сборник. Практическая работа 1. Технология маршрутизации в ipсетях Тест к разделу Технология маршрутизации в ipсетях
 Скачать 5.89 Mb.
|
|
2 В сборнике изложены основы работы с сетевым симулятором компа- нии Cisco, приведены лабораторные работы и практические задания, позво- ляющие практически ознакомиться с настройкой сетевого оборудования с использованием Cisco Packet Tracer. Подробно изложена последовательность выполнения работ, сопровождающаяся пояснениями и иллюстрациями. Для выполнения работ на компьютере обучающихся должны быть установлены сетевой эмулятор Cisco Packet Tracer и операционная система Microsoft Windows. 3 Оглавление ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................................. 4 Практическая работа №1. Технология маршрутизации в IP-сетях ........................................................ 5 Тест к разделу «Технология маршрутизации в IP-сетях» ....................................................................... 8 Практическая работа №2. Изучение модели взаимодействия открытых систем ................................ 11 Практическая работа №3. Сетевая технология Ethernet ....................................................................... 19 Лабораторная работа №1. Построение простейшей компьютерной сети ........................................... 24 с использованием Cisco Packet Tracer ..................................................................................................... 24 Лабораторная работа №2. Основные команды операционной системы Cisco IOS ............................ 34 Практическая работа №4. Изучение принципов работы коммутаторов .............................................. 44 Тест к разделу «Изучение принципов работы коммутаторов» ............................................................. 47 Лабораторная работа №3. Организация простейшей компьютерной сети с помощью коммутатора и концентратора ............................................................................................................................................ 49 Практическая работа №5. Изучение принципов работы ....................................................................... 61 маршрутизаторов....................................................................................................................................... 61 Лабораторная работа № 4. Построение простейшей компьютерной сети с использованием маршрутизатора и коммутатора ............................................................................................................... 65 Практическая работа №6. Изучение технологии виртуальных локальных сетей VLAN (Virtual Local Area Network) ................................................................................................................................... 73 Лабораторная работа №5. Изучение технологии виртуальных локальных сетей VLAN. Часть 1 .. 77 Лабораторная работа №6. Изучение технологии виртуальных локальных сетей VLAN. Часть 2 .... 87 Практическое занятие № 7. Агрегирование каналов в коммутаторах ................................................. 92 Лабораторная работа №7. Статическое агрегирование каналов........................................................... 95 Лабораторная работа №8. Динамическое агрегирование каналов ..................................................... 101 Практическое задание №8. Использование коммутаторов 2-го и 3-го уровней для построения компьютерных сетей ............................................................................................................................... 106 Лабораторная работа №9. Использование коммутаторов третьего уровня для построения компьютерных сетей ............................................................................................................................... 111 Практическая работа №9. Назначение службы DNS и протокола DHCP .......................................... 117 Лабораторная работа №10. Изучение протокола DHCP с использованием Cisco Packet Tracer .... 122 Практическая работа №10 Статическая и динамическая маршрутизации ........................................ 126 Лабораторная работа №11. Изучение процесса работы протокола динамической маршрутизации OSPF с использованием Cisco Packet Tracer ......................................................................................... 130 Лабораторная работа №12. Изучение отказоустойчивости протокола динамической маршрутизации OSPF ............................................................................................................................. 