Краткие теоретические сведения

Порядок проведения работы

Упражнение 1. Запуск мастера автоокрытия (Auto Discovery)

1.1. Запустите приложение NetCracker Professional.

1.2. Чтобы запустить автооткрытие (Auto Discovery), в меню File выберите Discovery.

Примечание. Запуск AutoDiscovery автоматически создает новый проект в NetCracker. Если имеется уже загруженный проект, все изменения в нем будут потеряны, если они не сохранены.

После первого запуска автооткрытия появится экран активных диалоговых полей.

1.3. Выберите NetCracker SNMP Discovery Engine и нажмите кнопку Next.

1.4. Наберите «discovery_sample» в поле Start IP.

Примечание. Введение в поле адреса «discovery„sample» для Start address инициирует пример открытого файла, что противопоставляется открытию реальной сети. Для получения дополнительной информации о том, как правильно устанавливать SNMP-агент, необходимо обратиться к приложению 1.

1.5. Нажмите кнопку Next.

Может потребоваться некоторое время, чтобы прочитать пример файла в зависимости от конфигурации вашего компьютера.

6. Нажмите кнопку Next, чтобы закрыть NetCracker Discovery — Step 2 Matching Devices.

6. В Network Discovery - Step 3 нажмите кнопку View/Edit Results Откроется экран редактирования результатов

1.8 Выберите адреса IP: 192.168.1.4; 192.168.1.12

Используйте клавишу CTRL клавиатуры, чтобы выбрать второй адрес.

1.9. Нажатие кнопки Merge объединит два обнаруженных устройства в одно, которое будет иметь адреса IP всех объединенных устройств и функциональные возможности первого в списке.

1.10. Выберите Cisco Systems router IP 192.168.1.1.

1.11. Нажатие кнопки Split разобьет устройство, которое имеет несколько адресов IP, на два устройства. Кнопка Split - единственный способ видеть доступные интерфейсы устройств на этой стадии.

Выбранный объект имеет 3 интерфейса.

1.12. Выберите номера 1 и 2 интерфейсов и нажмите кнопку ОК.

Используя клавишу CTRL, можно выбрать сразу несколько интерфейсов. Как только вы нажмете кнопку ОК, появится следующее диалоговое окно.

Ответ Yes приведет к активизации нового устройства из NetCracker базы данных. Результат будет таким же, как в случае активизации оригинального устройства. Ответ No не будет соответствовать устройству в базе данных, поэтому будет создано пустое устройство с указанными интерфейсами. 1.13. Нажмите кнопку Yes.

Новое устройство создано. Оно будет таким же, как и первоначальное - Cisco 2518 router. Пожалуйста, обратите внимание, что в зависимости от заданной вами конфигурации компьютера поиск соответствия в базе данных может занять некоторое время. После того, как установление соответствия будет закончено, новое устройство появится в поле списка.

1.14. Выберите Cabletron IP 192Л68.3.65

Как вы видите, окно Selected Device в диалоговом окне пусто. Даже

при том, что изготовитель устройства был признан, оно не было согласовано в NetCracker Database, включая в себя универсальный тип устройства. Так как устройство полностью не идентифицировано, оно не будет появляться на диаграмме NetCracker, если это не согласовано вручную.

1.15. Нажмите кнопку Add Blank.

Это добавляет пустое устройство, как соответствующее выбранному устройству (Cabletron IP 192.168.3.65).

1.16. Чтобы определить пустое устройство, нажмите кнопку Add внизу диалогового окна.

Откроется окно браузера просмотра базы данных для выбора компонента объекта.

Данное окно - альтернативный интерфейс к NetCracker базе данных. Оно имеет стандартные свойства базы данных NetCracker, включая в себя сортировки по типу, производителю, пользователю, функции Device Factory и Search. Центральное окно в режиме диалога соответствует области окна изображения, где устройства отображены из базы данных.

1.17. В окне браузера просмотра диалогового окна перейдите к Switches > WorkGroup > Ethernet > Cabletron > SmartSTACK > Ethernet Switch.

1.18. Выделите SmartSTACK Ethernet, Switch в среднем окне и нажмите ОК. Вы добавили SmartSTACK chassis, как компонент этого устройства.

1.19. Нажмите кнопку Add.

1.20. В том же месте в базе данных выберите FE-1 OOTX Smart STACK plug-in и нажмите кнопку ОК. Вы добавили сменный модуль к устройству.

1.21. Нажмите кнопку Verify, что активизирует проверку на предмет того, что все части устройства могут работать вместе, из чего следует, что рассматриваемое устройство - законный NetCracker объект. Устройства, которые не проходят проверку, не могут быть частью диаграммы NetCracker.

1.22. Нажмите кнопку Set Final.

Как только вы щелкнете по кнопке Set Final, желтая стрелка появится рядом с устройством в окне Selected Device. Это означает, что объект проверен на предмет его принадлежности NetCracker устройству, которое будет использоваться в диаграмме. Если имеем несколько устройств, кнопка Set Final используется, чтобы выбрать одно из них для импорта в диаграмму NetCracker.

1.23. Нажмите кнопку Close.

1.24. Нажмите кнопку Next в окне Network Discovery-Part 3. После этого будет создана NetCracker-диаграмма.

1.25. Нажмите Done. Вы только что импортировали обнаруженную сеть. 1.26. Вы можете исследовать проект, который только что создали.

Упражнение 2. Имитационное моделирование трафиков в созданной сети

2.1. Задайте характеристики потоков данных (см. занятие 2 и 3, а также приложение 1).

2.2. Конфигурируйте средства сбора статистических данных (см. занятие 5).

2.3. Выполните имитационное моделирование активности сети в течение длительного времени.

2.4. Получите отчетную документацию о проведенных экспериментах (см. занятие 5).

Содержание отчета

1. Тема, цель работы

2. Графическое изображение обнаруженной сети.

