Файл: Практическая работа 1. Технология маршрутизации в ipсетях Тест к разделу Технология маршрутизации в ipсетях.pdf

2
В сборнике изложены основы работы с сетевым симулятором компа- нии Cisco, приведены лабораторные работы и практические задания, позво- ляющие практически ознакомиться с настройкой сетевого оборудования с использованием Cisco Packet Tracer. Подробно изложена последовательность выполнения работ, сопровождающаяся пояснениями и иллюстрациями.
Для выполнения работ на компьютере обучающихся должны быть установлены сетевой эмулятор Cisco Packet Tracer и операционная система
Microsoft Windows.

3
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................................. 4
Практическая работа №1. Технология маршрутизации в IP-сетях ........................................................ 5
Тест к разделу «Технология маршрутизации в IP-сетях» ....................................................................... 8
Практическая работа №2. Изучение модели взаимодействия открытых систем ................................ 11
Практическая работа №3. Сетевая технология Ethernet ....................................................................... 19
Лабораторная работа №1. Построение простейшей компьютерной сети ........................................... 24 с использованием Cisco Packet Tracer ..................................................................................................... 24
Лабораторная работа №2. Основные команды операционной системы Cisco IOS ............................ 34
Практическая работа №4. Изучение принципов работы коммутаторов .............................................. 44
Тест к разделу «Изучение принципов работы коммутаторов» ............................................................. 47
Лабораторная работа №3. Организация простейшей компьютерной сети с помощью коммутатора и концентратора ............................................................................................................................................ 49
Практическая работа №5. Изучение принципов работы ....................................................................... 61 маршрутизаторов....................................................................................................................................... 61
Лабораторная работа № 4. Построение простейшей компьютерной сети с использованием маршрутизатора и коммутатора ............................................................................................................... 65
Практическая работа №6. Изучение технологии виртуальных локальных сетей VLAN (Virtual
Local Area Network)
................................................................................................................................... 73
Лабораторная работа №5. Изучение технологии виртуальных локальных сетей VLAN. Часть 1 .. 77
Лабораторная работа №6. Изучение технологии виртуальных локальных сетей VLAN. Часть 2 .... 87
Практическое занятие № 7. Агрегирование каналов в коммутаторах ................................................. 92
Лабораторная работа №7. Статическое агрегирование каналов........................................................... 95
Лабораторная работа №8. Динамическое агрегирование каналов ..................................................... 101
Практическое задание №8. Использование коммутаторов 2-го и 3-го уровней для построения компьютерных сетей ............................................................................................................................... 106
Лабораторная работа №9. Использование коммутаторов третьего уровня для построения компьютерных сетей ............................................................................................................................... 111
Практическая работа №9. Назначение службы DNS и протокола DHCP .......................................... 117
Лабораторная работа №10. Изучение протокола DHCP с использованием Cisco Packet Tracer .... 122
Практическая работа №10 Статическая и динамическая маршрутизации ........................................ 126
Лабораторная работа №11. Изучение процесса работы протокола динамической маршрутизации
OSPF с использованием Cisco Packet Tracer ......................................................................................... 130
Лабораторная работа №12. Изучение отказоустойчивости протокола динамической маршрутизации OSPF ............................................................................................................................. 136
Практическая работа №11. Бесклассовая адресация IPv4 .................................................................. 140
Практическая работа №12. Применение технологии NAT ................................................................ 144
Лабораторная работа №13. Изучение технологии NAT .................................................................... 149
Итоговый тест .......................................................................................................................................... 155

