Курс по основам компьютерных сетей на базе оборудования Cisco. Этот курс поможет вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA, так как за его основу взят курс Cisco ICND1.

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. Конечно, сетевое взаимодействие двух компьютеров на данном этапе звучит громко, мы просто соединим два компьютера и научим их взаимодействовать друг с другом, эту запись можно рассматривать как короткую инструкцию по работе с приложением Cisco Packet Tracer, так как она для того и создавалась, чтобы на практике показать интерфейс программы.

Итак, здесь не будет ничего сложно: мы просто создадим свой первый проект в Cisco Packet Tracer, который будет состоять ровно из двух компьютеров, а затем объединим этих два ПК в компьютерную сеть и убедимся, что это всё работает. Так же из этой записи вы узнаете о трудностях, с которыми сталкивались сетевые инженеры на заре развития компьютерных сетей, возможно, эта информация может кому-то показаться интересной, но в любом случае она будет полезной.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.6.1 Знакомство с интерфейсом Cisco Packet Tracer

Начнем знакомиться с программой, которая будет с нами на всем протяжении этих уроков, а если тема компьютерных сетей будет вам интересна, то будет продолжение, сделанное на основе курса Cisco ICND2, и там нам также потребуется Cisco Packet Tracer. К сожалению, подробное описание работы с интерфейсом – это утомительное занятие и более-менее детально я опишу этот интерфейс в видео, которое появится немного позже. Сейчас же обратите внимание на Рисунок 1.6.1, на нем продемонстрирован интерфейс Cisco Packet Tracer.

Рисунок 1.6.1 Интерфейс Cisco Packet Tracer 7.1

Белая область в центре – это поле для нашего творчества и экспериментов. Красный прямоугольник в левом верхнем углу – это меню для управления проектами Cisco Packet Tracer (здесь вы найдете информацию о том, как установить Cisco Packet Tracer на Windows), с ним мы практически работать не будем, и ему я не буду уделять внимание вообще, разобраться там нетрудно. Оранжевый прямоугольник показывает вспомогательные элементы, которые можно использовать при создании проектов в Cisco Packet Tracer (а здесь как установить и запустить Packet Tracer на Ubuntu 16.04). Выделим три самых важных: желтый листок позволяет добавить подпись в проекте, красный крестик позволяет удалять элементы проекта (соединительные линии, коммутаторы, маршрутизаторы, конечные устройства и т.д.), оранжевый овал позволяет окрасить определенную область в тот или иной цвет для наглядности.
Синим прямоугольником я выделил две иконки, которые позволяют генерировать трафик, чтобы понять, что происходит с данными на том или ином участке сети, например, таким образом можно сгенерировать IP-пакеты, FTP сообщения, HTTP сообщения и другое, а затем наблюдать за тем, что происходит с этим добром на том или ином участке сети.

Зеленый прямоугольник выделяет две иконки для изменения режима симуляции, их в Cisco Packet Tracer два: режим реального времени, который включен по умолчанию, этот режим похож на реальную жизнь и режим симуляции, который позволяет посмотреть, как изменяются данные на каждом участке при их передаче из пункта А в пункт Б. Большую часть времени мы будем проводить в режиме реального времени, но, когда нас будут интересовать мелкие, но важные детали, мы будем переходить в режим симуляции.

И наконец лиловый прямоугольник выделяет набор элементов, которые мы будем использовать в своих проектах Cisco Packet Tracer.

1.6.2 Собираем компьютерную сеть из двух ПК в Cisco Packet Tracer

Итак, теперь нам нужно собрать свою первую простую схему, которая будет состоять ровно из двух компьютеров. Обратите внимание на Рисунок 1.6.2, там я выделил прямоугольниками иконки, на которые нужно нажать, чтобы добавить компьютер в проект Cisco Packet Tracer.

Рисунок 1.6.2 Добавляем сетевые элементы в проект Cisco Packet Tracer

Сначала жмем на верхнюю иконку, выделенную красным прямоугольником, затем на нижнюю, после этого у нас появятся конечные устройства, представленные иконками справа. Компьютер, который я буду добавлять, выделен зеленым прямоугольником, но вы можете добавить ноутбук, но не торопитесь, сперва зажмите клавишу Ctrl, а потом кликните по элементу, который хотите добавить левой кнопкой мыши, это позволит вам добавить сразу несколько устройств одного типа в проект. Чтобы добавить элемент в проект, просто кликайте левой кнопкой мыши по большому белому полю, добавив два ПК в рабочую область, нажмите клавишу Esc, это позволит остановить процесс добавления и вернет курсор в режим выделения элементов. Должно получиться примерно так, как показано на Рисунке 1.6.3.

