutenção, de forma a propiciar aos alunos e usuários, condições de utilização mais confiáveis e eficientes.

O trabalho apresenta um resumo dos problemas encontrados no gerenciamento da rede existente, e propõe um conjunto de medidas técnicas e gerenciais que possibilitem a sua

resolução. Como algumas das deficiências implicam em mudanças estruturais na rede, sugere-se que as medidas necessárias sejam consideradas no projeto da futura rede, que se encontra em

fase final de detalhamento.

Este projeto, composto por cinco alunos, encontra-se inserido num projeto maior envolvendo toda a infra-estrutura da rede do H8. Ele engloba aspectos de hardware, software e gerenciamento, e integra o Plano Diretor Setorial da RCD do H8, um dos Anexos do

Planejamento Estratégico da RCD ITA 2002.

ABSTRACT The objective of this project is to develop a new management methodology to the new Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA Undergraduate Students’ Dormitories (H8) Network - RCD

H8. The implementation of this new procedure intends to provide, students and users, more reliable and efficient operational conditions.

It contains information about the existing management procedure. Moreover, it proposes the use

of specific software to monitor the Data Communication Network.

This work is part of a major project involving a new infra-structure of H8’s Network, composed of four other projects tackling aspects of hardware, software and management. The H8

Project is also part of a larger initiative called RCD ITA 2002 Strategic Planning. 1 INTRODUÇÃO 1.1 RCD H8

O Instituto Tecnológico de Aeronáutica – ITA, apresenta uma característica peculiar em relação às demais Instituições de Ensino Superior do País: seus alunos de Graduação podem residir no campus universitário, num alojamento conhecido como H8.

Desde meados de 1996, encontra-se em funcionamento no H8 uma rede, interligando todos os computadores pessoais existentes nos apartamentos dos alunos.

Em 13 de agosto de 1997, essa Rede do H8 foi conectada, pela primeira vez, à Internet, via rede de computadores do ITA, através de um link FAPESP, para fins de Pesquisa e Desenvolvimento.

Para realizar o seu gerenciamento criou-se, na época, uma comissão de alunos denominada Rede CASD.

A RCD-H8 foi dimensionada, inicialmente, para suportar a interconexão de apenas 100 computadores pessoais. Logo nos primeiros 18 meses, no entanto, ultrapassou sua estimativa inicial.

Em junho de 2001, o número total de computadores existentes aproximava-se de 450. Estima-se, no entanto, que esse valor possa ser ainda maior devido às instalação de novas estações de trabalho e servidores.

A Comissão da Rede CASD vem atuando com o intuito de expandir a sua capacidade de conexões, além de ser uma opção de aprendizagem para os alunos interessados na área de redes. No processo de expansão, fatores como a falta de recursos, a rapidez no aumento do número de computadores e a dimensão de uma reestruturação deste porte, fazem com que as soluções encontradas e implantadas nem sempre sejam as ideais. Em consequência disso, soluções consideradas “provisórias” acabam tornando-se permanentemente, isto é, funcionando por um período de tempo muito mais longo do que deveriam.

A necessidade de reestruturação e modernização da RCD-H8 incentivou um grupo de alunos da Comissão da Rede CASD a elaborar, em conjunto com professores e pesquisadores do ITA, um Projeto de Iniciação Científica enfocando esta reestruturação.

Devido à abrangência e extensão desse Projeto, foram alocados cinco alunos bolsistas. Durante a realização deste trabalho de Iniciação Científica, notou-se que o Projeto da

RCD-H8 envolve toda a sua infra-estrutura, abrangendo componentes de hardware, software e de gerenciamento. Um Projeto Global dos componentes de hardware foi desenvolvido pelo aluno Álvaro Henrique Ogasawara Sigaki, enquanto que um Projeto Detalhado, complementando e especificando os seus equipamentos, foi desenvolvido pelo aluno Gustavo Hideyuki Okamoto. Um Projeto Global dos componentes de software foi desenvolvido pelo aluno Ulisses Duarte Nehmi, enquanto que um Projeto Detalhado, complementando e especificando os softwares necessários e a topologia da rede, foi desenvolvido pela aluna Mônica Mitiko Soares Matsumoto.

