Бабич А.В. Оргранизация информационных сетей: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Российская ФедеРация

МинистеРство обРазования и науки

Гоу вПо тюМенский

ГосудаРственный унивеРситет

институт дистанционноГо обРазования

институт МатеМатики и коМПЬютеРныХ наук

а. в. бабич

оРГанизация

инФоРМационныХ сетей

Учебное пособие

Тюмень

Издательство

Тюменского государственного университета

2010

УДК 004.7(075.8)

ББК З973.202я73

Б125

А. В. Бабич. организация информационных сетей: учеб-

ное пособие. Тюмень: Издательство Тюменского государственного универси-

тета, 2010. 144 с.

Излагается основной материал лекций по дисциплине «Организация ин-

формационных сетей». Читателю предлагается ознакомиться с современным

подходом к построению сложной сетевой инфраструктуры.

Подробно рассмотрены протоколы динамической маршрутизации, меха-

низмы работы современных сетей на основе коммутации и маршрутизации.

Уделено внимание вопросам построения глобальных сетей передачи инфор-

мации, а также различным методам подключения локальной сети к глобаль-

ным сетям передачи информации. Освещены базовые механизмы обеспечения

безопасности и фильтрации трафика с помощью листов контроля доступа.

Содержит задания к практическим занятиям, а также учебно-методические

материалы, которые включают рабочую программу дисциплины, рекоменда-

ции по самостоятельной работе, вопросы для контроля, вопросы к экзамену.

Предназначено для студентов всех форм обучения, в т. ч. заочной с при-

менением дистанционных технологий, обучающихся по специальности

«Прикладная информатика (в экономике)», другим компьютерным, эконо-

мическим специальностям. Может использоваться в подготовке аспирантов

и для самообразования.

Рекомендовано к печати Учебно-методической комиссией Института

математики и компьютерных наук, кафедрой информационной безопас-

ности.

Рецензенты: А. А. Захаров, д. т. н., профессор, зав. кафедрой информа-

ционной безопасности ТюмГУ

В. В. Кузнецов, сертифицированный Cisco профессионал

по сетевым технологиям, директор ООО «Виндекс»

Ответственный

за выпуск: А. В. Трофимова, зав. отделом учебно-методического

обеспечения ИДО ТюмГУ

ISBN 978-5-400-00356-1

оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................................6

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Рабочая программа дисциплины ..............................................................................8

Рекомендации по самостоятельной работе ...........................................................11

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Глава 1. Пакетные фильтры .......................................................................................14

§1. Списки доступа (Access Lists).....................................................................14

§2. Редактирование списков доступа ..............................................................16

§3. Назначение списков доступа на интерфейсы .......................................16

§4. Стандартные и расширенные нумерованные списки доступа ........16

§5. Именованные списки доступа.....................................................................18

§6. Применение списков доступа .....................................................................19

Резюме ........................................................................................................................20

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................21

Глава 2. Протокол динамического конфигурирования хостов (DHCP) .....22

§1. Обзор протокола DHCP .................................................................................22

§2. Истоки DHCP ...................................................................................................22

§3. Возможности DHCP .......................................................................................25

§4. Обмен информацией с DHCP-сервером ..................................................26

§5. Переадресация широковещательных IP-пакетов ..................................28

§6. Настройка DHCP на маршрутизаторе. ....................................................30

§7. Просмотр информации о DHCP .................................................................31

Резюме ........................................................................................................................31

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................32

Глава 3. Виртуальные локальные сети (VLANs)................................................33

§1. Коммутация и виртуальные локальные сети (VLAN) ........................33

§2. Принадлежность VLAN ................................................................................41

§3. Настройка VLAN на коммутаторах ..........................................................42

§4. Проверка настроек ..........................................................................................42

Резюме ........................................................................................................................42

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................44

Глава 4. Протокол EIGRP ...........................................................................................45

§1. Обзор протокола EIGRP ................................................................................45

§2. Метрика EIGRP................................................................................................50

§3. Форматы пакетов. ............................................................................................51

§4. Внешние и внутренние маршруты ............................................................52

§5. Конфигурирование EIGRP ...........................................................................53

§6. Проверка настроек ..........................................................................................54

Резюме ........................................................................................................................55

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................55

Глава 5. Протокол OSPF .............................................................................................57

§1. Обзор протокола OSPF ..................................................................................57