136 Практическая работа №11. Бесклассовая адресация IPv4 .................................................................. 140 Практическая работа №12. Применение технологии NAT ................................................................ 144 Лабораторная работа №13. Изучение технологии NAT .................................................................... 149 Итоговый тест .......................................................................................................................................... 155 4 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время системы связи достигли высокого уровня развития, это требует от персонала, занимающегося их обслуживанием, соответствую- щих знаний и практических навыков. Уже на стадии обучения в средней школе необходимо практически осваивать работу с современными техноло- гиями. Представленный сборник практических и лабораторных работ позво- ляет обучающимся в интерактивной форме усвоить целый ряд современных сетевых технологий. В пособии на примере построения простейшей компью- терной сети рассматривается процесс работы с сетевым симулятором Cisco Packet Tracer. Показана последовательность создания топологии сети, рабо- ты в командной строке сетевого оборудования и просмотра осуществленных настроек. Cisco Packet Tracer - это эмулятор сети, созданный компанией Cisco. Данное приложение позволяет строить сети на разнообразном обору- довании в произвольных топологиях с поддержкой различных протоколов. Программное решение Cisco Packet Tracer позволяет имитировать ра- боту различных сетевых устройств: маршрутизаторов, коммутаторов, точек беспроводного доступа, персональных компьютеров, IP-телефонов и т.д. Ра- бота с интерактивным симулятором дает ощущение настройки реальной се- ти, состоящей из десятков или даже сотен устройств. Настройки, в свою очередь, зависят от характера устройств: одни можно настроить с помощью команд операционной системы Cisco IOS, дру- гие – за счет графического веб-интерфейса, третьи – через командную строку операционной системы или графические меню. Благодаря такому свойству Cisco Packet Tracer, как режим визуализа- ции, пользователь может отследить перемещение данных по сети, появление и изменение параметров IP-пакетов при прохождении данных через сетевые устройства, скорость и пути перемещения IP-пакетов. Для настройки сетевого оборудования имеются разнообразные коман- ды операционной системы Cisco IOS. Все лабораторные работы и практические задания сопровождаются краткими теоретическими сведениями, дающими возможность подготовиться к их выполнению и понять основы рассматриваемой технологии, а также контрольными вопросами для самопроверки и подготовки к защите. 5 Практическая работа №1. Технология маршрутизации в IP-сетях Цель работы Изучить принципы маршрутизации в сети Интернет и структуру IP- адреса устройств сети. Задание 1. Ознакомиться с классовой моделью IP-адресации; 2. Изучить принципы формирование подсетей с помощью масок подсети; 3. Выполнить тест. Краткая теория Прежде чем разобраться, как происходит маршрутизация в сети Интер- нет необходимо выяснить, как формируется сетевой адрес каждого устрой- ства в данной сети. Прежде всего, этот адрес должен быть уникальным, т.е. однозначно определять любое устройство в сети Интернет. Сетевой адрес абонента сети IP (IP-адрес) версии 4 (IPv4) состоит их 32 бит. Маршрутиза- ция пакетов в сетях передачи данных возможна благодаря тому, что IPv4- адрес структурирован и состоит из двух логических частей: идентификатора сети (NetID – Network Identification) и идентификатора узла (HostID – Host Identification), который однозначно определяет устройство в сетевом сегмен- те. Хронологически первым методом разделения IP- адресов является так называемая классовая модель IP- адресации. Согласно этой модели, все про- странство IP- адресов делится на пять классов в зависимости от значения первых четырех бит адреса IPv4. Первые три класса А, В и С используются для индивидуальной (unicast) адресации сетей и узлов, класс D - для многоадресной или группо- вой рассылки (multicast), а класс Е зарезервирован для экспериментов. Клас- сы А, В, и С имеют различную длину сетевой части и адреса узла (рис. 1). Рассмотрим эти классы более подробно. Класс А идентифицируется первым битом сетевого адреса, который всегда равен 0. Адрес оконечного устройства, принадлежащего к классу А, всегда начинается с цифры 0. Количество сетей в классе А составит: 2 7 - 2 = 126, так как адреса 0.0.0.0 