Методика. методлабКС (2). Протокол 1 от 01. 02. 2016 г. Днепропетровск нметау 2016 удк 681. 324 (076. 5)
 Скачать 1.77 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ С.В. Бейцун, М.В. Кулинич МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ Печатается по Плану изданий учебной и методической литературы, утвержденному Ученым советом НМетАУ. Протокол № 1 от 01.02.2016 г. Днепропетровск НМетАУ 2016 УДК 681.324 (076.5) Бейцун С.В., Кулинич М.В. Моделирование компьютерных сетей: Учебное пособие. – Днепропетровск: НМетАУ, 2016. – 96 с. Пособие содержит краткие сведения о многофункциональной программе моделирования компьютерных сетей Cisco Packet Tracer и лабораторные работы по дисциплине «Компьютерные сети». Описаны основные принципы работы с программой. Лабораторные работы сопровождаются краткими теоретическими сведениями и примерами выполнения. В конце каждой работы приведены варианты исходных данных и контрольные вопросы для самопроверки. Предназначено для студентов специальности 151 – автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии, а также может быть использовано студентами НМетАУ других специальностей при изучении компьютерных сетей. Издается в авторской редакции Рецензенты: В. Г. Акуловский, канд. техн. наук, доцент (Университет таможенного дела и финансов) В. С. Ткачов, канд. техн. наук, доцент (Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры) © Национальная металлургическая академия Украины, 2016 2 ВВЕДЕНИЕ Постоянное и активное развитие современных информационных и сетевых технологий приводит к необходимости создания новых проектов и модернизации существующих компьютерных сетей. Учитывая сложность данных технологий и широкий спектр предлагаемого на рынке оборудования различных фирм производителей, при разработке проектов сетей необходим этап моделирования различных проектных решений с целью выбора оптимального варианта построения сети. Данный этап должен осуществляться при помощи современных инструментальных средств моделирования и описания проектов сетей [1]. Cisco Packet Tracer – это многофункциональная программа моделирования сетей, которая позволяет экспериментировать с поведением сети и оценивать возможные сценарии. Она способна моделировать большое количество устройств различного назначения, а также немало различных типов связей, что позволяет проектировать сети любого размера на высоком уровне сложности [2]. Данный симулятор позволяет пользователям проектировать свои собственные сети, создавая и отправляя различные пакеты данных, сохранять и комментировать свою работу. Пользователи могут изучать и использовать такие сетевые устройства как коммутаторы второго и третьего уровней, рабочие станции, определять типы связей между ними и соединять их. После того как сеть спроектирована, входящие в ее состав устройства могут быть сконфигурированы посредством терминального доступа или командной строки. Отличительной особенностью программы Cisco Packet Tracer является наличие в ней «Режима симуляции». В данном режиме все пакеты, пересылаемые внутри сети, отображаются графически. Эта возможность позволяет пользователям наглядно продемонстрировать, по какому интерфейсу в данный момент перемещается пакет, какой протокол используется и т.д. Также в «Режиме симуляции» можно не только отслеживать используемые протоколы, но и видеть, на каком из семи уровней модели OSI данный протокол задействован. Кроме того, симулятор имеет два рабочих пространства: логическое и физическое. Логическое пространство позволяет пользователям строить 3 логическую топологию сети, размещать, подключать, кластеризировать виртуальные сетевые устройства. Физическое пространство позволяет физически распределять устройства по городам, зданиям и шкафам оборудования. Cisco Packet Tracer является удобным средством проектирования виртуальных сетей, позволяя создавать образы как немногочисленных физических устройств, так и сложных топологий, включающих в себя настройку конфигураций. