Budowa sieci komputerowych
na przełącznikach
i routerach Cisco
Autor: Adam Józefiok
ISBN: 83-246-0680-7
Format: 158x235, stron: 304
Dowiedz się jak zaprojektować sprawnie działającą sieć komputerową
" Jak dobrać odpowiedni rodzaj sieci komputerowej?
" Jak połączyć urządzenia pracujące w sieci?
" Jak uruchomić i podłączyć router?
Sieci komputerowe zapewniają to, co we współczesnym społeczeństwie najważniejsze
 szybki dostęp do informacji i komunikację między ludx
mi. Wykorzystywane są niemal
wszędzie: w telekomunikacji, medycynie, motoryzacji, szkolnictwie, nauce i rozrywce.
Zadomowiły się na dobre w małych przedsiębiorstwach i globalnych organizacjach,
umożliwiając wymianę dokumentów między pracownikami i kontrahentami,
a także dostęp do zasobów wewnętrznych firmy dla współpracowników mobilnych.
Współczesne firmy nie mogą więc funkcjonować bez sieci, dlatego też należy zapewnić
sprawne jej funkcjonowanie, odpowiednio ją przygotować i zabezpieczyć  nawet jeS
li
jest to tylko sieć domowa.
Książka  Budowa sieci komputerowych na przełącznikach i routerach Cisco
to niezbędny podręcznik dla wszystkich, którzy dopiero rozpoczynają swoją przygodę
z sieciami komputerowymi oraz urządzeniami Cisco. Dzięki temu przewodnikowi
poznasz mechanizmy działania sieci, funkcjonowanie poszczególnych urządzeń
sieciowych, sposoby działania przełączników oraz routerów, a także metody
konfiguracji. Nauczysz się także jak zabezpieczyć komputery przed zewnętrznymi
atakami oraz przygotować system operacyjny do pracy w sieci.
" Podstawy sieci komputerowych
" Przeglądarki internetowe
" Media sieciowe
" Projektowanie sieci i okablowania
" Model sieci komputerowych
" Sieć Ethernet
" Przełączniki Cisco
" Sieci VLAN
" Protokół VTP i STP
" Routery Cisco
" Protokoły routingu
" Listy ACL i bezpieczeństwo w sieci
Twórz sieci komputerowe na własny użytek i na potrzeby biznesu
Spis tre ci
Wst p .............................................................................................. 9
Cz I Sieci komputerowe ....................................................... 11
Rozdzia 1. Podstawy sieci komputerowych ...................................................... 13
Wst p .............................................................................................................................. 13
Nieco historii .................................................................................................................. 13
Dokumenty RFC ...................................................................................................... 14
Co to jest sie komputerowa i do czego s u y ................................................................ 15
Symbole u ywane w ksi ce .......................................................................................... 16
Rodzaje sieci komputerowych ........................................................................................ 16
Sieci LAN ................................................................................................................ 17
Sieci WAN ............................................................................................................... 17
Sieci MAN ............................................................................................................... 17
Sieci PAN ................................................................................................................. 19
Sieci VPN oraz SAN ................................................................................................ 19
Sieci SAN ................................................................................................................. 20
Poj cie sieci heterogenicznych i homogenicznych ................................................... 20
Topologie sieciowe .................................................................................................. 21
Internet ........................................................................................................................... 24
Przegl darki internetowe .......................................................................................... 25
Rozdzia 2. Media sieciowe .............................................................................. 29
Wst p .............................................................................................................................. 29
Media miedziane ............................................................................................................ 29
Kabel koncentryczny ................................................................................................ 30
Skr tka nieekranowana ............................................................................................. 30
Skr tka ekranowana ................................................................................................. 31
Media optyczne ........................................................................................................ 36
Komunikacja bezprzewodowa .................................................................................. 37
Rozdzia 3. Dzia anie sieci komputerowej .......................................................... 41
Wst p .............................................................................................................................. 41
Urz dzenia pracuj ce w sieci .......................................................................................... 41
Urz dzenia aktywne ................................................................................................. 42
Urz dzenia pasywne ................................................................................................. 50
6 Spis tre ci
Projektowanie sieci oraz okablowania ............................................................................ 51
Projekt sieci .............................................................................................................. 51
Okablowanie ............................................................................................................ 52
Szafy ........................................................................................................................ 53
Serwerownia ............................................................................................................. 53
System zasilania ....................................................................................................... 54
Przesy anie informacji w postaci zer i jedynek ............................................................... 55
System binarny (dwójkowy) ..................................................................................... 55
System szesnastkowy ............................................................................................... 58
wiczenia praktyczne ............................................................................................... 60
Szybko ci przesy ania danych .................................................................................. 61
