Електронний посібник

Лабораторна робота №3

Тема: Ознайомлення з принципами роботи глобальної мережі. Розробка структури глобальної комп'ютерної мережі

Мета роботи: 1. Ознайомитися з етапами налаштування мережі Інтернет.

  1. Навчитися застосовувати діагностичні команди Windows XP TCP/IP.

  2. Навчитися розробляти структуру глобальної мережі в пакеті NetCracker Professional3.1
    Устаткування: ПК

Програмне забезпечення: NetCracker Professional 3.1

Завдання: 1. Ознайомитися з етапами налаштування мережі Інтернет.

2.Навчитися застосовувати діагностичні команди Windows XP TCP/IP.

3. Розробити структуру глобальної мережі в пакеті NetCracker Professional 3.1.

Зміст звіту: тема і мета лабораторної роботи, основні етапи виконання роботи, результати застосування діагностичних команд, модель створеної глобальної мережі.

Теоретичні відомості

Короткий опис сьогоднішньої структури мережі Інтернет

У найзагальнішому вигляді структура Інтернету показана на рис. 1. Розглянемо цей малюнок детальніше. Почнемо з клієнта, який сидить у себе удома. Передбачимо, він вирішив встановити з'єднання з провайдером Інтернету за допомогою телефонної лінії і модему. Модем - це спеціальний периферійний пристрій ПК, який перетворить цифровий сигнал комп'ютера в аналоговий сигнал, який можна передавати по телефонній мережі. Отже, аналогові сигнали приходять на точку присутності (Роіnt Of Presence, РОР) провайдера, де вони знімаються з телефонної лінії і поступають в його регіональну мережу. Починаючи з цього моменту, вся система працює лише з цифровими даними і використовує комутацію пакетів.

Рис.1 Архітектура Інтернету

Якщо провайдером є місцева телефонна компанія, точка присутності, швидше за все, буде розташована на телефонній станції - якраз там, де закінчується лінія, що йде безпосередньо від абонента. У іншому випадку точки входу можуть розташовуватися на декількох телефонних комутаційних станціях.

Регіональна мережа провайдера Інтернету складається з взаємозв'язаних маршрути заторів в різних містах, які він обслуговує. Якщо місце призначення пакету - хост, що обслуговується даним провайдером, то пакет просто доставляється туди. Якщо ж це не так, то пакет передається операторові мережевої магістралі.

На самому верхньому рівні всього цього ланцюжка знаходиться ряд магістральних операторів. Як такі виступають компанії типа АТ&Т, 8ргіпі. У їх веденні знаходяться крупні міжнародні магістральні мережі, утворені тисячами маршрутизаторів, сполучених волоконно-оптичними лініями з дуже високою пропускною спроможністю. Деякі великі корпорації і хостингові компанії, що мають власні серверні системи («ферми»), обслуговуючі тисячі запитів веб-сторінок в секунду, з'єднуються з магістралями безпосередньо. Оператори магістральних мереж реалізують таку можливість шляхом здачі в оренду приміщень (так званих готелів для операторів зв'язку) для установки устаткування серверних «ферм». Зазвичай в цих же приміщеннях розташовуються магістральні маршрутизатори, що забезпечує невелику довжину лінії, а значить, високу швидкість обміну.

Якщо пакет призначений для провайдера або іншої компанії, що обслуговується магістральним оператором, він передається з магістралі на найближчий маршрутизатор, де відбувається його відчуження. Проте місце призначення не обов'язково відноситиметься до даної магістралі - в світі їх досить багато. Для того, щоб можна було перекинути пакет на іншу магістраль, між ними існують точки входу в мережу (Network Access, NАР). Вони є спеціальними приміщеннями, заповненими маршрутизаторами: кожну магістраль повинен представляти щонайменше один маршрутизатор. Усередині цього приміщення розташована також локальна мережа, об'єднуюча устаткування, що все знаходиться в ній. Завдяки цьому пакети можуть передаватися з маршрутизатора на маршрутизатор, тобто, фактично, з магістралі на магістраль. Крім того, найбільш крупні магістралі зв'язані один з одним не лише через точки входу, але і безпосередньо. Це називається приватним рівноранговим зв'язком. Один з парадоксів інтернет-технологій полягає в тому, що частенько провайдери, які відкрито конкурують один з одним в боротьбі за клієнтів, в той же самий час організовують приватний рівноранговий зв'язок між собою.