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О CISCO PACKET TRACER Packet Tracer – программный эмулятор сети передачи данных, разработанный фирмой Cisco Systems. Он позволяет создавать работоспособные модели компьютерных сетей, настраивать маршрутизаторы и коммутаторы и проверять на работоспособность сетевые топологии. Программный продукт Packet Tracer дает возможность создавать сетевые топологии из широкого спектра маршрутизаторов и коммутаторов компании Cisco, рабочих станций и сетевых соединений типа Ethernet, Serial, ISDN, Frame Relay. Эта функция может быть выполнена как для обучения, так и для работы. Например, чтобы сделать настройку сети еще на этапе планирования или чтобы создать копию рабочей сети с целью устранения неисправности. Пакет Cisco Packet Tracer выполняет следующие основные функции, позволяющие исследовать принципы построения и функционирования компьютерных сетей с применением различных активных сетевых коммуникационных и пользовательских устройств: Визуальное построение сети, содержащей активное оборудование, оконечные устройства и линии связи. Настройка активного оборудования через интерфейс командной строки CLI-методом, реально используемым в современном оборудовании. Настройка основных параметров активного оборудования через графический интерфейс. 4 Добавление модулей активных устройств в среде эмуляции, аналогичное подключению дополнительных модулей в реальном оборудовании. Эмуляция включения и настройки различных сервисов в рабочих станциях и демонстрация их работы. Наблюдение за прохождением пакетов по сети и поддержка нескольких десятков различных протоколов в визуальном режиме. 2. ГРАФИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС PACKET TRACER Рис. 1. Общий вид окна программы Окно программы состоит из следующих элементов: 1. Workspace (Рабочее пространство) – область, в которой происходит создание сети, проводятся наблюдения за симуляцией и просматривается разная информация и статистика. 5 2. Menu Bar (Строка меню)– панель, которая содержит пункты File (Файл), Edit (Редактирование), Options (Настройки), View (Вид), Tools (Утилиты), Extensions (Дополнения), Help (Помощь): Пункт меню File используется для выполнения операций с текущим файлом (открыть, закрыть, сохранить, распечатать и т.п.), а также позволяет завершить работу среды. В пункте Edit содержатся стандартные операции работы с буфером. Пункт Options позволяет сконфигурировать среду моделирования и пользовательское окружение. Пункт меню View позволяет настраивать масштаб отображения объектов в рабочей области и режим отображения панелей инструментов. В пункте Tools содержатся ссылки на вывод панели графических объектов и создания собственного устройства. Пункт меню Extensions позволяет управлять дополнениями. В пункте меню Help можно получить сведения о версии программы и информацию по работе с программой. 3. Common Tools Bar (Панель основных функций для создания и анализа сети) – панельc наиболее используемыми инструментами программы (табл. 1). 4. Realtime/Simulation Bar (Переключатель режима пошагового моделирования и режима реального времени) – с помощью закладок этой панели можно переключаться между режимом Realtime и режимом Simulation. Она также содержит кнопки, относящиеся к Power Cycle Devices, кнопки Play Control и переключатель Event List в режиме Simulation. В режиме пошагового моделирования пользователю предоставляется возможность посмотреть, как передается информация между сетевыми устройствами в заданных им ситуациях. В реальном масштабе времени указывается лишь состояние сетевых устройств, результаты передачи отображаются «по факту». 6 Таблица 1. Инструменты Packet Tracer Инструмент Select (Esc). Выделение одного или нескольких объектов компьютерной сети Инструмент Move Layout (M). Прокрутка схемы модулируемой сети в основном окне рабочего пространства. Инструмент Place Note (N). Добавляет в текущую моделируемую схему текстовую надпись. Инструмент Delete (Del). Удаляет выделенные объекты компьютерной сети. Инструмент Inspect (I). Служит для просмотра таблиц состояния объектов моделируемой компьютерной сети. Инструмент Resize Shape (Alt+R). Используется для изменения размеров графических объектов. Инструмент Add Simple PDU (P). Позволяет создать эмуляцию простой передачи пакета данных (ICMP, ping) от одного устройства сети к другому. 