Pasmo ....................................................................................................................... 61
Transfer danych ........................................................................................................ 63
Przepustowo .......................................................................................................... 63
Modele sieci komputerowych ......................................................................................... 64
Formaty przesy anych danych .................................................................................. 64
Model ISO-OSI ........................................................................................................ 65
MODEL TCP/IP ....................................................................................................... 67
Enkapsulacja i deenkapsulacja ................................................................................. 76
Adresacja w sieci ............................................................................................................ 77
Klasy adresów IP ...................................................................................................... 78
Konfiguracja adresów IP .......................................................................................... 81
Dzielenie na podsieci ............................................................................................... 88
Problemy podczas konfiguracji sieci ........................................................................ 92
Rozdzia 4. Sie Ethernet ................................................................................. 95
Wprowadzenie ................................................................................................................ 95
Ethernet .......................................................................................................................... 95
Ramka ethernetowa .................................................................................................. 96
Mechanizm CSMA/CD ............................................................................................ 97
Rodzaje Ethernetu .................................................................................................... 99
Jak po czy ze sob dwa komputery? ......................................................................... 100
Problemy po wykonaniu po czenia ....................................................................... 101
Przegl danie zawarto ci dysków ............................................................................ 102
Cz II Prze czniki Cisco ...................................................... 103
Rozdzia 5. Informacje wst pne ...................................................................... 105
Wprowadzenie .............................................................................................................. 105
Prze cznik ............................................................................................................. 106
Prze czanie w sieciach .......................................................................................... 107
Uruchamianie prze cznika .......................................................................................... 110
Sposoby pod czenia do prze cznika .......................................................................... 111
Po czenie konsolowe ............................................................................................ 111
Metody konfiguracji ..................................................................................................... 115
Linia polece .......................................................................................................... 116
Przegl darka internetowa ....................................................................................... 116
System menu .......................................................................................................... 117
System operacyjny prze cznika ................................................................................... 119
Tryby pracy ............................................................................................................ 120
Wpisywanie polece .............................................................................................. 120
System pomocy ...................................................................................................... 122
Pierwsza konfiguracja ................................................................................................... 124
Spis tre ci 7
Konfiguracja z linii komend ......................................................................................... 126
Polecenie show ....................................................................................................... 127
Polecenia trybu uprzywilejowanego ....................................................................... 133
Poznawanie s siadów w sieci ................................................................................. 154
Tworzenie dziennika zdarze ................................................................................. 156
Rozdzia 6. Sieci VLAN ................................................................................... 165
Wprowadzenie .............................................................................................................. 165
Sie VLAN ................................................................................................................... 165
Konfiguracja sieci VLAN ...................................................................................... 166
Rozdzia 7. Protokó VTP i po czenia bezpo rednie ........................................ 171
Po czenia bezpo rednie ............................................................................................... 171
ISL .......................................................................................................................... 172
IEEE 802.1q ........................................................................................................... 172
Protokó VTP ......................................................................................................... 173
Rozdzia 8. Protokó STP ................................................................................ 177
Informacje wst pne ...................................................................................................... 177
Problemy z nadmiarowo ci ................................................................................... 178
Dzia anie protoko u Spanning Tree .............................................................................. 179
Stany portów .......................................................................................................... 180
Protokó RSTP .............................................................................................................. 181