Принципи проектування глобальних мереж

Звичайне проектування глобальних мереж включає етап підключення локальної мережі або деякого вузла до глобальної мережі. Для підключення локального вузла до глобальної мережі використовуються наступні пристрої:

При проектуванні підключень до глобальної мережі потрібно враховувати такі чинники, як вартість, необхідна смуга пропускання і вибір устаткування, сумісного з устаткуванням постачальника послуг глобальних мереж

Для підключення локальних мереж до глобальних зв'язків використовуються спеціальні виходи (WAN-порти) мостів і маршрутизаторів, а також апаратура передачі даних по довгих лініях -модеми (при роботі по виділених або комутованих аналогових лініях) або ж пристрої підключення до цифрових каналів (ТА - термінальні адаптери мереж ІSDN, пристрої обслуговування цифрових виділених каналів мереж ТDМ типа СSU/DSU і тому подібне).

Спосіб підключення до глобальної мережі залежить від типа цієї мережі і специфікацій постачальника мережевих послуг. Поширеним і простим способом підключення локального вузла до деякої глобальної мережі є використання модему, термінального адаптера (ТА), адаптера DSL або Х.25, встановленого на сервери що працює під управлінням систем UNIX, Windows 2000, NetWare. Іншим способом, що забезпечує ширший спектр можливостей, є установка сервера доступу, що має одне або декілька перерахованих пристроїв (модемів або адаптерів).

Для найбільш оптимального управління мережевим трафіком і для реалізації функцій брандмауера сервер або сервер доступу необхідно підключати безпосередньо до окремого інтерфейсу маршрутизатора, тобто не можна використовувати ті ж інтерфейси, з якими пов'язані комутатори і сегменти робочих груп. При такій організації мережі сервер або сервер доступу виявляється ближчим до мережевої магістралі, внаслідок чого зменшується кількість ретрансляцій сигналу, що несе, через деякий мережевий пристрій. На рис. 3 представлений типовий спосіб конфігурації топології локальної мережі для здійснення глобальних комунікацій.

Іншим способом підключення локальної мережі до глобальної є вживання маршрутизатора і пристроїв СSU/DSU (пристрій обслуговування каналу/пристрою обробки даних). Маршрутизатор дозволяє контролювати трафік глобальної мережі і може виконувати функції брандмауера для вхідного і витікаючого трафіку. На рис. 4 показано, як за допомогою маршрутизатора підключити локальну мережу до глобальної.

Для надшвидкісних підключень до глобальних мереж можна застосувати комутатор доступу до глобальної АТМ-мережі або модуль з аналогічними функціями в стоєчному мережевому пристрої. Такий комутатор з одного боку підключається до локальної мережі з використанням топології, представленої на рис. 3, а з іншої - до деякої АТМ-сумісної глобальної мережі (наприклад, до SONET).


Специфікації безпровідних регіональних мереж

Невелику регіональну мережу із зоною обхвату, рівною 90 м, можна побудувати на базі пристроїв стандарту 802.11b. При такому підході можна з'єднати дві будівлі, помістивши безпровідні мости (точки доступу) в мережах цих будівель. Безпровідні мости підключаються до розташованих на дахах будівель направленим антенам, що забезпечують двоточкові комунікації Можна вибрати яку-небудь з приватних специфікацій мереж з використанням ІК-випромінювання, до складу яких входять безпровідні мости, що знаходяться в будівлях, і направлені випромінювачі, розташовані на дахах будівель і створюючі вузький лазерний промінь. Деякі з цих приватних специфікацій забезпечують безперервну передачу даних між мостами з швидкістю до 20 Мбіт/с.