4
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время системы связи достигли высокого уровня развития, это требует от персонала, занимающегося их обслуживанием, соответствую- щих знаний и практических навыков. Уже на стадии обучения в средней школе необходимо практически осваивать работу с современными техноло- гиями. Представленный сборник практических и лабораторных работ позво- ляет обучающимся в интерактивной форме усвоить целый ряд современных сетевых технологий. В пособии на примере построения простейшей компью- терной сети рассматривается процесс работы с сетевым симулятором Cisco
Packet Tracer. Показана последовательность создания топологии сети, рабо- ты в командной строке сетевого оборудования и просмотра осуществленных настроек.
Cisco Packet Tracer - это эмулятор сети, созданный компанией Cisco.
Данное приложение позволяет строить сети на разнообразном обору- довании в произвольных топологиях с поддержкой различных протоколов.
Программное решение Cisco Packet Tracer позволяет имитировать ра- боту различных сетевых устройств: маршрутизаторов, коммутаторов, точек беспроводного доступа, персональных компьютеров, IP-телефонов и т.д. Ра- бота с интерактивным симулятором дает ощущение настройки реальной се- ти, состоящей из десятков или даже сотен устройств.
Настройки, в свою очередь, зависят от характера устройств: одни можно настроить с помощью команд операционной системы Cisco IOS, дру- гие – за счет графического веб-интерфейса, третьи – через командную строку операционной системы или графические меню.
Благодаря такому свойству Cisco Packet Tracer, как режим визуализа- ции, пользователь может отследить перемещение данных по сети, появление и изменение параметров IP-пакетов при прохождении данных через сетевые устройства, скорость и пути перемещения IP-пакетов.
Для настройки сетевого оборудования имеются разнообразные коман- ды операционной системы Cisco IOS.
Все лабораторные работы и практические задания сопровождаются краткими теоретическими сведениями, дающими возможность подготовиться к их выполнению и понять основы рассматриваемой технологии, а также контрольными вопросами для самопроверки и подготовки к защите.

5
Практическая работа №1. Технология маршрутизации в IP-сетях
Цель работы
Изучить принципы маршрутизации в сети Интернет и структуру IP- адреса устройств сети.
Задание
1. Ознакомиться с классовой моделью IP-адресации;
2. Изучить принципы формирование подсетей с помощью масок подсети;
3. Выполнить тест.
Краткая теория
Прежде чем разобраться, как происходит маршрутизация в сети Интер- нет необходимо выяснить, как формируется сетевой адрес каждого устрой- ства в данной сети. Прежде всего, этот адрес должен быть уникальным, т.е. однозначно определять любое устройство в сети Интернет. Сетевой адрес абонента сети IP (IP-адрес) версии 4 (IPv4) состоит их 32 бит. Маршрутиза- ция пакетов в сетях передачи данных возможна благодаря тому, что IPv4- адрес структурирован и состоит из двух логических частей: идентификатора сети (NetID – Network Identification) и идентификатора узла (HostID – Host
Identification), который однозначно определяет устройство в сетевом сегмен- те.
Хронологически первым методом разделения IP- адресов является так называемая классовая модель IP- адресации. Согласно этой модели, все про- странство IP- адресов делится на пять классов в зависимости от значения первых четырех бит адреса IPv4.
Первые три класса А, В и С используются для индивидуальной
(unicast) адресации сетей и узлов, класс D - для многоадресной или группо- вой рассылки (multicast), а класс Е зарезервирован для экспериментов. Клас- сы А, В, и С имеют различную длину сетевой части и адреса узла (рис. 1).
Рассмотрим эти классы более подробно.
Класс А идентифицируется первым битом сетевого адреса, который всегда равен 0. Адрес оконечного устройства, принадлежащего к классу А, всегда начинается с цифры 0. Количество сетей в классе А составит: 2 7
- 2 =
126, так как адреса 0.0.0.0 и 127.0.0.0 зарезервированы и не могут быть ис- пользованы в качестве сетевых адресов. Любые адреса, которые начинаются с числа в диапазоне от 1 до 126 в первом байте, являются адресами класса А.
В классе А количество возможных оконечных устройств в сети задает- ся 24 битами. Тогда число оконечных устройств в сети равно:
2 24
- 2 = 16777214. Вычитание цифры 2 в этих вычислениях определяется тем, что адрес, в которых все биты равны 1 является широковещательным адресом, а адрес, в котором все биты равны 0, является адресом сети.