Cz III Routery Cisco ............................................................ 183
Rozdzia 9. Informacje wst pne na temat routerów ......................................... 185
Wprowadzenie .............................................................................................................. 185
Do czego s u y router? ................................................................................................. 185
Budowa routera Cisco .................................................................................................. 186
Procesor .................................................................................................................. 186
Pami .................................................................................................................... 187
System operacyjny IOS .......................................................................................... 187
Interfejsy routera .................................................................................................... 188
Uruchamianie routera i pierwsze pod czenie .............................................................. 190
Sekwencja uruchomieniowa ................................................................................... 190
Pod czanie do routera ........................................................................................... 190
Tryb konfiguracyjny ............................................................................................... 192
System operacyjny routera ........................................................................................... 195
Tryby pracy ............................................................................................................ 195
Pomoc systemu IOS ............................................................................................... 196
Konfiguracja  podstawowe polecenia ....................................................................... 197
Polecenia show ....................................................................................................... 197
Polecenia trybu uprzywilejowanego ....................................................................... 201
Uruchamianie serwera DHCP na routerze .............................................................. 208
Uruchamianie NAT ................................................................................................ 209
Poznawanie s siadów w sieci ................................................................................. 214
Rozdzia 10. Routing i protoko y routingu ......................................................... 217
Wprowadzenie .............................................................................................................. 217
Routing ......................................................................................................................... 217
Tablice routingu ..................................................................................................... 218
Protoko y routingu  informacje wst pne ............................................................. 219
Zewn trzne i wewn trzne protoko y routingu .............................................................. 223
8 Spis tre ci
Algorytmy wyst puj ce w protoko ach routingu .......................................................... 223
Algorytm wektora odleg o ci ................................................................................. 223
Algorytm cze-stan ............................................................................................... 224
Rodzaje routingu .......................................................................................................... 225
Routing klasowy ..................................................................................................... 225
Routing bezklasowy ............................................................................................... 225
Protoko y routingu ........................................................................................................ 226
Protokó RIPv1 (klasowy) ...................................................................................... 226
Protokó RIPv2 (bezklasowy) ................................................................................. 231
Protokó EIGRP (bezklasowy) ............................................................................... 232
Protokó OSPF (bezklasowy) ................................................................................. 236
Najwa niejsze technologie WAN ................................................................................. 241
Co to jest linia dzier awiona .................................................................................. 241
Technologie WAN ................................................................................................. 242
Rozdzia 11. Listy ACL i bezpiecze stwo w sieci ............................................... 247
Wprowadzenie .............................................................................................................. 247
Listy ACL ..................................................................................................................... 247
Konfiguracja prostej listy ACL .............................................................................. 248
Maski wzorca ......................................................................................................... 249
Bezpiecze stwo pracy w sieci ...................................................................................... 251
Polityka bezpiecze stwa firmy ............................................................................... 252
Niebezpiecze stwa w sieci ..................................................................................... 253
Obrona przed atakami ............................................................................................ 259
Zabezpieczenia systemu informatycznego ............................................................. 261
Przygotowanie systemu operacyjnego do pracy w sieci ......................................... 264
Rozdzia 12. S ownik poj wraz z wyja nieniami .............................................. 267
Literatura ..................................................................................... 285
Skorowidz .................................................................................... 287
Rozdzia 8.
Protokó STP
Informacje wst pne
Nowoczesne sieci komputerowe musz charakteryzowa si przede wszystkim: szyb-
ko ci dzia ania, skalowalno ci , a co najwa niejsze  dost pno ci . Wyobra sobie
sie komputerow , której dost pno w ci gu miesi ca równa jest 10%. Oznacza oby
to, e w ci gu miesi ca tylko przez 3 dni sie dzia a aby poprawnie. Nie trzeba nawet
t umaczy , co by si sta o, gdyby taka sie zosta a uruchomiona w banku. Oczywi cie
przyk ad jest bardzo skrajny, niemniej dzi ki niemu zrozumiesz, jak wa ne jest to, by
sie dost pna by a o ka dym czasie w ci gu ca ego roku.
