Компьютерные системы и сети. Проектирование компьютерных сетей в пакете OPNET

ТОМСКИЙ 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