Praca urządzeń w sieciach komputerowych opartych na technologii IP

Transkrypt

1 Praca urządzeń w sieciach komputerowych opartych na technologii IP 1. Wstęp Niniejsza pomoc jest skierowana i zredagowana dla osób nie posiadających jeszcze wiedzy i umiejętności konfigurowania urządzeń do pracy w sieciach komputerowych, bądź teŝ stworzenia prostych tymczasowych sieci komputerowych opartych na technologii IP, połączeniu skrętką UTP kat.5 i wtykach RJ45. KaŜde urządzenie wyposaŝone w kartę sieciową (NIC Network Identyfication Card) przystosowane do pracy w sieciach komputerowych opartych na technologii TCP/IP, moŝna podłączyć do sieci IP (Internet Protocol), lokalnej LAN (Local Area Network - sieć o wiele większej przepustowości niŝ Internet), jak teŝ wyprowadzić je dalej, w sieci WAN (Wide Area Network sieci rozległe powstałe poprzez połączenie wielu istniejących juŝ sieci LAN), czy w reszcie mieć dostęp do urządzeń IP poprzez sieć Internet. 2. Podstawy Nie zagłębiając się w szczegóły działania sieci IP i bazując na podstawowych jej strukturach, kaŝde urządzenie za pośrednictwem kabla jest podłączone do sieci poprzez urządzenia kierujące ruchem w sieci, typu koncentrator (Hub), przełącznik (Switch), most (Bridge), bądź teŝ ruter (Router). KaŜde z tych urządzeń ma swoje przeznaczenie i moŝliwości. Wyjątkiem będzie połączenie dwóch urządzeń IP za pośrednictwem kabla bezpośrednio ze sobą, za pomocą kabla skrosowanego, o odpowiednim przeplocie par przewodów. KaŜde urządzenie aktywnie uczestniczące w ruchu danych w sieciach IP musi posiadać adres, jest nim adres IP unikalny dla sieci w której się aktualnie znajduje. Urządzeniami pozwalającymi na komunikacje urządzeń pomiędzy róŝnymi sieciami IP, w tym teŝ z Internetem, są rutery i mosty wymienione wcześniej. To ich konfiguracja jest istotna, jeśli urządzenie ma pracować na zewnątrz, tj. w innych sieciach komputerowych, jak teŝ w Internecie. Jeśli uzyskując dostęp do Internetu nie skorzystaliśmy z opcji uzyskania stałego adresu publicznego IP, nasz ruter który ma zapewnić połączenie pomiędzy urządzeniami w sieci, warto Ŝeby obsługiwał funkcje DDNS (Dynamic Domain Name Server obsługa stałych nazw domen w przypadku zmiennych adresów IP). 1

2 3. Istotne zagadnienia W tej części przedstawione juŝ zostaną konkretne przykłady i schematy wspomnianych wcześniej tematów, na poziomie wystarczającym do podstawowej konfiguracji urządzeń w sieciach IP Okablowanie Podłączając urządzenie IP do sieci komputerowej, naleŝy zastosować kabel o odpowiedniej sekwencji/przeplocie przewodów. Najpopularniejszym będzie skrętka komputerowa UTP kat.5. (4 pary przewodów) zakończona odpowiednio zarobionymi wtykami RJ45. Podłączając się do sieci juŝ istniejącej (połączenie ze przełącznikiem, mostem, ruterem) zastosujemy przewód bez przeplotu (kabel prosty ), natomiast tworząc tymczasowe połączenie bezpośrednio z komputerem uŝyjemy kabla skrosowanego (kabel crossover ). PoniŜej przedstawiono schematy przeplotu Ŝył obu typów kabli. Schemat prze-krosu Ŝył w skrętce UTP Kat.5E juŝ pod standard 100-Base-T 3.2. Adresowanie IP i porty 2