Além desses quatro projetos, este trabalho de pesquisa aborda os componentes gerenciais da Rede, otimizando o seu funcionamento e possibilitando manutenções rápidas e eficientes, a fim de propiciar, aos alunos usuários, melhores condições de utilização. 1.2 Objetivo do Trabalho

Este relatório tem por objetivo descrever a investigação e a análise das principais dificuldades observadas na sistemática atualmente utilizada para o gerenciamento da RCD-H8, propondo como solução a adoção de procedimentos mais eficientes para o gerenciamento de seus recursos. 2 GERENCIAMENTO EXISTENTE

O gerenciamento existente na RCD baseia-se, principalmente, em normas administrativas que abrangem dois documentos: Normas Técnicas e Regimento Interno.

As Normas Técnicas existentes foram redigidas por ocasião da criação da Comissão da Rede CASD, estando oficialmente em vigor desde então. O Regimento Interno, elaborado ao longo do segundo semestre de 2001, é um documento que, embora ainda não tenha sido oficialmente aprovado, vem sendo seguido pela maioria dos alunos membros da Rede CASD, com o intuíto de substituir, na prática, as Normas Técnicas existentes [4].

2.1 Normas Técnicas

Em 1996, houve a criação da Rede CASD, que passou a ser gerenciada por uma Comissão de Alunos de Graduação responsável pela manutenção e gerenciamento da RCD-H8.

No mesmo ano, elaborou-se um documento denominado “Especificação da Rede CASD do ITA”, publicado através da Nota Técnica ITA-IEC/NT-005/96 [4] que define:

- Responsabilidades Gerais; - Responsabilidades dos Usuários; e - Responsabilidades da Gerência da RCD-H8.

Devido à reestruturação da Comissão e a necessidade de correção de algumas falhas encontradas nessas Normas, no segundo semestre de 2001 redigiu-se um documento denominado Regimento Interno. 2.2 Regimento Interno

Desde que sua criação, o Regimento Interno da Rede CASD vem sendo sucessivamente revisto, apresentando um caráter prático. Tal característica se deve a necessidade de adaptação a novas condições, as quais a rede é constantemente exposta.

Este documento contém a estrutura organizacional dos departamentos que compõem a Rede CASD, e prevê uma série de tarefas relacionadas diretamente com a sua operação. Além disso, procura-se sugerir soluções para os principais problemas encontrados, de uma maneira estruturada e institucional. 3 PROPOSTA DE GERENCIAMENTO PARA RCD-H8

Uma proposta de gerenciamento para a nova rede do H8 baseia-se no uso intensivo de software para a organização dos seus recursos tecnológicos, além do aperfeiçoamento dos procedimentos técnicos e administrativos.

Um dos enfoques desta proposta enfatiza a prevenção de problemas. Com relação aos fatores técnicos, propõe-se que o gerenciamento seja realizado através da comparação de parâmetros bem definidos, que indiquem o funcionamento adequado da RCD, com os valores efetivamente medidos no dia a dia da sua operação.

Através dessa monitoração constante, torna-se possível prever quando o funcionamento da rede encaminha-se para uma condição insatisfatória. Antes que isso aconteça, os administradores devem ser alertados para que tomem medidas capazes de evitar que a condição de funcionamento piore ou, em casos extremos, chegue à paralisação total.

Para este tipo de gerenciamento, torna-se necessário estabelecer parâmetros de Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS), de forma que seja possível avaliar se a RCD está funcionando adequadamente. Para isso, sugere-se os parâmetros apresentados na Tabela 1.

Parâmetros

Taxa de Erros Físicos

Taxa de utilização da Banda

Nível de Colisões

Tempo de Resposta de Serviços

Tabela 1: Parâmetros de Qualidade de Funcionamento para RCD-H8

Sendo assim, por meio de monitoramentos constantes desses parâmetros, é possível concluir se a qualidade de serviços disponíveis é aceitável, ou se será necessário executar algum tipo de ajuste ou manutenção preventiva ou corretiva.

