Table Of ContentА.Е. Ермаков
ОСНОВЫ КОНФИГУРИРОВАНИЯ
КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ CISCO
Рекомендовано Экспертным советом по рецензированию
Московского государственного университета путей сообщения,
уполномоченным приказом Минобрнауки России
от 15 января 2007 г. № 10, к использованию
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по направлению подготовки
230700.62 «Прикладная информатика» ВПО.
Регистрационный номер рецензии 534
от 12 ноября 2012 г. базового учреждения
ФГАУ «Федеральный институт развития образования»
Москва
2013
ÓÄÊ 656.2:004
ÁÁÊ 39.275.7
E72
Ðåöåíçåíòû: ðóêîâîäèòåëü ãðóïïû îòäåëà ñåòåé è òåëåêîììóíèêàöèîí-
íîãî îáîðóäîâàíèÿ ÃÂÖ ÎÀÎ «ÐÆÄ» Е.А. Высотск ая; ïðîôåññîð êàôåäðû
«Èíôîðìàòèêà» ÐÃÓÏÑà, ä-ð òåõí. íàóê Н.Н. Лябах
Ермаков А.Е.
Å72 Îñíîâû êîíôèãóðèðîâàíèÿ êîðïîðàòèâíûõ ñåòåé Cisco: ó÷åá.
ïîñîáèå. — Ì.: ÔÃÁÎÓ «Ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèé öåíòð ïî îáðàçî-
âàíèþ íà æåëåçíîäîðîæíîì òðàíñïîðòå», 2013. — 247 ñ.
ISBN 978-5-89035-677-2
Ïðèâåäåíû îñíîâíûå ñâåäåíèÿ î ñåòåâûõ ìîäåëÿõ OSI, DoD è èåðàð-
õè÷åñêîé ìîäåëè Cisco, íàáîðå ïðîòîêîëîâ TCP/IP. Ïîäðîáíî ðàññìî-
òðåíû ñõåìà IP-àäðåñàöèè è àäðåñàöèÿ òðàíñïîðòíîãî óðîâíÿ. Äàí
êðàòêèé îáçîð êîììóòàòîðîâ è ìàðøðóòèçàòîðîâ Cisco, èõ ìîäóëåé è
èíòåðôåéñîâ. Îïèñàíû ìåæñåòåâàÿ îïåðàöèîííàÿ ñèñòåìà IOS, ðåæèìû
êîíôèãóðèðîâàíèÿ îáîðóäîâàíèÿ, èíòåðôåéñ êîìàíäíîé ñòðîêè. Îñîáîå
âíèìàíèå óäåëåíî êîíôèãóðèðîâàíèþ êîììóòàòîðîâ Cisco Catalyst,
âèðòóàëüíûì ëîêàëüíûì ñåòÿì (VLAN) è ïðîòîêîëó ðàñïðåäåëåííîãî
ñâÿçóþùåãî äåðåâà (STP) è èõ íàñòðîéêå. Ðàññìîòðåíû ïðèíöèïû ñòàòè-
÷åñêîé è äèíàìè÷åñêîé ìàðøðóòèçàöèè, ìàðøðóòèçèðóþùèå ïðîòîêîëû
âåêòîðà ðàññòîÿíèÿ è ïî ñîñòîÿíèþ ñâÿçè, èõ ïðåèìóùåñòâà è íåäîñòàò-
êè. Îòäåëüíàÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà ôèëüòðàöèè ñåòåâîãî òðàôèêà ñ ïîìîùüþ
ñòàíäàðòíûõ è ðàñøèðåííûõ ñïèñêîâ äîñòóïà.  çàêëþ÷èòåëüíîé ãëàâå
ðàññìàòðèâàþòñÿ âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ çàùèòîé àäìèíèñòðàòèâíîãî
èíòåðôåéñà îáîðóäîâàíèÿ, èñïîëüçóåìîãî äëÿ ïîñòðîåíèÿ êîðïîðàòèâ-
íûõ ñåòåé. Âñå ïðèìåðû íàñòðîéêè îáîðóäîâàíèÿ ïðîèëëþñòðèðîâàíû
ôðàãìåíòàìè ôàéëîâ êîíôèãóðàöèè. Ëàáîðàòîðíûå ðàáîòû, ïðèâåäåí-
íûå â ïðèëîæåíèè, ïîçâîëÿò ïðèîáðåñòè ïðàêòè÷åñêèå íàâûêè ïî
êîíôèãóðèðîâàíèþ êîðïîðàòèâíûõ ñåòåé Cisco.
Ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ ñòóäåíòîâ âóçîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî íàïðàâëåíèþ
ïîäãîòîâêè 230700 «Ïðèêëàäíàÿ èíôîðìàòèêà» (êâàëèôèêàöèÿ «áàêà-
ëàâð»), èçó÷àþùèõ äèñöèïëèíó «Êîðïîðàòèâíûå èíôîðìàöèîííûå
ñèñòåìû» âàðèàòèâíîé ÷àñòè ïðîôåññèîíàëüíîãî öèêëà.