3 Obecnie kaŝdy adres IP urządzeń w sieciach IP, składa się z kilku części. Jest adres główny potrzebny do uzyskania połączenia z juŝ skonfigurowanym urządzeniem, maska sieci określająca w jakiej sieci dane urządzenie ma pracować oraz brama, będąca adresem urządzenia w sieci, przez które zachodzi wymiana danych pomiędzy sieciami. KaŜda z tych danych adresu IP jest zestawieniem czterech członów liczb o wartościach od 0 do 255, i tak adres IP urządzenia moŝe przyjąć wartość, np.: , o masce: i bramie: , zestawiając te dane pod sobą w formie w jakiej najczęściej będziemy je widzieć podczas konfiguracji Obserwując maskę (swego rodzaju filtr) moŝemy odczytać obrazowo cały adres następująco Urządzenie znajduje się w sieci X (podpisana maska pokazała nam, Ŝe nad wartościami 255 znajduje się adres sieci) pod numer X=93 (ostatni człon, pod którym wartość maski wynosi 0), gdzie np. ruterem łączącym tą sieć x z inną jest komputer o adresie IP (on oczywiście teŝ musi mieć ustawioną identyczną maskę). Tak więc chcąc połączyć tymczasowo rejestrator z komputerem, moŝna wzorować się na poniŝszym przykładzie, gdzie bramą będzie adres IP komputera (w komputerze ustawiamy adres IP i bramę tą samą, mimo Ŝe moŝe on nie być podłączony dalej do innej sieci z innej karty sieciowej). Dodatkiem, który pozwala na swego rodzaju efektywną segregacje typów danych wysyłanych w sieci, są porty. KaŜda z usług w sieci ma pewne porty dedykowane do swego rodzaju działań, np.: strony www są domyślnie dedykowane na porcie 80, jest jeszcze wiele zarezerwowanych portów do działań typowych dla sieci komputerowych. Porty, które moŝna wykorzystywać w celach nie tak powszechnych, są porty przyjęte powyŝej UWAGA!!! W sieciach, gdzie za konfiguracje i działanie sieci jest odpowiedzialna osoba, administrator sieci, informatyk, naleŝy z nim skonsultować wszelkie podłączanie urządzeń. Powinien on określić jaki adres i port komunikacyjny jest wolny, czy moŝna skorzystać z funkcji DHCP. Porty trzeba skonsultować we dwoje, niektóre urządzenia potrzebują kilku portów aby móc w pełni funkcjonalnie działać Transmisja Istotnym aspektem, podczas tworzenia sieci komputerowych LAN i WAN dedykowanych do pracy przy szczególnie duŝych obciąŝeniach, jakimi są niewątpliwie transmisja wideo i audio, jest przepustowość sieci komputerowej liczona w Kb/s (Kilo bity na sekundę). Powszechnie przyjętymi jednostkami ilości/szybkości przesyłanych danych jest bit (b), najmniejsza jednostka danych cyfrowych 0 lub 1. Nie naleŝy ich mylić z Bajt ami (B), która to wartość wynosi 8 krotność ilości bit ów, jednak jest to jednostka miary, bardziej dotycząca objętości i wielkości danych. PowyŜsza wzmianka o transmisji powinna, zawsze zmuszać do zastanowienia się, czy juŝ istniejące połączenie sieciowe lub mające zostać stworzone na potrzeby systemu, będzie wystarczającym. Modemy telefoniczne mają średnio moŝliwość transmisji ok. 56 Kb/s (ok bitów na sekundę), co dzieląc na 8, daje nam pewną przybliŝoną wartość 7KB (ok Bajtów na sekundę). Średni rozmiar jednej klatki filmu w wysokiej jakości rozdzielczości 704x576, juŝ w formacie skompresowanym do formatu, np. MPEG-4 potrafi zająć nawet i 3

4 20KB. Co analizując, zakładając idealne połączenie i pomijając inne dane sterujące, przesyłane w sieci komputerowej, daje nam moŝliwość przesłania przez modem ok. 1/3 klatki obrazu na sekundę. W przypadku chęci stworzenia systemu działającego równieŝ w sieci Internet, dającego nam podgląd z kilku kamer o duŝej rozdzielczości i szybkim odświeŝaniu klatek, na duŝe odległości jest zadaniem niezwykle trudnym i zabierającym duŝą cześć takiego łącza. NaleŜy pamiętać, Ŝe oprócz samych obrazów w ewentualnej komunikacji, dochodzą jeszcze strumienie bitów odpowiadających za właściwe ich wysyłanie i kierowanie w sieci., co w przypadku sieci lokalnych LAN jest znikome, a szybkość jest ogromna, tak w przypadku sieci Internet jest cięŝkie do przewidzenia. W sieci lokalnej LAN moŝemy mieć średnio od 1 do np. 2-3 urządzeń pośredniczących w transmisji, które z kolei równieŝ zajmują się transmisją pomiędzy innymi urządzeniami w sieci. Obecnym standardem sieci LAN jest prędkość minimum 100Mb/s ( bitów na sekundę), w porównaniu do 56Kb róŝnica jest kolosalna, ale i urządzeń w takich sieciach jest mniej i nie wszystkie są tak absorbujące). W sieciach WAN, Internet obecnym powszechnym łączem o dobrych parametrach jest 2Mb/s ( bitów na sekundę), większe firmy mogą sobie pozwalać na większe moŝe i nawet dochodzące do 10Mb/s. NaleŜy pamiętać jednak, Ŝe odległości przesyłu są odwrotnie proporcjonalnie większe do szybkości transmisji, po drodze musi być o wiele więcej urządzeń pośredniczących, przekierowujących sygnał dalej do celu (nie 1-3, ale dziesiątki lub nawet i setki). zaleŝnie od odległości, sieci róŝnych operatorów. Muszą one teŝ zajmować się obsługą nie tylko naszego łącza ale i setek innych uŝytkowników. Z uwagi na taki stan rzeczy średnie pasmo wymagane do akceptowalnego poziomu sygnału przy standardowych kosztach warto zawyŝyć, o około 30%... co zminimalizuje zawód dokładnych kalkulacji dla sieci Internet. KaŜde urządzenie ma swoje algorytmy wysyłania sygnału i dla kaŝdego urządzenia warto zapoznać się z jego specyfikacją i zaleceniami producentów, celem uniknięcia nieporozumień Automatyczna adresacja IP - DHCP DHCP jest swego rodzaju opcją/usługą w sieciach komputerowych, pozwalającą na szybką automatyczną adresacje i podłączenie nowego urządzenia do sieci. Zakres manualnej konfiguracji urządzenia ogranicza się wtedy jedynie do podłączenia fizycznego, tj. podłączeniem urządzenia kablem UTP (RJ45), manualnym włączeniem opcji DHCP i odczytanie nadanego adresu IP. Taki oto przywilej łatwej konfiguracji urządzenia jest moŝliwy tylko i wyłącznie wtedy, kiedy w sieci jest skonfigurowany przez jej administratora serwer DHCP, zarządzający adresami w sieci Routing / przekierowanie / trasowanie Podłączenie urządzenia do sieci komputerowej LAN, wymaga jedynie połączenia go kablem, nadania mu adresu IP, maski i bramy ręcznie lub z DHCP. JeŜeli sieć i urządzenia do niej wpiętych nie mają innych specyficznych aplikacji typu zapory ogniowej FireWall, które by blokowały właściwy przepływ danych, to urządzenie juŝ powinno być w sieci widoczne i gotowe do działania. 4