Caso seja necessário fazer algum ajuste ou manutenção, deve-se localizar quais os componentes que deverão ser alterados. Para isso será preciso coletar dados mais específicos de um segmento ou de um ponto da RCD, de maneira a identificar com maior clareza quais os componentes problemáticos. 3.1 Ferramentas de Gerenciamento e Camadas ISO

Para localizar com clareza quais os componentes da rede que apresentam um comportamento fora dos limites operacionais aceitáveis, propõe-se à utilização de ferramentas de software destinadas a essa finalidade.

Após uma análise das funcionalidades existentes nos diversos produtos, optou-se por dividi-las em dois grupos: Ferramentas de Nível Operacional e Ferramentas de Nível Gerencial.

Esta divisão foi realizada com base no Modelo de Referência OSI [7]. Assim, a capacidade de detecção de problemas em cada uma das camadas irá caracterizar o tipo de ferramenta, e possibilitar a comparação das características técnicas equivalentes entre os dois grupos. 3.1.1 Ferramentas de Nível Operacional

Foram consideradas ferramentas de Nível Operacional aquelas capazes de analisar o meio físico de transmissão e as camadas do modelo de Referência OSI. Normalmente essas ferramentas não fornecem informações sobre a Topologia Geral da RCD. 3.1.2 Ferramentas de Nível Gerencial

Foram consideradas como ferramentas deste nível, aquelas capazes de fornecer informações sobre a Topologia Geral da rede, e que se utilizam protocolos de gerenciamento para obter dados atualizados sobre os diversos segmentos e serviços.

Com essas definições, percebe-se que ferramentas desse nível também servem para analisar as camadas ISO, como o nível anterior, porém não fornecem informações sobre o meio físico abaixo da primeira camada do modelo. 3 COMPARAÇÃO ENTRE AS FERRAMENTAS DISPONÍVEIS 3.1 Ferramentas Disponíveis no Mercado

Procurou-se obter um conjunto de ferramentas que apresentasse as características técnicas mais abrangentes possível. No entanto, alguns fornecedores não se dispuseram a colaborar com a realização deste trabalho.

As ferramentas obtidas para os testes encontraram-se classificadas em dois grupos, como mostrado na Tabela 2 abaixo:

Gerenciais Operacionais Network Inspector

Whatsup Gold Netsight Element Manager

TNG

Sniffer Pro Visual Pulse

Windump

Tabela 2:Ferramentas Avaliadas

De posse das cópias dessas ferramentas, foi realizada uma série de testes no ambiente da RCD-H8. 3.2 Critérios Utilizados na Avaliação

Foram elaborados critérios para avaliar, de maneira sistemática, as ferramentas que melhor se adaptassem as condições específicas da RCD H8. Elas estão relacionadas na Tabela 3 a seguir:

Ferramentas Gerenciais Ferramentas Operacionais Apresentação de dados Suporte a protocolos de gerenciamento Método de sinalização ao administrador Apresentação da topologia da RCD

Identificação do tipo de falhas Apresentação dos dados Monitoramento do tráfego Capacidade de medição de fatores operacionais

Tabela 3: Critérios Utilizados na Avaliação

3.3 Dados Coletados

Foi elaborado um Plano de Testes, que envolveu os diversos produtos analisados, em condições reais de operação na rede. Os testes realizados abrangeram diferentes condições de funcionamento, tráfego e protocolos.

Durante os testes e monitoramentos, foram coletados diversos dados operacionais da rede, tais como: análises de desempenho, portas utilizadas, taxas de utilização, etc.

Dentre os diversos tipos de problemas detectados, os mais comuns e importantes foram: - Serviços em estações até então desconhecidos da gerência da rede; - Taxas altas de erros de transmissão; - Erros de Cyclic Redundancy Check – CRC, verificação de pacotes; - Port Unreachable, serviço indisponível; - Multicast/Broadcast Storms, excesso de requisição; e - Services timeouts, tempo de respostas muito longos.

