Компьютерные системы и сети. Проектирование компьютерных сетей в пакете OPNET
.pdfТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
С.Г. Михальченко, Е.А. Еремеева
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ
Проектированиекомпьютерных сетей в пакете OPNET
Учебное методическое пособие
ТОМСК
2011
2
Министерство образования и науки Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники
С.Г. Михальченко, Е.А. Еремеева
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ
Проектирование компьютерных сетей в пакете OPNET
Учебное методическое пособие
2011
3
Михальченко С.Г., Еремеева Е.А.
Компьютерных систем и сети. Проектирование компьютерных сетей в пакете OPNET: Учебное методическое пособие. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2011. — 114 с.
Рассмотрены вопросы эксплуатации и развития компьютерных систем и сетей, вопросы доступа к среде передачи информации, способы коммутации и мультиплексирования, методы кодирования и адресации сетевых устройств. Изучаются вопросы установки, настройки и обслуживания аппаратного и программного обеспечения компьютерных информационных сетей.
Предназначено для подготовки магистров по направлению 210100.68 «Электроника и наноэлектроника». Профили магистерских программ: «Электронные приборы и устройства сбора, обработки и отображения информации», «Промышленная электроника и микропроцессорная техника».
Михальченко
С.Г.,
Еремеева Е.А., 2011ТУСУР, 2011
4 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1.Введение......................................................................................... |
8 |
2.Краткая инструкция по работе в среде моделирования |
|
OPNET IT GURU ACADEMIC EDITION..................................... |
9 |
2.1.Обзор требований к ПК.......................................................... |
9 |
2.2.Установка и настройка программы..................................... |
10 |
2.3.Структура OPNET................................................................. |
12 |
2.4.Основные инструментальные средства OPNET................. |
12 |
2.5.Ограничение лицензии......................................................... |
14 |
3.Лабораторная работа № 1. Знакомство с виртуальной средой |
|
для моделирования OPNET IT GURU. Изучение и сравнение |
|
принципа работы концентратора и коммутатора...................... |
16 |
3.1.Цель работы .......................................................................... |
16 |
3.2.Задание.................................................................................. |
16 |
3.3.Программа работы................................................................ |
16 |
3.4.Варианты индивидуальных заданий ................................... |
17 |
3.5.Пример выполнения лабораторной работы........................ |
18 |
3.5.1.Создание проекта и сценария 1 в OPNET IT Guru ...... |
19 |
3.5.2.Проектирование сети сценария 1.................................. |
23 |
3.5.3.Настройка объектов сети сценария 1............................ |
25 |
3.5.4.Проектирование сети сценария 2.................................. |
27 |
3.5.5.Выбор исследуемых статистик..................................... |
29 |
3.5.6.Настройка симуляции.................................................... |
31 |
3.5.7.Запуск моделирования................................................... |
32 |
3.5.8.Просмотр результатов................................................... |
33 |
3.6.Контрольные вопросы.......................................................... |
36 |
4.Лабораторная работа № 2 Протоколы маршрутизации RIP |
|
и OSPF. Протокол обмена управляющими сообщениями |
|
ICMP, Ping.................................................................................... |
38 |
4.1.Цель работы .......................................................................... |
38 |
4.2.Задание.................................................................................. |
38 |
4.3.Программа работы................................................................ |
38 |
4.4.Варианты индивидуальных заданий ................................... |
39 |
4.5.Пример выполнения лабораторной работы........................ |
41 |
4.5.1.Исследования работы протоколов RIP и ICMP........... |
41 |
4.5.1.1. Создание проекта и сценария 1.......................... |
42 |
4.5.1.2. Проектирование сети сценария 1....................... |
42 |
5 |
|
4.5.1.3. Настройка и конфигурирование объектов сети.... |
43 |
4.5.1.4. Настройка маршрутизации протоколов............. |
45 |
4.5.1.5. Настройка сбоя PPP-связи.................................. |
46 |
4.5.1.6. Установка инастройка запроса трафика ICMP.... |
47 |
4.5.1.7. Выбор исследуемых статистик........................... |
48 |
4.5.1.8. Настройка симуляции ......................................... |
49 |
4.5.1.9. Создание сценария 2 ........................................... |
49 |
4.5.1.10.Просмотр результатов......................................... |
50 |
4.5.2.Исследования работы протокола OSPF........................ |
51 |
4.5.2.1. Создание проекта и сценария 1.......................... |
52 |
4.5.2.2. Проектирование сети сценария 1....................... |
52 |
4.5.2.3. Настройка стоимости связи................................ |
53 |
4.5.2.4. Настройка запросов трафика.............................. |
54 |
4.5.2.5. Настройка адресации и параметров |
|
маршрутизации.................................................... |
55 |
4.5.2.6. Настройка симуляции ......................................... |
56 |
4.5.2.7. Проектирование сети сценария 2....................... |
56 |
4.5.2.8. Создание и проектирование сценария 3 ............ |
57 |
4.5.2.9. Просмотр результатов......................................... |
58 |
4.6.Контрольные вопросы.......................................................... |
59 |
5.Лабораторная работа № 3 Организация ЛВС многоэтажного |
|
здания ........................................................................................... |
60 |
5.1.Цель работы .......................................................................... |
60 |
5.2.Задание.................................................................................. |
60 |
5.3.Программа работы................................................................ |
61 |
5.4.Варианты индивидуальных заданий ................................... |
62 |
5.5.Пример выполнения лабораторной работы........................ |
62 |
5.5.1.Создание сценария 1...................................................... |
65 |
5.5.1.1. Проектирование сети сценария 1....................... |
65 |
5.5.1.2. Настройка свойств приложения Oracle.............. |
68 |
5.5.1.3. Настройка приложений, используемых в сети.... |
