Основы построения сетей пакетной коммутации

Операционная система и конфигурационный файл

Показывать лекцию целиком

2.1. Программно аппаратные средства локальных и глобальных сетей

Основными сетевыми элементами технологий пакетной коммутации являются: маршрутизаторы (Router), коммутаторы (Switch),межсетевые экраны (Firewall), беспроводные точки доступа (Wireless Access Point - WAP). В простых домашних сетях перечисленные устройства, как правило, объединены в одном интегрированном (домашнем) маршрутизаторе, через который все конечные узлы (персональные компьютеры - ПК, ноутбуки, смартфоны, принтеры и др.) подключаются к сети Интернет. В корпоративных сетях каждый сетевой элемент (маршрутизатор, коммутатор, WAP, межсетевой экран) обычно является автономным устройством.

Коммутаторы с помощью кабелей объединяют конечные узлы в локальные сетиLAN. Аналогичные функции, но с использованием радиоканалов, выполняют беспроводные точки доступа WAP. Сами беспроводные точки доступа могут по кабелям подключаться к коммутаторам LAN. Маршрутизаторы производят объединение нескольких локальных сетей в глобальную (распределенную, составную) WAN-сеть. Если LAN объединяют рабочие станции, периферию, терминалы и другое сетевое оборудование в одной аудитории или в одном здании, то WAN обеспечивают соединение LAN на широком географическом пространстве. В составную распределенную сеть (internetwork, internet) входят как локальные сети и подсети (subnet), так и отдельные пользователи. Межсетевые экраны(firewall) отфильтровывают нежелательный трафик, обеспечивая (вместе с другими устройствами и методами) информационную безопасность сетей.

Наиболее распространенными устройствами межсетевого взаимодействия сетей, подсетей и устройств являются маршрутизаторы. Они представляют собой специализированные компьютеры для выполнения специфических функций сетевых устройств. Маршрутизаторы используют WAN интерфейсы, чтобы связываться друг с другом и сетью Интернет, а также LAN интерфейсы для связи с конечными узлами (компьютерами), например, через коммутаторы. Поэтому маршрутизаторы являются устройствами как локальных, так и глобальных сетей.

На рис 2.1 приведен пример того, как маршрутизаторы А, В и С объединяет нескольких локальных сетей (Локальные сети №1, №2, №3) в распределенную (составную) сеть и обеспечивают подключение к сети Интернет. Поэтому обозначены через F0/1, что означает: представлены последовательными или серийными (serial) интерфейсами S0/1, S0/2. Через такой же последовательный интерфейс реализовано соединение составной сети с сетью Интернет (Internet).Подобная структурная схема, включающая несколько последовательно соединенных маршрутизаторов, характерна для многих корпоративных сетей. В большинстве случаев соединение маршрутизатора локальной сети с сетью Интернет производится через сеть провайдера.

(рис 2.1) Составная сеть на маршрутизаторах

Главными функциями маршрутизаторов являются:

  • выбор наилучшего пути для пакетов к адресату назначения.
  • продвижение (коммутация) принятого пакета с входного интерфейса на соответствующий выходной интерфейс.
  • Таким образом, маршрутизаторы обеспечивают связь между сетями и определяют наилучший путь пакета данных к сети адресата, причем, технологии объединяемых локальных сетей могут быть различными.

    Функционирование маршрутизаторов происходит по правилам сетевого протокола IP - Internet Protocol. Для определения наилучшего пути передачи данных через связываемые сети, маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и обмениваются сетевой маршрутной информацией с другими маршрутизаторами. Маршрутизаторы принимают решения, базируясь на сетевых логических адресах (IP-адресах) в заголовке пакета и обращаясь к таблицам маршрутизации. Администратор может создавать (конфигурировать) статические маршруты и поддерживать таблицы маршрутизации вручную. Однако большинство таблиц маршрутизации создается и поддерживается динамически, за счет использования протоколов маршрутизации (Routing Protocol), которые позволяют маршрутизаторам автоматически обмениваться информацией о сетевой топологии друг с другом.