3.4 Resultados da Avaliação

Na avaliação dos resultados obtidos na execução do Plano de Testes, foram consideradas

as melhores soluções aquelas que atenderam, da maneira mais completa possível, os critérios relacionados no item 3.2.

Assim, após a avaliação de uma amostragem de dados coletados, pôde-se concluir que o software de nível gerencial mais adequado para uso na RCD H8 foi o Network Inspector, e o software Sniffer Pro mostrou-se como o que melhor se adapta ao atendimento das necessidades de nível operacional da nova RCD. 4 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na etapa inicial deste trabalho, foi realizado um levantamento da sistemática de gerenciamento da rede existente. Verificou-se que a sistemática se resumia a Normas Técnicas operacionais, falhas em diversos pontos, e a um Regimento Interno, que vem sendo sucessivamente revisto, devido ao seu caráter prático e as condições dinâmicas com as quais o sistema tem que se adaptar.

Nesta fase, verificou-se que não há o uso regular e freqüente de ferramentas de software para o gerenciamento. Pôde-se constatar também, que esta sistemática era insuficiente para atender às necessidades dos usuários.

Para alcançar as melhorias necessárias, verificou-se que era preciso propor uma nova forma de gerenciamento, baseada no uso de ferramentas de software para monitoração dos recursos tecnológicos, e no aperfeiçoamento dos procedimentos técnicos e administrativos utilizados.

Dentre as ferramentas avaliadas, as que obtiveram maior destaque, sendo consideradas as mais indicadas para utilização na futura RCD-H8, encontram-se o Network Inspector e o Sniffer Pro.

O trabalho de escolha, teste e avaliação dos softwares foi bastante difícil, cansativo e extenso. Estas dificuldades impossibilitaram um maior aprofundamento nos aspectos relacionados com a segurança da rede. Sendo assim, como uma evolução natural deste trabalho recomenda-se que este tópico seja abordado em trabalhos futuros.

Este trabalho de Iniciação Científica atingiu seu objetivo principal de analisar a sistemática de gerenciamento existente na RCD-H8 e propor um procedimento de gerenciamento para a nova rede ser implantada.

Como resultado imediato, optou-se por implementar uma nova proposta na rede existente. Dessa forma, existe a possibilidade de obtenção de benefícios imediatos na gerência, além da aquisição de experiência que leve ao seu aprimoramento, visando a sua aplicação na futura RCD do H8. AGRADECIMENTOS

Agradeço ao Pesq. Sr. Álvaro Augusto Neto (ITA-IEC), ao Prof. Dr. Adilson Marques da Cunha (ITA-IEC), ao Cap. Eng. Adalberto Sampaio Santos (ITA-IEC), à Fundação Casimiro Montenegro Filho (FCMF), ao Serviço de Informática do ITA e Divisão de Engenharia (DE) do CTA, além dos demais envolvidos neste projeto, sem os quais este artigo não poderia ter sido realizado com sucesso. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] AUGUSTO NETO, Álvaro, SANTELLANO, Jony, MOURA, Carlos A. T. Considerações sobre a necessidade de uma Doutrina de segurança em Informática. In: Anais do I Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA - ENCITA, São José dos Campos, 1995. [2] CUNHA, Adilson Marques da; PRADO, Moacir de Sousa. "Especificação da Rede do Sistema de Computadores do IFI", Nota Técnica ITA-IEC/NT-002/96, Biblioteca do ITA, São José dos Campos, SP, 1996. [3] CUNHA, Adilson Marques da; PRADO, Moacir de Sousa. "A Segurança na Rede do Sistema de Computadores do IFI", Nota Técnica ITA-IEC/NT-003/96, Biblioteca do ITA, São José dos Campos, SP, 1996. [4] CUNHA, Adilson Marques da; VITAL, José Vagner; et al. "Especificação da Rede CASD do ITA", Nota Técnica ITA-IEC/NT-005/96, Biblioteca do ITA, São José dos Campos, SP, 1996. [5] STALLINGS, Willian. SNMP, SNMPv2, and RMON – Practical Network Management. 2nd ed., Addison-Wesley, Reading Massachusetts, 1996. [6] STEPHEN, Northcutt; NOVAK, Judy; DONALD, McLachlan. Segurança e prevenção em Redes. 1º ed., Editora Berkeley, São Paulo, 2001. [7] TANENBAUM, A. Computer Networks. 2nd ed., Prentice Hall, Englewood Clifs, 1991.

