Laborator 2. Comutarea pachetelor

Cunoștințe și abilități ce vor fi dobândite

  • Procesul de comutare al switch-urilor
  • Popularea și conținutul tabelei de comutare
  • Spanning Tree Protocol (STP)

Cheat sheet

Packet Tracer

Exerciții

00. [5p] Introducere în Packet Tracer

Packet Tracer este un utilitar cu ajutorul căruia se pot simula topologii de rețea folosind hub-uri, rutere, switch-uri și calculatoare. Vom prezenta principalele componente din spațiul de lucru:

  • 1 - La apăsare vor apărea mai multe modele de rutere în dreapta acestuia. Este suficient să alegeți modelul “Generic” (Router-PT, nu Router-PT-Empty) și să îl plasați în zona de lucru (partea albă din mijloc) oriunde doriți.
  • 2 - La apăsare vor apărea mai multe modele de switch-uri în dreapta acestuia. Este suficient să alegeți modelul “Generic” (Switch-PT, nu Switch-PT-Empty, nu Bridge-PT) și să îl plasați în zona de lucru (partea albă din mijloc) oriunde doriți.
  • 3 - La apăsare vor apărea mai multe modele de hub-uri în dreapta acestuia. Este suficient să alegeți modelul “Generic” și să îl plasați în zona de lucru (partea albă din mijloc) oriunde doriți.
  • 4 - Se alege tipul legăturii (UTP straight, UTP cross-over, conexiune serială, etc.). Este suficient să alegeți primul tip de cablu (cel marcat Automatically Choose Connection Type, cu iconița unui fulger portocaliu), aceasta punând automat tipul legăturii dintre două echipamente. După selecția tipului de cablu apăsați pe echipamentele care se doresc a fi unite. În unele cazuri veți avea de ales portul echipamentului (ex. FastEthernet 0/1, FastEthernet 0/2, etc.)
  • 5 - La apăsare vor apărea mai multe modele calculatoare în dreapta acestuia. Este suficient să alegeți modelul “Generic” și să îl plasați în zona de lucru (partea albă din mijloc) oriunde doriți.
  • 6 - Se poate trimite un pachet între două entități de nivel 3 (calculator, router). După selectare, apăsați pe echipamentele între care vreți să trimiteți pachete. În chenarul din dreapta jos (7) va apărea pachetul trimis și status-ul recepției (“Last Status”). Puteți folosi butonul “Delete” (8) pentru a șterge istoria pachetelor trimise.
  • 9 - Se poate selecta modul de operare: Realtime (modul implicit) sau Simulation (se apasă pe tab-ul din spatele Realtime pentru a-l activa). În modul Simulation se poate vedea pas cu pas cum circulă pachetele între echipamentele active. În modul Simulation trimiteți un pachet și apoi apăsați pe butonul “Auto Capture/Play”.

Creați o topologie cu 2 switch-uri legate între ele și câte 2 calculatoare legate la fiecare din switch-uri. Înainte de a putea trimite pachete trebuie configurate adresele IP pe fiecare din calculatoare. La apăsarea unui click pe calculator, va apărea o fereastră prin care puteți configura calculatoarele. Mergeți pe tab-ul “Desktop” și apăsați pe iconița “IP Configuration”. Completați câmpul “IP Address” cu o adresă din intervalul 192.168.1.1 - 192.168.1.5 și câmpul “Subnet Mask” cu valoarea 255.255.255.0. Restul câmpurilor rămân goale.

Verificați conectivitatea între fiecare 2 calculatoare folosind facilitatea 6 prezentată mai sus.

Dacă ați introdus o comandă inexistentă în CLI este foarte posibil să se blocheze pentru o perioadă scurtă de timp terminalul și să vă afișeze un mesaj asemănător celui de mai jos:

R1# end
Translating "end"...domain server (255.255.255.255)

În acest caz folosiți combinația de taste: CTRL + SHIFT + 6 sau CTRL + ALT + 6

01. [10p] Switch vs. Hub

Vrem să urmărim diferențele între switch și hub. Vom folosi o topologie PacketTracer și vom simula transmiterea de pachete între stații.

