Е. А. АЛЬТМАН, А. С. ОКИШЕВ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

ОМСК 2011

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

––––––––––––––––––––––––––––––––

Е. А. Альтман, А. С. Окишев

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторным работам по дисциплинам «Телекоммуникационные технологии»,

«Технические средства автоматизации и управления»

Омск 2011

УДК 004.3

ББК 32.988я73

А58

Телекоммуникационные средства информационно-управляющих систем: Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Телекоммуникационные технологии», «Технические средства автоматизации и управления / Е. А. Альтман; А. С. Окишев Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011. 40 с.

В методических указаниях рассмотрены вопросы настройки и администрирования сетевого оборудования в различных режимах: в локальных и виртуальных локальных сетях, с использованием протокола покрывающего дерева, при статической и динамической маршрутизации, а также способы управления сетевыми устройствами и методы обеспечения безопасности локальных сетей с использованием брандмауэров.

Методические указания предназначены для студентов четвертого курса специальностей 230201 – «Информационные системы и технологии», 230101 – «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» и пятого курса специальности 210100 – «Управление и информатика в технических системах», могут быть использованы студентами других специальностей.

Библиогр.: 3 назв. Табл. 9. Рис. 6. Прил. 2.

Рецензенты:	канд. техн. наук, доцент А. А. Гайдамакин
	канд. техн. наук, доцент А. Г. Малютин.

©	Омский гос. университет путей сообщения, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

Лабораторная работа 1 ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ НА БАЗЕ УПРАВЛЯЕМЫХ КОММУТАТОРОВ ETHERNET 5

Лабораторная работа 2 БРАНДМАУЭР CISCO SECURE PIX 515 30

Библиографический список 38

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 39

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 42

Введение

Компьютерные сети и Интернет стали неотъемлемой частью повседневной жизни. Развитие телекоммуникационных средств и Интернета в последние десятилетия позволило эффективно объединить компьютерные сети, обеспечить быстрый доступ пользователей к информационным ресурсам. Большинство современных информационно-вычислительных и управляющих систем строится на базе технологий компьютерных сетей с применением телекоммуникационного оборудования, от правильной настройки которого зависит надежность, эффективность и безопасность таких систем, поэтому современные инженеры должны иметь опыт работы с сетевым оборудованием.

В методических указаниях представлен цикл лабораторных работ, позволяющий получить практические навыки настройки и администрирования компьютерных сетей, построенных на базе сетевого оборудования фирмы Cisco. Эти навыки в дальнейшем можно применять при работе с оборудованием других фирм.

Выполнение курса лабораторных работ требует знания таких теорети­ческих вопросов, как семиуровневая модель взаимодействия открытых систем, стек протоколов TCP/IP. К каждой лабораторной работе даны краткие теоретические сведения, более подробно с рассмотренными в них вопросами можно ознакомиться по литературным источникам, представленным в библиографическом списке.

Результатом выполнения лабораторных работ является получение навыков настройки на сетевом оборудовании технологий, описанных в теоретических сведениях к работе. Для защиты работы необходимо выполнить за ограниченное время одно из предлагаемых преподавателем заданий, аналогичных заданиям, приведенным в подразделе «Порядок выполнения работы», и ответить на теоретические вопросы.

В отчете требуется представить все рассматриваемые в лабораторной работе схемы, выводы по результатам работы, «логи» – текстовую информацию о происходящих событиях, выдаваемых на терминал сетевыми устройствами, и дать ответы на контрольные вопросы.

Для выполнения лабораторных работ учебная подгруппа разбивается на три бригады (по числу лабораторных установок). Очередность использования бригадами лабораторных установок и порядок выполнения лабораторных работ определяется преподавателем в начале семестра.

Лабораторная работа 1 локальные вычислительные сети на базе управляемых коммутаторов ethernet

Цель работы: приобретение навыков работы с управляемыми коммутаторами.

1.1.Краткие теоретические сведения

Основными задачами коммутатора являются получение пакетов с интерфейсов Ethernet, их обработка в соответствии с алгоритмом «прозрачного моста» и передача обработанных пакетов через другой интерфейс.

Технология Ethernet в настоящее время является самой распространенной технологией передачи данных в локальных сетях. Первые сети Ethernet имели на физическом уровне (на коаксиальном кабеле или концентраторе) топологию типа «общая шина» и работали с физической скоростью 10 Мбит/с. В дальнейшем за счет применения более качественных линий связи и сложных технологий передачи сигналов появились варианты технологии Ethernet, работающие на скорости 100, 1000 и 10000 Мбит/с.

Под топологией «общая шина» понимается использование общей среды передачи данных для всех устройств, что ограничивает количество подключаемых узлов сети и снижает скорость передачи данных из-за возникновения коллизий (одновременной передачи кадров несколькими узлами, приводящей к некорректной работе сети). Для решения этой проблемы используются мосты и коммутаторы, которые разделяют сеть на сегменты и коммутируют пакеты между ними по алгоритму «прозрачного моста». Мосты функционально аналогичны коммутаторам, однако имеют более простое устройство, работают значительно медленнее и в настоящее время применяются редко.

При подключении узлов сети (персональных компьютеров, серверов и т. п.) непосредственно к коммутаторам (без концентраторов) появляется возможность отказаться от использования топологии «общая шина» и перейти на физическом уровне к соединениям типа «точка – точка». В этом случае линия Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, т. е. передавать данные в обоих направлениях одновременно.

Алгоритм «прозрачного моста» использует принцип самообучения коммутатора. В каждом кадре, приходящем на коммутатор, содержится MAC-адрес (адрес канального уровня в технологии Ethernet) отправителя. Очевидно, что

устройство с таким адресом подключено к тому интерфейсу коммутатора, на который пришел кадр. В таблицу коммутации вносится запись о соответствии MAC-адреса отправителя интерфейсу (и некоторая другая дополнительная информация).

Пересылка пакетов осуществляется коммутатором на основании таблицы коммутации. Если в таблице находится запись для MAC-адреса получателя, то кадр отправляется на интерфейс, указанный в этой записи. Если такой записи в таблице нет, то кадр рассылается на все интерфейсы коммутатора (за исключением того, с которого кадр поступил). Никаких запросов о местонахождении получателя коммутатор не делает, никаких изменений в кадр не вносит, никакие кадры не уничтожает (за исключением кадров с ошибкой в контрольной сумме), поэтому алгоритм получил название «прозрачного моста».

Среди дополнительной информации, имеющейся в каждой записи в таблице коммутации, есть поле, в котором содержится время последнего обновления записи (последнего полученного пакета с данным MAC-адресом). По прошествии определенного времени с момента последнего обновления записи она удаляется (это делается во избежание замусоривания таблицы информацией о компьютерах, отключенных от сети).

Одному интерфейсу может соответствовать несколько записей в таблице коммутации (в том случае, если к интерфейсу присоединен другой коммутатор, к которому в свою очередь подключено несколько компьютеров).