Zakład Teleinformatyki i Telekomutacji Laboratorium sieci Podręcznik do Laboratorium: Protokoły routingu IP Michał Jarociński v.3.02, grudzień 2014 ZTiT. Zakład Teleinformatyki i Telekomutacji Instytut Telekomunikacji Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechnika Warszawska
Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik 1 Wstęp 1.1 Cel Laboratorium Laboratorium ma umożliwić zapoznanie się z działaniem protokołów routingu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Wykonanie ćwiczeń pozwoli zaznajomić się z procesem konfigurowania sieci zbudowanej z routerów Cisco, wykorzystaniem różnych środków umożliwiających administrowanie routerami i obserwowaniem zdarzeń zachodzących w sieci. 1.2 Korzystanie z Laboratorium Laboratorium jest dostępne dla studentów WEiTI zdalnie, przez sieć Internet. Dostęp do Laboratorium uzyskuje się przez tunele tworzone przy użyciu protokołu ssh. Ostatecznie osiąga się porty konsolowe routerów w Laboratorium tak, jak to opisano poniżej. 1.3 Rezerwacja sesji i wykonywanie ćwiczeń Warunkiem dostępu do Laboratorium jest wcześniejsza rezerwacja terminu. W celu dokonania rezerwacji należy posiadać konto w systemie rezerwacji: http://194.29.169.67/resourcereservation Do wykonania laboratorium konieczne jest posiadanie danych logowania, które umożliwią dostęp do serwerów Zakładu. Dane te zostaną przysłane drogą e-mailową na konto pocztowe lidera grupy w chwili udostępnienia zasobów (czyli na początku terminu rezerwacji). Posiadając aktywną rezerwację należy połączyć się z serwerem ztit-gateway pod adresem 194.29.169.1, korzystając z wybranego klienta ssh i danych do logowania otrzymanych automatycznie pocztą elektroniczną z systemu rezerwacji. Z serwera ztit-gateway można, za pośrednictwem serwera terminali o adresie 194.29.169.63 ustanawiać sesje telnet z portami konsolowymi poszczególnymi routerami, co opisane jest w rozdziale 2.2. 2 Sprzęt Laboratorium 2.1 Topologia sieci Urządzenia sieciowe wykorzystywane w Laboratorium (Rys.1): 5 routerów Cisco serii 2900 serwer terminali (194.29.169.63) serwer dostępowy (front-end 194.29.169.1). Zmienianie stanu interfejsów pozwala na aktywację lub dezaktywację poszczególnych łączy, co umożliwia konfigurowanie sieci zgodnie z naszymi wymaganiami. Konfigurowanie interfejsów loopback pozwala na symulowanie jednej lub więcej wirtualnych podsieci dla każdej trasy osobno. System operacyjny i interfejs komend routerów (CLI Command Line Interface) są opisane w Rozdziale 3. 2
Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Internet Switch Ethernet S1 ztit-gateway 194.29.169.1 (front-end) Serwer terminali 194.29.169.63 R1 port 2101 R2 port 2102 R3 port 2103 R4 port 2104 R5 port 2105 Rys.1. Konfiguracja sprzętu w Laboratorium 2.2 Dostęp do konsoli routerów Dostęp do portów konsolowych routerów w Laboratorium jest możliwy z serwera ztit-gateway za pośrednictwem serwera terminali o adresie 194.29.169.63. Ponieważ sesje telnet do serwera terminali nie są kończone po wylogowaniu się z routera, należy zapewnić zakończenie każdej sesji telnet. Przez dodanie opcji e do komendy telnet w serwerze dostępowym można ustawić znak wyjścia (escape) dla tej sesji. W tym dokumencie jako znak wyjścia jest używany #. Aby zainicjować sesję telnet do portu konsolowego przez serwer terminali, można użyć następującej komendy: >> telnet e# 194.29.169.63 <TCP port> 3
Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Wychodząc (wpisując znak escape) z sesji telnet, można wydać komendę do aplikacji telnet: close całkowicie kończy sesję i kieruje z powrotem do poleceń OS; ENTER (klawisz nowej linii) przywraca sesję telnet. Konsola każdego routera jest widoczna na indywidualnym porcie TCP: R1 = port 2101 R2 = port 2102 R3 = port 2103 R4 = port 2104 R5 = port 2105 Aby połączyć się z portem konsolowym routera R1 należy więc z serwera ztit-gateway ustanowić sesję telnet do adresu IP serwera terminali na porcie TCP 2101: >> telnet e# 194.29.169.63 2101 3 Oprogramowanie routerów IOS Routery pracują pod kontrolą systemu Cisco IOS. Na stronie internetowej Laboratorium można znaleźć odnośniki do bardziej szczegółowych informacji na temat IOS. Tutaj podano tylko bardzo skrótowe wprowadzenie. IOS jest zarówno systemem operacyjnym routera jak i jego aplikacją (lub zbiorem aplikacji). Do sterowania IOS, a tym samym routerem, przeznaczony jest interfejs wiersza poleceń IOS, w skrócie CLI (Command Line Interface). 