5. User Created Packet Window (окно отслеживания и редактирования пакетов передачи информации, окно сценариев передачи данных)содержит информацию о всех информационных пакетах, которые необходимы для реализации сценария передачи сообщения. Рис. 2. Типы оборудования 6. Device-Specific Selection Box (Область выбора вида оборудования) – эта область содержит доступные типы устройств и связей в Packet Tracer. Область Device-Specific Selection изменяется в зависимости от выбранного типа устройства. 7 7. Device-Type Selection Box (Область с группами конечных устройств и линий связи) предлагает выбор нескольких типов оборудования для создания моделируемой сети. На рис. 2 представлены типы оборудования, которые доступны в программе. В каждой категории предлагается набор оборудования, необходимого для построения модели компьютерной сети (табл. 2). Таблица 2. Каталог оборудования Маршрутизаторы (Routers) Коммутаторы (Switches) Беспроводные устройства (Wireless devices) Оконечные устройства (End devices) Packet Tracer поддерживает широкий диапазон сетевых соединений. Каждый тип кабеля может быть соединен лишь с определенными типами интерфейсов. Список соединений приведен на рис. 3. Рис. 3. Типы соединений (1) Автоматический тип – при данном типе соединения Packet Tracer автоматически выбирает наиболее предпочтительный тип соединения для указанных устройств. (2) Консоль – консольное соединение. Используется для первоначальной конфигурации сетевого оборудования (3) Медь прямое – соединение медным кабелем типа витая пара, оба конца кабеля обжаты в одинаковой раскладке. Подойдет для следующих соединений: коммутатор – коммутатор, коммутатор – маршрутизатор, коммутатор – компьютер и др. 8 (4) Медь кроссовер – соединение медным кабелем типа витая пара, концы кабеля обжаты как кроссовер. Подойдет для соединения двух компьютеров, двух коммутаторов или двух маршрутизаторов. (5) Оптика – соединение при помощи оптического кабеля, необходимо для соединения устройств имеющих оптические интерфейсы. (6) Телефонный кабель – обыкновенный телефонный кабель для подключения телефонных аппаратов. (7) Коаксиальный кабель – соединение устройств с помощью коаксиального кабеля. Device-Type Selection и Device-Specific Selection образуют область Network Component Box. 8. Logical/Physical Workspace and Navigation Bar (Закладки логического и физического рабочего пространства и строка навигации) – панель, которая дает возможность переключать рабочую область: физическую или логическую, а также позволяет перемещаться между уровнями кластера. В режиме «логическая сеть» располагаются сетевые объекты и указываются связи между ними. В режиме «физическая сеть» указывается расположение сетевых объектов и каналов связей в помещениях (как они расположены, в каких стойках и т.п.). В этой же строке располагаются кнопки управления отображением: Root – уровень детализации, New Cluste» – создать объединенное устройство, Set Tiled Background – установить фон рабочей области, Navigation – навигация между уровнями отображения физической сети (район, город, этаж). 9. Main Tool Bar (Панель инструментов) – содержит кнопки, дублирующие некоторые наиболее употребляемые команды меню. 3. СОЗДАНИЕ ТОПОЛОГИИ Для создания топологии необходимо выбрать устройство из области Device-Type Selection, а затем из области Device-Specific Selection выбрать тип выбранного устройства. После этого нужно нажать левую кнопку мыши в поле рабочей области программы. 9 Для быстрого создания нескольких экземпляров одного и того же устройства нужно, удерживая кнопку Ctrl, нажать на устройство в области Device-Specific Selection и отпустить кнопку Ctrl. После этого можно несколько раз нажать на рабочей области для добавления копий устройства. На рис. 4 показана рабочая область программы Packet Tracer с добавленными сетевыми устройствами. Рис. 4. Пример создания топологии При наведении курсора на любое добавленное устройство будут отображаться его сетевые характеристики. Более подробную информацию можно получить, воспользовавшись инструментом Inspect. Следует отметить, что всплывающая подсказка при наведении мыши соответствует пункту меню Port Status Summary Table инструмента Inspect (рис. 5). Рис. 5. Окно Port Status Summary Table При добавлении каждого элемента пользователь имеет возможность задать ему имя и установить необходимые параметры. Для этого необходимо 10 нажать на нужный элемент левой кнопкой мыши, после чего откроется диалоговое окно свойств устройства. Окно свойств каждого элемента имеет несколько