Методичка по компьютерным сетям и телекоммуникациям. ЛР_КСиТ. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине (модулю) Компьютерные сети и телекоммуникации
 Скачать 2.08 Mb.
|
Объекты и средства исследованияИнструменты диагностики и конфигурирования сетевых интерфейсов в UNIX. Средства исследования – операционная система Linux Подготовка к работеИзучить теоретическую часть Получить задание у преподавателя Получить необходимые для подключения данные у преподавателя Программа работыЗагрузить операционную систему с LiveCD. Загрузить консоль. Перейти в режим суперпользователя. Получить сведения обо всех настроенных сетевых интерфейсах. Проверить возможность соединения с локальной машиной. Отключить сетевой интерфейс eth0 (ifconfig eth0 down). Связать сетевой интерфейс eth0 с IP-адресом, полученным у преподавателя. Проверить связь с соседней машиной. Просмотреть таблицу маршрутизации ядра. Настроить таблицу маршрутизации для локальной сети. Настроить таблицу маршрутизации для выхода во внешнюю сеть. Проверить возможность соединения с 85.142.134.168. Оформить отчет Контрольные вопросыСколько существует различных способов подключения к локальной сети компьютера с ОС Linux? Каким образом в ОС Linux можно посмотреть подключенные сетевые устройства? Какой из файлов содержит настройки IP адреса, шлюза по умолчанию, мас- ку подсети? В чем различие настроек ОС Linux при использовании CD/DVD Live? Что надо сделать, чтобы проверить работоспособность настроек сетевого интерфейса в ОС Linux? Лабораторная работа № 4 ЛВС. Принципы построения и функционирования Цель работы Изучить принципы построения и функционирования ЛВС. Основы теории Компьютерная сеть - это соединение двух или более компьютеров для решения следующих задач: обмен информацией; общее использование программного обеспечения; общее использование оборудования (принтеры, модемы, диски и т.п.). Соединение, как правило, создается с помощью кабеля, но существуют и другие, более сложные средства. Существует бесконечное число способов соединить компьютеры. Каждое соединение - новый путь для данных. Топология сети - геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению друг к другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Выделяют три основных топологии: звезда, кольцо и шина. Одной из основных топологий ЛКС является Звезда - все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой переключатель), образуя широковещательный сегмент сети (рис. 1).  Рис. 1 Для проектирования и тестирования сетей любой топологии и сложности предназначена программа NetEmul. Ее особенностью является то, что задав все необходимые параметры смонтированному сетевому оборудованию, мы сможем проверить и своими глазами увидеть работу сети. Данная программа позволяет использовать следующие тестовые данные - выбор хоста, протоколов и адресатов. При построении сетей в программе NetEmul могут использоваться следующие устройства: компьютеры, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы. Рассмотрим реализацию этих устройств в программе более подробно.  Компьютер в программе NetEmul обозначается следующим образом. Он производит отправку сообщений от одного компьютера к другому, а также имеет возможность устанавливать определенные программы, связанные с работой сети, и просматривать arp-таблицы и маршрутизации.  Основная функция концентратора - это повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet). Концентраторы образуют общую среду передачи данных - логический сегмент. Логический сегмент также называют доменом коллизий, так как при попытке одновременной передачи данных любых двух компьютеров этого сегмента возникает блокировка передающей среды. Возникновение коллизий выделяется подсветкой кабеля. Все компьютеры, подключенные к концентраторам, образуют единый логический сегмент, в котором любая пара взаимодействующих устройств полностью блокирует возможность обмена данными для других компьютеров. Для обозначения концентратора используется следующий значок .Сетевой коммутатор или свитч — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, пред- назначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Коммутатор имеет следующий  . Программа позволяет посматривать таблицу коммутации.Все пакеты, используемые для эмуляции работы сети, отображаются двигающимися по проводам цветными точками. Для каждого компьютера можно настроить более одного сетевого интерфейса. В коммутаторах и концентраторах может быть от двух до 48 портов. Рассмотрим интерфейс программы NetEmul. Главное окно программы пред- ставлено на рис 2. На всей свободной области сцены, размеченной сеткой можно ставить устройства, при этом они не должны пересекаться. На панели устройств размещены все необходимые для построения сети инструменты, а так же кнопка отправки сообщений и start/stop. Для удобства пользователей, при наведении на инструмент, в строке состояния появляется подсказака. На соседней панели (панель параметров) расположены свойства объектов. Для выделенного объекта появляются только те свойства, которые характерны для него. Панели можно переместить в удобное место или вовсе убрать.  