    Функционирование маршрутизаторов, коммутаторов и других сетевых элементов и узлов происходит под управлением сетевой операционной системы (Internetwork Operation System - ). Аппаратура фирмы Ciscoимеет свою собственную IOS. Текущая версия IOS при включении устройства копируется в оперативную память RAM. Помимо текущей версии IOS оперативная память RAM, пока включено питание, содержит активный конфигурационный файл (Active Configuration File), таблицы протоколов динамической маршрутизации, таблицу протокола ARP, выполняет буферизацию пакетов и поддерживает их очередь.

    Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ - ). Обычно эта версия IOS используется только при выходе из строя Flash памяти для загрузки новой версии операционной системы.

    (рис 2.2) Элементы памяти и программ маршрутизатора

    Память ROM также поддерживает команды для теста диагностики аппаратных средств (power-on self test - POST). Именно с программы POST начинается загрузка маршрутизатора. Затем в оперативную память загружается код начальной загрузки, определяющий, откуда следует загружать образ операционной системы IOS.

    Загрузка операционной системы IOS в оперативную память обычно производится из энергонезависимой флэш-памяти ().

    На следующем этапе производится загрузка конфигурационного файла из энергонезависимой (non-volatile) оперативной памяти NVRAM маршрутизатора, которая является перепрограммируемым запоминающим устройством (ППЗУ), в оперативную память. NVRAM хранит стартовый конфигурационный файл (startup config), который после изменения конфигурации перезаписывается в ППЗУ, где создается резервная копия (backup). При включении маршрутизатора стартовый конфигурационный файл копируется в оперативную память, где называется файлом текущей конфигурации (running config).

    ). Временное хранение входящих и исходящих пакетов обеспечивается в памяти интерфейсов, которые могут быть выполнены на материнской плате или в виде отдельных модулей.

    При включении маршрутизатора начинает функционировать программа начальной загрузки bootstrap, которая тестирует оборудование и загружает операционную систему IOS в оперативную память RAM. В оперативную память загружается также конфигурационный файл, хранящийся в NVRAM. В процессе конфигурирования маршрутизатора задаются адреса интерфейсов, пароли, создаются таблицы маршрутизации, устанавливаются протоколы, проводится проверка параметров. Процесс коммутации и продвижения данных проходит под управлением операционной системы.

    Для работы операционной системы IOS маршрутизатор (коммутатор) должен иметь достаточный объем оперативной памяти RAM и энергонезависимой флэш-памяти. Маршрутизаторы не только реализуют буферизацию и маршрутизацию передаваемых пакетов на основе IP-адресов, но и обеспечивают качество передаваемой информации, ее безопасность, управляют сетевыми и вычислительными ресурсами.

    В программных средствах операционной системы выделяют ядро, которое взаимодействует с аппаратными средствами конечных узлов и сетевых элементов, и оболочку, обеспечивающую взаимодействие (интерфейс) человека с устройствами. Такое взаимодействие производится либо через интерфейс командной строки (Command Line Interface - CLI), либо с помощью графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface - GUI).

    Помимо интерфейсов локальных (например, Ethernet) и глобальных (например, serial) соединений маршрутизаторы имеют порты управления: консольный порт (console) для прямого подключения к устройству и дополнительный порт AUX для подключения через модем и телефонную линию. Через эти порты обеспечивается доступ к интерфейсу командной строки CLI для создания и изменения конфигурационного файла. Также конфигурирование может производиться через графический интерфейс GUI. Кроме того, к маршрутизатору может быть также организован удаленный доступ через виртуальные линии vty по протоколу Telnet или SSH.

    Таким образом, доступ к сетевому устройству (коммутатору, маршрутизатору) для его конфигурирования или проверки состояния производится:

  • через консольный порт Console;
  • через дополнительный порт AUX (имеются особенности);
  • через виртуальные линии (vty) удаленного доступа.
  • Вход с консольной линии Console обеспечивает полный доступ ко всем установкам маршрутизатора и коммутатора, поэтому необходима защита сетевых элементов: ограничение физического доступа и разрешение доступа по паролю. Подключение через консольный порт называют внеполосным, т.к. для подключения не используется дополнительная полоса пропускания сети. Подключение реализуется по консольному кабелю (rollover).

    Подключение через дополнительный порт AUX возможно только к маршрутизаторуCisco, у коммутаторов такой порт отсутствует. Соединение с портом AUX реализуется по телефонной линии через модем. В настоящее время используется редко.

