Сети ЭВМ и средства коммуникаций. Лабораторный практикум №3

Министерство образования и науки РФ Томский университет систем управления и радиоэлектроники

Радиотехнический факультет Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники

«Утверждаю» Зав. кафедрой ТОР А.В Пуговкин

_________ 2010 г.

Лабораторный практикум №3 по дисциплине

«Сети ЭВМ и средства коммуникаций» для студентов факультета вычислительных систем

Лабораторный практикум составил: к.т.н., доцент С.И. Богомолов

Томск - 2010 г.

2

3

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Лабораторный практикум по курсу «Сети ЭВМ и средства коммуникаций» имеет целью закрепить и расширить теоретические знания студентов при изучении принципов построения и функционирования устройств и систем коммуникации сетей ЭВМ, ознакомить их с методиками исследования основных компонентов и процессов систем связи, в том числе, и с использованием моделирования устройств и систем связи.

Данный цикл лабораторного практикума, предназначенного для студентов специальности 220501, содержит описание следующих работ:

Исследование сетевых компонентов с помощью имитатора

Net-Simulator.

Исследование сетей с помощью имитатора Net-Simulator. Работа «Исследование сетевых компонентов с помощью

имитатора Net-Simulator» является вводной и предназначена для получения первичных навыков работы с сетевым симулятором Net-Simulator. Последующие работы цикла ориентированы на исследование отдельных вопросов функционирования вычислительных сетей с помощью сетевого тренажера Net-Simulator.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Перед выполнением работы студенты на этапе предварительной подготовки:

а) изучают соответствующие разделы теоретического курса; б) знакомятся с описанием лабораторной работы и подготав-

ливают шаблон отчета по лабораторной работе; в) выполняют необходимые предварительные расчёты, изло-

женные в разделе «Предварительная подготовка».

К выполнению лабораторных работ допускается только студенты, выполнившие требования предыдущего раздела, и подтвердившие свою подготовленность при собеседовании с преподавателем.

Лабораторные работы выполняются индивидуально фронтальным методом. При выполнении работ рекомендуется следовать методическим указаниям. Разрешается проведение допол-

4

нительных исследований (не в ущерб основному заданию).

В процессе выполнения работы составляется предварительный отчёт, который должен содержать таблицы и графики полученных экспериментально зависимостей.

Если при составлении предварительного отчёта выявится недостаточность или сомнительность полученных данных, то необходимо экспериментально получить недостающие данные и произвести проверку сомнительных результатов.

Работа считается выполненной после утверждения предварительного отчёта преподавателем.

Студенты, не выполнившие работу в часы занятий, выполняют её в специально отведённое время.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчёт по выполненной работе составляется индивидуально каждым студентом.

Отчёт оформляется на листах формата А4 (достаточно электронной копии в редакторе OpenOffice.org Writer). У осей графиков должна быть проставлены числовые значения и единицы размерности.

Отчёт должен содержать: а) цель исследования;

б) результаты расчётов, полученных на этапе предварительной подготовки;

в) структурные схемы устройств и систем, характеристик которых исследуются в данной работе;

г) структурные схемы измерительных установок для исследования характеристик устройств и систем связи;

д) результаты исследований в виде таблиц, графиков и изображений, получаемых на экранах измерительных приборов;

е) выводы, полученные на основании анализа расчётных и экспериментальных данных.

ЗАЩИТА РАБОТЫ

Лабораторная работа считается выполненной после защиты результатов работы.

При защите результатов работы студент должен представить оформленный отчёт, сохраненные результаты компьютерного

5

эксперимента и продемонстрировать свои знания в следующих разделах работы:

а) структурные схемы исследуемых устройств и систем и основы их функционирования;

б) структурные схемы измерительных установок для исследования характеристик устройств и систем связи и характеристики, которые могут быть получены с помощью данных установок;

в) результаты расчетов предварительной подготовки; г) теоретическое обоснование полученных эксперименталь-

ных зависимостей.

6

РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ ИМИТАТОРА NET-SIMULATOR

Целью работы «Исследование сетевых компонентов с помощью имитатора Net-Simulator» является знакомство с с сетевым имитатором Net-Simulator, предназначенным для имитационного моделирования процессов, происходящих в сетях связи, а также получения первичных навыков конфигурирования сетевых интерфейсов.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕТЕВОМ ИМИТАТОРЕ NETSIMULATOR

Net-Simulator является программным продуктом, позволяющим осуществить имитационное моделирование сетей ЭВМ, имеет открытую лицензию и предназначен для учебных целей. Исходные материалы продукта размещены на сайте

http://sourceforge.net/projects/net-simulator/. Копии основных до-

кументов этого проекта продублированы в каталоге

S:\БогомоловСИ\Model\NetSim\Net-Simulator.

Net-Simulator позволяет строить виртуальные вычислительные сети из виртуальных сетевых устройств: маршрутизаторов, настольных компьютеров, концентраторов и т.п. Устройствами можно управлять при помощи интерфейса командной строки из виртуальных терминалов. В виртуальных сетях реализованы канальный и сетевой уровни в соответствии с ISO OSI, что достаточно для первичного обучения конфигурированию и поиску неисправностей в вычислительных сетях.