Приватні специфікації мереж з використанням радіохвиль можна застосовувати для створення регіональних мереж із зоною обхвату до 48 км. На коротких відстанях (до 4,8 км.) регіональні радіомережі можуть передавати інформацію із швидкістю 11 Мбіт/с і вище. У міру збільшення відстані зменшується швидкість передачі: до 1-2 Мбіт/с при відстані 48 км.

В даний час розробляються радіомережі, що забезпечують передачу даних на всіх напрямках на відстані до 56 км. Швидкості в цих мережах досягають 10 Мбіт/с. Є дві опрацьовувані специфікації: Multichannel Multipoint Distribution Service(MMDS) і Local Multipoint Distribution Service(LMDS).

Також для створення безпровідних регіональних мереж можна використовувати наземні системи СВЧ-зв’язки, які зазвичай забезпечують швидкості передачі до 10 Мбіт/с. При цьому доводиться запрошувати організації, що мають ліцензію на використання СВЧ-коммунікацій для організації мереж. Зазвичай наземні СВЧ-канали обходяться дорожчими, ніж системи з використанням радіохвиль і ІК-випромінювання, до того ж їх складніше експлуатувати.


Специфікації безпровідних глобальних мереж

Безпровідні глобальні мережі можна створювати на базі геосинхронних і низькоорбітальних (LЕО) супутників Землі. Орбіти геосинхронних супутників проходят на висоті 36 000 км. Для роботи з ними необхідно набувати часу у постачальників послуг. Якщо ви вирішили для реалізації глобальної мережі використовувати геосинхронні супутники, обговорите з постачальником послуг можливість установки ТСР-шлюзів між вашими передавальними вузлами і супутником. Цей шлюз використовується для такого налаштування ковзаючого вікна, аби воно відповідало затримці супутникових комунікацій. Крім того, шлюз забезпечує спеціальну синхронізацію підтверджень ТСР для прийнятих пакетів, а також дозволяє стискувати дані. Завдяки цим можливостям, ТСР-шлюз дозволяє значно, майже на 100 % збільшити швидкість ТСР/ІР-комунікацій з використанням геосинхронних супутників і наблизитися до швидкості 10 Мбіт/с, заявленою для цієї супутникової технології.

Глобальні мережі на базі LЕО супутників з'явилися в 2005 році. Орбіти супутників проходят на висоті від 700 до 1600 км. від Землі, внаслідок чого затримки набагато менше, ніж при використанні геосинхронних супутників. Видно, LЕО-спутники можуть забезпечити швидкості від 128 Кбіт/с до 100 Мбіт/с при передачі даних до супутника і до 700 Мбіт/с при передачі інформації від супутника.


Топології, що надаються постачальниками послуг глобальних мереж

Топології глобальних мереж зазвичай реалізуються вибраним постачальником послуг глобальних комунікацій. Вибирані вами послуги залежать гад необхідної смуги пропускання, від об'єму виділених засобів, а також від швидкості і типа інтерфейсів у вашій локальній мережі.

Якщо компанія постачальника послуг невелика або середнього масштабу, то цей постачальник може просто купити послуги в крупної компанії подібно до того, як оператор міжміських телефонних розмов набуває телефонних каналів в крупної телекомунікаційної компанії. Для обслуговування клієнтів дрібні постачальники можуть використовувати один пристрій (наприклад, маршрутизатор), підключений до крупної компанії через банк комутованих модемів або сервери доступу. Деякі дрібні постачальники пропонують послуги електронної пошти і деякі веб-сервер-сервіси (наприклад, персональні веб-сторінки). Крупні постачальники можуть Іфопонувати і інші служби: веб-сервер-хостинг, електронну пошту, служби архівації для персональних комп'ютерів і серверів, а також програмні ресурси і бази даних. Крупні постачальники пропонують комбіновані служби (ИЮІ, АТМ, І8ОМ, Т-лінії, 8ОМЕТ та інші), побудовані на основі оптоволоконних технологій з використанням різних рівнів надмірності.