UMA PROPOSTA DE ESTRUTURA LÓGICA PARA AS REDES DE CONEXÕES DO ALOJAMENTO DOS ALUNOS DE GRADUAÇÃO DO INSTITUTO

TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA – H8

Mônica Mitiko Soares Matsumoto, IC Ulisses Duarte Nehmi, IC

Adalberto Sampaio Santos, Cap. Eng., PQ Adilson Marques da Cunha, Prof. Dr., PQ

Celso de Renna e Souza, Prof. Dr., PQ

RESUMO

Esta iniciativa visa a elaboração de um Projeto para dotar o alojamento dos Alunos de Graduação do ITA – H8, de uma Rede de Comunicações de Dados – RCD, eficiente e confiável, capaz de suprir as deficiências e necessidades existentes. Quando foi implementada, em meados de 1996, a capacidade máxima era de cerca de 100 computadores, número esse bem menor que as quase 450 estações que

compõe a RCD Existente. Além disso, para garantir a qualidade da RCD Proposta, também se apresentaram as alterações necessárias nas demais Redes de Conexões do H8.

Este trabalho faz parte de um Projeto mais amplo que envolve mudanças nas demais Redes de Conexões do alojamento , o Plano Diretor Setorial da RCD-H8-2002, que por sua vez é um dos

Anexos do Planejamento Estratégico da RCD-ITA-2002.

ABSTRACT

This initiative aims the development of a Data Communication Network - RCD - in the Dormitories of the Undergraduate Students of ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica), capable to provide

reliable and efficient operational conditions. In 1996, a RCD was implemented in H8. It was designed to support no more than 100 computers, while the Existing System has almost 450 workstations.

Furthermore, to ensure the reliability of the new RCD Project, there was the need of remodeling the remaining Connections Networks in H8 (e.g. Electrical and Grounding).

This work is part of a larger Project involving the remaining Connections Networks in the students’ Dormitories, the Sectorial Director Planning of the RCD-H8-2002, which is part of the Strategic

Planning for the RCD-ITA-2002.

1. INTRODUÇÃO

O Instituto Tecnológico de Aeronáutica – ITA, uma das mais prestigiadas Instituições de Ensino de Engenharia no País, apresenta uma característica exclusiva: proporciona a todos os seus alunos de Graduação um alojamento situado no Campus, o H8. Esta facilidade propicia um ambiente dinâmico e eficiente para o desenvolvimento acadêmico.

Para melhor aproveitar o potencial do H8 na elaboração de trabalhos acadêmicos, os alunos contam, desde 1996, com o suporte da RCD-H8, conectada à Internet através de um link com a RCD-ITA. Essa infra-estrutura existente, no entanto, não comporta mais o número de usuários, que cresceu exponencialmente desde a sua implementação.

Dessa forma, esta proposta tem como objetivo atualizar a RCD-H8, assim como as demais Redes de Conexões envolvidas, de forma a proporcionar um serviço confiável e de qualidade aos futuros engenheiros.

2. DESENVOLVIMENTO

O desenvolvimento deste trabalho baseia-se, primeiramente, na análise do Sistema Existente, ou seja, as condições em que se encontra a infra-estrutura do alojamento. Desta maneira, realizou-se um levantamento completo das Redes de Conexões Existentes, averiguando-se suas necessidades, limitações e deficiências.

Ao se deparar com a necessidade de modificar a RCD-H8, verificou-se necessário reavaliar as demais Redes de Conexões intimamente ligadas à RCD: a Rede Elétrica e de Aterramento.