5 Zawansowana i głębsza wiedza i zdolności zaczynają być potrzebne w momencie, kiedy chcemy udostępnić połączenie z urządzeniem, pomiędzy róŝnymi sieciami komputerowymi. Ruter i most, są urządzeniami niezbędnymi do nawiązania komunikacji z sieciami zewnętrznymi. Obecnie często są to urządzenia łączące w sobie obie ich funkcjonalności. Dla przykładu, rejestrator DVR mający adres podłączony do routera (podana w ustawieniach brama-adres routera ), jest nieosiągalny dla komputera z adresem publicznym np (jest to adres zewnętrzny komputera w sieci Internet). Aby komunikacja mogła zostać nawiązana przez urządzenie zewnętrzne , musi ono najpierw się połączyć z ruterem w której dany rejestrator się znajduje. Ruter swój adres zewnętrzny (od strony Internetu) ma powiedzmy Dopiero wtedy ruter, dobrze skonfigurowany, wie gdzie ma pokierować dalej to połączenie, do odpowiedniego adresu IP po odpowiednim porcie Porty komunikacyjne KaŜde urządzenie komunikuje się na wybranym/konfigurowalnym, bądź z góry określonym przez producenta porcie. KaŜda seria rejestratora moŝe wykorzystywać inną pulę portów komunikacyjnych. Urządzenie zapewniające podgląd przez przeglądarki WWW (Internet Explorer) najczęściej korzystają z uniwersalnego portu 80, jednak sam ten port nie zawsze jest wystarczalnym, producent korzysta z tego portu jako portu inicjującego, natomiast główna transmisja obrazu i dźwięku zachodzi po portach indywidualnych. Sprawa portów komunikacyjnych, jest szczególnie istotna, kiedy urządzenie jest udostępniane w sieci Internet (routing), jak teŝ sieć komputerowa jest siecią zabezpieczoną przez zapory FireWall. NaleŜy zapewnić odpowiednie przekserowanie portów (forwarding) jak teŝ otwarcie określonych portów na tablicach zapór FireWall. 5

6 3.7. Zmienne adresy IP - DDNS Obecnie najczęściej oferowanymi typami podłączeń, z uwagi na niŝszy koszt jest dostęp do sieci bez stałego adresu publicznego IP, który ulega zmianie minimum raz na 24 godziny. Taka sytuacja sprawia iŝ mając skonfigurowaną sieć LAN u siebie lub na obiekcie, z którym chcemy się łączyć z zewnątrz, jest uchwytna wtedy tylko, kiedy ktoś na obiekcie sprawdzi i poda nam aktualny adres IP Routera po stronie Internetu. Rozwiązaniem sieciowym pozwalającym na, w pewnym sensie pozbycie się tego problemu, jest usługa DDNS (Dynamic Domain Name Server co w wolnym tłumaczeniu moŝna rozumieć, jako Serwer nazw domen o dynamicznych adresach IP ). Powszechnie dostępne i darmowe domeny DDNS, pomogą nam stworzyć uniwersalną nazwę/adres DNS (adres internetowy, na wzór powszechnie znanych adresów www, itp.), dla naszego routera w danej sieci LAN, podłączonej do Internetu. Obecnie coraz więcej urządzeń sieciowych i programów klient do nich dedykowanych pozwala juŝ w adresie urządzenia zdalnego wpisywać nie tylko 4 członowe adresy IP i porty, ale wstawiać nazwy DNS zamiast adresów. PoniŜej przedstawiono proces stworzenia domeny DDNS, na jednym z przykładowych serwerów DDNS, a mianowicie 1. Otwórz stronę WWW i rozpocznij tworzenie konta: Create Account 6