и 127.0.0.0 зарезервированы и не могут быть ис- пользованы в качестве сетевых адресов. Любые адреса, которые начинаются с числа в диапазоне от 1 до 126 в первом байте, являются адресами класса А. В классе А количество возможных оконечных устройств в сети задает- ся 24 битами. Тогда число оконечных устройств в сети равно: 2 24 - 2 = 16777214. Вычитание цифры 2 в этих вычислениях определяется тем, что адрес, в которых все биты равны 1 является широковещательным адресом, а адрес, в котором все биты равны 0, является адресом сети. 6 Рисунок 1 - Классы IP-адресов формата IPv4 Класс В идентифицируется 2-мя первыми битами равными 10. Тогда, наименьшее число, которое используется для адресов в этом классе равно 10000000 (десятичное 128), а наибольшее - 10111111 (десятичное 191). Пер- вые два байта используются для идентификатор сети, а оставшиеся два байта для идентификатора узла, т.е. в классе В количество сетей равно 2 14 = 16384, а количество оконечных устройств будет соответственно равно 2 16 -2 = 65534. Класс С определяется первыми 3-мя битами, равными 110. Таким об- разом, наименьшее доступное число - 11000000 (десятичное 192), а наиболь- шее - 11011111 (десятичное 223). Адреса сетей класса С задаются 21 битом и только 8 битов определяют адреса оконечных устройств. Тогда количество сетей равно 2 21 = 2 097 152, в каждой из которых находится 2 8 -2 = 254 узла. Класс D идентифицируется 4-мя битами первого байта адреса, равны- ми 1110. Остальные биты используются для адресации многоадресной груп- пы. Адресное пространство класса D зарезервировано для групповой рассыл- ки. Идентификаторов сетей и узлов в классе D не выделяется. Первый октет адресов этого класса может принимать значения от 11100000 до 11101111 или, в десятичном виде от 224 до 239. Класс Е является экспериментальным и в настоящее время не ис- пользуется для адресации в сети Internet. Первые четыре бита адреса класса Е всегда равны 1111. Следовательно, значение первого октета находится в диапазоне от 11110000 до 11111111 или от 240 до 255 - в десятичном виде. 7 В таблице 1 приведены диапазоны значений первого байта IP- адреса для сетей всех классов. Таблица 1 - Диапазоны значений первого байта в IP- адресах для сетей всех классов Класс IP- адреса Диапазон IP-адресов Класс А/0 От 1 до 126 (от 00000001 до 01111111) Класс В/10 От 128 до 191 (от 10000000 до 10111111) Класс С/110 От 192 до 223 (от 11000000 до 11011111) Класс D/1110 От 224 до 239 (11100000 до 11101111) Класс E/1111 От 240 до 255 (от 111110000 до 11111111) Диапазон адресов 127.х.х.х зарезервирован в качестве так называемого петлевого (loopback) адреса, который используется для тестирования и диа- гностики. Формирование подсетей Для более эффективного использования адресного пространства были внесены изменения в существующую классовую систему адресации. В реко- мендации RFC 950 IETF была описана процедура разбиения сети на подсети, и в структуру IPv4 адреса был добавлен еще один уровень - подсеть (subnet- work). Появление еще одного уровня иерархии не изменило самого адреса IPv4, он остался 32-разрядным, а часть адреса, отведенная ранее под иденти- фикатор узла, была разделена на две части: идентификатор подсети и иден- тификатор узла (рис. 2). Рисунок 2 - Трехуровневая иерархия IPv4- адреса С появлением трех уровневой иерархии IPv4-адреса потребовались до- полнительные методы, которые помогли бы определить, какая часть IPv4- адреса указывает на идентификацию подсети, а какая – на идентификацию узла. Было предложено использовать битовую маску (bit mask), которая от- деляет часть адресного пространства идентификатора сети (Net ID) от адрес- ного пространства идентификатора узлов (Host ID). Такая битовая маска называется маской подсети (subnet mask). Маска подсети – это 32-х битное 8 число, двоичная запись которого содержит единицы в тех разрядах, которые должны определяться как идентификатор сети. Для сетей классов А, В, С определены фиксированные маски подсети, которые жестко определяют количество возможных IPv4-адресов и механизм маршрутизации (табл. 2). Таблица 2 - Маски подсети для стандартных классов сетей. Класс сети Маска подсети Количество бит иденти- фикатора А 255.0.0.0 8 В 255.255.0.0 16 С 255.255.255.0 24 Чтобы получить адрес сети, зная IPv4 адрес и маску подсети, необхо- димо применить к ним операцию логического «И» (рис. 1.3). Рисунок 3 - Получение адреса сети из IPv4- адреса и маски подсети В тех позициях IPv4- адреса, в которых в маске подсети стоят двоич- ные единицы, находится идентификатор сети, а где двоичные 0 - идентифи- катор узла. При применении масок подсети сети можно разделить на мень- шие по адресу подсети путем расширения Net ID и уменьшения Host ID. Это дает возможность создавать большее число сетей с меньшим количеством узлов в них. Тест к разделу «Технология маршрутизации в IP-сетях» 1. Укажите длину адреса IPv4? + 32 бита; -128 бит; -64 бита; - 32 байта. 