De posse destas informações, seguiu-se a elaboração do Sistema Proposto. A proposta visa suprir as necessidades e deficiências encontradas no Levantamento do Sistema Existente, baseando-se no compromisso com a confiabilidade, qualidade e eficiência dos serviços a serem prestados à comunidade iteana. Mais informações sobre o Sistema Proposto, sob o ponto de vista Físico, encontra-se disponível nos artigos dos alunos Álvaro Henrique Ogasawara Sigaki e Gustavo Hideyuki Okamoto. A proposta que aborda o Gerenciamento da RCD-H8-2002 pode ser encontrada no artigo do aluno Mário Rebelo Larangeira Júnior. 3. REDE ELÉTRICA

A proposta de revisão da Rede Elétrica do H8 surgiu da observação dos próprios moradores do alojamento. Observou-se que o Sistema Existente encontra-se bastante instável. A qualidade da corrente fornecida mostra-se bastante prejudicada, com muitos picos de tensão, períodos com tensão abaixo da tolerância, grandes oscilações de voltagem nas linhas e freqüentes quedas de energia. Esse problema deve-se principalmente ao fato do Projeto Elétrico original não ter previsto muito dos aparelhos utilizados nos apartamentos, como microondas, geladeira e freezer.

Dessa forma, realizou-se um estudo do Sistema Existente através das plantas elétricas do alojamento, cedidas pela Divisão de Engenharia – DE – do CTA. Baseado na estrutura Existente calculou-se uma nova distribuição de cargas, dimensionando a malha elétrica de acordo com o consumo e hábitos dos moradores do H8. O cálculo de demanda baseou-se principalmente na existência de um computador por morador e na distribuição dos aparelhos de maior potência, como chuveiro e microondas.

Sendo assim, na elaboração de um Sistema Proposto, sugere-se a alteração dos disjuntores e das seções dos fios elétricos nos Quadros de Distribuição, em alguns Quadros Parciais e nos Quadros Gerais. Essas alterações, caso não sejam consolidadas em um curto período de tempo, podem resultar na ocorrência de diversos acidentes, pois o Sistema Existente encontra-se saturado.

Além disso, recomenda-se a implementação de um novo circuito independente exclusivo para os equipamentos da RCD Proposta. Tais equipamentos têm grande sensibilidade à variação de sinal, e necessitam de uma Rede Elétrica estabilizada e confiável, podendo ser incluída também uma Fonte de Alimentação Ininterrupta (no-break), para garantir maior estabilidade. 4. REDE DE ATERRAMENTO

A Rede de Aterramento Existente encontra-se em uma situação muito precária, já que existe apenas em dois blocos. Como fator agravante, essa Rede necessita de ajustes que a adeque às suas necessidades. Sob esta óptica, pode-se considerar inexistente a atual Rede de Aterramento do H8, visto que qualquer alteração em sua estrutura equivale a, na prática, começar do zero.

Outro ponto importante levantado refere-se à inexistência de um sistema de pára-raios. Para que toda a Rede de Aterramento funcione adequadamente, sua implementação é fundamental. A falta do mesmo pode comprometer a eficiência de todo o Sistema Elétrico do Alojamento, causando danos imprevisíveis.

5. REDE DE COMUNICAÇÃO DE DADOS 5.1. Levantamento do Sistema Existente

A RCD Existente no H8 resultou da iniciativa de alunos que, em 1996, elaboraram um projeto para interligar os computadores do H8. Essa RCD, no entanto, comportaria não mais do que 100 estações de trabalho, número bastante acima da realidade na época.

Após alguns anos sem mudanças estruturais significativas, a RCD-H8 encontra-se em situação precária, especialmente em relação a sua infra-estrutura. As “soluções provisórias” adotadas para alguns problemas tornaram-se permanentes, resultando numa estrutura ineficiente, que exige uma manutenção dispendiosa. A Figura 1 abaixo mostra a topologia do Sistema Existente.