§2. Разграничение хостов и маршрутизаторов .............................................62

§3. Поддержка множественных маршрутов ..................................................64

§4. Внешние маршруты ........................................................................................66

§5. Протокол Hello .................................................................................................67

§6. Протокол обмена .............................................................................................71

§7. Протокол затопления (flooding) ..................................................................72

§8. Оптимизация топологической базы данных ...........................................74

§9. Иерархическая маршрутизация (разбиение на области) ..................75

§10. Настройка OSPF ............................................................................................77

§11. Проверка настроек. ........................................................................................79

Резюме ........................................................................................................................79

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................79

Глава 6. Глобальные сети и технологии глобальных сетей ............................81

§1. Введение в глобальные сети. Основные понятия и определения......81

§2. Разные подходы к выполнению коммутации ........................................81

§3. Аналоговые телефонные сети .....................................................................90

§4. Цифровые сети с интегральными услугами ISDN ..............................93

§5. Сети X.25 ............................................................................................................94

§6. Сети Frame Relay (FR) ..................................................................................94

§7. Технология ATM — технология передачи ячеек ................................95

§8. Модель построения глобальных сетей .....................................................97

Резюме ........................................................................................................................98

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................98

Глава 7. Сети Frame Relay .........................................................................................100

§1. Принципы построения и компоненты сетей Frame Relay .................100

§2. Идентификаторы виртуальных каналов ..................................................101

§3. Структура кадра Frame Relay .....................................................................102

§4. Параметры качества обслуживания Frame Relay ................................104

§5. Сигнализация и управление вызовами в сетях Frame Relay ..........105

§6. Настройка Frame Relay .................................................................................106

§7. Проверка настроек ..........................................................................................112

Резюме ........................................................................................................................114

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................115

Глава 8. Протокол PPP ................................................................................................116

§1. Обзор протокола PPP .....................................................................................116

§2. Протокол HDLC ...............................................................................................117

§3. Кадры протокола PPP ....................................................................................120

§4. Протокол LCP ...................................................................................................121

§5. Аутентификация в PPP .................................................................................123

§6. Протокол NCP ..................................................................................................124

§7. Завершение соединения ................................................................................125

§8. Настройка PPP .................................................................................................126

Резюме ........................................................................................................................127

Вопросы и тестовые задания для контроля ...................................................127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..............................................................................................................129

ПРАКТИКУМ .................................................................................................................130

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ...................................................................................136

Ключи к тестам для самоконтроля ...................................................................136

Задания для контрольной работы .....................................................................137

Вопросы для подготовки к экзамену ...............................................................138

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ........................................................................................140

сПисоК ЛИТЕРАТУРЫ ..........................................................................................142

ПРеДиСловие

В последние годы значительно возросли роль и влияние инфор-

мационных сетей на нашу повседневную жизнь: работу, образова-

ние, отдых и развлечения.

Современные компьютерные сети эволюционировали настолько,

что представляют собой очень сложное комплексное явление. Услу-

ги, которые раньше были разделены (телевидение, телефония, Интер-

нет и др.) сегодня объединены в единую сеть. Такая эволюция

в сторону объединения и усложнения требует подготовки новых спе-

циалистов, которые были бы способны работать с сетями как на

практическом уровне, так и понимать особенности ее работы на кон-

цептуальном уровне.

В данном пособии рассматриваются основные вопросы построе-

ния сетей передачи данных: протокол динамической маршрутиза-

ции по состоянию канала — OSPF, гибридный протокол маршру-

тизации — EIGRP, автоматизации процесса назначения сетевых

адресов с помощью протокола DHCP, глобальные линии связи и

технологии их построения.

Цель курса — дать студентам знания о том, как устроена совре-

менная сетевая инфраструктура на уровне предприятия, какие ис-

пользуются в ней технологии и протоколы.

В пособии представлены учебно-методические материалы и

основной лекционный материал курса «Организация информацион-

ных сетей». Учебно-методические материалы включают в себя рабо-

чую программу по дисциплине, рекомендации по самостоятельной

работе обучающихся, а также практикум с заданиями для выполне-

ния на практических занятиях.

Лекционный материал включает в себя восемь глав.

Первая глава посвящена обсуждению пакетных фильтров как

одного из основных механизмов фильтрации трафика. В ней рассма-

триваются различные аспекты создания и применения пакетных

фильтров на маршрутизаторах.