3. Перечень оборудования и его характеристики.

4. Результаты имитационного моделирования трафиков в обнаруженной сети.

5. Выводы по каждому упражнению.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используется функция сбора данных о конфигурации существующей сети?

2. Как запустить процедуру автооткрытия?

3. Какие параметры необходимо задать SNMP-агенту для определения конфигурации сети?

4. Как установить диапазон поиска сетевых устройств?

5. Для каких целей используется модификация устройств?

6. Для каких целей используется имитационное моделирование проектов существующей сети?

Лабораторная работа №4

Тема: Коммутаторы, широковещательные рассылки

Цель работы: Научиться настраивать VLAN.

Оборудование рабочего места: ПК, ПО

Краткие теоретические сведения

Коммутатор — универсальное устройство 2-го уровня модели OSI. В самом простом варианте использования он заменяет концентратор в качестве центральной точки для соединения нескольких узлов. В более сложном варианте коммутатор подключается к одному или нескольким коммутаторам для создания, контроля и обслуживания резервных каналов и соединений VLAN. Коммутатор одинаково обрабатывает все типы трафика, независимо от их назначения.

Коммутатор передает трафик в соответствии с MAC-адресами. Каждый коммутатор ведет таблицу MAC-адресов в высокопроизводительной памяти, которая называется ассоциативной памятью (CAM). Коммутатор заново создает таблицу при каждой активации, используя MAC-адреса источника входящих кадров и номера портов, через которые они получены.

Хотя для создания корпоративной сети используются как коммутаторы, так и маршрутизаторы, архитектура большинства корпоративных сетей в значительной степени основывается на коммутаторах. Стоимость коммутаторов из расчета на порт ниже, чем у маршрутизаторов, и они обеспечивают быструю пересылку кадров со скоростью передачи данных по кабелю.

Коммутатор удаляет записи из таблицы MAC-адресов, если они не используются в течение определенного периода времени. Этот период называется таймером устаревания (aging timer), удаление записи называется устареванием.

Как только одноадресный кадр прибывает на порт, коммутатор находит MAC-адрес источника в кадре. Затем он выполняет поиск по таблице MAC-адресов и находит запись, соответствующую адресу.

Если MAC-адрес отсутствует в таблице, коммутатор добавляет MAC-адрес и номер порта и активирует таймер устаревания. Если MAC-адрес источника уже существует, коммутатор сбрасывает таймер устаревания.

Затем коммутатор ищет MAC-адрес назначения в таблице MAC-адресов. Если запись существует, коммутатор пересылает кадр на порт с соответствующим номером. Если записи нет, коммутатор выполняет лавинную маршрутизацию (floods) кадра изо всех портов, кроме порта, на котором он принят.

В корпоративной среде высокая доступность, скорость и полоса пропускания сети имеют первостепенное значение. Размер доменов широковещательной рассылки и коллизионных доменов влияет на потоки трафика. Как правило, большие домены широковещательной рассылки и коллизионные домены ухудшают эти критически важные показатели.

Если коммутатор получает широковещательный кадр, он рассылает его из всех активных интерфейсов, так же как кадр с неизвестным MAC-адресом назначения. Все устройства, получающие широковещательную рассылку, составляют домен широковещательной рассылки. При увеличении числа соединенных коммутаторов размер домена широковещательной рассылки также увеличивается.

Коллизионные домены создают аналогичную проблему. Чем больше устройств входит в коллизионный домен, тем чаще они возникают.

Использование концентраторов увеличивает коллизионные домены. Однако коммутаторы используют функцию под названием микросегментация, чтобы уменьшить размер коллизионного домена до одного порта коммутатора.

Когда узел подключается к порту коммутатора, создается выделенное подключение. Когда два соединенных узла взаимодействуют друг с другом, коммутатор обращается к таблице коммутации и создает виртуальное подключение или микросегмент между портами.

Коммутатор поддерживает виртуальный канал (VC) до прекращения сеанса. Несколько виртуальных каналов могут быть активны одновременно. Микросегментация улучшает коэффициент использования полосы пропускания за счет уменьшения количества коллизий и поддержки нескольких параллельных подключений.

Коммутаторы могут поддерживать симметричную и асимметричную коммутацию. Коммутаторы, все порты которых работают на одинаковой скорости, называются симметричными. Однако многие коммутаторы имеют два или более высокоскоростных портов. Эти высокоскоростные порты, или порты для каскадирования, используются для подключения к зонам с более высокими требованиями к полосе пропускания. Сферы применения таких портов:

• подключение к другим коммутаторам;

• каналы связи с серверами или серверными фермами;

• подключение к другим сетям.

Для соединения портов, работающих на разных скоростях, используется асимметричная коммутация. При необходимости коммутатор сохраняет информацию в памяти, чтобы создать буфер между портами с разными скоростями. Асимметричные коммутаторы широко распространены в корпоративных средах.

Порядок проведения работы

1) Подключить оборудование в соответствии с топологией (рис.1) и переименовать его согласно таблице 1 (приложение А).

2) Создать VLAN’ы.

Рис.1 – Топология сети

1. Создаем топологию сети.

1.1) Открываем программу Cisco Packet Tracer.

1.2) В левом нижней части окна программы с помощью мыши выбираем Router модели 2811 (рис.2).

Рис.2 – Выбор необходимого роутера.

1.3) Аналогично выбираем Switch модели 2960 (рис.3).

Рис.3 – Выбор коммутатора.

1.4) Соединяем это оборудование медным кабелем Copper Straight-Through. Выбираем необходимый кабель, который находится во вкладке Connections.

Рис.4 – Выбор кабеля.

1.5) Для подключения кабеля к оборудованию необходимо левой клавишей мыши нажать на роутер и выбрать нужный порт. Номер и тип порта задан в табл.1. Далее кабелем соединяем роутер (Router) с коммутатором (Switch). Для этого левой клавишей мыши нажимаем на коммутатор (Switch) и выбираем порт, заданный в табл.1.

