Laboratorium z przedmiotu Sieci Komputerowe - Wirtualne sieci lokalne. Łukasz Wiszniewski

Transkrypt

1 Laboratorium z przedmiotu Sieci Komputerowe - Wirtualne sieci lokalne Łukasz Wiszniewski 2015

2 Rozdział 1 Instrukcja dla studentów 1.1 Wprowadzenie do sieci wirtualnych w standardzie IEEE 802.1Q IEEE 802.1Q jest standardem opisującym działanie wirtualnych sieci LAN (VLAN) budowanych w środowisku transportującym ramki. Został opracowany w celu wykorzystania jednego fizycznego łącza do przesyłania informacji pochodzących z kilku sieci z zachowaniem ich rozróżnialności. Dane przesyłane w obrębie jednej sieci wirtualnej, nie są widoczne dla pozostałych sieci, wykorzystujących to samo fizyczne łącze. Nazwa IEEE 802.1Q jest również stosowana do określenia protokołu enkapsulacji, który używany jest w implementacji tego mechanizmu w sieci Ethernet. Urządzenia zarządzane (np. przełączniki), działające zgodnie ze standardem 802.1Q, stosują specjalne oznaczanie ramek (tagowanie). Nie jest to dodatkowa enkapsulacja, a jedynie dołączanie informacji do której sieci wirtualnej przynależy dana ramka. Dla ramek ethernetowych oznaczenie polega na wstawieniu dodatkowych 4 bajtów pomiędzy adres źródłowy MAC a pole EtherType. Określane jako TPID (ang. Tag Protocol Identifier). 2 pierwsze dodatkowe bajty są znacznikiem i zawsze mają wartość 0x8100, co umożliwia identyfikację ramki jako oznaczonej w standardzie 802.1Q. Pozostałe 2 bajty zwane TCI (ang. Tag Control Information) zawierają następujące informacje: pole PCP pole składające się z trzech bitów, używane do oznaczenia priorytetu ramki. Sposób użycia tego pola jest zdefiniowany w standardzie IEEE 802.1p pole CFI (ang. Canonical Format Indicator) jednobitowy identyfikator, który mówi o tym, w jakiej technologii została utworzona sieć LAN. Ramki o technologii innej niż port są odrzucane. 2

3 VLAN ID (VID) 12-bitowe pole określające, do której sieci witualnej należy ramka. Wartość zero oznacza, że ramka nie należy do żadnej wirtualnej sieci, wartość jeden jest zwyczajowo wykorzystywana dla mostów, a wartość 0xFFF jest zarezerwowana do innych celów. Pozostałe 4093 wartości mogą być użyte do oznaczenia poszczególnych sieci VLAN. Urządzenie działające w standardzie 802.1Q po otrzymaniu takiej ramki odczytuje VLAN ID i kieruje ramkę do odpowiedniej sieci wirtualnej. Rysunek 1.1: Porównanie ramki przed i po dodaniu VLAN ID Ramki należące do wbudowanych sieci wirtualnych nie są modyfikowane podczas przesyłania ich we wspólnym łączu. Jedna z tych sieci jest zawsze typu Native, co określane jest zwyczajowo jako Management VLAN (sieci zarządzające). Dla przykładu, jeżeli port typu 802.1Q przyporządkowany jest do sieci wirtualnej numer 4, 5 i 7, a sieć numer 4 jest siecią Native VLAN, ramki wychodzące z tej sieci oraz z wyżej wymienionego portu nie mają dołączanego nagłówka 802.1Q (mają standardowy nagłówek ramki Ethernet). W przypadku ramek przychodzących do tego portu bez dodatkowych 4 bajtów w nagłówku oznaczających numer sieci wirtualnej są wysyłane do sieci numer 4. Zachowanie dla pozostałych wirtualnych sieci na tym porcie pozostaje bez zmian. Każdy port typu 802.1Q może mieć tylko jedną sieć Native VLAN, jednak dla każdego portu sieć ta może być inna. W przypadku łączy typu trunk (jedno fizyczne połączenie transportujące wiele sieci wirtualnych), które są budowane między dwoma interfejsami sieciowymi, native VLAN na obu stronach tego łącza mogą mieć różne VLAN-ID, jednak pakiety bez znaczników wędrujące takim łączem nadal należą do jednej sieci wirtualnej. 1.2 Porty, urządzenia i VLANY Porty sieciowe mogą pracować w dwóch trybach: access oraz trunk. Pierwszy z nich umożliwia przypisanie tylko do jednej sieci wirtulanej. Ramki wychodzące z portu typu access nie są tagowane znacznikiem 802.1Q Aby pomiędzy urządzeniami jednym łączem przesyłać ramki z różnych sieci, należy na tym łączu umożliwić przesyłanie ramek w ramach różnych sieci wirtulanych. Do 3