Рисунок 1.6.3 После добавления элементов в проект Packet Tracer

Теперь соединим два ПК проводом. Естественно, соединять мы будем медным проводом типа витая пара пятой категории. Мы еще не говорили про схемы обжима витой пары, но скоро это сделаем. Сейчас нам стоит отметить, что в Cisco Packet Tracer действует классическая схема соединения устройств: устройства одного уровня модели OSI 7 соединяются витой парой с перекрестной схемой обжима, а устройства двух разных уровней эталонной модели нужно соединять прямым кабелем. Стоит отметить, что сами соединительные линии относятся к физическому уровню модель OSI.

У нас два устройства одного уровням, компьютеры в Cisco Packet Tracer относятся к сетевому уровню модели OSI, таким образом для соединения компьютеров с коммутаторами нужно будет использовать прямой кабель, а для соединения компьютеров с маршрутизаторами нужно будет использовать перекрестный кабель, так как маршрутизаторы — это устройства сетевого уровня, а вот коммутаторы относятся к канальному уровню эталонной модели (ну да, есть L3 коммутаторы, но мы сейчас говорим про классическое представление). Соединение делается примерно так же, как и добавление новых устройств в проект. Обратите внимание на Рисунок 1.6.4.

Рисунок 1.6.4 Соединительные линии для устройств в Cisco Packet Tracer

Синим я выделил перекрестный кабель, зеленым выделен прямой кабель, но если вы не хотите озадачиваться вопросом выбора соединительных кабелей, то можете использовать иконку, выделенную черным прямоугольником, в этом случае Cisco Packet Tracer выберет соединительную линию самостоятельно, чаще всего приложение будет делать этот выбор правильно.

Теперь давайте соединим два ПК проводом. Для этого выделите нужный тип соединения, а затем щелкните левой кнопкой мыши по первому ПК, появится контекстное меню, как на Рисунке 1.6.5.

Рисунок 1.6.5 Контекстное меню Cisco Packet Tracer для соединения двух ПК

В этом меню нужно будет выбрать порт, который называется FastErhernet0, это обычный LAN-порт, точно такой же порт, который есть на вашем ПК, который вы используете для подключения к роутеру. Затем кликните левой кнопкой мыши по второму ПК и выберете аналогичный порт на нем. Все, мы соединили два ПК, если все нормально, то вы увидите зеленую индикацию, как на Рисунке 1.6.6.

Рисунок 1.6.6 Два ПК соединены, связность на физическом уровне появилась

Зеленые индикаторы говорят нам о том, что связь между устройствами на физическом уровне появилась, то есть наших два ПК увидели друг друга.

1.6.3 Настраиваем сетевое подключение между двумя ПК в Cisco Packet Tracer

Мы соединили два компьютера медным проводом, но пока что данные не будут передаваться между машинами, так как мы не настроили наши машины. Давайте это сделаем! Сперва делаем двойной клик по левому ПК, у нас появляется окно, как на Рисунке 1.6.7, сейчас нас интересует вкладка с названием Desktop, жмем на нее и видим примерно следующее.

Рисунок 1.6.7 Окно управления компьютером в Cisco Packet Tracer

На вкладке Desktop нас интересует раздел IP Configuration. Нажимаем на него и попадаем в режим IP-настройки левого компьютера, точно такие же действия нужно будет сделать и на правом ПК, чтобы попасть в этот режим. Обратите внимание на Рисунок 1.6.8.

Рисунок 1.6.8 Переходим в раздел IP конфигураций

В качестве IP-адреса левому ПК был задан (поле IP Address): 192.168.1.1, в качестве маски подсети (Subnet Mask): 255.255.255.0, ну а шлюз по умолчанию (поле Default Gateway) я заполнять не стал, так как шлюз по умолчанию не нужен для взаимодействия двух компьютеров в одной канальной среде (если этот термин сейчас не знаком, не пугайтесь, все станет ясно при разговоре о разнице между коммутаторами и маршрутизаторами). На правом компьютере нужно сделать все то же самое, но только IP-адрес нужно задать 192.168.1.2, а маска будет такой же: 255.255.255.0.

Рисунок 1.6.9 IP настройки компьютера

Теперь проверим правильно ли мы все настроили, воспользуемся утилитой Ping, которая есть в наших виртуальных ПК. Для этого: нажимаем два раза по левому ПК, переходим в раздел Desktop и нажимаем на иконку с названием Command Prompt, появится аналог командной строки, как в операционных системах семейства Windows или как окно эмулятора терминала в Unix-подобных операционных системах.

Рисунок 1.6.10 Командная строка виртуального компьютера в Packet Tracer

Если вы все сделали как я, то у левого ПК IP-адрес 192.168.1.1, а у правого 192.168.1.2, мы зашли на левый ПК, значит пинговать надо правый ПК, поэтому в нашей виртуальной командной строке пишем: ping 192.168.1.2, наш компьютер должен будет послать 4 ICMP-запроса своему соседу и получить на эти запросы четыре ответа, если все хорошо, то вы увидите примерно следующее:

[php]

C:\>ping 192.168.1.2

Pinging 192.168.1.2 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=128
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128

Ping statistics for 192.168.1.2:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 0ms, Maximum = 1ms, Average = 0ms

[/php]

Такую же операцию можно выполнить с правого ПК, но пинговать нужно будет IP-адрес 192.168.1.1. Итак, мы реализовали простую схему с двумя ПК и заставили их взаимодействовать друг с другом. Заодно нам удалось познакомиться с интерфейсом Cisco Packet Tracer.