Figura 1 – Topologia do Sistema Existente

Do ponto de vista lógico, sua topologia descentralizada causa uma série de problemas, ora

administrativos, ora meramente técnicos, que impedem o seu correto funcionamento. Dessa forma, enfrentam-se problemas como a falta de pontos de rede para novos computadores, cascateamento de hubs e cabos que ultrapassam as especificações de tamanho máximo.

No que concernem os problemas administrativos, a descentralização da estrutura de rede impede a rápida identificação e solução de problemas lógicos. Além disso, os serviços oferecidos sofrem muita instabilidade e têm difícil manutenção.

Por outro lado, os problemas técnicos devem-se principalmente às perdas de dados, que atinge números bem acima do valor aceitável. O porte da rede já ultrapassou em muito a sua capacidade máxima planejada, e a sua largura de banda não atende mais às necessidades dos seus usuários. Assim, os problemas apresentados diminuem a velocidade de transmissão de dados na rede, além de congestioná-la com eventuais retransmissões de pacotes, devido a perdas, colisões tardias e pacotes de broadcast.

Pode-se citar ainda a exposição dos computadores conectados a ataques mal intencionados, já que não existe qualquer tipo de firewall ou meio de proteção no ponto de conexão entre a Rede Local (LAN) e a Rede Externa.

Outra falha encontrada reflete na falta de rotas estruturadas devido ao uso de protocolos de roteamento obsoletos. Dessa forma, perde-se eficiência no acesso à Internet, que se dá através de um link com a RCD-ITA.

5.2. Elaboração de Sistema Proposto

Baseado nas deficiências encontradas no Levantamento do Sistema Existente, juntamente com a análise das necessidades da RCD Existente, elaboraram-se três propostas para a RCD-H8-2002. Tais propostas encontram-se detalhadas nos Relatórios Finais de Atividades dos cinco alunos deste Projeto.

Escolheu-se aqui, entretanto, uma das propostas para detalhamento. Esta foi recomendada visto que apresenta as melhores condições para ser implementada, e será descrita a seguir, confor me ilustra a Figura 2.

ServerServer

Server

Internet

Switch Central

Switches de Acesso2 a 3 por Semi-Bloco

Bloco ABloco C

Bloco B

Figura 2 – Topologia Proposta

A proposta recomendada apresenta uma Topologia de Estrela, com um Switch Central de

Distribuição ligado a diversos Switches Parciais. Essas ligações formam o Backbone da RCD, com velocidade de 1 Gbps.

Os Switches Parciais, que serão 2 ou 3 por semi-bloco, ligam-se diretamente às estações de trabalho, com velocidade de 100 Mbps. Isso diminui o número de broadcasts, colisões e perdas de pacotes, mantendo uma média centralização. Além disso, corrigiram-se os problemas encontrados no Levantamento do Sistema Existente, como especificações e números de pontos adequados, e foram incluídos protocolos de roteamento mais eficientes.

A Tabela 1 compara algumas características da RCD Existente e a Solução Proposta.

Características Sistema Existente Solução

Recomendada Cascateamento de Equipamentos Existente Inexistente Centralização Descentralizado Média-Centralização Erros e Perdas de Pacotes Alta Baixa Estabilidade Instável Estável Exposição a Problemas Alta Baixa Firewall Inexistente Existente Latência Alta Baixa Número de Pontos de Acesso Insuficiente Abrangente Submascara de Endereçamento IP 255.255.248.0 255.255.248.0 Suporte a Protocolos de Roteamento Obsoletos Atualizados Topologia Estrela Estrela Velocidade das Estações 10 Mbps 100 Mbps Velocidade do Backbone 10 Mbps 1 Gbps

Tabela 1 – Comparação de Características entre a RCD Existente e a Solução Recomendada

Sugere-se ainda a inclusão de um sistema de firewall ao Sistema Proposto, para garantir uma

maior segurança aos usuários, além de reduzir a probabilidade de ocorrência de problemas que derrubem a RCD. A Figura 3 ilustra a topologia da Zona Desmilitarizada - DMZ.