Ìîæåò áûòü ïîëåçíî èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèì ðàáîòíèêàì, ñâÿçàí-
íûì ñ ýêñïëóàòàöèåé îáîðóäîâàíèÿ Cisco.
ÓÄÊ 656.2:004
ÁÁÊ 39.275.7
ISBN 978-5-89035-677-2 © Åðìàêîâ À.Å., 2013
© ÔÃÁÎÓ «Ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèé öåíòð
ïî îáðàçîâàíèþ íà æåëåçíîäîðîæíîì
òðàíñïîðòå», 2013
Введение
В настоящее время невозможно представить себе работу даже не-
большого офиса без компьютерной сети. Современные корпоратив-
ные сети строятся на основе активного сетевого оборудования — ком-
мутаторов и маршрутизаторов, для эксплуатации которых требуется
соответствующее техническое обслуживание. Это связано с тем, что
в процессе эксплуатации корпоративной сети необходимо добавлять
новых пользователей, изменять их полномочия и права доступа, пе-
ремещать пользователей из одной группы в другую и т.д. Для выпол-
нения этих работ технический персонал должен обладать соответ-
ствующей квалификацией в области конфигурирования коммутато-
ров и маршрутизаторов.
Фирма Cisco Systems является одним из мировых лидеров в облас-
ти разработки и производства сетевого оборудования. Она уделяет
большое внимание подготовке специалистов по настройке и конфи-
гурированию своего оборудования. Благодаря разветвленной сети
локальных академий Cisco [автор прослушал курс CCNA (Cisco Ser-
tified Network Associate) в одной из таких академий], а также широ-
кой информационной поддержке в виде книг, брошюр, презента-
ций и т.д. фирма обеспечивает подготовку значительного количества
необходимых специалистов. Однако в нашей стране картина не столь
радужна. Удаленность многих инженеров от информационных и об-
разовательных центров даже при наличии Интернета вынуждает
их восполнять пробелы в знаниях самостоятельно с помощью имею-
щихся книг и учебников.
К сожалению, переводы книг зарубежных авторов на русский
язык могут содержать неточности. Кроме того, вопросы, связанные
с принципом работы и настройки коммутаторов, рассматриваются
в одних книгах, а маршрутизаторов — в других. Поэтому человек,
решивший самостоятельно освоить администрирование корпора-
тивных сетей Cisco, вынужден искать ответы в больших по объему
3
книгах. Это и побудило автора написать учебное пособие, чтобы в
краткой и доступной форме изложить теоретические сведения о
функционировании сетевого оборудования и дать практические
рекомендации по его конфигурированию. Предполагается, что чи-
татель знаком с сетевыми технологиями и архитектурой Ethernet.
Все замечания и пожелания, касающиеся улучшения книги,
прошу направлять по адресу: [email protected].
Глава 1. МОДЕЛЬ OSI
В 1984 г. Международная организация по стандартизации ISO
(International Standards Organization) разработала модель, которая
сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется
моделью взаимодействия открытых систем (Open System Intercon-
nection reference model), или моделью OSI. Модель OSI определяет
различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные име-
на и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
В табл. 1.1 перечислены уровни модели и кратко описаны их функ-
ции.
Таблица 1.1
Уровни модели OSI
Название уровня Описание выполняемых функций
1 2
Уровень 7 — Обеспечивает взаимодействие между прикладными
прикладной программами и одним из сетевых протоколов, функци-
(application) онирующим на данном уровне
Уровень 6 — Форматирует данные: сжимает, шифрует, кодирует и
представитель- преобразует символы
ский (presentation)
Уровень 5 — Устанавливает, поддерживает и завершает соединение
сеансовый (сеанс) между двумя оконечными точками связи
(session) (обычно приложениями) путем настройки соответству-
ющих параметров
Уровень 4 — В зависимости от применяемого протокола на этом
транспортный уровне могут выполняться функции обнаружения и
(transport) коррекции ошибок, управления потоком данных,
мультиплексирования и т.д.
Уровень 3 — В основном отвечает за логическую адресацию и
сетевой (network) определение маршрута (маршрутизацию)
5
Окончание табл. 1.1
1 2
Уровень 2 — Обеспечивает физическую адресацию и управление се-
канальный тевой платой. Кроме того, на этом уровне в пакет добав-
(datalink) ляется последовательность FCS, позволяющая обнару-
живать некоторые ошибки
Уровень 1 — Преобразует биты в электрические импульсы, оптичес-
физический кие сигналы, радиоимпульсы со стороны отправителя и
(physical) выполняет обратное преобразование на стороне получа-
теля
Для передачи данных по сети от компьютера-источника к ком-
пьютеру-приемнику необходимо выполнить следующие операции:
– разбить данные на блоки;
– добавить информацию к каждому блоку, чтобы указать место-
нахождение источника данных;
– добавить информацию к каждому блоку, чтобы указать прием-
ник;
– добавить информацию синхронизации и информацию для
проверки ошибок;
– поместить данные в сеть и отправить их по заданному адресу.