3.1 Dopełnianie poleceń Większość poleceń nie musi być pisana w całości. Jeżeli wpisane znaki wystarczają do rozpoznania danej komendy, dalsze wpisywanie znaków może zostać przerwane. W przypadku braku pewności co do polecenia, można zawsze wpisać pytajnik wywołujący podpowiedź. Jest to pomocne w sprawdzeniu zarówno pod-poleceń, jak i tego co pokazują komendy. W celu realizacji polecenia można także użyć klawisza TAB. 3.2 Tryby IOS ma kilka poziomów lub trybów poleceń. Zależnie od trybu można używać różnych poleceń. Po połączeniu się z routerem uzyskuje się dostęp do trybu EXEC. Poleceniem, które w tym trybie jest używane najczęściej, jest polecenie show. Można także użyć polecenia ping lub polecenia telnet. W trybie EXEC tekst zachęty (command prompt) kończy się znakiem >: R1> Wiele parametrów systemu da się zmieniać tylko w trybie PRIVILEDGED, do którego przechodzi się poleceniem enable. Tryb uprzywilejowany może być chroniony hasłem. W trybie PRIVILEGED tekst zachęty kończy się znakiem #: R1# Aby wrócić do trybu EXEC z trybu PRIVILEGED, należy wydać polecenie exit. Kolejnym trybem jest tryb CONFIG (więcej informacji w Rozdziale 3.4). 4
3.3 Konfiguracja Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Konfiguracja routera pamiętana jest w dwóch miejscach. Pierwszym jest startup-config, w którym konfiguracja jest przechowywana w pamięci nieulotnej i jest kopiowana do pamięci running-config podczas rozruchu lub restartu routera. Zawartość pamięci running-config jest konfiguracją używaną, gdy router jest włączony i działa. Wydanie polecenia konfiguracji w trybie CONFIG zmienia running-config, tym samym zmieniając zachowanie routera. UWAGA. Pamięć running-config można skopiować do startup-config poleceniem write. Jednak nie należy zapisywać swoich konfiguracji w pamięci startup-config. Nie czyniąc tego można bowiem łatwo powrócić do domyślnej konfiguracji przez wydanie polecenia copy startup-config running-config. 3.4 Polecenie Configure Aby wejść do trybu CONFIG należy użyć polecenia config. Polecenie to wymaga podania źródła parametrów konfiguracji. W naszym przypadku będzie to terminal, więc polecenie powinno wyglądać następująco: # configure terminal lub w skrócie # conf t Każde polecenie konfiguracji wydane w trybie CONFIG jest natychmiast aktywowane. Można więc łatwo przez nieuwagę zamknąć port, przez który komunikujemy się z routerem. Każda funkcja w routerze może być ustawiona lub nie. W celu ustawienia funkcji, należy użyć specyficznej komendy konfiguracji. Aby przywrócić funkcję do stanu poprzedniego należy wpisać no na początku tej samej komendy. Wszystkie funkcje mają domyślny status, dla większości z nich ten stan jest nieustawiony. Stan domyślny nie jest drukowany w listingu konfiguracji. W związku z tym, tych kilku komend, które mają ustawiony stan domyślny, nie będzie widać na wydruku konfiguracji. Będą one jedynie wylistowane, jeśli będą nieustawione, tj. pokażą się w listingu z no na początku i po aktywowaniu tej funkcji będą ponownie niewidoczne. Tryb CONFIG ma kilka pod-trybów, np. podtryb konfiguracji interfejsu. Podtryb ten można włączyć przez wydanie polecenia konfiguracji interfejsu: (config)# interface fastethernet 0/0 lub w skrócie (config)# in fa0/0 W podtrybie konfiguracji interfejsu można przypisać interfejs i adres IP. W tym celu należy użyć polecenia ip address <ip address> <mask>. W podtrybie tym można także otwierać i zamykać poszczególne interfejsy. Aby zamknąć interfejs należy użyć polecenia shutdown, aby go otworzyć należy użyć polecenia no shutdown. Możliwe jest także tworzenie i kasowanie wirtualnych interfejsów, tzw. interfejsów loopback. Utworzenie nowego interfejsu loopback realizowane jest przez wydanie polecenia interface loopback <interface-number>. Z trybu CONFIG lub każdego podtrybu trybu PRIVILEGED można wyjść wciskając Crtl-Z. Aby wyjść z podtrybu lub z trybu CONFIG należy użyć polecenia exit. 5