Figura 3 – Topologia da DMZ do H8

O Server Farm encontra-se protegida pela DMZ e disponibilizará os serviços de Rede aos

usuários. Os serviços que serão implementados para a Intranet são DNS, WINS, DHCP, Domínio, Dados e Web Cache. Além disso, serão oferecidos os serviços de Internet como Web, correio eletrônico e FTP, para usuários internos e externos. O serviço de alocação de páginas pessoais para os alunos é imprescindível para divulgar o trabalho realizado pelos mesmos , e oferece ainda a possibilidade de promover um portal das atividades acadêmicas e tecnológicas dos alunos do ITA.

6. CONCLUSÃO

A análise dos resultados obtidos com o Levantamento do Sistema Existente das Redes de Conexões do H8 possibilitou a detecção dos seus principais problemas, bem como as suas necessidades. Tomando como base essas informações, elaborou-se um Sistema Proposto adequado.

A Rede Elétrica mostrou-se com uma topologia adequada. Algumas mudanças, no entanto, são necessárias para corrigir a demanda elétrica do alojamento. Além disso, a implementação de um novo circuito paralelo que atenderá exclusivamente aos equipamentos da RCD mostrou-se como a melhor opção para garantir a qualidade e estabilidade necessárias.

Por outro lado, a Rede de Aterramento, praticamente inexistente, necessita ser adequadamente implementada para garantir a qualidade da Rede Elétrica. Além disso, a instalação de um sistema de pára-raios faz-se fundamental, visto que a sua inexistência pode por em risco todo o trabalho realizado.

Finalmente, a RCD Existente apresenta uma série de deficiências e limitações, sendo considerada urgente a sua reestruturação. Para tal, entre as diversas Propostas elaboradas, escolheu-se uma que se mostrou a mais adequada.

A escolha da Proposta mais adequada baseou-se, principalmente, nos parâmetros de resiliência e aspectos físicos da Rede, conforme citados na Tabela 1. Ainda, tomou-se por base a necessidade de ter uma RCD confiável e eficiente, e que tivesse uma implementação viável.

De posse de todas as informações resultantes deste Projeto, há condições mínimas necessárias para que o ITA se empenhe, tomando as medidas cabíveis, para solucionar os problemas existentes. AGRADECIMENTOS

Agradecemos aos colegas Álvaro Henrique Ogasawara Sigaki, Gustavo Hideyuki Okamoto e Mário Rebelo Larangeira Júnior, aos orientadores Prof. Dr. Adilson Marques da Cunha, Adalberto Sampaio Santos – Cap. Eng., e Prof. Dr. Celso de Renna e Souza, à Fundação Casimiro Montenegro Filho – FCMF, ao Serviço de Informática do ITA, à Divisão de Engenharia do CTA, ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, e aos demais servidores colaboradores do ITA e CTA, sem os quais não seria possível a realização deste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. CUNHA, A. M.; VITAL, J. V.; et alli, Especificação da Rede CASD do ITA, Nota Técnica ITA-IEC/NT-005/96, Biblioteca do ITA, São José dos Campos, 1996.

2. CUNHA, A. M.; et alli, Proposta de Planejamento Estratégico – RCD-ITA-2002, Versão 16.0. São José dos Campos, 2002.

3. INTERNET, Especificações Técnicas e Padrões – RFC, http://www.rfc-editor.org/, 2002. 4. INTERNET, Especificações Técnicas e Padrões – IEEE 802.x,

http://standards.ieee.org/getieee802/, 2002. 5. OPPENHEIMER, Priscilla. Projeto de Redes Top-Down. Campus. Rio de Janeiro, 1999.

2.a ed. 6. SPURGEON, Charles E. Ethernet – O Guia Definitivo. Campus. Rio de Janeiro, 2000. 7. TANEMBAUM, Andrew, Computer Networks. Prentice Hall. Englewood Clifs, 1991. 2nd

edition. 8. TORRES, Gabriel. Rede de Computadores – Curso Completo. Axcel Books. Rio de

Janeiro, 2001.