Сетевая операционная система при выполнении этих операций
следует строго определенному набору процедур, которые называ-
ются протоколами (правилами взаимодействия). На практике при
реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы,
которые позволяют программному и аппаратному обеспечению раз-
личных производителей нормально взаимодействовать между со-
бой. Существует несколько наборов стандартных протоколов: мо-
дель OSI и ее модификация, называемая Project 802, Xerox Network
Systems (XNS).
1.1. Уровни модели OSI
В модели OSI сетевые функции распределены между семью
уровнями. Каждому уровню соответствуют различные сетевые опе-
рации, оборудование и протоколы. На каждом уровне выполняют-
6
ся определенные сетевые функции, которые взаимодействуют с
функциями соседних уровней, лежащих выше и ниже. Например,
сеансовый уровень должен взаимодействовать только с предста-
вительским и транспортным уровнями и т.д. Ниже описаны все
уровни и определены услуги, которые они предоставляют смежным
уровням.
Прикладной уровень (application) выполняет функцию взаимо-
дейс твия с прикладным программным обеспечением пользователя.
Точнее, он обменивается данными не с самим пользовательским
приложением, а скорее с сетевыми приложениями, которые при-
меняются в них. На этом уровне чаще всего используются следую -
щие протоколы: HTTP (Hypertext Transfer Protocol — протокол пере-
дачи гипертекста); FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи
файлов); TFTP (Trivial File Transfer Protocol — простой протокол пе-
редачи файлов); SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простой про-
токол передачи почты); POP3 (Post Office Protocol v3 — почтовый
протокол версии 3); Telnet (протокол работы с терминалами). Этот
уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и вос-
становлением связи после сбоев.
Представительский уровень (presentation) выполняет следующие
функции: трансляция форматов и синтаксиса прикладных программ
в форму, удобную для сети, шифрование данных и их сжатие (в слу-
чае необходимости). На этом уровне работает утилита, называемая
редиректором (redirector). Ее назначение — перенаправлять локаль-
ные операции ввода-вывода на сетевой сервер.
Сеансовый уровень (session) включает в себя функции преобразо-
вания имен абонентов в сетевые адреса, управления доступом к сети
на основе заданных прав доступа, а также взаимодействия абонентов,
участвующих в сеансе связи. На сеансовом уровне чаще всего исполь-
зуются следующие протоколы: RPC (Remote Procedure Call — вызов
удаленных процедур); LDAP и служба сеансов NetBIOS.
Транспортный уровень (transport) выполняет функции контроля
и исправления ошибок, нумерации передаваемых пакетов и конт-
роля порядка их следования, а также функцию согласования раз-
личных сетей между собой, например, двух локальных сетей: локаль-
ной и глобальной сети. Протоколы транспортного уровня: TCP
(Transmission Control Protocol — протокол управления передачей),
7
UDP (User Datagram Protocol — протокол пользовательских дейта-
грамм) и SPX (Sequenced Packet eXchange — упорядоченный пакет-
ный обмен).
На транспортном уровне используются два вида связи: с установ-
лением и без установления логического соединения. При использо-
вании логической связи с установлением соединения компьютер-ис-
точник передает получателю специальный сегмент SYN, с помощью
которого сообщает приемнику информации размер окна и его теку-
щий порядковый номер. Получив этот сегмент, компьютер-приемник
отправляет источнику служебный сегмент — подтверждение (ACK),
в котором также содержится информация о размере окна и началь-
ном порядковом номере. Наконец, источник отвечает на сегмент ACK
тоже подтверждением ACK. Этот процесс установления соединения
получил название трехэтапное квитирование.
В большинстве случаев связь с установлением соединения под-
держивает функцию гарантированной доставки информации. Дру-
гими словами, если в процессе передачи возникла ошибка, то ис-
точник осуществляет повторную передачу тех же блоков данных.
Все это приводит к тому, что количество служебной информации,
передаваемой вместе с пользовательскими данными, существенно
возрастает.
Этот недостаток отсутствует в связи без установления логическо-
го соединения. Однако практически полное отсутствие механизмов
исправления ошибок существенно снижает область применения та-
кого вида связи.