69 |
5.5.1.4. Настройка профилей........................................... |
71 |
5.5.1.5. Настройка оборудования для оконечных |
|
пользователей...................................................... |
72 |
5.5.1.6. Настройка серверов............................................. |
74 |
5.5.1.7. Выбор исследуемых статистик........................... |
75 |
5.5.1.8. Настройка и запуск симуляции .......................... |
75 |
5.5.1.9. Просмотр и анализ результатов.......................... |
75 |
6 |
|
5.5.2.Исследование сети второго сценария........................... |
76 |
5.5.2.1. Создание второго сценария................................ |
76 |
5.5.2.2. Настройка и запуск моделирования................... |
77 |
5.5.2.3. Просмотр и анализ результатов.......................... |
77 |
5.5.3.Исследование сети третьего сценария.......................... |
77 |
5.5.3.1. Создание третьего сценария............................... |
77 |
5.5.3.2. Настройка и запуск моделирования................... |
78 |
5.5.3.3. Сравнение результатов моделирование всех |
|
3 сценариев .......................................................... |
78 |
5.6.Контрольные вопросы.......................................................... |
78 |
6.Лабораторная работа № 4 Реализация подключения |
|
к интернету малой домашней сети............................................. |
80 |
6.1.Цель работы .......................................................................... |
80 |
6.2.Задание.................................................................................. |
80 |
6.3.Программа работы................................................................ |
80 |
6.4.Варианты индивидуальных заданий ................................... |
81 |
6.5.Пример выполнения лабораторной работы........................ |
82 |
6.5.1.Создание проекта и исследование соединения |
|
сценария 1....................................................................... |
83 |
6.5.2.Проектирование исследуемой сети .............................. |
83 |
6.5.3.Настройка и конфигурирование объектов сети........... |
84 |
6.5.3.1. Настройка приложений, используемых в сети.... |
84 |
6.5.3.2. Настройка профилей........................................... |
84 |
6.5.3.3. Настройка серверов Интернета .......................... |
85 |
6.5.3.4. Настройка профилей пользователей.................. |
85 |
6.5.3.5. Настройка генерирования трафика для |
|
пользователя PC1 Web Browser.......................... |
85 |
6.5.3.6. Настройка соединения с интернетом................. |
86 |
6.5.3.7. Выбор исследуемых статистик........................... |
86 |
6.5.3.8. Настройка и запуск моделирования................... |
86 |
6.5.3.9. Просмотр результатов......................................... |
87 |
6.5.4.Создание и исследование соединения сценария 2....... |
87 |
6.5.4.1. Просмотр результатов......................................... |
87 |
6.5.5.Создание и исследование соединения сценария 3....... |
88 |
6.5.5.1. Просмотр результатов......................................... |
88 |
6.5.6.Создание и исследование соединения сценария 4....... |
88 |
6.5.7.Сравнение результатов.................................................. |
88 |
6.6.Контрольные вопросы.......................................................... |
89 |
7 |
|
7.Лабораторная работа № 5 Межсетевой экран ........................... |
90 |
7.1.Цель работы .......................................................................... |
90 |
7.2.Задание.................................................................................. |
90 |
7.3.Программа работы................................................................ |
91 |
7.4.Варианты индивидуальных заданий ................................... |
92 |
7.5.Пример выполнения лабораторной работы........................ |
94 |
7.5.1.Создание сценария 1...................................................... |
94 |
7.5.1.1. Настройка и конфигурирование объектов сети.... |
95 |
7.5.1.2. Настройка приложений, используемых в сети.... |
95 |
7.5.1.3. Настройка профилей........................................... |
96 |
7.5.1.4. Настройка серверов Интернета .......................... |
96 |
7.5.1.5. Настройка профилей пользователей.................. |
97 |
7.5.1.6. Настройка параметров межсетевого экрана...... |
98 |
7.5.1.7. Настройка соединения «Межсетевой экран — |
|
Интернет............................................................... |
98 |
7.5.1.8. Выбор исследуемых статистик........................... |
98 |
7.5.1.9. Настройка моделирования.................................. |
98 |
7.5.2.Создание второго сценария........................................... |
99 |
7.5.2.1. Настройка параметров межсетевого экрана...... |
99 |
7.5.2.2. Настройка и запуск моделирования................... |
99 |
7.5.2.3. Анализ результатов............................................. |
99 |
7.6.Контрольные вопросы.......................................................... |
99 |
8.Творческое задание: Обеспечение безопасности |
|
компьютерных сетей и систем.................................................. |
100 |
8.1.Цель работы ........................................................................ |
100 |
8.2.Задание................................................................................ |
100 |
8.2.1. Требования кразрабатываемой компьютерной сети.... |
100 |
8.2.2.Требования к содержанию отчета по проделанной |
|
работе............................................................................ |
102 |
8.3.Варианты индивидуальных заданий ................................. |
103 |
8.4.Пример выполнения задания............................................. |
109 |
8.4.1.Настройка VPN соединения........................................ |
109 |
8.4.2.Определение VLAN в настройках объектов сети...... |
110 |
8.4.3.Настройка контроля доступа (ACL)........................... |
110 |
9.Организация самостоятельной работы. Применение |
|
рейтинговой системы ................................................................ |
112 |
10.Заключение............................................................................... |
113 |
11.Учебно-методические материалы по дисциплине................. |
114 |
8
1. ВЕДЕНИЕ
Целью преподавания дисциплины «Компьютерные сети и системы» является изучение программных и аппаратных комплексов взаимодействия информационных сетей в различных видах деятельности (инженерной, научно-исследовательской, управленческой, и др.), а также изучение основ современных способов передачи информации с использованием информационного, мультиплексирующего и коммутационного сетевого оборудования.