    Удаленный доступ по виртуальным линиям (vty) с использованием протоколов Telnet, Secure Shell - SSH, позволяет на расстоянии изменять конфигурацию сетевых элементов и обеспечивать контроль проходящего по ним трафика. Telnet, SSH - это протоколы удаленного доступа, которые содержат программное обеспечение клиента и сервера. Протоколы Telnet и SSH обеспечивают подключение к командной строке удаленного узла, т.е. обеспечивают виртуальное соединение пользователя с удаленным сетевым устройством (маршрутизатором или коммутатором). Для организации удаленного доступа необходимо предварительно сконфигурировать маршрутизатор (или коммутатор), прежде всего, требуется задать имя удаленного устройства и установить пароль на виртуальные линии. Если пароль не установлен, то реализация удаленного доступа не возможна.

    Вся обработка информации и использование памяти производится на процессоре удаленного сетевого устройства, а отображение результатов конфигурирования протокол Telnet транслирует на монитор пользователя.

    Telnet не поддерживает криптографирование данных, которые передаются по сети как простой текст. Это означает, что данные могут быть перехвачены. Для защиты передаваемой информации разработан протокол удаленного доступа, обеспечивающий шифрование передаваемых данных (Secure Shell - SSH). Он обеспечивает криптографирование данных и более надежную аутентификацию.

    2.2. Основы конфигурирования устройств Cisco

    Изучение основ конфигурирования устройств Cisco может производиться как с использованием реального оборудования (рис 2.3), так и моделей симулятора Packet Tracer.

    (рис 2.3) Оборудование Cisco кафедры систем связи ПГУТИ

    Для нормального функционирования маршрутизатора требуется запуск операционной системы (IOS) и конфигурационного файла (см. рис 2.2). Нормальное функционирование маршрутизатора требует использования полной версии системы IOS, которая хранится во флэш-памяти или на tftp-сервере, и при включении копируется в оперативную память.

    Инициализация маршрутизатора происходит при загрузке в оперативную память операционной системы и конфигурационного файла. Конфигурационный файл обычно хранится в энергонезависимой памяти NVRAM, откуда загружается в оперативную память RAM. Если маршрутизатор не может найти конфигурационный файл в памяти NVRAM или на tftp-сервере (см. рис 2.2), то он входит в диалоговый режим создания конфигурационного файла. По завершению диалогового режима резервная копия конфигурационного файла (backup configuration) может быть сохранена в NVRAM. При последующем включении маршрутизатора сохраненный в NVRAM конфигурационный файл (startupconfiguration) будет загружен в оперативную память RAM. Отказавшись от диалогового режима, администратор может вручную создать конфигурационный файл. Операционные системымаршрутизаторов имеют интерфейс командной строки (CLI) для создания и изменения конфигурационного файла.

    Изучение основных процессов конфигурирования маршрутизаторов и коммутаторов проводится на примере схемы сети (рис 2.4). Схема реализуется либо на реальном оборудовании, либо на базе программного пакета Packet Tracer. Она содержит два маршрутизатора R-A и R-B, коммутатор Sw, конечные узлы (персональные компьютеры РС0, РС1, РС2). Компьютер РС0 служит для конфигурирования сетевых устройств.

    (рис 2.4) Схема сети

    Создание конфигурационного файла реального маршрутизатора или коммутатора производится через его консольный порт (console), который подключают к последовательному порту (СОМ1, СОМ2) или USB-порту компьютера консольным кабелем. Затем включают маршрутизатор и обращаются к одной из программ эмуляции терминала для настройки сетевого элемента: Hyper Terminal, Putty, TerraTerm, Minicom. Задав страну (Россия), код города (например, 846), надо обозначить подключение (например, 111), и затем ввести интерфейс терминала, например - СОМ1. Кроме того, необходимо задать параметры порта: скорость - 9600 бит/с; биты данных - 8; четность - нет; стоповые биты - 1; управление потоком - нет.

    После этого при нажатии клавиши "Enter" происходит начальная загрузка маршрутизатора.

    После начальной загрузки маршрутизатора операционная система предложит продолжить конфигурирование в диалоговом режиме, от которого следует отказаться (Continue with configuration dialog? [yes/no]: no). Подобная запись появляется как при работе с реальными устройствами, так и при работе с симуляторами. В некоторых версиях операционных систем затем необходимо подтвердить завершение диалогового режима.