вкладок (рис. 6). Рис. 6. Окно свойств роутера Вкладка Phisical позволяет управлять аппаратной конфигурацией выбранного устройства и показывает его внешний вид. Слева расположен список модулей (1), которыми можно укомплектовать данное устройство, а ниже их описание (3) и внешний вид (2). Новые модули можно установить в свободные слоты (4) путем перетаскивания их из области (2). Поскольку в программе Packet Tracer все действия максимально приближены к реальности, то перед добавлением или удалением модулей устройство нужно выключить (5), а после выполнения необходимых действий включить. На вкладке Config можно задавать некоторые конфигурационные параметры (например, настроить сетевой интерфейс, определить имя устройства и т.п.). Вкладка CLI предоставляет доступ к командному интерфейсу устройства (если он предусмотрен). 11 Рис. 7. Окно вкладки Desktop Для оконечных устройств реализована дополнительная вкладкаDesktop (рис. 7). Эта вкладка позволяет эмулировать рабочий стол ПК. Ниже приведены описания некоторых пунктов Desktop: В пункте IP Configuration можно задать сетевые настройки узла. Пункт Terminal позволяет подключаться к промежуточному узлу с помощью консольного кабеля. Пункт Command Prompt представляет собой эмулятор командной строки компьютера. Служит для диагностики работоспособности сети. Пункт Web Browser эмитирует интернет-обозреватель. Пункт Email представляет собой почтовый клиент. Для соединения сетевых устройств в области Device-Type Selection Box необходимо выбрать пункт Connections, далее в области Device-Specific Selection Box выбрать необходимый тип соединения, затем указать первое устройство и выбрать один из его сетевых портов (рис. 8), а потом указать второе устройство и один из его портов. Рис. 8. Выбор портов подключения устройства 12 Между устройствами появится кабельное соединение, и индикаторы на каждом конце покажут статус соединения: Красный – порт находится в состоянии Down (отключено). Проблемы подключения или маршрутизации. Оранжевый – подключение временно не работает. Порт находится в режиме блокировки канального уровня, идет процесс обнаружения возможных сетевых петель. Данное состояние может наблюдаться только на коммутаторах. Зеленый – связь есть. Порт находится в состоянии Up (подключено). Мигающий зеленый – активность на канальном уровне. Частота мигания зависит от количества пакетов, передаваемых в единицу времени. Пример индикации соединений представлен на рис. 9. Рис. 9. Индикация соединений Для сохранения созданной сети нужно выбрать пункт меню File Save или нажать кнопку Save на панели Main Tool Bar. Файл сохраненной топологии имеет расширение *.pkt . 4. РЕЖИМ СИМУЛЯЦИИ Отличительной особенностью программы Packet Tracer является наличие в ней режима симуляции (Realtime/Simulation Bar). В данном режиме все пакеты, пересылаемые внутри сети, отображаются графически (рис. 10). 13 Это позволяет наглядно демонстрировать, по какому интерфейсу в данный момент перемещается пакет, какой протокол используется и т.п. Рис. 10. Режим симуляции В режиме симуляции можно не только отслеживать используемые протоколы, но и видеть, на каком из семи уровней модели OSI данный протокол задействован. При нажатии в разделе Event List на ячейку Info появится окно PDU Information at Device (рис. 11), в котором можно наглядно увидеть работу того или иного протокола. Режим пошагового выполнения позволяет посмотреть, каким образом передаются данные по сети (рис. 12). Переход к следующему шагу производится нажатием на кнопку (1) Capture / Forward. Вернуться к предыдущему шагу можно нажав на кнопку (2) Back. А при нажатии на кнопку (3) Auto Capture / Play запускается автоматический переход к следующему шагу (время перехода указывается в области настроек пошагового выполнения). Кнопка (4) Reset Simulation сбрасывает исследуемую сеть в исходное состояние. В панели настроек можно выбрать интересующие протоколы, установив фильтрацию (5). 14 Рис. 11. Окно PDU Information Рис. 12. Окно Simulation Panel ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Создание локальной сети в Packet Tracer Цель работы Изучить виды сетевого оборудования. Ознакомиться со средой Packet Tracer. Научиться создавать компьютерную сеть с использованием коммутаторов и проверять ее работоспособность. |