Рис.5 – Соединение коммутатора с роутером.

1.6) Переименовываем название оборудования в соответствии с табл.1 (2 и 3 столбец).

Рис.6 – Переименование оборудования

1.7) Вводим в сеть еще 5 коммутаторов (Switch) модели 2950Т. Сразу выполняем переименование устройств согласно таблице 1.

Рис.7 – Включение пяти коммутаторов.

1.8) С помощью кабеля Copper Cross-over соединяем порт коммутатора YKT-dsw1 с портом коммутатора YKT-asw1. Номера портов заданы в таблице 1.

Рис.8 – Подключение YKT-asw1

1.9) К Switch YKT- asw1 подключаем пользователей сети (End Devices).Для этого в левом нижнем углу окна выбираем End Devices и достаем 2PC-PT и 2Laptop-PT.

Рис.9 – Выбор оконечных абонентских устройств

1.10) Переименовываем и подключаем устройства в соответствии с табл.1(3, 4 и 5 столбцы), соединяя устройства кабелем Copper Straight-Through.

Рис.10 – Подключение пользователей к коммутатору YKT-asw1

1.11) Остальное оборудование подключаем аналогично, пользуясь табл.1.Топология сети представлена на рис.10.

Рис.11 – Полная топология сети.

2) Создаем VLAN.

2.1) С помощью нажатия левой кнопки на Switch (YKT- dsw1) и выбора вкладки CLI открываем IOS Command Line Interface. С помощью команды enable(Switch>enable) входим в привилегированный режим. Заходим в режим глобальной настройки с помощью команды configure terminal (Switch#configure terminal). Настраиваем hostname с помощью команды (Switch(config)#hostname YKT-dsw1).

Рис.12 – Окно командной строки

2.2) Теперь приступаем к созданию VLAN’ов. В командной строке YKT-dsw1(config)# прописываем VLAN и его номер. Например, для YKT-dsw1 прописываем YKT-dsw1(config)#Vlan 2 (табл.2). Потом задаём ему имя командой YKT-dsw1(config-vlan)# , прописывая после решетки имя (name) - название VLAN’а, например, YKT-dsw1(config-vlan)#name Servers (таблица 2).

Рис. 13 – Создание VLAN

Остальные VLAN’ы (3,151 – 154) для коммутатора YKT-dsw1 (табл.1, столбец 7) создаем аналогично согласно табл.2.

После создания всех VLAN на коммутаторе YKT-dsw1 закрываем окно IOS Command Line Interface.

Переходим к коммутатору YKT-asw1 и настраиваем там VLAN’ы под номерами 3,152,153,154 (табл.1, столб.7), имена VLAN указаны в таблице 2.

Все остальные Switch (YKT-asw2, YKT-asw3, YKT-Marha-dsw1, YKT-Marha-asw1) настраиваем аналогично, пользуясь табл.1 и табл.2.

VLAN под номером 3 (Management) создается на каждом Switch для эффективного управления сетью.

2.3) Поочередно выбирая на схеме необходимый Switch, зададим на всех коммутаторах IP-адреса для сети управления (Management).

Сначала создадим виртуальный интерфейс для YKT-dsw1 командой YKT-dsw1(config)#. После решетки введем команду interface vlan № (номер VLAN’а). В данном случае указываем VLAN 3.

Задаем описание виртуальному интерфейсу VLAN 3 командой YKT-dsw1(config-if)#description (описание), в данном случае Management, и указываем его IP address командой YKT-dsw1(config-if)#ip address (0.0.0.0 0.0.0.0). IP-адрес задан в таблице 3 (рис.14).

Рис.14 – Создание виртуального интерфейса

Командой #Exit выходим из режима настройки виртуального интерфейса.

Командой #Exit выходим из режима глобальной настройки.

Сохраняем конфигурацию коммутатора YKT-dsw1 командой YKT-dsw1 #copy running-config startup-config.

На остальных коммутаторах также настраиваем виртуальный интерфейс согласно таблицам 2 и 3.

После настройки каждого коммутатора необходимо сохранять конфигурацию оборудования командой Switch#copy running-config startup-config.

2.4) После создания полной топологии сети и настройки IP-адресов сохраните под своей фамилией созданную схему сети (рис.15).

Таблица1- План взаимодействия устройств в сети.

Имя устройства	Модель устройства	Имя в сети	Порт	Подключаемое устройство	Vlan
					Access	Trunk
1	2	3	4	5	6	7
Router1	Router2811	YKT-gw1	Fe0/0	YKT-dsw1
			Fe0/1	UpLink
Switch1	Switch2960	YKT-dsw1	Fe0/1	YKT-gw1		2,3,151,152,153,154
			Gig1/1	YKT-asw1		3,152,153, 154
			Fe0/24	YKT-Morha-dsw1		3,151,152, 153,154
			Gig1/2	YKT-asw2		2,3
Switch1	Switch2950T	YKT-asw1	Fe0/1	Pto1(PC-PT)	154
			Fe0/2	Feo1(Laptop-PT)	153
			Fe0/3	Accountant1(PC-PT)	152
			Fe0/4	Pto2(Laptop-PT)	154
			Gig1/1	YKT-dsw1		3,152,153, 154
Switch1	Switch2950T	YKT-asw2	Fe0/1	Web-Server	2
			Fe0/2	File-Server	2
			Gig1/2	YKT-asw3		2,3
			Gig1/1	YKT-dsw1		2,3
Switch1	Switch2950T	YKT-asw3	Fe0/1	Mail-Server	2
			Gig1/2	YKT-asw2		2,3
Switch1	Switch2950T	YKT-Marha-dsw1	Fe0/1	YKT-dsw1		3,151,152, 153,154
			Fe0/2	Accountant2(PC-PT)	152
			Fe0/3	Feo2(PC-PT)	153
			Fe0/4	PTo3(PC-PT)	154
			Gig1/1	YKT-Morha-asw1		3,151
Switch1	Switch2950T	YKT-Marha-asw1	Fe0/1	Other1	151
			Fe0/2	Other2	151
			Gig1/1	YKT-Morha-dsw1		3,151