Во второй главе представлен протокол DHCP, позволяющий авто-

матически назначать сетевые адреса компьютерам в локальной сети.

Третья глава посвящена технологии виртуальных локальных се-

тей (Virtual Local Area Network — VLAN). В ней рассматриваются

основные принципы построения и функционирования VLAN’ов, ра-

зобраны все достоинства и недостатки технологии виртуальных ло-

кальных сетей.

В четвертой представлен гибридный протокол маршрутизации

EIGRP, рассмотрены его свойства, составные блоки, особое внима-

ние уделено настройке протокола EIGRP.

В пятой главе изучается протокол маршрутизации по состоянию

каналов OSPF.

В шестой главе описываются глобальные сети, а также техноло-

гии, лежащие в их основе.

Седьмая глава посвящена обзору наиболее популярной техноло-

гии построения глобальных сетей — Frame Relay. Рассмотрены фор-

мат фрейма, структура технологии, уделено особое внимание раз-

личным подходам к настройке Frame Relay.

Восьмая глава посвящена протоколу PPP, как самому распро-

страненному протоколу для создания двухточечных соединений.

Подробно рассмотрена структура протокола, фазы установления со-

единения по протоколу PPP.

Каждая глава включает основное содержание, резюме и вопросы

и тестовые задания для контроля. Ответы к тестам для самоконтроля

приведены в пособии. Контрольные вопросы построены так, что от-

веты на них могут быть найдены в содержательной части пособия.

В конце приведен список встречающихся в тексте сокращений.

Использованные при написании источники приведены в списке

литературы в конце пособия.

Вместе с работой над учебным пособием студентам следует ис-

пользовать новейшую литературу в области сетевых технологий —

учебники и пособия, приведенные в списке литературы.

МеТоДиЧеСКие МаТеРиалЫ

Рабочая программа дисциплины

Пояснительная записка

Цель курса «Организация информационных сетей» — раскрыть

обучающимся основные принципы и основополагающие вопросы по-

строения локальных и глобальных сетей.

Задачи курса:

изложение материала о разработанных принципах построения x

сетей;

детализация методологии межсетевого взаимодействия; x

предоставление информации о физических особенностях пере- x

дачи информации;

формирование навыков для дальнейшей самостоятельной рабо- x

ты по проектированию и эксплуатации локальных и глобальных

сетей.

Методологической базой для изучения курса являются теоре-

тические и практические исследования ведущих зарубежных спе-

циалистов в области сетевого взаимодействия, а также систематизи-

рующие труды известных российских авторов.

Учебное пособие составлено в соответствии с государственным

стандартом.

В результате углубленного изучения курса обучающиеся долж-

ны знать:

основы построения физической локальной и глобальных сетей; x

основы проектирования логической топологии сетей; x

модели OSI и TCP/IP; x

принципы коммутации в локальных сетях и маршрутизации в гло- x

бальных.

После усвоения материалов курса и проведения практических

работ студенты должны уметь:

проводить всесторонний анализ поставленной задачи; x

строить многоуровневую сеть; x

четко разделять функции по уровням построенной сети; x

проводить базовую настройку функционала сетевых устройств, x

а также настройку их безопасности;

проводить диагностику и оперативное устранение неисправно- x

стей в сетевом взаимодействии.

Дисциплина «Организация информационных сетей» является ба-

зовой для дельнейшего изучения взаимодействия различных дисци-

плин, связанных с передачей и обработкой данных, а также позволя-

ет систематизировать и применить знания, полученные при изучении

курсов дискретной оптимизации.

Содержание дисциплины

Тематический план

Наименование темы

Количество часов

Всего

В том числе

Лекции Семинары

Самост.

работа

Списки доступа (Access

Lists)

21 1 1 18

Обзор протокола DHCP 21 1 1 19

Коммутация и вирту-

альные локальные сети

(VLAN)

21 1 1 18

Обзор протокола EIGRP 21 2 2 19

Протокол OSPF 21 2 2 19

Введение в глобальные

сети. Основные понятия

и определения

21 1 1 18

Сети Frame Relay 21 1 1 18

Протокол PPP 21 1 1 19

168 10 10 148

В соответствии с учебным планом в процессе обучения выполня-

ется контрольная работа. По окончании курса принимается экзамен

в форме тестирования.