A Realidade Aumentada Aplicada ao Gerenciamento de Redes ... · Na década de 70, a introdução do conceito de redes de computadores contribuiu para o compartilhamento de dispositivos,

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSINSTITUTO DE INFORMÁTICA

ANIBAL SANTOS JUKEMURA

A Realidade AumentadaAplicada ao Gerenciamento de

Redes de Computadores

Goiânia2007




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




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


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.


2.2.1 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


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].


2.3.1 Visualização de Informações no Gerenciamento de


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”.


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.


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


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


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].


Figura 2.8: Gráfico de Linhas usados pelos MRTG [19].

Figura 2.9: Nessus: exemplo de uma representação visual

dos dados coletados [10].


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


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


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.


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.


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)


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.


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


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;


– 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.


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


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.


Figura 3.4: Esquema de Associação “um-para-um”.


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;


• 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:


• 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


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


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.


Figura 4.2: PingAR com vinte hosts monitorados.

Figura 4.3: NmapeAR: vinte hosts com portas abertas

(verdes), filtradas (amarelas) e fechadas (ver-

melhas).


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.


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


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 .


• 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,


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:


• 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


“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.


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.


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


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.

Referências Bibliográficas

[1] AZUMA, R. A survey of augmented reality. Computer Graphics

(SIGGRAPH 95 Proceedings, Course Notes 9, Developing Advanced

Virtual Reality Applications), p. 1–38, 1995.

[2] BELCHER, D; BILLINGHURST, M; HAYES, S; STILES, R. Using augmentedreality for visualizing complex graphs in three dimensions. In:

ISMAR - INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MIXED AND AUGMENTED

REALITY, p. 84–92, 2003.

[3] BORG, I; GROENEN, P. Modern Multidimensional Scaling. Springer,

New York, 1996.

[4] BORSCHEID, R. M. Protótipo de aplicação web para gerenciamentode firewall linux. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade

Regional de Blumenau. Blumenau-SC., 2005.

[5] BURGESS, M. Analytical Network and System Administration: Ma-naging Human-Computer Systems. Wiley, Wiley Corporate Head-

quarters, 111 River Street, Hoboken, NJ 07030-5774, May 2005.

[6] CARD, S. K; MACKINLAY, J. D; SHNEIDERMAN, B. Readings in Informa-tion Visualization — Using Vision to Think. Morgan Kaufmann, 1st

edition edition, January 1999.

[7] CARDOSO, A; KIRNER, C. Usando realidade aumentada para visua-lização de informações de tráfego em redes de computadores. In:

III WORKSHOP DE REALIDADE AUMENTADA, p. 1–4. Universidade Esta-

dual do Rio de Janeiro, September 2006.

[8] DA SILVA, J. Amanda, the advanced maryland automatic networkdisk archiver. Disponível na Internet em http://www.amanda.org,

1998.

[9] DEBRAY, R. Vida e morte da imagem: uma história do olhar noocidente. Ed. Vozes, Petrópolis-RJ, 1994.


[10] DERAISON, R. Nessus - the network vulnerability scanner. Dispo-

nível na Internet em http://www.nessus.org, 1998.

[11] DO NASCIMENTO, H. A. D; FERREIRA, C. B. R. Visualização de infor-mações – uma abordagem prática. In: XXV CONGRESSO DA SOCIE-

DADE BRASILEIRA DE COMPUTAçãO, p. 3–18, São Leopoldo-RS, Julho

2005. SBC.

[12] FRISCH, A. Essential System Administration, Third Edition. O’

Reilly, third edition edition, August 2002.

[13] FYODOR. Nmap - free security scanner for network ex-ploration and security audits. Disponível na Internet em

http://insecure.org/nmap/index.html, 1997.

[14] GALSTAD, E. Nagios. Disponível na Internet em http://nagios.org,

1999.

[15] JOHNSON, K. Base - the basic analysis and security engine.

Disponível na Internet em http://base.secureideas.net, 2004.

[16] JUKEMURA, A. S; DO NASCIMENTO, H. A. D; COSTA, F. M. Exploraçãoda realidade aumentada no aprendizado e gerenciamento de re-des de computadores. In: III WORKSHOP DE REALIDADE AUMENTADA,

p. 1–6. Universidade Estadual do Rio de Janeiro, September 2006.

[17] KATO, H; BILLINGHURST, M. Developing AR applications with AR-Toolkit. In: 2004, I. C. S, editor, INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MI-

XED AND AUGMENTED REALITY, p. 305, Arlington, VA, USA., Novem-

ber 2004. International Symposium on Mixed and Augmented Reality

- 2004, IEEE Computer Society.

[18] MAURO, D. R; SCHMIDT, K. J. Essential SNMP. O’Reilly and Associa-

tes, Sebastopol, CA, USA, second edition edition, September 2005.

[19] OETIKER, T. Mrtg - multi router traffic grapher. Disponível na

Internet em http://oss.oetiker.ch/mrtg, 1994.

[20] PEREIRA, M. C. Administração e gerência de redes de com-putadores. Monografia de Pós-Graduação, Universidade

Federal de Santa Catarina,Departamento de Informática

e Estatística-IME. Florianópolis-SC. Disponível na Internet em

http://www.lrg.ufsc.br/ine6404/Mateus.pdf, 2001.


[21] ROESCH, M. snort - an open source network intrusion preventionsystem. Disponível na Internet em http://www.snort.org, 1998.

[22] ROTHENBERG, M. Nmap - free security scanner for networkexploration and security audits. Disponível na Internet em

http://insecure.org/nmap/index.html, 1997.

[23] SOARES, F. G. Redes de Computadores das LANs, MANs e WANs àsRedes ATM. Editora Campus, 2a edição edition, 1995.

[24] SPENCE, R. Information Visualization - Design for Interaction -2nd Edition. Pearson Education, USA, 2006.

[25] TOLEDO, J. Etherape - a graphical network monitor. Disponível na

Internet em http://etherape.sourceforge.net, February 2000.

[26] WARE, C. Information Visualization: Perception for Design. Mor-

gan Kaufmann Publishers;, Morgan Kaufmann Publishers Inc. 340 Pine

St, 6th floor San Fransisco, CA 94104, USA, 2004.

[27] WEBSTER, A; FEINER, S; MACINTYRE, B; MASSIE, W; KRUEGER, T. Aug-mented reality in architectural construction, inspection, and re-novation. In: INPROCEEDINGS OF THE THIRD ASCE CONGRESS FOR

COMPUTING IN CIVIL ENGINEERING., January 1996.

[28] WEGHORST, S. Augmenting tangible molecular models. In: IN PRO-

CEEDINGS OF INTERNATIONAL CONFERENCE ON ARTIFICIAL REALITY

AND TELEXISTENCE., p. 01–06, Tokyo - Japan, December 2003.

[29] WELTE, H. The netfilter.org iptables project. Disponível na Internet

em http://www.netfilter.org/projects/iptables/index.html, 1999.

[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.



tração de redes conhecidos (Ex.: snmpget).



1. Tarefa 3:

• Localizar endereços IP de máquinas que estão funcionando há mais

tempo.



tração de redes conhecidos.



1. Tarefa 4:

• Localizar endereços IP de máquinas vulneráveis na rede (com por-

tas abertas).



tração de redes conhecidos.



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.

Documents

A Realidade Aumentada Aplicada ao Gerenciamento de Redes ... · Na década de 70, a introdução do conceito de redes de computadores contribuiu para o compartilhamento de dispositivos,