Таблица 2 -Список VLAN

№Vlan	VLAN name	Примечание
1	Default	Не используется
2	Servers	Для серверной фермы
3	Menegement	Для управления устройствами
4-150		Зарезервировано
151	Other	Для других пользователей
152	Accountant	Для пользователей бухгалтерии
153	FEO	Для пользователей ФЭО
154	PTO	Для пользователей ПTO

Таблица3-IP план

IP адрес	Примечание	Vlan
192.168.1.0/24	Управление(Manegement)	3
192.168.1.1	Шлюз(default gateway)
192.168.1.2	YKT-dsw1
192.168.1.3	YKT-asw1
192.168.1.4	YKT-asw2
192.168.1.5	YKT-asw3
192.168.1.6	YKT-Morha-dsw1
192.168.1.7	YKT-Morha-asw1
192.168.1.8 -192.168.1.254	Зарезервировано

Таблица 4 – Маска подсети

Маска	Представление маски методом CIDR	Количество всех адресов в IP сети с такой маской.
255.255.255.255	/32	0
255.255.255.254	/31	2
255.255.255.252	/30	4
255.255.255.248	/29	8
255.255.255.240	/28	16
255.255.255.224	/27	32
255.255.255.192	/26	64
255.255.255.128	/25	128
255.255.255.0	/24	256
255.255.254.0	/23	512
255.255.252.0	/22	1024

Содержание отчета:

1. Тема, цель работы

2. Основные этапы проведения работы

3. Скриншот результата выполнения задания в соответствии с вариантом

4. Выводы по проделанной работе

Контрольные вопросы:

1. Что такое коммутатор?

2. Основной принцип работы коммутатора

3. Что такое широковещательная рассылка?

4. Какая функция используется в коммутаторах для уменьшения размера коллизионного домена до одного порта коммутатора?

5. Какие виды коммутации поддерживаются коммутаторами?

6. Какая топология сети представлена на рисунке 11?

7. В чем состоят особенности настройки VLAN на коммутаторе?

Лабораторная работа №5 Тема: Построение сети заданной топологии

Цель работы: Приобретение практических знаний и навыков в проектировании компьютерных сетей с помощью системы NetCracker

Оборудование рабочего места: ПК, ОС Windows, NetCracker

Краткие теоретические сведения

Рисунок 4.1 — Главное окно программы NetCracker (загружен проект Techno)

Главное окно NetCracker (помимо заголовка, главного меню и панелей инструментов) состоит из трех фреймов: броузера (Browser) слева, рабочей зоны (Workspace) справа и панели изображений (Image) снизу. В главном окне

NetCracker располагается шесть блоков (Toolbars) меню, оформленных в виде кнопок, дублирующих выпадающие варианты главного меню. Панель рисования (обычно располагается вертикально справа от рабочей зоны) активизируется нажатием кнопки или выбором View→ Bars → Drawing в главном меню (рис.4.1).

Для ознакомления с работой программы NetCracker удобно пользоваться имеющимся проектом TUTOR.NET (расположен в каталоге ./NetCracker /Samples). Проект открывается (рис.4.2) последовательным выбором вариантов главного меню File →Open или щелчком по соответствующей кнопке в блоке расположенных в верхней части главного окна кнопок. В окне рабочей зоны (изменение масштаба осуществляется View→Zoom) появляется схема сети, причем в окне Top располагается укрупненная схема проекта (включающая два здания Building и Building(2) и схематизированное в виде облака изображение канала связи технологии АТМ – Asynchronous Transfer Mode), в окне Building – конкретизация схемы в здании Building (указанием иерархической схемы служит обведение красной полоской объекта Building в окне Top и символ в окне Building). Подобный проект называется многоуровневым.

Переименование окна сайта достигается выбором Sites → Sites Setup, переименование объекта в рабочей зоне (например, здания Building) реализуется выбором варианта Properties из меню, выпадающего при щелчке правой кнопки мыши на выбранном объекте (устройстве). Рисовать, вводить текст или изображения в рабочую зону можно, используя меню Draw (активизируется нажатием кнопки или выбором View→ Bars → Drawing в главном меню), возврат из режима Draw осуществляется щелчком по кнопке (переход в стандартный режим).

Запуск анимации достигается выбором Control → Start или F5, остановка – Control → Stop или Alt+F5, пауза – Control →Pause или Space; кнопки соответственно. Кнопки позволяют увеличить, уменьшить или установить по умолчанию скорость анимации, кнопка - вручную настроить скорость анимации, интенсивность движения пакетов Packet speed и размер пакетов Packet size (действия также доступны посредством варианта Control главного меню).

Рисунок 4.2 — Рабочая зона NetCracker с загруженным проектом TUTOR.NET

Устройства для добавления в рабочую зону выбираются из размещенной в окне броузера иерархической базы данных, причем возможна сортировка по типам, производителям или определенным пользователями устройствам (варианты Types, Vendors и User в выпадающем списке блока меню ; первые 4 кнопки служат для выбора режима показа изображений устройств в панели изображений – Крупные/Мелкие значки/Список/Таблица). При выборе закладки Recently User (Используемые) в левой нижней части панели изображений на последней показываются все устройства, используемые в данном проекте.

Например, добавления в рабочую зону конкретного маршрутизатора фирмы Cisco Systems следует (сортировка по типам устройств, нажата кнопка Крупные значки) в броузере выбрать группу ‘Routers and bridges’ (Маршрутизаторы и мосты), щелчком мыши по знаку ‘плюс’ раскрыть ее и в подгруппе ‘Backbone’ (Магистральные) выбрать ‘Cisco Systems’ и далее подгруппу ‘Cisco 7010’; в панели появится сам маршрутизатор Cisco 7010 и модули расширения для него.