    Создание конфигурационного файла маршрутизатора (коммутатора) производится в нескольких режимах. Если на маршрутизаторе (коммутаторе) Cisco установлена работоспособная версия IOS, то первоначально интерфейс CLI входит в пользовательский режим конфигурирования (user EXEC mode). При этом на мониторе появляется следующее приглашение:

    Router>
      

    или

    Switch>
      

    Дальнейшее рассмотрение основ конфигурирования производится на примере маршрутизатора. Конфигурирование коммутатора рассматривается только в тех случаях, когда есть существенные особенности.

    Создание конфигурационного файла маршрутизатора производится в нескольких режимах. Аппаратура Cisco предусматривает 4 режима конфигурирования, представленные в табл. 2.1.

    Режимы конфигурирования маршрутизаторов и коммутаторов Cisco
    Название режима Приглашение (Prompt) Описание
    User EXEC Mode. Router> Пользовательский режим
    Switch>
    Privileged EXEC Mode Router# Привилегированный режим
    Switch#
    Global Configuration Mode Router(config)# Глобальный режим конфигурирования
    Switch(config)#
    Complex and multiple-line Configuration Router(config-mode)# Режим детального (специального) конфигурирования
    Switch(config- mode)#

    Пользовательский режим (user mode) применяется, для просмотра состояния устройства, поэтому его иногда называют режимом просмотра, а также для перехода в привилегированный режим (privileged mode). Никаких изменений в конфигурационном файле, в том числе удаление и сохранение текущей конфигурации, в пользовательском режиме производиться не может. В этом режиме доступны только некоторые команды (show)проверки (верификации) установок маршрутизатора.

    Для перехода в привилегированный режим, необходимо ввести команду enable. При этом приглашение изменяется с Router> на Router#:

    Router>enable
    Router#
      

    В привилегированном режиме доступны все команды просмотра show параметров маршрутизатора, возможно удаление конфигурации и сохранение конфигурационного файла в памяти NVRAM. Возврат в пользовательский режим производится командой disable или exit:

    Router#exit
    Router>
      

    При конфигурировании обычно используется сокращенное написание команд, например команда enable может быть представлена как en:

    Router>en
    Router#
      

    Изменение и создание конфигурации маршрутизатора Cisco возможно в режиме глобального конфигурирования, вход в который реализуется из привилегированного по команде configure terminal (сокращенно - conf t), которая вводит устройство в глобальный режим и позволяет изменять текущую конфигурацию (running-config). При этом приглашение изменяет вид на Router(config)#.

    Router>ena
    Router#conf t
    Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
    Router(config)#
      

    В глобальном режиме производятся изменения, которые затрагивают маршрутизатор в целом, поэтому он и называется global configuration mode. Например, в этом режиме можно, например, устанавливать имя маршрутизатора по команде hostname. Имя маршрутизатора не имеет значения в сети Интернет и существенно только в локальной сети, оно удобно при конфигурировании и отладке сети.

    Router(config)#hostname R-А
    R-А(config)#
      

    Имя должно начинаться с буквы, включать буквы, цифры и тире, не содержать пробелов.

    Команда всегда состоит из текста собственно команды и следующих за ней ключевых слов и параметров.

    В режиме глобального конфигурирования на маршрутизатор можно устанавливать пароли. Существует несколько видов паролей для обеспечения безопасности маршрутизаторов. Два пароля enable secret и enable password используются для обеспечения авторизованного входа в привилегированный режим, поскольку в привилегированном режиме можно посмотреть все установки устройства. На маршрутизаторе устанавливается один (или оба) из этих паролей. Ниже приведен формат команд установки паролей cisco и cisco1 для защиты входа в привилегированный режим:

    R-A(config)#enable secret cisco 
    R-A(config)#enable password cisco1
      

    После установки пароля система запрашивает его у пользователя, когда вводится команда enable. Пароль enable secret по умолчанию криптографируется, поэтому является более строгим. Если установлены оба пароля enable secret и enable password, то в приведенном выше примере система будет реагировать на пароль cisco. Пароль enable password по умолчанию не криптографируется, поэтому его можно посмотреть, например, по команде просмотра текущей конфигурации show running-config (сокращенно sh run), которая выполняется из привилегированного режима. Здесь sh - команда, run - ключевое слово. Ниже приведена часть распечатки этой команды, из которой видно, что пароль enable secret зашифрован:

    R-A#sh run
    Buildingconfiguration..
    
    version 12.3
    no service password-encryption
    !
    hostname R-A
    !
    enable secret 5 $1$mERr$hx5rVt7rPNos4wqbXKX7m0 
    enablepasswordcisco1
      
    Из пользовательского режима команда show running-config не выполняется!