Obecnie wszystkie du e firmy, dla których ci g e dzia anie sieci w przedsi biorstwie
jest kluczowe, d do tego, aby osi gn dost pno sieci równ 100%. Stosuj wi c
ró nego rodzaju rodki, aby cel ten móg sta si realny. Szybkie serwery, markowe
urz dzenia sieciowe, dodatkowe linie energetyczne i wykwalifikowani specjali ci to tylko
niektóre z metod, jakie umo liwiaj osi gni cie tego celu. Jedn z metod zapewnienia
wysokiej dost pno ci w sieci jest równie wprowadzenie nadmiarowo ci.
Nadmiarowo to nic innego jak zapewnienie kilku równoczesnych dróg do tego sa-
mego punktu docelowego (rysunek 8.1). Nadmiarowo mo e by zwi zana nie tylko
z czami, ale równie z urz dzeniami pracuj cymi w sieci. Mo na np. duplikowa
g ówne prze czniki lub routery, eby podczas awarii jednego z nich sie mog a dalej
realizowa swoje priorytetowe zadania.
Rysunek 8.1.
Przyk ad
nadmiarowo ci
wyst puj cej w sieci
178 Cz II Prze czniki Cisco
Na powy szym rysunku znajduje si typowy przyk ad zastosowania w sieci nadmiaro-
wo ci. Do niektórych prze czników mo na dosta si nawet czterema ró nymi drogami.
Pomimo ogromu zalet, jakie niesie ze sob zastosowanie nadmiarowo ci w sieciach
opartych na prze cznikach warstwy drugiej, istnieje równie wiele problemów, z któ-
rymi administrator musi sobie poradzi , aby zastosowana nadmiarowo nie wyrz dzi a
wi cej szkody ni po ytku.
Problemy z nadmiarowo ci
Podczas stosowania nadmiarowo ci w sieciach opartych na prze cznikach warstwy dru-
giej pojawiaj si pewne problemy dotycz ce transmisji ramek. Problemy s na tyle
powa ne, e w pewnych sytuacjach mog unieruchomi sie i uniemo liwi komuni-
kacj stacjom roboczym. W skrajnych przypadkach konieczne jest wy czenie urz dze
sieciowych i ponowna ich konfiguracja (poprawna). Jak ju wiesz, takie dzia anie znacz-
nie obni a dost pno sieci. Dlatego opracowany zosta protokó STP (ang. Spanning
Tree Protocol), który cz ciowo rozwi zuje niektóre problemy podczas transmisji ramek.
Zastosowanie prze czników warstwy drugiej w sieciach opartych na nadmiarowo ci
sprzyja pojawieniu si zjawiska zwanego burz rozg oszeniow (ang. broadcast storm).
Burza rozg oszeniowa zwi zana jest z transmisj ramek rozg oszeniowych, które wy-
sy ane s zawsze na wszystkie interfejsy prze cznika. Kieruj c si poni szym rysunkiem
(rysunek 8.2), wyobra sobie, e ze stacji roboczej na router (który w tym przypadku
jest domy ln bram ) zosta o wys ane rozg oszenie. Rozg oszenie zostaje przechwycone
przez prze cznik 1, który rozpoczyna transmisj na wszystkie swoje interfejsy. Prze-
czniki 2 i 3 równie otrzymuj ramk . Prze cznik 2 po odebraniu ramki skieruje j
do prze cznika 3, a ten znowu skieruje j do prze cznika 1. Proces b dzie si powtarza
w niesko czono , mimo i ju na samym pocz tku komunikacji wszystkie prze czniki
otrzyma y wymagane kopie ramek.
Rysunek 8.2.