6
Рисунок 1 - Классы IP-адресов формата IPv4
Класс В идентифицируется 2-мя первыми битами равными 10. Тогда, наименьшее число, которое используется для адресов в этом классе равно
10000000 (десятичное 128), а наибольшее - 10111111 (десятичное 191). Пер- вые два байта используются для идентификатор сети, а оставшиеся два байта для идентификатора узла, т.е. в классе В количество сетей равно 2 14
= 16384, а количество оконечных устройств будет соответственно равно 2 16
-2 =
65534.
Класс С определяется первыми 3-мя битами, равными 110. Таким об- разом, наименьшее доступное число - 11000000 (десятичное 192), а наиболь- шее - 11011111 (десятичное 223). Адреса сетей класса С задаются 21 битом и только 8 битов определяют адреса оконечных устройств. Тогда количество сетей равно 2 21
= 2 097 152, в каждой из которых находится 2 8
-2 = 254 узла.
Класс D идентифицируется 4-мя битами первого байта адреса, равны- ми 1110. Остальные биты используются для адресации многоадресной груп- пы. Адресное пространство класса D зарезервировано для групповой рассыл- ки. Идентификаторов сетей и узлов в классе D не выделяется. Первый октет адресов этого класса может принимать значения от 11100000 до 11101111 или, в десятичном виде от 224 до 239.
Класс Е является экспериментальным и в настоящее время не ис- пользуется для адресации в сети Internet. Первые четыре бита адреса класса Е всегда равны 1111. Следовательно, значение первого октета находится в диапазоне от 11110000 до 11111111 или от 240 до 255 - в десятичном виде.

7
В таблице 1 приведены диапазоны значений первого байта IP- адреса для сетей всех классов.
Таблица 1 - Диапазоны значений первого байта в IP- адресах для сетей всех классов
Класс IP- адреса
Диапазон IP-адресов
Класс А/0
От 1 до 126 (от 00000001 до 01111111)
Класс В/10
От 128 до 191 (от 10000000 до 10111111)
Класс С/110
От 192 до 223 (от 11000000 до 11011111)
Класс D/1110
От 224 до 239 (11100000 до 11101111)
Класс E/1111
От 240 до 255 (от 111110000 до 11111111)
Диапазон адресов 127.х.х.х зарезервирован в качестве так называемого петлевого (loopback) адреса, который используется для тестирования и диа- гностики.
Формирование подсетей
Для более эффективного использования адресного пространства были внесены изменения в существующую классовую систему адресации. В реко- мендации RFC 950 IETF была описана процедура разбиения сети на подсети, и в структуру IPv4 адреса был добавлен еще один уровень - подсеть (subnet- work). Появление еще одного уровня иерархии не изменило самого адреса
IPv4, он остался 32-разрядным, а часть адреса, отведенная ранее под иденти- фикатор узла, была разделена на две части: идентификатор подсети и иден- тификатор узла (рис. 2).
Рисунок 2 - Трехуровневая иерархия IPv4- адреса
С появлением трех уровневой иерархии IPv4-адреса потребовались до- полнительные методы, которые помогли бы определить, какая часть IPv4- адреса указывает на идентификацию подсети, а какая – на идентификацию узла. Было предложено использовать битовую маску (bit mask), которая от- деляет часть адресного пространства идентификатора сети (Net ID) от адрес- ного пространства идентификатора узлов (Host ID). Такая битовая маска называется маской подсети (subnet mask). Маска подсети – это 32-х битное

8 число, двоичная запись которого содержит единицы в тех разрядах, которые должны определяться как идентификатор сети.
Для сетей классов А, В, С определены фиксированные маски подсети, которые жестко определяют количество возможных IPv4-адресов и механизм маршрутизации (табл. 2).
Таблица 2 - Маски подсети для стандартных классов сетей.
Класс сети
Маска подсети
Количество бит иденти- фикатора
А
255.0.0.0 8
В
255.255.0.0 16
С
255.255.255.0 24
Чтобы получить адрес сети, зная IPv4 адрес и маску подсети, необхо- димо применить к ним операцию логического «И» (рис. 1.3).
Рисунок 3 - Получение адреса сети из IPv4- адреса и маски подсети
В тех позициях IPv4- адреса, в которых в маске подсети стоят двоич- ные единицы, находится идентификатор сети, а где двоичные 0 - идентифи- катор узла. При применении масок подсети сети можно разделить на мень- шие по адресу подсети путем расширения Net ID и уменьшения Host ID. Это дает возможность создавать большее число сетей с меньшим количеством узлов в них.
Тест к разделу «Технология маршрутизации в IP-сетях»
1. Укажите длину адреса IPv4?
+ 32 бита;
-128 бит;
-64 бита;
- 32 байта.