În topologia PacketTracer de la această adresă se află 2 rețele de câte 4 calculatoare; diferența între topologii este dispozitivul de interconectare: una este cu un switch iar cealaltă este cu un hub. Așteptați ca porturile din switch să lumineze cu verde (nu cu portocaliu) și apoi trimiteți pachete între oricare 2 calculatoare în cele 2 topologii pentru a vă asigura că există conectivitate. (luminează cu portocaliu timp de circa 30 de secunde până când se definitivează rularea STP - Spanning Tree Protocol)

După ce ati verificat existența conectivității, intrați în modul “Simulation” și trimiteți câte un pachet între 2 calculatoare. Faceți acest lucru pentru ambele rețele. Observați ce pachete sunt generate în rețea în fiecare caz.

Ce puteți spune despre diferența dintre switch și hub? La ce nivel din stiva OSI rulează fiecare?

02. [15p] Popularea tabelei de comutare

Dorim să urmărim modul în care se populează tabela de comutare a unui switch.

La această adresă se afla o topologie formată dintr-un switch și 4 stații. Încărcați fișierul de topologie în Packet Tracer și așteptați ca porturile switch-ului să lumineze verde în loc de portocaliu (să fi rulat STP).

După cum ați observat de la exercițiul anterior, switch-ul comută pachetele doar către destinație, făcând acest lucru pe baza unei tabele de comutare (MAC Address Table).

Pentru configurarea unui switch, apăsăm pe iconița sa din fereastră albă din Packet Tracer. Va apărea o fereastră prin care putem configura switch-ul. Singurul “tab” de interes este cel denumit “CLI” (Command Line Interface). Apăsați tasta “Enter” cel puțin o dată ca să vedeți unde este cursorul. Acest CLI este specific Cisco si este format după cum urmează:

  • literele până la caracterul ”>” (mai mare) reprezintă hostname-ul echipamentului
  • caracterul ”>” semnifică faptul că sunteți autentificat ca un utilizator neprivilegiat (fără drepturi administrative)

Obtineti drepturi administative pentru a afisa tabela de comutare/MAC a switch-ului si observati ca este goala.

Tabela de comutare conține mai multe coloane dintre care două sunt de interes: coloana Mac Address specifică adresa MAC și coloana Ports specifică portului switch-ului. Tabela este, așadar, o asociere între o adresă MAC și un port. Spunem că tabelele au, pentru fiecare intrare, o componentă de potrivire și căutare (match) și o componentă de acțiune. În cazul tabelei de comutare, se caută o adresă MAC (partea de căutare) și se trimte pachetul pe portul aferent (partea de acțiune). Partea de căutare poate apărea o singură dată, partea de acțiune de mai multe ori: putem avea mai multe adrese MAC aferente unui port, iar o adresă MAC poate apărea cel mult o dată în tabela de comutare.

Aflati numele/numărul fiecărui port al unui switch si adresa MAC a unei statii.

Trimiteți un pachet de la PC0 la PC1. Afișați din nou tabela de comutare.

Observați adăugarea a două intrări. O intrare este generată la trimiterea pachetului PC0 la PC1 și alta la întoarcerea pachetului de la PC1 la PC0. O intrare conține adresa MAC a stației PC0 și portul pe care aceasta este legată la switch, iar cealaltă intrare conține adresa MAC a stației PC1 și portul pe care aceasta este, la rândul ei, legată la switch.

Trimiteți un pachet de la PC1 la PC2. Afișați din nou tabela de comutare. De ce a apare doar o singură intrare, nu două?

Trimiteți un pachet de la PC2 la PC3. Afișați din nou tabela de comutare. Ce observați?

Curățați tabela de comutare.

Intrați în modul “Simulation” și trimiteți un pachet de la PC1 la PC3. Ce observați? Urmăriți în fereastra “Event list” un sumar al pachetelor trimise.

Mai trimiteți încă un pachet de la PC1 la PC3. De ce s-a comportat diferit de data aceasta? Afișați din nou tabela de comutare.

Curățați tabela de comutare. Intrați în modul “Simulation” și trimiteți un pachet de la PC1 la PC3. La fiecare pas al simulării vizualizați tabela de comutare a switch-ului. Discutați cu asistentul dacă aveți întrebări legate de popularea tabelei de comutare.

03. [10p] Conținutul tabelei de comutare

Ne propunem să urmărim conținutul tabelei de comutare într-un scenariu cu 2 switch-uri.

La această adresă se găsește o topologie formată din 2 switch-uri; la fiecare switch sunt conectate câte 2 calculatoare. Încărcați fișierul topologie în PacketTracer și așteptați ca switch-urile să ruleze STP: după rularea STP, porturile switch-urilor vor lumina culoare verde.