    Возврат из режима глобального конфигурирования в привилегированный режим производится по команде exit.

    Конфигурирование маршрутизатора может производиться из различных источников через разные линии, например:

  • с линии консольного порта (Console);
  • с виртуальных линий интерфейсов терминалов (Virtual Terminals - vty 0-4) при использовании протоколов Telnet или SSH. Цифры 0-4 означают, что можно использовать 5 сессий Telnet для удаленного доступа.
  • Вход с линий происходит в пользовательском режиме, поэтому на каждый из этих входов можно и нужно установить свой пароль. Однако пароль может общим для всех линий.

    Выше было отмечено, что создание и изменение конфигурационного файла маршрутизатора или коммутатора производится через его консольный порт (console), поэтому необходимо задать пароль для входа в пользовательский режим через консоль. Например, установка пароля на линию 0 консольного порта (console 0) осуществляется следующей последовательностью команд:

    	R-A(config)#line console 0
    	R-A(config-line)#password cisco2
    	R-A(config-line)#login
      

    Команда login вводит пароль в действие.

    Защита паролем виртуальных линий vty 0 4 для организации удаленного доступа Telnet в маршрутизатор реализуется последовательностью команд:

    	R-A(config-line)#line vty 0 4
    	R-A(config-line)#password cisco3
    	R-A(config-line)#login
      

    После ввода команды line маршрутизатор переходит в режим детального конфигурирования, приглашение изменяет вид R-А(config-line)#.

    После установки паролей следует провести верификацию текущей конфигурации по команде sh run, для чего перейти в привилегированный режим, последовательно используя: либо последовательно две команды exit, либо команду end, либо комбинацию клавиш ctrz:

    R-A#sh run
    ...
    enable secret 5 $1$mERr$hx5rVt7rPNos4wqbXKX7m0 
    enable password cisco1
    !
    line con 0
    password cisco2
    login
    line vty 0 4
    password cisco3
    login
      

    Из других видов режима детального конфигурирования следует отметить режим конфигурирования интерфейсов:

    Router(config-if)#,
      

    субинтерфейсов:

    Router(config-subif)#,
      

    конфигурирования протоколов динамической маршрутизации:

    Router(config-router)#.
      

    В ряде случаев необходимо распространить режим криптографирования паролей на все виды паролей. Это делается по команде service password-encryption в режиме глобального конфигурирования:

    R-A(config)#service password-encryption
      

    При этом в текущей конфигурации будут следующие изменения:

    R-A#sh run
    ...
    service password-encryption
    !
    hostname R-A
    !
    enable secret 5 $1$mERr$hx5rVt7rPNos4wqbXKX7m0 
    enable password7 0822455D0A1654
    !
    line con 0
    password7 0822455D0A164545
    login
    line vty 0 4
    password7 0822455D0A164544
    login
    !
    end
    R-A#
      

    Из распечатки следует, что все пароли зашифрованы (криптографированы), причем пароль enable secret имеет сложную криптограмму, а остальные пароли - сравнительно простую. Возврат из режима детального конфигурирования в привилегированный режим производится по команде end или с использованием комбинации клавиш Ctrl+Z.

    Баннеры выводят на экран монитора определенные сообщения, например, баннер текущего дня (banner motd) может при включении устройства выводить приветствие или некоторое предупреждение. Текст баннера находится между символами # #. Например, баннер motd реализованный по команде:

    Router(config)#banner motd #Privet!#
      

    Сохранение конфигурации

    При вводе команды она немедленно вступает в действие, текущая конфигурация устройства при этом сразу изменяется. Однако после выключения устройства изменения текущей конфигурации, хранящейся в оперативной памяти RAM, пропадают. При новом включении в оперативную память будет загружена старая конфигурация startup-config, хранящаяся в NVRAM. Поэтому текущую конфигурацию нужно сохранять, что в системе Cisco производится по команде:

    R-А#copy running-config startup-config
        

    или сокращенно

    R-А#copy run start
        

    При конфигурировании может возникнуть и другая ситуация, когда после неоправданного изменения текущей конфигурации потребуется вернутьсяк старой (backup). В Cisco это можно сделать по команде перезагрузки reload:

    R-А#reload
        

    В ряде случаев требуется удалить конфигурацию startup-config, что реализуется по команде:

    R-А#erase startup-config
        
    Команду нужно использовать с осторожностью!!!