Для выбора сетевых адаптеров фирмы 3Com для сети Ethernet следует открыть группу ‘LAN adapters’, подгруппу ‘Ethernet’ и далее подгруппу ‘3COМ Corp.’; в панели изображений устройств появятся изображения сетевых адаптеров (см. рис.4.1).

Для добавления выбранного устройства в рабочую зону достаточно отбуксировать (с помощью мыши) его изображение из панели изображений в рабочую зону.

Для получения информации об имеющемся в рабочей зоне конкретном устройстве следует выбрать вариант Configuration из меню, выпадающего при щелчке правой клавиши мыши при нахождении курсора мыши в области изображения устройства. Для маршрутизатора Cisco 7000, например, откроется диалог конфигурации Cisco 7000 (рис.4.3). Диалоги конфигурации содержат изображение устройства, панель выбора конфигурации (справа), кнопки Device Setup (Настройка устройства), Plug-in Setup (Настройка дополнительного модуля), Close (Закрыть) и Help (Помощь). Диалоговое окно рис.4.2 позволять в графическом режиме добавлять (путем ‘буксировки’ мышью) модули в ‘корзину’ устройства. Например, на рис.4.3 в ‘корзину’ устройства Cisco 7000 добавлены 4 модуля HSSI Interface Processor (процессор высокоскоростного последовательного интерфейса). В процессе буксировки курсор имеет форму в тех местах, куда нельзя ‘положить’ модуль, и форму в тех местах, куда модуль поместить можно. При щелчке мышью по любому находящемуся в списке модулю становится доступной кнопка Plug-in Setup, что говорит о возможности настройки этого модуля.

Рисунок 4.3 — Диалоговое окно конфигурации устройства Cisco 7000

Диалоговое окно настройки модуля приведено на рис.4.4 (вызывается нажатием кнопки Plug-in Setup в окне конфигурирования, рис.4.3) или посредством пункта Properties локального меню, вызываемого правой кнопкой мыши для модуля из списка в правой части рис.4.3.

Рисунок 4.4 — Диалоговое окно настройки модуля

Кнопка Device Factory (доступ из главного меню посредством Database →Device Factory или Ctrl+Shift+F) позволяет самостоятельно создать новые (заказные) сетевые устройства с заданными параметрами (при этом возможно их создание на основе существующих, но с измененными параметрами).

В базе данных существует набор готовых (уже сконфигурированных) обобщенных устройств (generic devices). Напр., в дереве устройств расположена группа Switches, в ней – подгруппа Workgroup, в ней – Ethernet, в ней – Generic Devices (выбранное таким способом обобщенное устройство изображается как ).

Установление связи между устройствами достигается щелчком по кнопке Link Devices (вариант Sites →Modes→ Link) с последующим щелчком мышью последовательно по двум устройствам, подлежащими связыванию; в результате открывается диалоговое окно Link Assistant (рис.4.5):

Рисунок 4.5 — Диалоговое окно установления связи между устройствами

Справа и слева в окне Link Assistant показаны устройствами, связь между которыми должна быть установлена (кнопка Link, кнопка Unlink разрывает связь); причем в случае наличия у устройства нескольких портов (как показано на рисунке справа для коммутатора Fast Ethernet) имеется возможность выбрать свободный. Кнопка Device Properties позволяет уточнить параметры узлов, группа Link Setting – параметры линии связи (протокол, тип линии связи и ее длину, скорость передачи данных). Цвет линий связи указывает на тип связи (коаксиал, витая пара, оптика и т.д.) и может быть изменен посредством диалога View→ Media Colors. Возможен вариант быстрой установки связи – при нажатой клавише Shift на клавиатуре щелкнуть мышью последовательно по двум устройствам и отпустить Shift. Вызов окна Link Assistant возможен и после установления связи (например, для изменения параметров связи) через вариант Link Assistant выпадающего при нажатии правой кнопки мыши меню (курсор мыши при этом должен указывать на интересующую связь). Разорвать/восстановить связь (например, с целью анализа влияния данной коммуникационной ветви на общую картину функционирования сети) можно кнопкой Break/Restore (Sites →Modes→ Break/Restore или Ctrl+8), при этом разрыв связи показывается символом .

Для назначения потоков данных между сетевыми устройствами активизируется кнопка Set Traffic (то же самое через главное меню Sites →Modes→ Set Traffiс или Ctrl+5) с последовательными щелчками по связанным устройствам, назначение потоков происходит в окне Profiles (рис.4.6).

Для назначения потока данных в обратном направлении следует щелкнуть по устройствам в обратном порядке, имеется возможность сменить цвет изображаемых при анимации пакетов. Работа с окном Profiles завершается нажатием кнопки Assign.

Рисунок 4.6 — Окно Profiles назначения потоков данных.

Для указания вида статистической информации о потоках данных следует курсором мыши выбрать связь и из выпадающего по нажатию правой кнопки мыши меню выбрать вариант Statistics. Выбор вида указателя статистики осуществляется постановкой ‘галочек’ в нужных столбцах открывающегося диалогового окна Statistical Items (вид указателя статистики указан в верхней части окна – вертикальный указатель, числовое значение в процентах и график), в левой части окна находятся указатели типа статистики (средняя и текущая нагрузки сети, текущее и усредненное использование, текущее число пакетов). Изменить параметры выводимого в рабочей зоне текста можно путем выбора варианта Properties из меню, выпадающего по щелчку правой кнопки мыши при выборе (что подтверждается показом границ текста черными квадратами) курсором мыши самого текста.