3.5 Polecenie Debug Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Kolejnym przydatnym poleceniem jest polecenie debug. Użycie tego polecenia w normalnych warunkach jest niebezpieczne, ponieważ może prowadzić do sytuacji, w której wszystkie pakiety przechodzące przez router są wyświetlane na konsoli, co może mieć poważny wpływ na wydajność routera. W Laboratorium panuje niewielki ruch między routerami, więc możliwe jest debugowanie praktycznie wszystkiego, od pojedynczego pakietu IP do rozgłoszeń routingowych wysyłanych między routerami. W celu obejrzenia wyjścia trybu DEBUG należy skierować je na konsolę terminala, z którym istnieje aktywne połączenie. W tym celu należy użyć polecenia terminal monitor. Włączenie trybu DEBUG realizujemy przez wydanie polecenia debug <parameter >. Aby wyłączyć debugowanie, najlepiej jest użyć polecenia no debug all. 3.6 Polecenie Quit Aby zamknąć terminal lub zakończyć sesję należy użyć komendy quit. Należy pamiętać, że ta komenda nie kończy sesji telnet z Serwera Terminali (zobacz Rozdział 2.2). 3.7 Polecenie Show Polecenia show są jednymi z najczęściej używanych poleceń. Wszystkie parametry routera mogą być kontrolowane przy użyciu tych poleceń. Poniżej przedstawiono kilka przykładowych, przydatnych poleceń. show running-config Polecenie pozwalające na kontrolę running-config. Polecenie musi być wydane w trybie PRIVILEDGED. show interface Polecenie pozwalające na kontrole obecnego statusu interfejsu. Jeśli nie ma potrzeby wylistowania wszystkich interfejsów, można wprowadzić nazwę interfejsu. show IP interface brief Polecenie pozwalające na uzyskanie listy wszystkich interfejsów routera z adresami IP. show IP protocol Polecenie wyświetlające informacje o parametrach i statusie protokołów routingu działających w routerze. show IP route Polecenie wyświetlające tablicę forwardingu routera. W celu określenia widoku tablicy dla jednego lub kilku protokołów routingu należy użyć komendy show ip route <routing protocol>. show CDP neighbor Cisco Discovery Protocol (CDP) jest firmowym protokołem Cisco, używanym do wymiany informacji między sprzętem Cisco, którego sąsiedzi są podłączeni do urządzenia. Wydanie tego polecenia jest dobrym sposobem na sprawdzenie połączeń. Dodanie parametru detailed jako sufiksu polecenia umożliwia otrzymanie większej ilości informacji. 3.8 Polecenia ping i traceroute Zarówno ping jak i traceroute są narzędziami dostępnymi w IOS. W podstawowej formie przyjmują odległy host jako parametr. Przykład: ping 192.168.101.10 traceroute 192.168.7.17 6
Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Ponieważ router ma kilka interfejsów, pojawia się tutaj pewien problem: który z kilku adresów, jakie ma router, będzie użyty jako adres źródłowy? Wszystkie funkcje, które wykorzystują pakiety IP, włączając ping i traceroute, jako interfejsu źródłowego używają interfejsu, który jest najbliżej odległego hosta. W Laboratorium mogą mieć miejsce sytuacje, w których nie jest to to, czego oczekujemy. Sprawdzenie połączenia może zostać zrealizowane przy pomocy interfejsu loopback routerów jako interfejsu źródłowego. Tryb PRIVILEDGED pozwala na użycie rozszerzonej wersji ping i traceroute. W tym celu należy wydać polecenie ping lub traceroute bez żadnych parametrów. Będzie wtedy dostępnych kilka sposobów sterowania tymi poleceniami, jak liczba wysłanych pakietów, rozmiar pakietu i więcej. Odpowiedź yes na pytanie Extended commands question umożliwia zadeklarowanie interfejsu źródłowego lub źródłowego adresu IP. W drugim przypadku adres IP musi pochodzić spośród własnych adresów IP routerów. Możliwe jest także użycie tych funkcji na serwerze dostępowym. Można porównać strony pomocy dla ping, traceroute i spray. Uwaga: Interfejs szeregowy routera nie odpowiada na ping, jeśli interfejsy na obu końcach łącza szeregowego nie są poprawnie skonfigurowane. Dotyczy to w szczególności adresów IP; obydwa interfejsy na łączu szeregowym muszą mieć adresy IP w tej samej podsieci, zanim któryś z nich odpowie na żądania ping. Więcej informacji dotyczących znaku wyjścia znajduje się w Rozdziale 4.9. 