Trimiteți pachete între orice 2 calculatoare din rețea și vizualizați tabela de comutare pe ambele switch-uri. Observați că un port poate avea asociate mai multe adrese MAC. Portul unui switch care are legătura cu celălalt switch cuprinde trei adrese MAC:

  • adresa MAC a portului celuilalt switch
  • adresele MAC ale stațiilor conectate la celălalt switch

Afișați tabela de comutare a switch-ului Switch0 și rețineți portul asociat adresei MAC a stației PC1.

Decuplați stația PC1 de la rețea apăsând pe beculețul verde de pe legătura la Switch0 a acestuia urmată de tasta Escape (un alt mod de a șterge o legătură se poate obține prin folosirea butonului în formă de “X” din dreapta, urmată de apăsarea pe elementul care se dorește a fi șters). După decuplarea calculatorului, urmăriți tabela de comutare și observați pierderea intrării aferente.

Folosiți un cablu Copper Straight-Through pentru a conecta stația PC1 la celălalt port disponibil al switch-ului Switch 0 (diferit de cel inițial). După rularea STP pe switch, trimiteți un pachet între PC1 și PC0. Observați popularea tabelei de comutare cu o nouă intrare corespunzătoare adresei MAC a stației PC1. O adresă MAC nu poate apărea de două ori în tabela de comutare a unui switch.

04. [20p] Intrări statice în tabela de comutare

Până în acest punct am observat cum se poate popula dinamic o tabela de comutare a unui switch. Ați văzut că în tabela de comutare intrările erau marcate cu DYNAMIC în dreptul coloanei Type.

Tabela de comutare se poate popula și static cu intrări predefinite pentru un anumit port. Dorim să configurăm intrări statice în tabela de comutare a unui switch.

Pentru a putea configura un echipament Cisco, trebuie să intrăm în modul de configurare. Astfel veți intra în modul de configurare. Acest mod îl veți recunoaște prin adăugarea sufixului (config) la prompt-ul CLI-ului. În acest mod puteți doar să realizați configurări, nu puteți vizualiza parametrii switch-ului (ex.: afișarea tabelei de comutare). sau combinația de taste Ctrl+z.

În topologia de la această adresă avem un switch și 4 calculatoare. Încărcați fișierul conținând topologia în PacketTracer și așteptați rularea STP: porturile switch-ului trebuie să lumineze verde, nu portocaliu.

Dorim să configurăm o intrare statică pentru stația PC1, stație conectată pe portul FastEthernet3/1 (sau Fa3/1) din switch și care are adresa MAC 0090.0C1A.03DE.

Trimiteți un pachet de la stația PC0 la stația PC1. Afișați tabela de comutare.

Se observă tipul STATIC pentru intrarea cu adresa MAC a stației PC1 și intrarea de tipul DYNAMIC pentru adresa MAC a stației PC0.

Creați încă o intrare statică pentru stația PC2 după modelul de mai sus. Verificați conectivitatea cu toate celelalte stații.

Goliți tabela de comutare.

Creați o intrare statică pentru portul din switch aferent stației PC3, dar în loc sa puneți adresa MAC a stației PC3, puneți o adresă MAC nevalidă (care nu există în rețeaua locală). Afișați tabela de comutare. Testați conectivitatea stației PC3 cu celelalte stații și afișați din nou tabela de comuntare. Observați prezența a două intrări MAC pe același port, una statică (introdusă mai devreme) și alta dinamică (adresa MAC a stației PC3).

O intrare statică are avantajul permanenței. În absența traficului, o intrare dinamică este ștearsă din tabela de comuntare după câteva minute. O intrare statică poate fi ștearsă doar explicit, prin folosirea comenzii clear mac-address-table.

Dacă dorim să configurăm acces exclusiv al stației PC3 în tabela de comutare, trebuie folosite comenzi de port security.

05. [10p] Configurație cu STP deja rulat

STP (Spanning Tree Protocol) reprezintă un protocol prin care switch-urile evită buclele în rețea (în special broadcast storms). Se creează un arbore de acoperire între switch-uri (un switch este root bridge, rădăcina arborelui) care stabilește o cale unică de a ajunge de la un switch la alt switch.

Pentru început, ne propunem să investigăm o rețea funcțională cu STP rulat. Pentru acesta descărcați topologia PacketTracer de la această adresă, încărcați-o în PacketTracer și așteptați circa 30 de secunde rularea STP: unele porturi nu vor mai avea lumini portocalii ci verzi.