    2.3. Конфигурирование интерфейсов

    Для обмена сообщениями в сети Интернет все устройства должны иметь логические адреса версий IPv4 или IPv6. одному из конечных узлов (РС1) присвоен адрес 192.168.10.11.

    (рис 2.5) Адреса узлов и интерфейсов

    IP-адреса являются иерархическими: старшие разряды задают адрес сети, а младшие разряды номер узла (интерфейса) в этой сети. Для идентификации сетевой части адреса используется маска, которая в старших (сетевых) разрядах содержит единицы. Например, маска 255.255.255.0 в вышеприведенном примере показывает, что адрес сети будет 192.168.10.0, а номер узла в этой сети -11. Каждый конечный узел и каждый интерфейс маршрутизатора должен иметь свой уникальный IP-адрес.

    ) сводится к заданию IP-адреса и маски по команде ip address. В аппаратуре Cisco все интерфейсы маршрутизатора в исходном состоянии выключены, поэтому их необходимо включить (активировать) по команде no shutdown. Выключение интерфейсов производится по команде shutdown. Порты коммутаторов находятся во включенном состоянии, поэтому их активировать не нужно.

    При конфигурировании интерфейса маршрутизатор переходит в режим детального конфигурирования (появляется расширение config-if), например:

    R-A(config)#interface GigabitEthernet 0/0
    R-A(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
    R-A(config-if)#no shutdown
    
    R-A(config-if)#int s0/0/0
    R-A(config-if)#ip add 200.30.30.1 255.255.255.0
      

    Сведения о состоянии интерфейсов маршрутизатора Cisco в компактной форме можно получить по команде show ip interface brief:

    R-A#sh ip int brief
    Interface           IP-Address    OK? Method Status Protocol
    GigabitEthernet0/0  192.168.10.1  YES manual up       up
    Serial0/0/0         200.30.30.1   YES manual down     down
    R-A#
      

    Результат показывает, что на интерфейсе GigabitEthernet 0/0 установлен адрес 192.168.10.1, интерфейс (порт и протокол) включен (up). Интерфейс Serial0/0/0 выключен (down).

    Чтобы изменить IP-адрес, можно либо ввести новый адрес, либо удалить информацию командой no ip address.

    Для конечного узла помимо IP-адреса и маски необходимо задать адрес шлюзом по умолчанию для конечных узлов сети 192.168.10.0 будет интерфейс GigabitEthernet 0/0 с адресом 192.168.10.1 (на схеме обозначен G0/0).

    IP-адреса узлов могут назначаться администратором вручную (статическая адресация). Однако это очень кропотливое занятие. Поэтому протокол динамического конфигурирования узлов (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP) позволяет узлу динамически без участия администратора получать IP-адрес. Администратору нужно только определить диапазон разрешенных IP-адресов на DHCP-сервере.

    Кроме того, при конфигурировании задают адреса серверов системы доменных имен (Domain Name System - DNS), которые преобразуют имена сайтов назначения в IP-адреса.

    Вручную назначаются адреса сетевым принтерам, серверам и интерфейсам маршрутизаторов.

    Настройку адресов компьютеров, например РС1 (рис 2.5), можно посмотреть по команде ipconfig в командной строке:

    PC1>ipconfig
    
    Link local IPv6 address...........: fe80::260:47ff:fe69:6cd4
    IP address........................: 192.168.10.11
    Subnet mask.......................: 255.255.255.0
    Default Gateway...................: 192.168.10.1
    
    PC1>
      

    Проверка работоспособности сетевых устройств производится с использованием ряда команд. Например, по команде ping 127.0.0.1 узел PC1 производит самотестирование для проверки, установлен ли на узле стек протоколов TCP/IP. Адрес 127.0.0.1 является зарезервированным Loopback-адресом обратной связи. Результат выполнения команды ping 127.0.0.1 показывает, что было послано четыре пакета эхо-запроса длиной по 32 байта, на которые получены четыре эхо-ответа за время менее 1 мс.

