Министерство образования и науки Украины

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ им. А.С. ПОПОВА

______________________________________________________________

КАФЕДРА СЕТЕЙ СВЯЗИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4

нормативной дисциплины

“ Телекоммуникационные и информационные сети ”

образовательно-профессиональной программы подготовки бакалавров

по направлению высшего образования

Одесса –2014

Лабораторная работа № 4

Проектирование и анализ конфигурации сети TCP/IP с применением программного симулятора Cisco Packet Tracer (часть 2)

1 Цель работы

1. . Изучение принципов построения сегментов сети на основе маршрутизатора.

2. Анализ функционирования сети TCP/IP с применением протоколов DHСP, ICMP и ARP.

3. Приобретение практических навыков работы в программной оболочке Cisco Packet Tracer.

.

2 Ключевые положения

Сегме́нт сети – логически или физически обособленная часть сети.

Разбиение сети на сегменты осуществляется с целью оптимизации сетевого трафика и/или повышения безопасность сети в целом.

Физическое разделение

Как правило, физический сегмент сети ограничен сетевым устройством, обеспечивающим соединение узлов сегмента с остальной сетью:

Повторители или концентраторы (1-й уровень в модели OSI)

Мосты или коммутаторы (2-й уровень в модели OSI)

Маршрутизаторы (3-й уровень в модели OSI)

Физический сегмент сети является доменом коллизий.

Логическое разделение

Широко практикуется разделение сети, основанной на протоколе TCP/IP, на логические сегменты, или логические подсети. Для этого каждому сегменту выделяется диапазон адресов, который задается адресом сети и сетевой маской. Например (в CIDR записи):

192.168.1.0/24, 192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24 и т. д. – в каждом сегменте до 254 узлов

192.168.0.0/25, 192.168.128.0/26, 192.168.172.0/27 – в сегментах до 126, 62, 30 узлов соответственно

Логические подсети соединяются с помощью маршрутизаторов или коммутаторов 2–3 уровня.

RFC 4632(англ.) Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assignment and Aggregation Plan

2.1 Сетевое оборудование, как компонент построения сетей

Маршрутизатор (router) – сетевое устройство предназначенное для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы, в отличие от коммутатора поддерживает протоколы не только физического и канального уровней, но и сетевого (третьего). Протоколы сетевого уровня обеспечивают сбор информации о топологии соединений между логическими сетями и построение таблиц маршрутизации с маршрутами ко всем известным маршрутизатору логическим сетям. На основе таблиц маршрутизации маршрутизатор выполняет передачу пакетов по ІР-адресам из одной сети в другую и может принимать решения по выбору наиболее рационального маршрута передачи информации в сложных топологиях связи (топологиях с петлями).

Имеет несколько физических интерфейсов, в том числе, различных сетевых технологий, а также может обеспечивать экономичный доступ к территориальным сетям, поскольку более эффективно изолирует локальный трафик. Если маршрутизатор способен поддерживать несколько протоколов сетевого уровня, он называется мультипротокольным маршрутизатором.

В целом Основные функции, которые выполняет маршрутизатор:

- отвечает за адресацию пакетов и преобразование логических адресов и имен сетевых узлов в физические адреса;

- определяет маршрут данных от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю;

- управляет потоком информации.

Принцип работы

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.

Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей – маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи – метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация. Например:

192.168.64.0/16 [110/49] via 192.168.1.2, 00:34:34, FastEthernet0/0.1

где 192.168.64.0/16 – сеть назначения,

110/- административное расстояние

/49 – метрика маршрута,

192.168.1.2 – адрес следующего маршрутизатора, которому следует

передавать пакеты для сети 192.168.64.0/16,

00:34:34 – время, в течение которого был известен этот маршрут,

FastEthernet0/0.1 – интерфейс маршрутизатора, через который можно

достичь «соседа» 192.168.1.2.

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

– статическая маршрутизация, когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.

– динамическая маршрутизация, когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации – RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев – количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу маршрутизации в актуальном состоянии и вычислять оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.

Зачастую для построения таблиц маршрутизации используют теорию графов.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP и т. д. В основном маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.