Рис. 2  Рассмотрим кратко основные моменты построения сети. После запуска программы, необходимо создать новую сцену ("Новый" в пункте меню "Файл"). На панели инструментов выбрать необходимое количество компьютеров и их расставить. По умолчанию, у компьютера есть только 1 интерфейс. Для того, чтобы добавить адаптер надо выбрать пункт меню "Интерфейсы" в контекстном меню, либо на панели параметров. Откроется данное диалоговое окно (рис. 3).Рис. 3 Затем необходимо нажать кнопку "Добавить", выбрать тип нового адаптера, и нажать "ОК". Компьютеру добавится еще один интерфейс. В этом же окне можно настраивать интерфейс. У всех остальных устройств также есть определенное количество интерфейсов по умолчанию. Но для того, чтобы каждый раз не добавлять/удалять интерфейсы, можно сделать собственную настройку начального количества разъемов. Для этого в меню "Сервис" необходимо выбрать "Настройка" и, на нужной вкладке, поменять соответствующий пункт. Кстати, стоит по- смотреть и остальные настройки, потому что они тоже понадобятся. При выборе какого-либо инструмента, он остается активным, пока не будет выбран другой. После того как компьютеры расставлены, можно добавить концентратор или коммутатор и соединить его с каждым компьютером, выбрав на панели инструментов иконку провода. Для того, чтобы соединить два устройства кабелем, нужно выполнить следующие действия: щелкнуть кнопкой мыши на одном устройстве; провести линию до того устройства, с которым хотим соединить первое; щелкнуть по этому устройству кнопкой мыши. При этом открываются диалоговые окно, в котором надо указывать какие интерфейсы устройств мы хотим соединить. Если интерфейс уже соединен, то он отмечен зеленой галочкой и не доступен для выбора. На каждом значке устройства в левом верхнем углу присутствуют кружочки различного цвета. Они обозначают следующее: красный индикатор означает, что устройство не подключено; желтый - устройство подключено, но не настроено; зеленый - знак того, что устройство подключено, настроено и готово к работе. Для настройки ip-адреса интерфейса необходимо открыть окно "Интерфейсы" и выставить ip-адреса и маску подсети в соответствующих строках каждого интерфейса. После нажатия на кнопку "ОК" или "Применить" индикатор должен поменять цвет с желтого на зеленый и от устройства, которому сейчас дали адрес, должен побежать кадр Arp-протокола. Это нужно для того, чтобы выявить нет ли в нашей сети повторения адресов. Если что-то сделано не так и адреса совпали, то появится информативное сообщение, после которого необходимо внести изменения для корректной работы сети. При настройке коммутатора необходимо открыть его таблицу коммутации. Первоначально она абсолютно пустая, т.к. не было ни одной передачи данных. Для настройки необходимо добавить статическую запись - заполнить все поля соответствующими данными и нажать кнопку "Добавить". IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться следующие адреса, назначенные IANA : 10.0.0.0—10.255.255.255; 172.16.0.0—172.31.255.255; 192.168.0.0—192.168.255.255. Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или «серыми»; эти адреса не доступны из сети Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что при разработке протокола IP не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Для решения этой проблемы был разработан протокол Ipv6 , однако он пока малопопулярен. В различных непересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или прокси дают возможность под- ключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Конфликт IP адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Есть два способа определения того, сколько бит отводится на маску подсети, а сколько — на IP-адрес. Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-x годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети. Маска подсети — битовая маска, определяющая, какая часть IP-адреса узла сети относится к адресу сети, а какая — к адресу самого узла в этой сети (при этом, в отличие от IP-адреса, маска подсети не является частью IP-пакета). Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56.0 с длиной префикса 24 бита. Другой вариант определения — это определение подсети IP-адресов. Например, с помощью маски подсети можно сказать, что один диапазон IP-адресов будет в одной подсети, а другой диапазон соответственно в другой подсети. Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции.
