Эмуляторы и симуляторы сетей ЭВМ. Для студентов технических специальностей

Эмуляторы и симуляторы сетей ЭВМ. Для студентов технических специальностей
Иван Андреевич Трещев

Игорь Александрович Кожин

Данная книга содержит описание работы симулятора Cisco Packet Tracer и эмулятора GNS3. В ней приведены основные отличия между данными категориями программного обеспечения. Приведены лабораторные работы для создания практических курсов по данному программному обеспечению.

Эмуляторы и симуляторы сетей ЭВМ

Для студентов технических специальностей

Иван Андреевич Трещев

Игорь Александрович Кожин

«Эмулятор, симулятор, имитатор – в чем же разница?» – студент 2-го курса.

«Самая могущественная команда? Конечно же show-running-config!» – инженер отдела технического сопровождения.

Специалист по сетям и телекоммуникациям Семен Васильевич Евсеев

Разработка сетевых инфраструктур, сбор материала Андрей Игоревич Рыжков

© Иван Андреевич Трещев, 2018

© Игорь Александрович Кожин, 2018

ISBN 978-5-4493-9748-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

В настоящее время существует довольно большое количество разнообразных устройств для организации сетей Ethernet. Данные сети получили самое широкое распространение в мире из-за дешивизны оборудования и простоты развертывания. Если говорить о сетях Fiber Channel то даже для них существует идеология FCoE.

Автор хотел бы выразить огромную благодарность студентам старших курсов принимавших участие в создании данной книги и Евсееву С. В. без которого ее создание было бы невозможным.

Мы живем в эпоху цифровых технологий и современным специалистам необходимы знания об устройстве сетей и систем связи. ЭВМ служит не только для формирования огромного количества документов, но и упрощает взаимодействие между пользователями.

В данной книге нет описания интернет, технологий электронной почты, пиринговых сетей, блок-чейн технологий и других механизмов существующих сегодня. Она скорее ориентирована на технических специалистов знакомых с курсом «Сети и телекоммуникации» и желающих более глубоко изучить механизмы взаимодействия сетевых устройств.

1 НЕМНОГО ОБ ЭМУЛЯТОРАХ И СИМУЛЯТОРАХ СЕТЕЙ

Для того, чтобы перейти к непосредственно к лабораторным работам, необходимо дать основную информацию о том, где и как будет работы будут выполняться.

Для проектирования, настройки и тестирования сетей необязательно иметь огромное количество оборудование под рукой. Для таких целей существует специальной программное обеспечение, называемое эмуляторами или симуляторами сетей.

Под эмуляторами подразумевается такой тип программного обеспечения, который позволяет копировать (или эмулировать) функций одной вычислительной системы (гостя) на другой, отличной от первой, вычислительной системе (хосте) таким образом, чтобы эмулированное поведение как можно ближе соответствовало поведению оригинальной системы (гостя). Эмуляция требует серьезных вычислительных мощностей хоста, что может упереться в определенные проблемы при работе с этим ПО.

Эмуляции могут подвергаться операционные системы (с помощью таких программ, как VirtualBox, Virtual Machine Manager, KVM, VMware Workstation, DOSBox), некоторые виды периферийных устройств, оптические устройства (Alcohol, DAEMON Tools, Nero Burning ROM), игровые консоли (PCSX2, Dolphin, Project64). Многие эмуляторы разработаны и доступны под лицензией GNU General Public License как открытое программное обеспечение. Лицензия GNU GPL предоставляет пользователю права копировать, модифицировать и распространять (в том числе на коммерческой основе) программы, а также гарантировать, что и пользователи всех производных программ получат вышеперечисленные права

Сетевые эмуляторы позволяют эмулировать на компьютере пользователя (хосте) различные сетевые устройства с их операционными системами (гости) и создавать связи между виртуальными и реальными устройствами с помощью моделирования сложных сетей. К таком типу программного обеспечения относится широко распространенный Графический симулятор сетей (Graphical Network Simulator-3, GNS3).