9 2. Выберите маску подсети для сети класса А?
- 255.255.255.0;
-255.255.0.0;
+255.0.0.0;
- 255.255.255.255.
3. К какому классу относится следующий IP-адрес 192.168.2.1?
- класс A;
- класс B;
+ класс C;
- класс D.
4. Какое максимальное количество узлов может быть в сети класса С?
+254;
-128;
- 65534;
- 1024.
5. Задан IP-адрес устройства 36.1.3.2. Определите адрес сети.
- 36.1.3.0;
-36.1.0.0;
+36.0.0.0;
-36.1.3.2.
6. Задан IP-адрес устройства 196.168.10.2. Определите адрес сети, в которой находится данное устройство.
- 196.168.10.2;
+196.168.10.0;
- 196.168.0.0;
- 196.0.0.0.
7. Укажите диапазон IP-адресов для сетей класса B?
- 1 - 126;
+128 - 191;
- 192 – 223;
- 240 -255.
8. Переведите в десятичную систему IP- адрес, представленный в двоичном формате 11000000 00000110 00001111 10000011.

10
- 176.8.15.3;
- 192.5.17.2;
+192.6.15.3;
- 170.5.8.1.
9. Переведите в двоичную форму IP- адрес, представленный в десятичном формате 192.168.2.1
+11000000 10100100 00000010 00000001
- 00000011 00100101 01000000 00000001
- 11001100 00111000 11000000 10100000
- 00001111 11110000 11100000 00111000 10. Какая из перечисленных цифровых последовательностей не является IP- адресом?
- 176.12.3.4;
+ 256.2.1.1;
- 196.14.20.1
- 209.11.33.11.

11
Практическая работа №2. Изучение модели взаимодействия открытых
систем
Цель работы
Изучить семиуровневую модель взаимодействия открытых систем.
Задание
1. Ознакомиться с моделью взаимодействия открытых систем (OSI) ;
2. Ознакомиться с моделью TCP/IP;
3. Ответить на вопросы.
В вычислительных сетях основными элементами являются стандарт- ные компьютеры, каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы. При этом каждый компьютер может пользоваться ресурсами других компьютеров, подключенных к сети. Для этого в компью- терах устанавливаются сетевые адаптеры, соединенные кабельной системой и вводятся некоторые добавления к операционным системам компьютеров.
Компьютер, ресурсы которого должны быть доступны всем пользователям, имеет модуль, постоянно находящийся в режиме ожидания запросов – сервер
(его главная задача – обслуживать (server) запросы на доступ к ресурсам). На компьютерах, которые хотят получить доступ к этим общим ресурсам, к опе- рационной системе добавляется модули для выработки запросов – клиенты.
Возникает сетевая операционная система, поддерживающая несколько видов служб для пользователей: файловую службу, службу печати, службу элек- тронной почты, службу удаленного доступа и т.д.
Основной проблемой сетей передачи данных (СПД) являлась пробле- ма совместимости. Первоначально различные организации (банки, железные дороги, авиаперевозчики) создавали свои частные сети передачи данных, охватывающие большие территории, со специфическими операционными си- стемами, то есть с ведомственными стандартами. В результате чего сети этих организаций могли передавать данные только между компьютерами, постав- ленными определенными производителями.
Но по мере того как возникала потребность связи между компьютера- ми, принадлежащим различным организациям (банки, авиаперевозки), ве- домства связи разных стран приходили к мысли о создании сетей передачи данных общего пользования - СПДОП (PDN - Public Digital Network). После долгих обсуждений сначала на национальных уровнях, а затем и на между- народном уровнях была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых систем –(Open System Interconnection – OSI). Ее разработала все-

12 мирной организацией по стандартизации ISO (International Organization
Standardization) в начале 80-х годов прошлого века (рис. 1).
Организация ISO основывалась на многоуровневом подходе, использу- емом при описании сложных систем. При этом все множество модулей раз- бивается на уровни, образующие некоторую иерархию. Формализованные правила, определяющие последовательность и форматы сообщений, которы- ми обмениваются сетевые компоненты разных узлов, лежащие на одном уровне, называются протоколами. Соседние уровни, находящиеся в одном узле взаимодействуют с помощью четко определенных правил, обмениваясь стандартными сообщениями. Это взаимодействие соседних уровней опреде- ляется интерфейсом.
Рисунок 1 - Семиуровневая модель OSI