Сетевой уровень (network) обеспечивает логическую адресацию
сетевых устройств и определение маршрутов (маршрутизацию). Ме-
тоды логической адресации зависят от набора протоколов, но основ-
ные принципы их работы остаются одинаковыми. Подавляющее
большинство сетевых устройств — это компьютеры (хосты), которые
объединены в локальные вычислительные сети (ЛВС). Поэтому ло-
гические адреса разделены на две части: поле сети и поле хоста. Вмес-
те эти поля полностью описывают хост, но только в контексте сети.
Для передачи пакетов между сетями используются специализирован-
ные устройства третьего уровня — маршрутизаторы (router). На сете-
вом уровне используются протоколы IP (Internet Protocol) и IPX (In-
ternet work Packet Exchange — межсетевой пакетный обмен).
8
Канальный уровень (datalink) предусматривает выполнение таких
функций, как устранение коллизий, физическая адресация, распоз-
навание ошибок и фреймирования. Обычно все эти функции реали-
зует аппаратура сетевых адаптеров NIC (Network Interface Card) и их
программные драйверы, а также специализированные сетевые уст-
ройства второго уровня — коммутаторы (switches).
Подавляющее большинство ЛВС построено по технологии Ether-
net, в которой используется метод доступа к передающей (физичес-
кой) среде CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision De-
tection — множественный доступ с контролем несущей и обнаруже-
нием коллизий). Поэтому в любой момент времени только одно
устройство может передавать сигналы. Если же несколько устройств
одновременно будут пытаться осуществить передачу, то возникнет
так называемая коллизия.
Все сетевые устройства имеют физический адрес, в качестве кото-
рого используется уникальный MAC-адрес. Это 48-разрядный адрес,
который обычно записывают в виде 12 шестнадцатеричных цифр, та-
ких как 01-23-45-67-89-AB-CD-EF. Первые шесть цифр (24 разряда)
однозначно определяют производителя устройства, а последние
шесть — уникальный номер устройства. Обычно МАС-адрес «про-
шивается» в сетевой плате. Несмотря на то что максимальное число
устройств, адресуемых с помощью 48-разрядного адреса, превышает
2,8 · 1014, иногда в одной сети могут встретиться устройства, у кото-
рых МАС-адреса совпадают. Поэтому в последнее время многие се-
тевые устройства имеют МАС-адреса с перестраиваемой конфигу-
рацией.
Для обнаружения ошибок, которые могут возникнуть в процессе
передачи, на канальном уровне к фрейму добавляется концевик (так
называемое поле с контрольной суммой в конце фрейма) с последо-
вательностью FCS (Frame Check Sequence — контрольная последова-
тельность фрейма). Метод контроля с применением FCS предполага-
ет использование циклического избыточного кода (Cyclic Redundan-
cy Check — CRC), с помощью которого формируется четырехбайтовая
контрольная сумма, помещаемая в конец фрейма. На приемном кон-
це полученный фрейм подвергается той же процедуре обработки, и
если вычисленный код FCS не совпадает с исходным, то фрейм от-
брасывается как ошибочный.
9
На канальном уровне используется достаточно много различных
протоколов для преобразования пакетов, поступающих с сетевого
уровня, во фреймы. К числу наиболее распространенных протоколов
канального уровня относятся практически все протоколы 802 (802.2,
802.3, 802.5 и т.д.), LAPB (Link Access Procedure, Balanced — сбалан-
сированная процедура доступа к каналу), LAPD (Link Access Procedure
over the D channel — процедура доступа к D-каналу) и LLC (Logical
Link Control — управление логической связью).
Физический уровень (physical) — самый нижний в модели OSI. Он
выполняет преобразование передаваемых данных в электрические
или световые сигналы, распространяющиеся по кабелю, а также об-
ратное преобразование. На этом уровне используются такие аппарат-
ные средства, как соединительные кабели, повторители и концент-
раторы (hub).
1.2. Взаимодействие уровней модели OSI
Задача каждого уровня — предоставить услуги вышележащему
уровню, «маскируя» детали реализации этих услуг. При этом каждый
уровень на компьютере-источнике работает так, будто он напрямую
связан с таким же уровнем на компьютере-приемнике. Однако в дейс-
твительности связь осуществляется между смежными уровнями од-
ного компьютера — программное обеспечение каждого уровня реа-
лизует сетевые функции в соответствии с набором протоколов.
Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Пакет — это
единица информации, передаваемая между устройствами сети. Па-
кет проходит последовательно через все уровни программного обес-
печения. На каждом уровне к пакету добавляется некоторая инфор-
мация (форматирующая или адресная), которая необходима для пе-
редачи данных по сети. Например, приложение обращается с
запросом к прикладному уровню. На основании этого запроса про-
граммное обеспечение прикладного уровня формирует пакет стан-
дартного формата. Обычно пакет состоит из заголовка (AH — Appli-
cation Header) и поля данных. Заголовок содержит служебную ин-
формацию, которую необходимо передать прикладному уровню
компьютера-приемника, чтобы сообщить ему, какую работу надо вы-
10