9 2. Выберите маску подсети для сети класса А? - 255.255.255.0; -255.255.0.0; +255.0.0.0; - 255.255.255.255. 3. К какому классу относится следующий IP-адрес 192.168.2.1? - класс A; - класс B; + класс C; - класс D. 4. Какое максимальное количество узлов может быть в сети класса С? +254; -128; - 65534; - 1024. 5. Задан IP-адрес устройства 36.1.3.2. Определите адрес сети. - 36.1.3.0; -36.1.0.0; +36.0.0.0; -36.1.3.2. 6. Задан IP-адрес устройства 196.168.10.2. Определите адрес сети, в которой находится данное устройство. - 196.168.10.2; +196.168.10.0; - 196.168.0.0; - 196.0.0.0. 7. Укажите диапазон IP-адресов для сетей класса B? - 1 - 126; +128 - 191; - 192 – 223; - 240 -255. 8. Переведите в десятичную систему IP- адрес, представленный в двоичном формате 11000000 00000110 00001111 10000011. 10 - 176.8.15.3; - 192.5.17.2; +192.6.15.3; - 170.5.8.1. 9. Переведите в двоичную форму IP- адрес, представленный в десятичном формате 192.168.2.1 +11000000 10100100 00000010 00000001 - 00000011 00100101 01000000 00000001 - 11001100 00111000 11000000 10100000 - 00001111 11110000 11100000 00111000 10. Какая из перечисленных цифровых последовательностей не является IP- адресом? - 176.12.3.4; + 256.2.1.1; - 196.14.20.1 - 209.11.33.11. 11 Практическая работа №2. Изучение модели взаимодействия открытых систем Цель работы Изучить семиуровневую модель взаимодействия открытых систем. Задание 1. Ознакомиться с моделью взаимодействия открытых систем (OSI) ; 2. Ознакомиться с моделью TCP/IP; 3. Ответить на вопросы. В вычислительных сетях основными элементами являются стандарт- ные компьютеры, каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы. При этом каждый компьютер может пользоваться ресурсами других компьютеров, подключенных к сети. Для этого в компью- терах устанавливаются сетевые адаптеры, соединенные кабельной системой и вводятся некоторые добавления к операционным системам компьютеров. Компьютер, ресурсы которого должны быть доступны всем пользователям, имеет модуль, постоянно находящийся в режиме ожидания запросов – сервер (его главная задача – обслуживать (server) запросы на доступ к ресурсам). На компьютерах, которые хотят получить доступ к этим общим ресурсам, к опе- рационной системе добавляется модули для выработки запросов – клиенты. Возникает сетевая операционная система, поддерживающая несколько видов служб для пользователей: файловую службу, службу печати, службу элек- тронной почты, службу удаленного доступа и т.д. Основной проблемой сетей передачи данных (СПД) являлась пробле- ма совместимости. Первоначально различные организации (банки, железные дороги, авиаперевозчики) создавали свои частные сети передачи данных, охватывающие большие территории, со специфическими операционными си- стемами, то есть с ведомственными стандартами. В результате чего сети этих организаций могли передавать данные только между компьютерами, постав- ленными определенными производителями. Но по мере того как возникала потребность связи между компьютера- ми, принадлежащим различным организациям (банки, авиаперевозки), ве- домства связи разных стран приходили к мысли о создании сетей передачи данных общего пользования - СПДОП (PDN - Public Digital Network). После долгих обсуждений сначала на национальных уровнях, а затем и на между- народном уровнях была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых систем –(Open System Interconnection – OSI). Ее разработала все- 12 мирной организацией по стандартизации ISO (International Organization Standardization) в начале 80-х годов прошлого века (рис. 1). Организация ISO основывалась на многоуровневом подходе, использу- емом при описании сложных систем. При этом все множество модулей раз- бивается на уровни, образующие некоторую иерархию. Формализованные правила, определяющие последовательность и форматы сообщений, которы- ми обмениваются сетевые компоненты разных узлов, лежащие на одном уровне, называются протоколами. Соседние уровни, находящиеся в одном узле взаимодействуют с помощью четко определенных правил, обмениваясь стандартными сообщениями. Это взаимодействие соседних уровней опреде- ляется интерфейсом. Рисунок 1 - Семиуровневая модель OSI |