Задачи изучения дисциплины «Компьютерные сети и системы» состоят в последовательном изложении учащимся ознакомительного материала по основам информационных сетей (networking). Кроме того, к задачам дисциплины относится ознакомление учащихся с базовыми сетевыми интерфейсами, протоколами и стандартами.
В ходе изучения дисциплины «Компьютерные сети и системы» обучаемые знакомятся со способами передачи информации, получают представление о принципах, форматах, оборудовании и программном обеспечении телекоммуникаций, овладевают навыками практической работы с сетевыми программными утилитами и настройки сетевого оборудования (сетевой адаптер, коммутатор, маршрутизатор).
Изучение дисциплины предусматривает следующие виды учебной работы: лекции, практические занятия, лабораторные работы, самостоятельная работа.
Изучение курса заканчивается получением зачета по результатам выполненных контрольных и лабораторных работ.
Общая трудоемкость дисциплины «Компьютерные сети и системы» составляет 4 зачетные единицы.
Таблица 1.1
Вид учебной работы |
|
Всего часов |
Семестр |
|
|
10 |
|
||
|
|
|
|
|
Аудиторные занятия (всего) |
|
72 |
72 |
|
В том числе: |
|
|
|
|
Лекции |
|
14 |
14 |
|
Практические занятия (ПЗ) |
|
34 |
34 |
|
Лабораторные работы (ЛР) |
|
24 |
24 |
|
Самостоятельная работа (всего) |
|
72 |
72 |
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) |
|
|
зачет |
|
Общая трудоемкость 144 часа (4 зачетные единицы). |
|
|
|
9
2. КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ В СРЕДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ OPNET IT GURU ACADEMIC EDITION
OPNET IT Guru — это виртуальная среда для моделирования, анализа и прогнозирования производительности IT-инфра- структуры,в томчислеприложений, серверовисетевыхтехнологий.
OPNET IT Guru позволяет создать виртуальную сеть, которая моделирует поведение реальных сетей, включающих маршрутизаторы, коммутаторы, протоколы, серверы, и индивидуальные приложения. Среда виртуальной сети позволяет менеджерам информационных технологий, сетевым и системным планировщикам, оперативному персоналу более эффективно обнаруживать сложные проблемы, проверять правильность изменений прежде, чем они осуществлены, и планировать на будущее такие сценарии как рост трафика, сетевые отказы.
Данная академическая версия OPNET’a основана на коммерческой версии IT-Guru 9.1, которая может быть загружена с сайта производителя и использоваться бесплатно с некоторыми ограничениями лицензии.
2.1. Обзор требований к ПК
Системные:
Windows NT 4.0 — Service Pack 3, 5, или 6a; Service Pack 4 и 6 не поддерживаются;
Windows 2000 — Service Packs 1, 2, и 4 поддерживаются; Windows XP — Service Pack 1 или 2;
Windows Vista — Service Pack 1. Память: min 256 MB.
Место на диске: 200 MB (дополнительно 200MB требуется при установке);
min 20 MB дополнительного места на диске для создания новых моделей при выполнении лабораторных работ.
Дисплей: 1024x768 и более высокого разрешения, 256 и более цветов.
10
2.2.Установка и настройка программы
1.Загрузите программу с официального сайта OPNET www.opnet.com, для этого:
1.1.Зарегистрируйтесь, прейдя по ссылке: REGISTER AND DOWNLOAD.
1.2.Заполните данные в появившемся окне (Рисунок 2.1). Данные, обязательные для заполнения отмечены красным квадратом.
Рисунок 2.1 — Окно регистрации