Проект является открытым. Программное обеспечение разрабатывается и распространяется в соответствии с положениями

GNU GPL.

ВNet-Simulator реализованы два уровня ISO OSI: канальный

исетевой, что позволяет решать следующие задачи: изучение принципов работы коммуникаторов второго и третьего уровня, пассивных концентраторов; отработку практических навыков статической маршрутизации в IP-сетях и поиска неисправностей в IP-сетях.

Физическая природа сети не учитывается. Предполагается,

7

что пакеты канального уровня распространяются в среде аналогичной локальной сети на основе Ethernet. На канальном уровне используется простейший Ethrnet-образный протокол, который предусматривает адресацию по 6-ти байтовым MAC-адресам. Уникальность MAC-адресов обеспечивает ядро Net-Simulator. Пакет канального протокола представляет собой объект Java и не имеет аналогов в реальных сетях.

На сетевом уровне используется ограниченная реализация IP в соответствии с RFC791. Для преобразования IP-адресов в MAC реализована служба ARP на основе широковещательных запросов.

Для работы служебных утилит, таких как ping, используется ограниченная реализация ICMP в соответствии с RFC792.

В главном окне NET-Simulator отображается поле в которое можно добавлять различные селевый устройства из меню Устройства. Поддерживаются следующие типы устройств:

Маршрутизатор. Коммутатор 3-го уровня с 8-мью интерфейсами и поддержкой IP4.

Настольный компьютер. Фактически маршрутизатор с одним интерфейсом.

Концентратор (Hub). Простейшее устройства ретранслирующее пакеты канального уровня на свои интерфейсы. Не имеет терминала и соответственно никак не управляется.

Коммутатор (Switch). Коммутатор 2-го уровня с 8-мью интерфейсами. Коммутирует пакеты канального уровня на основе таблиц MAC-адресов, по аналогии с известными алгоритмами используемыми в Ethernet-свитчах.

Устройства соединяются с помощью универсальной среды передачи данных, виртуального патчкорда. При прохождении пакета через патчкорд, он подсвечивается для визуального отслеживания активности в сети.

Вновь добавленные устройств появляются в верхнем левом углу, после чего их можно перетаскивать мышкой в удобное место. Вилки патчкордов «приклеиваются» к розеткам интерфейсов устройств. Нажатие правой кнопки мыши на устройстве открывает контекстное меню, которое позволяет просмотреть свойства, открыть терминал или удалить устройство. Двойной щелчок левой кнопкой мыши открывает терминал.

8

Проекты сохраняются в формате xml. Проекты можно сохранять в виде html-отчетов. Отчет состоит непосредственно из html-файла с детальным описанием проекта и одноименного файла со схемой виртуальной сети в формате png. Отчеты формируются путем конвертации исходного xml-файла проекта при помощи xsl-шаблона. По умолчанию используется шаблон cfg/tohtml.xsl. Изменяя шаблон можно добиться желаемого вида отчета.

Виртуальные устройства в Net-Simulator управляются при помощи интерфейса командной строки из виртуальных терминалов. Терминал устройства можно открыть двойным кликом на значке устройства или через контекстное меню. Поддерживается история команд, клавиши вверх/вниз позволяют просматривать историю команд.

Список команд доступных на данном устройстве можно посмотреть командой help. Курсивом здесь и далее выделены служебные слова и символы, набираемые на экранах виртуальных терминалов. Сочетание клавиш Ctrl+L очищает терминал. Краткая справка по любой команде выводится при вызове команды с опцией -h.

КОМАНДЫ NET-SIMULATOR

В режиме командной строки пользователю доступны сле-

дующие команды: help; route; ifconfig; ping; arp; mactable; help. help – выводит список доступных команд.

Содержимое квадратных скобок является необязательным. На позициях угловых скобок размещают соответствующие значения.

route – позволяет управлять таблицей маршрутизации устройств поддерживающих протокол IP4.

route [-h] [{-add|-del} <target> [-netmask <address>] [-gw <address>] [-metric <M>] [-dev <If>]]

9

сеть или отдельный узел в зависимости от значения маски подсети. Если маска равна 255.255.255.255 или отсутствует совсем, назначением будет узел, иначе назначением будет сеть.

-add добавляет новый маршрут в таблицу маршрутиза-

рез заданный шлюз; address – адрес шлюза.

-netmask <address>маска подсети используемая совместно с адресом назначения при добавлении маршрута address – маска. Если маска не задана явно, подразумевается 255.255.255.255.

-metric <M> метрика, используемая в данном маршруте. M — целое число большее или равное нулю.

Если route вызывается без параметров, то команда выводит

Примеры:

=>route -add 192.168.120.0 -netmask 255.255.255.0 -dev eth0

=>route -add 192.168.121.10 -gw 192.168.120.10 =>route

IP routing table

10