Для проверки и установки протоколов маршрутизации служит закладка Protocols диалогового окна Model Setting (вызывается щелчком правой кнопки мыши в любом пустом месте в пределах рабочей зоны и выбором варианта Model→ Setting в выпадающем меню или при использовании главного меню Global Model Setting или Ctrl+G), см. рис.4.7.

Рисунок 4.7 — Закладка Protocols диалогового окна Model Settin

Как видно, в данном случае для маршрутизируемого протокола TCP/IP выбран метод маршрутизации RIP (Routing Information Protocol), выбора другого следует щелкнуть по слову ‘RIP’ и из выпадающего списка выбрать желаемый (для TCP/IP доступны два варианта RIP, OSPF и IGRP).

Для получения информации о любом пакете следует навести на него курсор мыши (в режиме Pause при анимации) и выбрать из выпадающего при щелчке правой кнопкой мыши меню вариант Properties (вид открывающегося окна Packet Properties приведен на рис.4.8).

Рисунок 4.8 — Диалоговое окно Packet Properties

В диалоговом окне приведена информация о сгенерировавшем пакет приложении, размере пакета, его источнике и месте назначения, сетевом и канальном протоколах.

Для получения твердой копии в NetCracker существуют средства генерации отчетов (варианты главного меню Tools → Reports). Например, вариант отчетав Routers/Bridges (Маршрутизаторы и Мосты) позволяет в табличной форме распечатать информацию об используемых в проекте маршрутизаторах и мостах, вариант Bill Of Materials (Смета) содержит полный список оборудования и цен на него (включая суммарные расходы на оборудование). Получить копию рабочей зоны (в любом графическом формате) можно используя главное меню как Tools → Graphic Export.

Порядок проведения работы.

Первым этапом работы является ознакомление с системой NetCracker и получение начальных навыков работы с ней (добавление устройств и установление связей между ними при создании проекта, настройка протоколов, определение интенсивности траффика, анализ загруженности сети и т.п.); при этом удобно использовать имеющийся проект TUTOR.NET, специально предназначенный для целей обучения.

На втором этапе студент получает индивидуальное задание для создания проекта и анализа работы сети.

Содержание отчета

В отчете указываются заданные преподавателем исходные данные для проектирования сети, описывается выбранная стратегия создания сети, параметры сетевых устройств и линий связи, приводится схема (желательна печатная копия рабочей зоны главного окна системы NetCracker) сети и один из стандартных видов выходной информации (обычно Bill Of Materials).

Контрольные вопросы

1. Какие задачи проектирования и исследования сетей могут быть решены с использованием пакета NetCracker?

2. Для каких целей служит броузер устройств? Рабочая зона? Панель изображений?

3. Что такое многоуровневый проект?

4. Какие средства NetCracker позволяют количественно судить о степени загруженности конкретного канала связи?

5. Каким образом в системе NetCracker можно решать задачи типа ‘а что, если…’?

Лабораторная работа №6 Тема: Расчет времени оборота и сокращение межпакетного интервала

Цель работы: изучение принципов построения сетей по стандарту Ethernet и приобретение практических навыков оценки корректности их конфигурации

Оборудование рабочего места: ПК, ПО

Краткие теоретические сведения

Критерии корректности конфигурации

Соблюдение многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet, гарантирует корректную работу сети (естественно, при исправном состоянии всех элементов физического уровня). Основные характеристики и ограничения технологии Ethernet приведены в табл. 1.4 и 1.5.

Наиболее часто приходится проверять ограничения, связанные с длиной отдельного сегмента кабеля, а также количеством повторителей и общей длиной сети.

Правила «5-4-3» для коаксиальных сетей и «4 хабов» для сетей на основе витой пары и оптоволокна не только дают гарантии работоспособности сети, но и оставляют большой запас прочности сети. Например, если посчитать время двойного оборота в сети, состоящей из 4 повторителей 10Base-5 и 5 сегментов максимальный длины 500 м, то окажется, что оно составляет 537 битовых интервала. А так как время передачи кадра минимальной длины (вместе с преамбулой), составляющей 72 байт, равно 575 битовым интервалам, то видно, что разработчики стандарта Ethernet оставили 38 битовых интервала в качестве запаса для обеспечения надежности. Тем не менее, в документах комитета IEEE 802.3 утверждается, что и 4 дополнительных битовых интервала создают достаточный запас надежности.

Комитет IEEE 802.3 приводит исходные данные о задержках (табл. 1.6 и 1.7), вносимых повторителями и различными средами передачи данных, для тех специалистов, которые хотят самостоятельно рассчитывать максимальное количество повторителей и максимальную общую длину сети, не довольствуясь теми значениями, которые приведены в правилах «5-4-3» и «4 хабов». Особенно такие расчеты полезны для сетей, состоящих из смешанных кабельных систем, например, коаксиала и оптоволокна, на которые правила о количестве повторителей не рассчитаны. При этом максимальная длина каждого отдельного физического сегмента должна строго соответствовать стандарту, то есть 500 м для «толстого» коаксиала, 100 м для витой пары и т.д.

Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий:

– количество станций в сети – не более 1024;

– максимальная длина каждого физического сегмента – не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;

– время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети – не более 575 битовых интервала;

– сокращение межкадрового интервала (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители – не больше, чем 49 битовых интервала (так как при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 – 49 = 47 битовых интервала).

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.

Методика расчета времени двойного оборота и уменьшения межкадрового интервала

Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные IEEE, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах (табл. 1.6). Битовый интервал обозначен как bt.

Комитет 802.3 старался максимально упростить выполнение расчетов, поэтому данные, приведенные в таблице, включают сразу несколько этапов прохождения сигнала. Например, задержки, вносимые повторителем, состоят из задержки входного трансивера, задержки блока повторения и задержки выходного трансивера. Тем не менее, в таблице все эти задержки представлены одной величиной, названной базой сегмента.