4 Porady i wskazówki 4.1 Sugerowana przestrzeń adresowa Niektóre przestrzenie adresów są już zaalokowane i użyte. Są nimi: 192.168.101.0-192.168.101.255 192.168.255.0-192.168.255.255 Sugerowane przestrzenie adresowe do użycia w Laboratorium to: 192.168.10.0-192.168.90.255 172.16.0.0-172.16.255.255 10.0.0.0-10.255.255.255 4.2 Przygotowanie do wykonania Laboratorium Ponieważ wykonując ćwiczenia można sobie wybrać adresy IP oraz maski podsieci dla wszystkich używanych segmentów sieci, przygotowując się do Laboratorium warto rozpisać na schemacie adresację sieci i adresy przydzielone interfejsom routerów. Praktycznym usprawnieniem jest przygotowanie sobie w pliku tekstowym poleceń konfigurujących routery, aby następnie korzystając z możliwości interfejsu routera Cisco i oprogramowania putty czy obsługi konsoli w trybie graficznym unixa wklejać przygotowane wcześniej polecenia zamiast ich wielokrotnego ręcznego wklepywania. Ponieważ potrzebne będą kopie poleceń i ich wyników, warto zapisać wcześniej, co należy skopiować jako wyniki kolejnych punktów ćwiczenia i zapisać polecenia jakimi można te wyniki uzyskać (można też zapisywać do pliku cały przebieg sesji, a następnie kopiować do sprawozdania potrzebne fragmenty). 4.3 Logowanie do Laboratorium Połączenie z Laboratorium jest możliwe tylko wtedy, gdy zacznie płynąć czas zarezerwowany przez dany zespół. Procedura opisana jest w Rozdziale 1.3. 7
4.4 Wybór adresów sieci i maski podsieci Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Możliwy jest wybór dowolnego adresu sieci oraz maski podsieci dla wszystkich używanych segmentów sieci. 4.5 Wyjście z zablokowanej sesji telnet Jeśli wyjście z sesji telnet nie jest możliwe, należy wykonać następujące kroki: należy otworzyć nową sesję ssh do serwera dostępowego należy znaleźć PID zablokowanej sesji telnet za pomocą polecenia ps należy zabić zablokowaną sesję telnet za pomocą polecenia kill. W tym celu należy użyć PID znaleziony za pomocą polecenia ps należy zamknąć dodatkową sesję ssh. Pozamykanie otwartych sesji telnet można wykonać przez wywołanie na ztit-gateway komendy: ps -au username grep telnet awk '{print $1}' xargs kill -9 4.6 Konfiguracja łącza szeregowego używającego kabli szeregowych skrosowanych Łącze szeregowe standardu V.35 wymaga synchronizacji zegara. Normalnie, łącze szeregowe wyposażone jest w modemy na każdym końcu linii i te modemy realizują funkcje związane z zegarem. Router odgrywa rolę DTE (Data Terminal Equipment), a modem DCE (Data Communication Equipment). Jednak w Laboratorium używane są kable szeregowe skrosowane jako łącza szeregowe, więc nie ma żadnych modemów. Dlatego też router na jednym z końców łącza musi pracować jako DCE i zapewnić również za taktowanie zegara. Kable szeregowe skrosowane są połączone końcem DTE do interfejsu szeregowego 0 i końcem DCE do interfejsu szeregowego 1 na routerach. To oznacza, że każdy interfejs szeregowy 1 musi mieć ustawioną częstotliwość zegara: Router Ra: Router Rb: interface Serial1 bandwidth 500 clock rate 500000 interface Serial0 bandwidth 500 W tym przykładzie łącze przebiega między interfejsem szeregowym 1 Ra i interfejsem szeregowym 0 Rb. Interfejs w Ra taktuje zegar z prędkością bitową 500 kbit/s. 4.7 Zmiana znaku wyjścia Normalnym znakiem wyjścia używanym w celu przerwania wykonywania polecenia (np. jeżeli jego wykonywanie trwa zbyt długo), jest CTRL+SHIFT+6. Jeśli tak zdefiniowany znak nie działa poprawnie, można go zmienić w trybie uprzywilejowanym używając polecenia: terminal escape-character <escapecharacters> 8
4.8 Inne porady Warto także pamiętać o istotnych szczegółach: Laboratorium sieci: Protokoły routingu IP podręcznik Interfejsy w routerze Cisco są domyślnie nieaktywne; aby sieć zadziałała należy uaktywnić je po ich skonfigurowaniu poleceniem no shutdown. W trakcie wykonywania zadań laboratoryjnych należy obserwować wyniki polecenia debug. Aby można było je obserwować, należy pamiętać o uprzednim wydaniu polecenia terminal monitor w trybie uprzywilejowanym. Warto to polecenie wydać na początku zwłaszcza w przypadku routera R1. Polecenia rozpoczynające się od show i debug działają właściwie w trybie uprzywilejowanym (wizualnie znak # przy nazwie routera w jego linii poleceń); aby je wydać należy przejść do tego trybu. Po skonfigurowaniu routera oraz protokołu routingu warto sprawdzić poprawność konfiguracji przeglądając plik konfiguracyjny (show running-config lub sh runn) oraz zawartość tablicy routingu (show ip route). 9