Устаткування постачальника послуг і клієнтське устаткування

Постачальники послуг глобальних мереж мають зі свого боку різне устаткування: від банків комутованих модемів до груп каналів і інтерфейсів маршрутизаторів. Використовуване устаткування відповідає розміру компанії-постачальника. Крім того, устаткування постачальника повинне розташовуватися на декількох майданчиках. Інколи виконуються підключення до устаткування, яке знаходиться на супутникових точках присутності (роint оf рresence), розташованих далеко від основної розпорядливої станції, а інколи підключення здійснюються безпосередньо до устаткування цієї станції. Послуги, що набувають в невеликих Інтернет-провайдерів, можуть бути реалізовані на устаткуванні, що знаходиться в погано обладнаних приміщеннях. Такі ситуації потрібно ретельно проаналізувати, оскільки від надійності і продуктивності цього устаткування безпосередньо залежатиме якість послуг, що надаються вам.

Деякі постачальники кооперуються і розташовують своє комунікаційне устаткування в одних і тих же приміщеннях. Зазвичай це робиться для того, щоб організувати спеціалізовані служби, які вони не змогли б запропонувати самостійно. Такі заходи можуть бути дорогими і вимагати спеціальних заходів безпеки.

За допомогою технологій кабельного телебачення забезпечується передача даних, мови і відео в більшості районів країни. Злиття компаній кабельного телебачення і телефонних компаній привело до появи інтегрованих послуг майже у всіх районах СІЛА, для чого використовуються існуючі кабелі і точки присутності. Все, що потрібне клієнтові, - це кабельний модем і відповідне периферійне устаткування (наприклад, персональний комп'ютер і телефон). Такі засоби підключення до Інтернету швидко поширюються в районах СІЛА, що залишилися (частково сільських), і в інших країнах, в яких в даний час відсутні рентабельні способи підключення до Інтернету. Кабельні служби особливо добре личать для спільної передачі мови, відеозображень і даних. Інколи клієнт отримує власне устаткування від постачальника послуг глобальних мереж, а інколи повинен набувати його самого. До того ж, в даний час деякі виробники робочих станцій і серверів обладнали їх спеціалізованими пристроями, необхідними для підключення до глобальної мережі: модемами, термінальними адаптерами (ТА), адаптерами Х.25, О8Ь і ін. Ці ж виробники також випускають спеціалізовані сервери видаленого доступу зі вбудованими модемами, термінальними адаптерами і адаптерами О8Ь, а також з програмним забезпеченням для видаленого доступу (як, наприклад, служба Remote Access Service в системі Windows 2000).

Перш ніж вибрати постачальника послуг глобальних мереж, взнайте, яке устаткування пропонує конкретний постачальник для реалізації підключення до глобальної мережі. В деяких випадках ви можете придбати устаткування або у постачальника, або в іншій компанії, що продає мережеві пристрої. У інших випадках вам залишається лише вибрати варіант устаткування, яке пропонує сам постачальник. Коли ви вирішуєте, яке устаткування потрібно купувати, пам'ятаєте про те, що варто витратити трохи більше грошей і придбати найнадійніше устаткування, яке забезпечить вам безперебійний зв'язок.

Завдання 2. Діагностичні команди Windows XP TCP/IP

hostname - одна з основних утиліт ТСР/IР. Вона виводить ім'я системи, на якій запущена команда

arp - команда arp використовується для перегляду, додавання або видалення записів в таблицях трансляції адрес ІР у фізичні адреси. Ці записи використовуються при роботі протоколу Address Resolution ProtocolRР). Аби проглянути вміст занесених в кеш адрес ІР і МАС-адресов конкретної системи, потрібно набрати: аrр -а.

