Network Emulator

Программа Network Emulator была задумана в начале 1997 года. Проект превратился, по сути, в программу, обучающую ее пользователя всем тонкостям технологии на разных уровнях: от базовых понятий до особенностей обработки отдельных полей сетевых пакетов. Программа прошла путь от простейшего «роутера пакетов» до интеллектуального организатора виртуальных машин: на любом из компьютеров можно запустить несколько программ-аналогов настоящих приложений. Все они будут исполняться одновременно.

В дальнейшем появилось и другое «призвание» Network Emulator: обучение студентов принципу администрирования IP-сетей. Данное направление использования было с успехом реализовано в процессе проведения лабораторных работ по предмету "Сети ЭВМ" в Ульяновском Государственном Техническом Университете.

Данный симулятор включает в себя следующие возможности и технологии:

· маршрутизация, система моделирования каналов, IP-фильтрация;

· типы пакетов: ICMP, UDP, TCP, а так же низкоуровневые ARP-запросы;

· концепция интерфейсов и сокетов (простой, дейтаграммный и потоковый);

· эмуляция хостов, коммутаторов второго уровня и концентраторов;

· установка уровня помех на канале;

· связывание нескольких Network Emulator через реальную сеть TCP/IP [10].

В рамках курса лабораторные работы будут выполняться на Cisco Packet Tracer 4.0.

Cisco Packet Tracer 4.0 специально разработан для начала изучения современных телекоммуникационных систем, и больше других симуляторов соответствует данной задаче.

2 Cisco Packet Tracer

Данный симулятор позволяет студентам проектировать свои собственные сети, создавая и отправляя различные пакеты данных, сохранять и комментировать свою работу. Студенты 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, студенты могут приступать к конфигурированию выбранных устройств посредством терминального доступа или командной строки (см. рис.2.1).

Рис.2.1 Cisco Packet Tracer 4.0

Отличительной особенностью данного симулятора является наличие в нем «Режима симуляции» (рис.2.2). В данном режиме все пакеты, пересылаемые внутри сети, отображаются графически. Эта возможность позволяет студентам наглядно продемонстрировать, по какому интерфейсу в данные момент перемещается пакет, какой протокол используется и т.д.

Рис.2.2 Режим «Симуляции» в Cisco Packet Tracer 4.0

Однако, это не все преимущества Packet Tracer: в «Режиме симуляции» студент может не только отслеживать используемые протоколы, но и видеть, на каком из семи уровней модели OSI данный протокол задействован (см.рис.2.3).

Рис.2.3 Анализ семиуровневой модели OSI в Cisco Packet Tracer 4.0

Такая кажущаяся на первый взгляд простота и наглядность делает практические занятия чрезвычайно полезными, совмещая в них как получение, так и закрепление полученного материала.

Packet Tracer способен моделировать большое количество устройств различного назначения, а так же немало различных типов связей, что позволяет проектировать сети любого размера на высоком уровне сложности:

моделируемые устройства:

· коммутаторы третьего уровня:

o Router 2620 XM;

o Router 2621 XM;

o Router-PT.

· Коммутаторы второго уровня:

o Switch 2950-24;

o Switch 2950T;

o Switch-PT;

o соединение типа «мост» Bridge-PT.

· Сетевые концентраторы:

o Hub-PT;

o повторитель Repeater-PT.

· Оконечные устройства:

o рабочая станция PC-PT;

o сервер Server-PT;

o принтер Printer-PT.

· Беспроводные устройства:

o точка доступа AccessPoint-PT.

· Глобальная сеть WAN.

Типы связей:

o консоль;

o медный кабель без перекрещивания (прямой кабель);

o медный кабель с перекрещиванием (кросс-кабель);

o волоконно-оптический кабель;

o телефонная линия;

o Serial DCE;

o Serial DTE.

Так же целесообразно привести те протоколы, которые студент может отслеживать:

· ARP;

· CDP;

· DHCP;

· EIGRP;

· ICMP;

· RIP;

· TCP;

· UDP.

3 Описание терминального режима

Маршрутизатор конфигурируется в командной строке операционной системы Cisco IOS. Подсоединение к маршрутизатору осуществляется через Telnet на IP-адрес любого из его интерфейсов или с помощью любой терминальной программы через последовательный порт компьютера, связанный с консольным портом маршрутизатора. Последний способ предпочтительнее, потому что процесс конфигурирования маршрутизатора может изменять параметры IP-интерфейсов, что приведет к потере соединения, установленного через Telnet. Кроме того, по соображениям безопасности доступ к маршрутизатору через Telnet следует запретить [8].

В рамках данного курса конфигурация маршрутизаторов будет осуществляться посредством терминала.

При работе в командной строке Cisco IOS существует несколько контекстов (режимов ввода команд).

Контекст пользователя открывается при подсоединении к маршрутизатору; обычно при подключении через сеть требуется пароль, а при подключении через консольный порт пароль не нужен. В этот же контекст командная строка автоматически переходит при продолжительном отсутствии ввода в контексте администратора. В контексте пользователя доступны только простые команды (некоторые базовые операции для мониторинга), не влияющие на конфигурацию маршрутизатора. Вид приглашения командной строки:

Вместо слова router выводится имя маршрутизатора, если оно установлено.

Контекст администратора (контекст "exec") открывается командой enable, поданной в контексте пользователя; при этом обычно требуется пароль администратора. В контексте администратора доступны команды, позволяющие получить полную информацию о конфигурации маршрутизатора и его состоянии, команды перехода в режим конфигурирования, команды сохранения и загрузки конфигурации. Вид приглашения командной строки:

Обратный переход в контекст пользователя производится по команде disable или по истечении установленного времени неактивности. Завершение сеанса работы - команда exit.

Глобальный контекст конфигурирования открывается командой config terminal ("конфигурировать через терминал"), поданной в контексте администратора. Глобальный контекст конфигурирования содержит как непосредственно команды конфигурирования маршрутизатора, так и команды перехода в контексты конфигурирования подсистем маршрутизатора, например:

контекст конфигурирования интерфейса

открывается командой interface имя_интерфейса (например interface serial0), поданной в глобальном контексте конфигурирования;

контекст конфигурирования процесса динамической маршрутизации

открывается командой router протокол номер_процесса (например, router ospf 1, поданной в глобальном контексте конфигурирования.

Существует множество других контекстов конфигурирования. Некоторые контексты конфигурирования находятся внтури других контекстов конфигурирования.

Вид приглашения командной строки в контекстах конфигурирования, которые будут всречаться наиболее часто:

router(config)# /глобальный/

router(config-if)# /интерфейса/

rounter(config-router)# /динамической маршрутизации/

rounter(config-line)# /терминальной линии/

ВАЖНО! Студенты должны запомнить вид приглашений командой строки во всех вышеуказанных контекстах и правила перехода из контекста в контекст. В дальнейшем примеры команд всегда будут даваться вместе с приглашениями, из которых студенты должны определять контекст, в котором подается команда. Примеры не будут содержать указаний, как попасть в необходимый контекст.

Выход из глобального контекста конфигурирования в контекст администратора, а также выход из любого подконтекста конфигурирования в контекст верхнего уровня производится командой exit или Ctrl-Z. Кроме того, команда end, поданная в любом из контекстов конфигурирования немедленно завершает процесс конфигурирования и возвращает оператора в контекст администратора.

ВАЖНО! Любая команда конфигурации вступает в действие немедленно после ввода, а не после возврата в контекст администратора.

Упрощенная схема контекстов представлена на рис.3.1.

Рис.3.1. Схема контекстов Cisco IOS