Чтобы не нужно было два раза складывать задержки, вносимые кабелем, в таблице даются удвоенные величины задержек для каждого типа кабеля.

В таблице используются также такие понятия, как левый сегмент, правый сегмент и промежуточный сегмент. Поясним эти термины на примере сети, приведенной на рис. 1.1.

Левым сегментом называется сегмент, в котором начинается путь сигнала от выхода передатчика конечного узла. На рис. 1.1 это сегмент 1. Затем сигнал проходит через промежуточные сегменты 2–5 и доходит до приемника наиболее удаленного узла наиболее удаленного сегмента 6, который называется правым. Именно здесь в худшем случае происходит столкновение кадров и возникает коллизия.

С каждым сегментом связана постоянная задержка, названная базой, которая зависит только от типа сегмента и от положения сегмента на пути сигнала (левый, промежуточный или правый). База правого сегмента, в котором возникает коллизия, намного превышает базу левого и промежуточных сегментов.

Кроме этого, с каждым сегментом связана задержка распространения сигнала вдоль кабеля сегмента, которая зависит от длины сегмента и вычисляется путем умножения времени распространения сигнала по одному метру кабеля (в битовых интервалах) на длину кабеля в метрах.

Расчет PDV заключается в вычислении задержек, вносимых каждым отрезком кабеля (приведенная в таблице задержка сигнала на 1 м кабеля умножается на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов. Общее значение PDV не должно превышать 575.

Так как левый и правый сегменты имеют разные величины базовой задержки, то в случае различных типов сегментов на удаленных краях сети необходимо выполнить расчеты дважды: один раз принять в качестве левого сегмента сегмент одного типа, а во второй – сегмент другого типа. Результатом можно считать максимальное значение PDV.

Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PVV.

Для расчета PVV также можно воспользоваться значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE и приведенными в табл. 1.7.

Рис. 1.1. Пример расчета времени двойного оборота в локальной сети

Пример расчета конфигурации сети

В примере крайние сегменты сети принадлежат к одному типу – стандарту 10Base-T, поэтому двойной расчет не требуется. Приведенная на рис. 1.1 сеть в соответствии с правилом «4 хабов» не является корректной – в сети между узлами сегментов 1 и 6 имеются 5 хбов, хотя не все сегменты являются сегментами 10Base-FB. Кроме того, общая длина сети равна 2800 м, что нарушает правило 2500 м. Рассчитаем значение PDV.

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 568,4.

Так как значение PDV меньше максимально допустимой величины 575, то эта сеть проходит по критерию времени двойного оборота сигнала, несмотря на то, что ее общая длина превышает 2500м, а количество повторителей больше 4.

Рассчитаем значение PVV.

Сумма этих величин дает значение PVV, равное 24,5, что меньше предельного значения в 49 битовых интервала.

В результате сеть соответствует стандартам Ethernet по всем параметрам.

Порядок проведения работы

1. Ознакомиться с теоретическим материалом.

2. Произвести оценку конфигурации сети в соответствии с вариантом, заданным преподавателем:

– по физическим ограничениям: на длину сегмента, на длину сети, правилу «4 хабов»;

– по времени двойного оборота сигнала в сети;

– по уменьшению межкадрового интервала.

3. По результатам расчетов сделать вывод о корректности конфигурации сети Ethernet.

Рис. 1.2. Варианты 1-4

Таблица 1.1. Данные для вариантов 1-4

Рис. 1.3. Варианты 5-8

Таблица 1.2. Данные для вариантов 5-8

Рис. 1.4. Варианты 9-12

Таблица 1.3. Данные для вариантов 9-12

Содержание отчета

1. Тема, цель работы

2. Исходные данные для проведения расчетов в соответствии с вариантом

3. Расчеты:

• по физическим ограничениям: на длину сегмента, на длину сети

• правилу «4 хабов» по времени двойного оборота сигнала в сети;

• по уменьшению межкадрового интервала

4. Выводы о корректности конфигурации

5. Выводы по проделанной работе

Контрольные вопросы

1. Поясните механизм доступа к разделяемой среде в технологии Ethernet.

2. В каких случаях возможна оценка корректности конфигурации по физическим ограничениям?

3. Сформулируйте условие надежного распознавания коллизий.

4. С какой целью вводится ограничение на уменьшение межкадрового интервала?

5. В каком случае и почему для самого длинного пути проводятся два расчета?

6. Охарактеризуйте технологию 10Base-5.

7. Охарактеризуйте технологию 10Base-2.

8. Охарактеризуйте технологию 10Base-FB.

9. Охарактеризуйте технологию 10Base-FL.

10. Охарактеризуйте технологию 10Base-T.

11. Каково предельное допустимое значение для параметра PDV?

12. Каково предельное допустимое значение для параметра PVV?

13. Охарактеризуйте правило «5-4-3». Для каких сетей оно применимо?

14. Охарактеризуйте правило «4 хабов». Для каких сетей оно применимо?

15. Чему равна максимальная длина отдельного физического сегмента витой пары?

Лабораторная работа №7 Тема: Разбиение адресного пространства с помощью масок

Цель работы: Изучить общие принципы IP-адресации и классы IP-адресов. Получить практический навык деления сетей на подсети

Оборудование рабочего места: ПК, ПО

Краткие теоретические сведения

7.1.1 IP-адреса

Для того, чтобы любые две системы могли взаимодействовать между собой, они должны иметь возможность однозначно идентифицировать друг друга. Несмотря на то что показанные адрес не являются фактическими сетевыми адресами, они демонстрируют концепцию группировки адресов. В повседневной жизни имена или номера (такие как номера телефонов) часто используются в качестве уникальных идентификаторов. Аналогично этому каждый компьютер в TCP/IP-сети обязан иметь как минимум один уникальный идентификатор или адрес. Такой адрес позволяет одному компьютеру в сети находить другой.