    PC1>ping 127.0.0.1
    
    Pinging 127.0.0.1 with 32 bytes of data:
    
    Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time=18ms TTL=128
    Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time=20ms TTL=128
    Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time=20ms TTL=128
    Reply from 127.0.0.1: bytes=32 time=21ms TTL=128
    
    Ping statistics for 127.0.0.1:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
    Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 18ms, Maximum = 21ms, Average = 19ms
    
    PC1>
      

    По команде ).

    PC1>ping 192.168.10.1
    
    Pinging 192.168.10.1 with 32 bytes of data:
    
    Reply from 192.168.10.1: bytes=32 time=72ms TTL=255
    Reply from 192.168.10.1: bytes=32 time=0ms TTL=255
    Reply from 192.168.10.1: bytes=32 time=0ms TTL=255
    Reply from 192.168.10.1: bytes=32 time=0ms TTL=255
    
    Ping statistics for 192.168.10.1:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
    Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 72ms, Average = 18ms
      

    Результат показал, что интерфейс G0/0 - работоспособен.

    PC1>ping 200.30.30.2
    
    Pinging 200.30.30.2 with 32 bytes of data:
    
    Request timed out.
    Request timed out.
    Request timed out.
    Request timed out.
    
    Ping statistics for 200.30.30.2:
    Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
      

    "Прозвонка" последовательного (serial) интерфейса S0/0/1 маршрутизатораR-B с адресом 200.5.5.2 показала, что все 4 пакета потеряны.

    Материалы главы 2 позволяют студентам начать выполние лабораторных работ, что повышает их заинтересованность в изучении технологий пакетной коммутации, когда сочетаются теория и практика.

    Краткие итоги лекции 2

  • Основными сетевыми элементами технологий пакетной коммутации являются: маршрутизаторы, коммутаторы, межсетевые экраны, беспроводные точки доступа.
  • Маршрутизаторы производят объединение нескольких локальных сетей в глобальную сеть, причем, технологии объединяемых локальных сетей могут быть различными.
  • Маршрутизаторы имеют интерфейсы как локальных LAN, так и глобальных WAN соединений.
  • Главными функциями маршрутизаторов являются выбор наилучшего пути для пакетов к адресату назначения и коммутация принятого пакета с входного интерфейса на соответствующий выходной интерфейс.
  • Функционирование маршрутизаторов, коммутаторов и других сетевых элементов и узлов происходит под управлением сетевой операционной системы IOS. При включении устройства текущая версия IOS копируется в оперативную память RAM.
  • Загрузка операционной системы IOS в оперативную память RAM обычно производится из энергонезависимой флэш-памяти.
  • Оперативная память RAM содержит активный конфигурационный файл, таблицы протоколов динамической маршрутизации, таблицу протокола ARP, выполняет буферизацию пакетов.
  • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ - ROM) содержит программу начальной загрузки (bootstrap), сокращенную версию операционной системы, установленную при изготовлении маршрутизатора, команды для теста диагностики аппаратных средств POST.
  • Энергонезависимая память NVRAM хранит стартовый файл конфигурации, который перезаписывается после изменения. При включении маршрутизатора стартовый конфигурационный файл копируется в оперативную память, где называется файлом текущей конфигурации.
  • Доступ к сетевому устройству (коммутатору, маршрутизатору) для его конфигурирования или проверки состояния производится: через консольный порт Console; через дополнительный порт AUX (только к маршрутизатору); через виртуальные линии (vty) удаленного доступа с использованием протоколов Telnet, Secure Shell - SSH.
  • Для реализации удаленного доступа к устройству необходимо установить пароль на виртуальные линии и задать имя устройства для его идентификации. Если пароль не установлен, то реализация удаленного доступа невозможна.
  • При создании конфигурационного файла маршрутизатора (коммутатора) через интерфейс CLI система первоначально входит в пользовательский режим конфигурирования.
  • Помимо пользовательского режима IOS Cisco использует режимы привилегированный, глобального (специфического) конфигурирования.
  • Команда конфигурирования всегда состоит из текста собственно команды и следующих за ней ключевых слов и параметров (аргументов).
  • Система IOS включает несколько доступных видов помощи: контекстная справка (context-sensitive help), проверка синтаксиса команд (Command Syntax Check), горячие клавиши и их комбинации (Hot Keys and Shortcut).
  • Два пароля enable secret и enable password используются для обеспечения авторизованного входа в привилегированный режим, где можно посмотреть все параметры устройства.
  • Для защиты входа в устройство через консольный порт необходимо задать пароль на консольную линию (console 0).
  • Для защиты удаленного входа в устройство необходимо задать пароль на виртуальные линии (vty).
  • Шифрование (криптографирование) всех видов паролей Cisco делается по команде service password-encryption в режиме глобального конфигурирования.
  • Сохранение текущей конфигурации производится по команде copy running-config startup-config.
  • IP-адреса являются иерархическими: старшие разряды задают адрес сети, а младшие разряды номер узла.
  • Для идентификации сетевой части адреса используется маска, которая в старших (сетевых) разрядах содержит двоичные единицы.
  • При конфигурировании интерфейсов маршрутизатора задают IP-адреса по команде ip address. Все интерфейсы маршрутизатора Cisco по умолчанию выключены.
  • Конечным узлам сети необходимо задать IP-адрес, маску, адрес шлюза по умолчанию.
  • Вручную назначаются адреса сетевым принтерам, серверам и маршрутизаторам. Конечным узлам IP-адреса обычно присваивает протокол динамического конфигурирования узлов DHCP.
  • Настройки адресов компьютера можно посмотреть по команде ip config в командной строке.
  • По команде ping 127.0.0.1 узел производит самотестирование для проверки, установлен ли стек протоколов TCP/IP.
  • Вопросы