Синтаксис даної команди можна взнати, викликавши довідкову інфомацію arp.

ipconfig- ця команда відображає поточні налаштування ТСР/ІР. Крім того, може вивести звіт про адреси серверів DNS.

Ipconfig/all

Визначити за допомогою утиліти Ipconfig/all:

Netstat - Команда пеШаІ показує поточний статус і статистику підключень по ТСРЛР або ІЛ)Р. При цьому виводяться дані як про локальні, так і про видалені імена і порти активних мережевих з'єднань. Аби вивести всі активні підключення, відсортовані за збільшенням номери порту, необхідно набрати: netstat-n

route -ця команда потрібна для редагування або перегляду таблиці маршрутів ІР з командного рядка. Windows 2000/ХР використовує таблицю маршрутів у тому випадку, коли потрібно відшукати дорогу до видаленого комп'ютера по ТСР/ІР. Для перегляду таблиці маршрутів системи використовується route print.

nslookup - основна команда для діагностики проблем, пов'язаних з роботою DNS. Ця команда інтерактивна, після її виклику з'являється спеціальний командний рядок. Аби вивести список команд пзіооїшр, потрібно викликати довідку про цю утиліту. Підкоманда is, наприклад, виводить інформацію про домен DNS.

tracert - ця команда використовується для верифікації дороги через маршрутизатор між даною станцією і видаленою. Tracert фіксує число переходів або «стрибків» (hор), які потрібно було зробити на шляху до станції призначення. Наприклад, аби вивести трасу маршруту до http://mаіlu, потрібно набрати: tracert mail.ru

ping - гоманда ріп§ лежить в основі діагностики мереж ТСР/IР. Якщо до системи не удається «достукатися» за допомогою цієї команди, найімовірніше, з такою системою зв'язатися не удасться. Аби опитати станцію з ІР-адресом 192.168.100.1, слід набрати: ping 192.168.100.1

pathping - одна з найкорисніших нових команд діагностики ТСР/IР. Вона об'єднує функціональність ріng і tracert. Команда pathping опитує кожен маршрутизатор на дорозі між джерелом і приймачем сигналу, після чого фіксує затримки при кожній ретрансляції сигналу і втрати пакетів. Для використання pathping при тестуванні http://mаіlu необхідно набрати: С:\>mаіlu. Для виконання цих команд необхідно виконати наступні кроки:

  1. Пуск - Выполнить. У командному рядку ввести сmd і натиснути Еnter.

  2. Ввести команду і натиснути Еnter.


Завдання 3. Розробка структури глобальної мережі

1. Запустіть зі стартового меню програму NetCracker. Ознайомтесь з головним вікном додатка. Воно складається з браузеру устаткування зліва (і внизу), робочого вікна справа і головного меню зверху.

2. За допомогою лінійки прокрутки ознайомтеся з вмістом браузеру устаткування (закладка Devices). Групи пристроїв, помічені у вузлах знаком «+», розкриваються на складові.

3. Створіть новий проект Fі1е->New. Додавання устаткування у вікно проекту здійснюється шляхом перетягання відповідної іконки з вікна Devices внизу. Характеристики пристрою можна переглянути, натиснувши правою кнопкою миші на зображенні пристрою у вікні проекту і вибравши опцію Рroperties.