1.6.4 А как раньше работали компьютерные сети?

Сейчас мы сделали одну очень простую вещь: соединили два компьютера в сеть и научили их общаться друг с другом, и все это было очень просто и быстро. В реальном мире все было бы примерно также просто, достаточно взять два компьютера, соединить их сетевые интерфейсы медным патч-кордом и сделать примерно такие же настройки. При этом не важно: какая операционная система используется (это может быть Windows, какой-нибудь дистрибутив Linux, Mac, FreeBSD и другие), кто производитель сетевой карты на компьютере (Cisco, D-Link, Realtek, TP-Link или какой-нибудь китайский ноунейм). Главное, чтобы эти устройства работали в единой логике и по единым стандартам. А это означает, что в современных реалиях при построении сети, мы можем выбирать любых производителей как программного обеспечения, так и физических устройств. Всё что нас будет интересовать: технологии, которые поддерживает то или иное устройство и технические характеристики этого устройства.

Но поверьте, так легко и просто было не всегда. Были темные времена, когда компьютерные сети были моновендорными, а это означает следующее: если вы хотите построить сеть с использованием компьютеров IBM, то программное обеспечение вы должны использовать от IBM, сетевые устройства от IBM, ну и так далее. Если вам что-то не нравится в своей сети, основанной на IBM, то у вас было два пути решения:

1. Уйти на оборудование и программное обеспечение другого вендора, например, на Novell. Это самый дорогой и долгий способ, так как вам бы пришлось переделывать и перенастраивать всю свою сеть.
2. Второй способ несколько более дешевый. Если вам не хватало функционала вашей сети, построенной на IBM, вы могли прийти в офис к IBM, дать им денег и сказать: вот IBM тебе деньги, сделай нам вот эти и вот эти функции, и IBM могла бы реализовать ваши идеи, а могли бы сказать: нет, мы этого делать не будем и деньги ваши нам не нужны.

Но, как уже говорилось ранее, сейчас таких проблем нет. И для дальнейшего разговора нам важно понимать, как системы связи и компьютерные системы дошли до такого состояния, и почему в данный момент времени мы, сетевые инженеры, в большинстве случаев никак не привязаны к производителям программного обеспечения и оборудования.

Для нетерпеливых дадим ответ здесь, а подробный разговор будет далее. В современном мире действуют четко прописанные стандарты, которые определяют взаимодействия между устройствами на всех этапах сеанса связи (кстати, стоит сказать, что на моем сайте есть подробное описание протокола HTTP). Эти стандарты появились при решении задачи декомпозиции такого сложного процесса, как сетевое взаимодействия. Декомпозиция – это разбиение одной большой сложной задачи на несколько более маленьких и простых.

В процессе декомпозиции задачи сетевого взаимодействия было выработаны две модели этого самого сетевого взаимодействия. Одна из этих моделей была разработана в процессе теоретических изысканий и называется она эталонная модель сетевого взаимодействия или OSI 7, а вторая модель была разработана инженерами практиками и называется она модель стека протоколов TCP/IP.

Первая модель более подробно и прозрачно описывает принципы сетевого взаимодействия, но ее протоколы и стандарты так и не были реализованы производителями сетевого оборудования. Вторая модель не так подробна, но зато ее протоколы и стандарты используются повсеместно. С этими моделями мы еще разберемся.

1.6.5 Выводы

Давайте подведем итог нашему разговору. Здесь мы познакомились с интерфейсом Cisco Packet Tracer 7.1, нужно заметить, что интерфейс Packet Tracer ничем не отличается для различных операционных систем, я для этих публикаций использовал Cisco Packet Tracer для Windows, но абсолютно то же самое и точно так же нужно будет сделать в Packet Tracer на Ubuntu.

Также мы с вами собрали простую схему из двух компьютеров и научили их взаимодействовать друг с другом и оказалось, что это не так уж и сложно, важный вывод заключается в том, что наши устройства начали взаимодействовать между собой, поскольку работают в единой логике и по единым стандартам, когда-то такого удовольствия сетевые инженеры не имели и сети были моновендорными.

Сейчас сети мультивендорные: можно использовать устройства различных производителей с разным программным обеспечением, и это всё прекрасно будет работать. К такой ситуации привело то, что задача передачи данных по сети на самом деле очень сложная, и для ее реализации был применен метод декомпозиции, в результате мы получили две модели сетевого взаимодействия: в ходе теоретических изысканий была выработана эталонная модель OSI 7, а в ходе практических наработок была создана модель стека протоколов TCP/IP, на основе которой работают современные компьютерные сети.