  • Каковы главные функции маршрутизатора?
  • Откуда перезаписываются в оперативную память операционная система и конфигурационный файл?
  • Каковы функции флеш-памяти?
  • Где хранится стартовый файл конфигурации?
  • Какая информация хранится в ПЗУ ROM?
  • Какие средства используются для начального конфигурирования маршрутизаторов и коммутаторов?
  • Какие параметры устройства должны быть настроены для удаленного доступа к нему?
  • Какой протокол обеспечивает обмен шифрованной информацией при удаленном доступе к сетевому устройству?
  • Каков начальный режим конфигурирования при работе через интерфейс командной строки CLI?
  • Какие режимы конфигурирования используются в маршрутизаторах и коммутаторах, какие параметры задаются в каждом из них?
  • Какие символы можно использовать в именах устройств?
  • Какие интерфейсы и режимы можно защищать паролями?
  • Почему для удаленного доступа необходимо задавать имя устройства и пароль на вход через виртуальные линии?
  • Для чего используется команда service password-encryption?
  • В каких случаях выполняется команда перезагрузки?
  • По какой команде проводится сохранение текущей конфигурации? Где оно сохраняется?
  • Как удалить стартовую конфигурацию?
  • Какие команды используются для конфигурирования адресной информации маршрутизатора?
  • В каком состоянии по умолчанию находятся интерфейсы маршрутизаторов и коммутаторов Cisco? Как их включить?
  • Что такое шлюз по умолчанию? Как его сконфигурировать?
  • По какой команде можно посмотреть адресную информацию компьютера?
  • Каким устройствам адреса назначаются вручную администратором?
  • Что проверяется по команде ping 127.0.0.1?
  • Какие сведения можно получить по команде show ip interface brief?
  • Упражнения

  • На реальном оборудовании или в среде Packet Tracer сформируйте схему сети передачи:
  • Посмотрите начальную конфигурацию сетевых элементов.
  • Конфигурацию конечных узлов посмотрите по команде ipconfig в командной строке.
  • Сконфигурируйте имя и интерфейсы G0/0, G0/1 маршрутизатора. Используйте адреса G0/0 - 192.168.1.1/24; G0/1 - 192.168.2.1/24.
  • Вновь проверьте конфигурации. Объясните изменения. Сохраните конфигурацию.
  • Внесите изменения в конфигурацию маршрутизатора, установив все известные Вам пароли.
  • Проверьте функционирование паролей. Конфигурацию не сохраняйте.
  • Посмотрите конфигурацию по команде show run. Прокомментируйте конфигурацию.
  • Введите команду перезагрузки. Снова проверьте текущую конфигурацию. Прокомментируйте проделанную работу.
  • Вернуться к учебному плану