7 2. Wypełnij formularz zgłoszeniowy, m.in. podaj właściwy swój adres , na który potem zostanie przysłana aktywacja. Login, , hasło Wybierz źródło, skąd się dowiedziałeś o stronie (np.: from a Friend) i detale ( x ) Zaznacz poniŝsze pierwsze 2 i ostatnie piąte pole Zaakceptuj Formularz 3. W kolejnym oknie pojawi się informacja: 7

8 4. Na podany w formularzu mail, zostanie wysłany mail aktywujący: Kliknij link, aby aktywować konto i móc się zalogować według swojego Loginu i hasła: 8

9 5. Po zalogowaniu się, pokaŝą się następujące opcje, wybierz Dynamic DNS 6. Stwórz konto: 7. Podaj aktualne parametry wyprowadzonego na zewnątrz routera, potwierdź 9

10 4. Okno poleceń tekstowych Mając do dyspozycji funkcjonalny komputer, podłączony juŝ w sieci lub który chcemy połączyć bezpośrednio z innym urządzeniem, mający zainstalowany system operacyjny (np.: Windows 2000 / XP lub nowszy) i kartę sieciową, moŝemy go wykorzystać do celów podstawowej analizy i diagnozy sieci i urządzenia jakie właśnie do jego sieci podłączamy. W przypadku pierwszego podłączenia samego komputera do sieci, bądź kablem skrosowanym bezpośrednio do urządzenia, znakiem iŝ kabel został podłączony i na drugim jego końcu jakieś urządzenie równieŝ na niego zareagowało, jest informacja w prawym dolnym rogu pulpitu Windows. Daje nam to wiedzę, Ŝe karty sieciowe tych dwóch najbliŝszych sobie urządzeń nawiązały jakiś stan aktywności. To samo moŝna zaobserwować na kontrolkach wokół gniazda RJ-45, do którego został kabel podłączony (dynamiczne migotanie Ŝółtej diody). Kolejnym krokiem będzie sprawdzenie adresu IP naszego komputera, co pomoŝe nam skonfigurować analogicznie kolejne urządzenie w tej sieci. W tym celu przydatne są narzędzia dostępne juŝ z okna komend tekstowych. W celu przygotowania takiego okna naleŝy: - otwórz menu START, klikając lewym przyciskiem myszy (ew. skrót na klawiaturze) na przycisk START w lewym dolnym rogu ekranu rozwinie się menu - wybierz pole URUCHOM pojawi się nowe okno - w polu tekstowym wpisz komendę CMD (aplikacja okna poleceń tekstowych) pojawi nowe okno z czarnym tłem i białymi ciągami znaków wraz z migoczącym kursorem oczekującym na wpisywanie komend 10

11 4.1. IP Config Wpisując komendę: ipconfig /all i potwierdzając ją przyciskiem enter, uzyskujemy dostęp do podstawowych informacji o aktualnie aktywnych połączeniach kart sieciowych komputera i ich cechach charakterystycznych, m.in.: ADDRESS IP / ADRES IP: MASK / MASKA: GATEWAY / BRAMA: Są to dane kary sieciowej komputera przy którym właśnie pracujemy. Na ich podstawie moŝna wydedukować jaki moŝna nadać adres kolejnemu rządzeniu aby je dołączyć do sieci Ping Wpisując komendę: ping i potwierdzając ją przyciskiem enter, wykonujemy test komunikacyjny pomiędzy naszym komputerem, a urządzeniem o adresie IP Jeśli raport jej wykonania potwierdzi obiór i odesłanie pakietów kontrolnych, wiemy wtedy, Ŝe ten adres juŝ jest zajęty (jeśli nie nadawaliśmy jeszcze adresu IP urządzeniu, mamy świadomość iŝ jest on juŝ zajęty), jeśli odpowiedzi nie będzie... adres jest wolny i prawdopodobnie moŝemy go nadać kolejnemu urządzeniu(zakładając iŝ nie trwają w sieci inne prace konserwacyjne i jakiś komputer nie został chwilowo odpięty). 11