GNS3 – это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, с помощью которого можно создавать топологии сетей и эмулировать различные устройства с помощью виртуальных машин. С её помощью возможно скопировать операционную систему Cisco IOS с реального физического маршрутизатора Cisco и запустить его на виртуальном эмулированном маршрутизаторе Cisco в GNS3, или взять официальный образ системы и начать работать, что называется, «с чистого листа». Все данные, которые передаются в созданной топологии, можно перехватить с помощью анализатора трафика WireShark и проводить различные исследования. Так же GNS3 поддерживает устройства других поставщиков, отличных от Cisco.

Исключением для эмуляции в GNS3 (как и в любом другом продукте подобного рода) являются коммутаторы, так как работу коммутаторов практически невозможно эмулировать из-за особенностей самих устройств. В GNS3 их работа лишь симулируется. Так же из-за того, что устройства эмулируются на хосте, при увеличении топологии они будут потреблять все больше и больше ресурсов хоста, особенно это касается процессора.

Скачать GNS3 можно непосредственно с официального сайта проекта gns3.com (http://gns3.com/) или с официальной страницы GitHub github.com/GNS3/gns3-gui/releases (http://github.com/GNS3/gns3-gui/releases). О дополнительных возможностях данного продукта можно узнать в официальной документации docs.gns3.com (http://docs.gns3.com/). На момент написания данной книги актуальной версии GNS3 является 2.1.11.

Другой программой для симуляции сети является Cisco Packet Tracer.

Cisco Packet Tracer является официальным продуктом Cisco для студентов Сетевой академии, который имитирует сети Cisco. Данный продукт не поддерживает устройства других вендоров, а также лишь симулирует работу различных устройств в топологии, что сказывается на ограничениях функционала устройств. Однако Cisco Packet Tracer легко настраиваемый и потребляет на порядок меньше ресурсов хоста, в отличии от GNS3. Он может подойти для создания небольшой топологии, а также для создания различных учебных задач.

Официально получить данную программу можно только на сайте Сетевой академии netacad.com (http://netacad.com/), записавшись на курс «Introduction to Packet Tracer» netacad.com/ru/courses/packet-tracer/introduction-packet-tracer (http://netacad.com/ru/courses/packet-tracer/introduction-packet-tracer). Это и предлагается сделать нашим читателям.

2 НЕМНОГО О CISCO IOS

Для того, чтобы начать настройку маршрутизаторов, необходимо рассказать о режимах работы операционной системы Cisco IOS.

Cisco IOS (Internetwork Operating System – Межсетевая Операционная Система) – программное обеспечение, используемое в маршрутизаторах и сетевых коммутаторах Cisco. Cisco IOS является многозадачной операционной системой, выполняющей функции сетевой организации, маршрутизации, коммутации и передачи данных.

В Cisco IOS есть специфичный интерфейс командной строки (command line interface, CLI), который был скопирован многими другими сетевыми продуктами. Интерфейс IOS предлагает набор многословных команд, согласно выбранному режиму и уровню привилегий пользователя.

Все режимов пять:

1.Пользовательский режим. В данном режиме командная строка имеет вид (SW1>). Данный режим дает доступ к ограниченному количеству базовых команда для мониторинга системы. В нем нельзя совершать какие-либо настройки устройства;

2.Привилегированный режим. В данном режиме командная строка имеет вид (SW1#). Он дает доступ ко всем остальным командам;

3.Глобальный режим конфигурации. Командная строка имеет вид (SW1 (config) #). Данный режим позволяет вносить изменения, влияющие на работу всего устройства в целом;

4.Режим настройки линии. Командная строка имеет вид (SW1 (config-line) #). Он нужен для настройки доступа через консоль, SSH, Telnet;

5.Режим настройки интерфейса. Командная строка имеет вид (SW1 (config-if) #). Нужен для настройки интерфейса коммутатора или маршрутизатора.

Команды для изменения режимов:

1. Войти в привилегированный режим: SW1> enable

2. Выход из привилегированного режима: SW1# disable

3. Войти в глобальный режим конфигурации: SW1# configure terminal

4. Войти в режим настройки линии: SW1 (config) # line console 0

Команды в IOS не обязательно дописывать до конца – операционная система сама поймет, какую команду ввел пользователь. Так же для того, чтобы автоматически дописать название команды, используется кнопка Tab.

Каждому устройство Cisco можно назначить свое имя для удобного администрирования устройств. Изменим имя маршрутизатора на R1:

Router# configure terminal