Приклад: Знайдіть комп'ютер в БД устаткування (LanWorkstations -> РСs -> GenericDevices -> РС) і перенесіть методом Drag-and-Drор іконку РС в основне вікно проекту ТОР. Потім знайдіть мережеву карту в БД устаткування (LANadapter -> Еthernet ->GenericDevices -> FastEthernet). Перенесіть іконку “FastEthernetAdapter"методом Drag-and-Drор на комп'ютер РС. Для мереж Ethernet можна вибрати і готовий «мережевий комп'ютер» EthernetWorkstations (LanWorkstations -> Workstations -> GenericDevices -> EthernetWorkstations). Додайте в основне вікно ще один такий комп'ютер і комутатор FastEthernet (Switches -> Workgroup -> Ethernet -> GenericDevices -> EthernetSwitch) і приступайте до з'єднання двох комп'ютерів через комутатор:

4. Порядок з'єднання пристроїв такий:

1) Вибрати на панелі інструментів інструмент Link devices

2)Переконатися, що модулі (комп'ютери, комутатори, концентратори), які ви плануєте з'єднати, мають сумісні мережеві порти, наприклад, Fast Ethernet. Це можна зробити вибравши «Рroperties» в контекстному меню пристрою, а потім закладку «Рorts».

  1. Клацнути лівою кнопкою миші спочатку по джерелу, потім по приймачу даного з'єднання.

  2. Натиснути в діалозі «Link Аssistant» на кнопку «Link», а також задати тип, довжину і інші характеристики середовища (довжина лінії не враховується при симуляції передачі даних в мережі).

  3. Закрити діалог, натиснувши на кнопку «Сlose».

 


У головному меню View -> Меdіа Соlors можна встановити свої кольори для кожного типа каналу зв'язку (відповідно: коаксіальний кабель, вита пара, оптоволокно, багатожильний кабель і радіоканал):

5. Трафік в модельованій мережі задається за допомогою майстра, що викликається кнопкою панелі інструментів «Set traffic».

  1. Наведіть покажчик миші на один із стандартних профілів трафіків, наприклад, «interlan traffic». Потім клацніть правою кнопкою миші і в контекстному меню виберіть даний профіль трафіку (пункт Select). При виборі профілю можна змінювати характеристики профілю (кнопка Edit), задаючи статистику розмірів дейтаграмм «transaction size», статистику моментів приходу дейтаграмм, пауз «Time between transactions», а також протокол рівня додатка «Аррlication Laver Рrotocol». Натиснувши на кнопку add, можна створити свій профіль трафіку з визначеними вами характеристиками. Трафік отримає ім'я Тraffic (номер), яке можна змінити вибравши в контекстному меню трафіку пункт Rename.

  2. Поглянути на визначені вами потоки даних в мережі можна так: Global -> Data Flow. Тут же можна відредагувати (у тому числі і видалити) властивості потоків і профілів трафіків. Враховуйте максимальні пропускні спроможності каналів передачі даних і не перенавантажуйте їх надмірно. Відмічено, що при перевантаженні на порядок індикатори статистики середовища NetCracker, дають невірні (довільні) дані.

5) При виборі трафіку клієнт-сервер, наприклад, профілю трафіку поштового клієнта «Е-mail (PОР)», встановите серверне застосування (у даному прикладі - поштовий сервер). Для цього в браузері оборудования (закладка Devices) знайдіть групу «Network and Enterprice software». Потім перенесіть ікону «Е-mail Server» методом Drag-and-Drор на комп'ютер-сервер.

Після такої установки програмного забезпечення можливо призначатиме клієнт-серверні трафіки. Призначати такі трафіки потрібно від клієнта до сервера: спочатку вибирати комп'ютер-клієнт, потім сервер. Додати інші види серверного трафіку можна у властивостях програмного забезпечення сервера:

Контекстне меню комп'ютера-сервера Соnfiguration -> Контекстне меню серверного програмного забезпечення Рroperties -> Закладка Тraffiс

При призначенні клієнт-серверного трафіку можна змінювати характеристики відповідей сервера, задаючи статистику розмірів дейтаграмм «Transaction size», статистику моментів приходу дейтаграмм/пауз «Time between transactions», а також протокол рівня додатка «Аррlication Lауеr Рrotocol».