Легенда: Часть маски, определяющая адрес сети, состоящая из единиц. Адрес сети, который определяется маской подсети. Диапазон адресов устройств в этой сети. Объекты и средства исследования Принципы построения и функционирования локальной сети. Средства исследования – программа NetEmul. Подготовка к работе Изучить теоретическую часть Получить задание у преподавателя Программа работы Спроектировать сеть согласно варианта задания Построить сеть в программе NetEmul Исследовать работу полученной сети при пересылке различных пакетов Сделать выводы Оформить отчет Контрольные вопросы Что такое компьютерная сеть? Что такое топология сети? Какие основные возможности программы NetEmul? Какие тестовые данные позволяет использовать программа NetEmul? Какие устройства могут использоваться при построении сетей в программе NetEmul? Расскажите об основных моментах построения сети в NetEmul? Лабораторная работа № 5 Корпоративная сеть. Принципы построения и функционирования локальной вычислительной сети Цель работы Изучить принципы построения и функционирования корпоративной сети. Основы теории Информационные системы, в которых средства передачи данных принадлежат одной компании и используются для нужд этой компании называются сетью масштаба предприятия или корпоративной сетью.. Один из вариантов корпоративной сети представлен на рис. 1.  Рис. 1 Из рисунка 1 видно, что корпоративная сеть имеет несколько сегментов, объединенных между собой маршрутизаторами.  Маршрутизатор или роутер, — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Таким образом, маршрутизатор может выбрать один из нескольких маршрутов доставки пакета адресату. Под маршрутом понимают последовательность прохождения пакетом маршрутизаторов. В отличии от коммутатора, маршрутизатор видит все связи подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать наилучший маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного марш- рута, пакет отбрасывается.Иконка маршрутизатора имеет вид . На него, как и на компьютер можно установить программы, для работы сети, а также просматривать arp-таблицу и таблицу маршрутизации. Маршрутизаторы, реализованные в NetEmul могут иметь не более 9 портов. При настройке корпоративной сети каждый интерфейс маршрутизатора должен иметь адрес (настраивается аналогично настройке компьютера). На конечных узлах должны быть установлены шлюзы по умолчанию.  При настройке маршрутизатора в контекстном меню нас интересуют пункты: Таблица маршрутизации, Arp-таблица, Программы. Arp-таблица первоначально пуста (по той же причине, что и таблица коммутации), в нее можно добавлять статические записи. Очень важный пункт - таблица маршрутизации. В качестве примера на рисунке 2 представлена таблица с двумя записями.Рис. 2 Эти записи соответствуют подключенным подсетям, о чем говорят надписи в столбце Источник. В качестве источника может быть протокол RIP, установить который можно с помощью пункта Программы. В столбец Шлюз заносится адрес следующего маршрутизатора или наш адрес, если такого нет. В столбе Интерфейс адрес порта, с которого будем отправлять данные. В эту таблицу тоже можно занести статические записи, а в столбце Источник появится надпись Статическая.  Окно Программы выглядит следующим образом (рис. 3).Рис.3 Соответственно можно устанавливать, настраивать и удалять программы. В пакет включены только те программы, которые могут понадобиться для работы сети. Объекты и средства исследования Принципы построения и функционирования копрпоративной сети. Средства исследования – программа NetEmul. Подготовка к работе Изучить теоретическую часть Получить задание у преподавателя Программа работы Спроектировать сеть согласно варианта задания Построить сеть в программе NetEmul Исследовать работу полученной сети при пересылке различных пакетов Сделать выводы Оформить отчет Контрольные вопросы Лабораторная работа №6 |