4 tego złuży łącze typu trunk (ang. VLAN trunk). Komunikację w ramach jednej sieci wykorzystującej łącza trunk (czyli sieci wirtulanych obejmującej więcej niż jeden przełącznik) umożliwia technika oznaczania ramek sieciowych identyfikatorem sieci (ang. VLAN ID). W urządzeniach firmy Cisco nazwa portu składa się z trzech członów. Np. FastEthernet0/1 FastEthernet - nazwa typu portu, w tym przypadku jest to Ethernet o szybkości 100Mbps 0 - numer grupy 1 - numer interfejsu Inne przykłady nazw: GigabitEthernet0/20 - Interfejs o szybkości 1000Mbps, w grupie 0, numer interfejsu 20 TenGigabitEthernet5/2 - Interfejs o szybkości 10000Mbps, w grupie 5, numer interfejsu Konfiguracja urządzeń Cisco Konfigurację przełączników Cisco przeprowadzamy za pomocą kabla konsolowego i programu minicom. minicom Jeśli program nie może się połączyć z urządzeniem należy ponownie uruchomić program z opcja -s minicom -s Funkcjonalność Port Mirroring na urządzeniach Cisco Ustawianie monitora ruchu na porcie FastEthernet 0/1. Wyjście kopiowane jest na port FastEthernet0/2 Wejście do konfiguracji z terminala switch# conf t monitor session 1 source interface FastEthernet 0/1 monitor session 1 destination int FastEthernet 0/2 encapsulation dot1q 4

5 Usuwanie monitora no monitor session Dodawanie nowego vlanu do urządzenia Cisco Przykładowa konfiguracja VLANu na urządzeniu Cisco. Wejście do konfiguracji z terminala switch# conf t Nowa sieć wirtualna o numerze XX: switch (config)# vlan XX Nadanie nazwy vlanowi: switch (config-vlan)# name Nazwa sieci wirtulalnej Wyjście: switch (config-vlan)# exit Tryb access na urządzeniu Cisco Przypisanie sieci wirtulalnej XX na interfejsie FastEthernet 0/1 w trybie access. Wejście do konfiguracji z terminala switch# conf t Wejście do konfiguracji interfejsu: switch (config)# int FastEthernet 0/1 Ustawianie portu w tryb access: switch (config-if)# switchport mode access Włączenie vlanuxx na porcie: Wyjście switch (config-if)# switchport access vlan xx switch (config-if)# exit 5

6 1.2.5 Tryb trunk na urządzeniu Cisco Przypisanie dwóch sieci wirtulanych (XX oraz YY) na interfejsie FastEthernet 0/1 w trybie trunk. Wejście do konfiguracji z terminala switch# conf t Wejście do konfiguracji interfesju: switch (config)# int FastEthernet 0/1 Ustawienie enkapsulacji: switch (config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q Ustawianie portu w tryb trunk: switch (config-if)# switchport mode trunk Włączenie vlanuxx na porcie: switch (config-if)# switchport trunk allowed vlan XX,YY Wyjście: switch (config-if)# exit Podgląd aktulanej konfiguracji urządzenia Aby zobaczyć aktulaną konfigurację urządzenia należy wpisać switch# show running-config I następnie przewijać ekran spacją. 6

7 Rozdział 2 Ćwiczenia laboratoryjne Wszystkie ćwiczenia laboratoryjne wykonywane są na systemie Linux. Każdy komputer posiada trzy karty sieciowe oznaczone następująco: eth0 - interfejs dostępu do Internetu (nie zmienić ustawień) eth1 - interfejs do ćwiczeń (skonfigurować adres IP X/24 - gdzie x to nr komputera) eth2 - interfejs do podglądu działania sieci przy użyciu narzędzia wireshark Wskazówki: login/haslo na komputer w laboratrium root/kti przypisywanie adresu ip do interfejsu na systemie linux: ip address add ZZ.ZZ.ZZ.ZZ/MM dev ethx ip link set ethx up login/haslo do urządzeń cisco admin/admin W urządzeniach Cisco działa autouzupełnanie po przyciśnięciu klawisza TAB 7