Observați că unul dintre porturile switch-ului Switch1 (Fa0/1) este blocat din perspectiva STP, adică nu trimite pachete de date.

Pentru a popula tabelele de comutare ale switch-urilor trimiteți pachete de verificare a conexiunii între toate stațiile. După aceea, în modul Simulation trimiteți un pachet de la stația PC1 la stația PC2. Observați calea urmată de pachet: deși ar fi un drum mai scurt între Switch1 și Switch2, pachetul urmează calea Switch1, Switch0, Switch2. Asta întrucât legătura Switch1 – Switch2 este dezactivată. În topologia curentă, Switch0 este root bridge și este rădăcina arborelui de acoperire.

Pe fiecare switch deschideți consola si afisati arborele de acoperire.

Veți obține o informație precum cea de mai jos (pentru Switch1):

  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    32769
             Address     0007.EC9C.D291
             Cost        19
             Port        2(FastEthernet1/1)
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0060.5C08.3EDC
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa1/1            Root FWD 19        128.2    P2p
Fa0/1            Altn BLK 19        128.1    P2p
Fa2/1            Desg FWD 19        128.3    P2p

Informațiile care pot fi extrase din ieșirea de mai sus a comenzii sunt:

  • Adresa root bridge-ului (Root ID) este 0007.EC9C.D291, adică adresa unui port al Switch0.
  • ID-ul curent (al Switch1) este 0060.5C08.3EDC.
  • Portul Fa1/1 este în starea FORWARDING și este legătura către root bridge.
  • Portul Fa0/1 este în starea BLOCKED: parte a legăturii dezactivate Switch1 – Switch2

06. [10p] Rulare STP cu pornire switch-uri

Ne propunem să urmărim evoluția STP prin pornirea pas cu pas a switch-urilor.

Pentru început opriți toate switch-urile din topologia anterioară. Pentru aceasta dați click pe switch și în vederea fizică (Physical Device View) din interfață dați click pe butonul de On-Off (e în partea dreaptă a imaginii cu porturi a switch-ului).

Pentru început, reporniți Switch1. Afisati arborele de acoperire.

Veți obține un output de genul

  Spanning tree enabled protocol ieee
  Root ID    Priority    32769
             Address     0060.5C08.3EDC
             This bridge is the root
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec

  Bridge ID  Priority    32769  (priority 32768 sys-id-ext 1)
             Address     0060.5C08.3EDC
             Hello Time  2 sec  Max Age 20 sec  Forward Delay 15 sec
             Aging Time  20

Interface        Role Sts Cost      Prio.Nbr Type
---------------- ---- --- --------- -------- --------------------------------
Fa2/1            Desg FWD 19        128.3    P2p

Este vorba de o singură legătură activă, cu stația PC1, legătura în care Switch1 este root bridge.

Porniți apoi Switch2 și observați informațiile legate de STP pe Switch1 și Switch2. Observați că acum rolul de root bridge este deținut de Switch2, pentru că cele două switch-uri au priorități identice (32769) dar Switch2 are adresa MAC mai mică.

La fel, după pornirea Switch0 acesta va fi root bridge pentru că are adresa MAC mai mică.

Opriți Switch1 și observați schimbarea informațiilor despre STP și starea porturilor.

Reporniți Switch1. După ce Switch1 bootează și în timpul cât rulează STP (sunt porturi cu lumină portocalie), rulați show spanning-tree pe switch-uri și observați trecerea unor porturi prin starea LEARNING în care se stabilesc legăturile active din cadrul arborelui de acoperire.

07. [20p] Schimbare root bridge

Realizați o configurație în așa fel încât root bridge-ul topologiei anterioare să fie Switch1.

08. [BONUS - 10p] Multiuser Packet Tracer

Grupați-vă în echipe de câte 3 persoane. Acolo unde nu puteți să vă grupați 3, folosiți 2 persoane.

Fiecare creează o topologie de tip stea cu 4 switch-uri: un switch în centru, trei în exterior. Două dintre cele trei switch-uri le veți conecta la ceilalți membri ai echipei prin Multiuser Packet Tracer. Observați rularea STP.

Legați câte o stație la fiecare dintre switch-urile exterioare și dați stațiilor adrese din spațiul 192.168.1.1-192.168.1.10 cu masca 255.255.255.0. Verificați conectivitatea între stații.

Indicație: Accesați documentația chiar din Packet Tracer: Help → Contents → Multiuser.

rl/labs/02.txt · Last modified: 2019/10/07 09:53 by octavian.grigorescu
CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0