Компьютеры хранят IP-адрес в виде 32-битной последовательности единиц и нулей (рисунок 7.1). Для простоты использования IP-адрес обычно записывается в виде четырех десятичных номеров, разделенных точками. Предположим, адрес одного из компьютеров – 192.168.1.2. Второй компьютер может иметь адрес 1288.10.2.1. Такой способ написания адреса называется точечно-десятичным форматом. В таком виде каждый IP-адрес состоит из четырех частей, разделенных точками. Каждая из частей называется октетом, поскольку состоит из восьми двоичных цифр. Октет эквивалентен байту. Например, адресу 192.168.1.8 соответствует запись 11000000.10101000.00000001.00001000 в двоичном представлении. Человек легче воспринимает точечно-десятичный формат, чем двоичные ноли и единицы. Этот формат помогает также избежать ошибок из-за перестановки цифр, что часто случается при использовании двоичных номеров.

Рисунок 7.1 – Формат IP-адреса

Точечно-десятичный формат позволяет намного быстрее различить цифровые составляющие адреса (см. рис. 7.1). И двоичный, и десятичный номер на рисунке соответствуют одному и тому же адресу, но в десятичном формате он выглядит намного проще и, несомненно, короче. Ошибки – одна из наиболее общих проблем с двоичными адресами. В длинных последовательностях из нолей и единиц легко ошибиться, поменять цифры местами или что-либо пропустить. Иными словами, намного проще увидеть связь между такими двумя номерами:

192.168. 1.8 и 192.168.1.9,

чем распознать эту же связь в двоичных эквивалентах тех же адресов:

10000000.10101000.00000001.00001000 и

11000000.10101000.00000001.00001001

Глядя на двоичную форму записи двух адресов, практически невозможно понять, что представляют из себя последовательные номера узлов.

7.1.2 Классы IP-адресов

В общем случае IP-адрес состоит из номера сети (левая часть) и номера узла в этой сети (правая часть). В зависимости от того, где проходит граница, адреса делятся на классы.

Адреса класса А (рисунок 7.2) предназначены для очень больших сетей. В адресе класса А используется только первый октет в качестве идентификатора сети. Оставшиеся три октета выделены для перечисления адресов узлов.

Рисунок 7.2 – Начальные биты, образующие классы IP-адресов

Первый бит в адресе класса А всегда равен 0. Учитывая это, наименьшее допустимое число будет равно 00000000 (десятичный 0), а наибольшее – 01111111 (десятичное число 127). Следует заметить, что оба номера, 0 и 127 являются зарезервированными и не могут быть использованы в качестве сетевых адресов. Любые адреса, начинающиеся с числа в диапазоне от 1 до 126 в первом октете, являются адресами класса А (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 – Адреса класса А

Сеть с номером 127.0.0.0 зарезервирована для обратного петлевого (loopback) тестирования (маршрутизаторы и локальные узлы могут использовать его для передачи пакетов самим себе). Этот адрес носит название «адрес обратной петли». Следовательно, такой адрес не может быть присвоен сети.

Адреса класса В используются для сетей среднего и крупного размера (рисунок 7.4). В IP-адресе класса В используются два первых октета для сетевого адреса. Оставшиеся два октета представляют адрес узла.

Рисунок 7.4 – Адреса класса В

Первые два октета всегда равны 10, оставшиеся 10 битов могут содержать любые комбинации нулей и единиц. Таким образом, наименьшее число, которое может быть использовано для адресов этого класса, равно 10000000 (десятичное 128), и наибольшее 10111111 (десятичное значение равно 191). Любые адреса, содержащие в первом октете числа от 128 до 191, являются адресами класса В.

Адреса класса С (рисунок 7.5) – это наиболее часто используемые из исходных классов адресов. Данный класс адреса предназначен для использования в малых сетях.

Рисунок 7.5 – Адреса класса С

Адрес этого класса начинается с двоичной комбинации 110. Таким образом, наименьшее доступное число 11000000 (десятичное 192), наибольшее – 11011111 (десятичное значение 223). Если адрес в первом октете содержит числа от 192 до 223, значит, он относится к классу С.

Адреса класса D (рисунок 7.6) были созданы для реализации в IP-адресах механизма групповой рассылки. Групповым адресом (multicast address) называется уникальный сетевой адрес, используемый для отправки пакетов, содержащих адрес рассматриваемого класса в поле получателя, предопределенным группам сетевых устройств. Таким образом, одна сетевая станция может передавать один поток данных нескольким получателям.

Рисунок 7.6 – Адреса класса D

Диапазон адресов класса D, также как и других классов, определенным образом ограничен. Первые части бита адреса класса D должны быть равны 1110. Следовательно, первый октет адресов этого класса может принимать значения от 11100000 до 11101111 или, в десятичной записи, от 224 до 239. Групповой IP-адрес, первый октет которого начинается с чисел в диапазоне от 224 до 239, является адресом класса D.

Адреса класса Е (рисунок 7.7) также были описаны в стандартах и выделены в отдельный блок. Однако, они были зарезервированы проблемной группой проектирования Intrernet (IETF) для собственных исследовательских нужд. В результате адреса класса Е никогда не использовались в сети Internet. Первые четыре бита адресов класса Е всегда содержат 1. Следовательно, значение первого октета находится в диапазоне от 11110000 до 11111111 или от 240 до 255 – в десятичном виде.

Рисунок 7.7 – Адреса класса Е

Диапазоны значений первого октета в IP-адресах для каждого из классов приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Классы IP-адресов. Диапазон значений первого октета

Класс IP-адреса	Диапазон IP-адресов
Класс А	От 1 до 126	От 00000001 до 01111111
Класс В	От 128 до 191	От 10000000 до 10111111
Класс С	От 192 до 223	От 11000000 до 11011111
Класс D	От 224 до 239	От 11100000 до 11101111
Класс Е	От 240 до 255	От 11110000 до 11111111