8 2.1 Ćwiczenie 1 - Zapoznanie się z podstawową funkcjonalnością przełączników cisco Celem tego ćwiczenia jest konfiguracja prostej sieci pomiędzy dwoma komputerami według poniższego schematu. Rysunek 2.1: Schemat ćwiczenia nr 1. Wskazówki Przydzielić adres x/24 (x - nr komputera) na karcie sieciowej eth1 Komputery o numerach nieparzystych podłączyć należy do portu 0/10 przełącznika. Komputery o numerach parzystych podłączyć należy do portu 0/2 przełącznika. W obu komputerach do podłącznia korzytać należy z interfesju eth1. Ćwiczenie zostaje zaliczone gdy zostanie zademonstrowane, za pomocą polecenia ping, prawidłowe działania połączenia. 8

9 2.2 Ćwiczenie 2 - Zebranie danych za pomocą analizatora Wireshark Celem tego ćwiczenia jest zebranie danych programem wireshark. Na prze- Rysunek 2.2: Schemat ćwiczenia nr 2. łączniku cisco należy skonfigurować, na porcie FastEthernet0/6, mirror jednego z portów do których podłączone są komputery studentów. Pod skonfigurowany port nalezy podpiąć interfejs eth2 jednego z komputerów. UWAGA: w konsoli (programie minicom) może pojawić się ostrzeżenie (zaczynające się od słowa WARNING) - należy je zignorować. Następnie należy uruchomić program Wireshark i zebrać kilka pakietów ICMP przesyłanych pomiędzy komputerami, przez polecenie ping. 9

10 2.3 Ćwiczenie 3 - Konfiguracja wirtualnych sieci lokalnych na dwóch komputerach Celem tego ćwiczenia jest konfiguracja sieci wirtulalnej na dwóch portach przełącznika. W tym ćwiczeniu konfigurację urządzeń przeprowadza się z komputerów nieparzystych. Wskazówki Rysunek 2.3: Schemat ćwiczenia nr 3. Komputery o numerach nieparzystych podłączyć należy do portu 0/10 przełącznika. Komputery o numerach parzystych podłączyć należy do portu 0/2 przełącznika. W obu komputerach do podłącznia korzytać należy z interfesju eth1. Sprawdzić czy na interfejsie eth1 jest przydzilony wcześniej adres Ćwiczenie zostaje zaliczone gdy zostanie zademonstrowane, za pomocą polecenia ping, prawidłowe działania połączenia. 10

11 2.4 Ćwiczenie 4 - Konfiguracja wirtualnych sieci lokalnych na czterech komputerach Celem tego ćwiczenia jest spięcie czterech komputerów w jedną dużą sieć według poniższego schematu. Wskazówki Rysunek 2.4: Schemat ćwiczenia nr 5. Potrzebny jest dodatkowy przełącznik spinający dwie podsieci. Na trzecim przełączniku należy dodać vlany wszystkich komputerów (dwa) Następnie należy skonfigurować dwa porty: FastEthernet0/2 oraz FastEthernet0/10 Ćwiczenie zostaje zaliczone gdy zostanie zademonstrowane połącznie pomiędzy dwoma komputerami będącymi w tym samym vlanie. 11

12 2.5 Ćwiczenie 5 - Analiza pakietów przesyłanych pomiędzy różnymi sieciami wirtulanymi Rysunek 2.5: Schemat ćwiczenia nr 6. Na porcie FastEthernet0/20 trzeciego przełącznika należy skonfigurować mirror jednego z portów: FastEthernet0/2 lub FastEthernet0/10. Pod skonfigurowany port należy podłączyć interfejs eth2 jednego z komputerów i zademonstrować prowadzącemu różnice w pakietach icmp przesyłanych pomiędzy różnymi sieciami wirtualnymi. 12

13 2.6 Ćwiczenie 6* - Sieć szkieletowa z kilkoma vlanami Przed przystąpieniem do konfiguracji należy usunąć wszelkie monitory z urządzeń! Wykorzystując wszystkie komputery dostępne w laboratorium należy zbudo- Rysunek 2.6: Schemat ćwiczenia nr 7. wać sieć zgodnie z powyższym schematem. Ćwiczenie zostaje zaliczone gdy będzie możliwa komunikacja pomiędzy komputerami w ramach tej samej sieci wirtualnej. 13

14 2.7 Ćwiczenie 7* - Ograniczanie dostępności vlanów w sieci szkieletowej Sieć z poprzedniego ćwiczenia należy przekonfigurować w taki sposób aby: komputery 17 i 13 które sa w vlanie V1 mogły się ze sobą komunikować komputery 1, 5 i 9 które sa w vlanie V1 mogły się ze sobą komunikować wzajemna komunikacja komputerów pomiędzy tymi grupami ma być niemożliwa (np komputer 1 oraz 13 nie mogą się ze sobą komunikować) wszystkie pozostałe komputery mają się komunikować tak jak w ćwiczeniu 7 14