Burza rozg oszeniowa
Kolejny problem powstaje wtedy, kiedy pracuj ce w sieci prze czniki otrzymuj wiele
tych samych kopii ramek. Takie zjawisko mo e by konsekwencj opisanej wcze niej
burzy rozg oszeniowej. Je li chodzi o otrzymywanie kopii tych samych ramek, pro-
blem nie tkwi w samym procesie otrzymywania, lecz w interpretacji nadchodz cych
kopii. Dzieje si tak, poniewa niektóre dzia aj ce w sieciach protoko y b dnie inter-
Rozdzia 8. Protokó STP 179
pretuj nadchodz ce kopie i traktuj je jako b dy transmisji. W druj ce kopie tych
samych ramek wprowadzaj równie zamieszanie na interfejsach prze cznika, gdy ta
sama ramka na wielu interfejsach prze cznika mo e spowodowa b dne wpisy w ta-
blicy MAC lub konieczno szybkiego aktualizowania tablic. W takiej sytuacji wiele
zasobów prze cznika zajmuje si obs ug tablic MAC, co znacznie spowalnia jego nor-
malne dzia anie.
Dzia anie protoko u Spanning Tree
Protokó STP zosta stworzony po to, aby zapobiega mi dzy innymi problemom opi-
sanym wy ej. Generalnie protokó STP umo liwia tak konfiguracj prze czników,
aby w sieci nie powstawa y p tle. Protokó STP tworzy wirtualne drzewo bez p tli,
zwieraj ce wszystkie prze czniki oraz wszystkie nadmiarowe cie ki. Na szczycie drzewa
znajduje si prze cznik g ówny, którego zadanie opiera si na zarz dzaniu ca sieci
oraz protoko em STP.
Protokó zosta ostatecznie poprawiony i sporz dzony przez IEEE (pocz tkowo utwo-
rzony zosta przez firm DEC). Ostatecznie algorytm STP zosta zawarty w specyfi-
kacji IEEE802.1d.
W swoim dzia aniu protokó STP wykorzystuje koszt cie ki oparty na szybko ci cza.
Tak wi c dla szybko ci 10Mb/s koszt wynosi 100, dla 100 Mb/s wynosi 19, dla 1 Gb/s
wynosi 4 i dla 10 Gb/s wynosi 2. Im mniejszy koszt, tym lepsza cie ka.
W pierwszej fazie dzia ania i dokonywania zbie no ci STP wybiera swój prze cznik
g ówny. W prze czniku g ównym wszystkie jego porty s portami desygnowanymi znaj-
duj cymi si w stanie przekazywania.
Prze cznikiem g ównym zostaje ten prze cznik, który posiada tzw. najni szy identy-
fikator BID (ang. bridge ID). Identyfikator ten zawiera priorytet oraz adres MAC prze-
cznika. Identyfikator zostaje przypisany przez administratora. W specyfikacji IEEE
802.1d priorytet mo e zosta przypisany domy lnie i osi gn warto 32 768. Je li dwa
prze czniki posiadaj te same warto ci liczbowe w priorytecie, to prze cznikiem g ów-
nym zostaje ten, który posiada najni sz warto w adresie MAC; np. je li prze cz-
nik A posiada adres 0a00.2321.1321, a prze cznik B posiada adres 0a00.1111.1111,
to prze cznik B zostanie prze cznikiem g ównym (oczywi cie tylko wtedy, kiedy oba
b d posiada y te same priorytety).
W drugiej fazie STP wybiera port g ówny na prze czniku, który nie jest g ównym prze-
cznikiem (wszystkie prze czniki oprócz g ównego prze cznika s prze cznikami
nieg ównymi). Port g ówny zostaje wybrany na podstawie najni szego kosztu dla cie ki
prowadz cej od prze cznika g ównego do portu g ównego prze cznika nieg ównego.
W ostatniej fazie zostaj wybrane porty desygnowane. Wybór nast puje tylko na tych
prze cznikach, które s po czone z prze cznikiem g ównym cie k o najni szym
koszcie. Porty desygnowane równie znajduj si w trybie przekazywania.
180 Cz II Prze czniki Cisco
Pozosta e porty prze czników, które nie zosta y wybrane, s uznawane za porty nie-
desygnowane i przechodz w stan blokowania, aby zapewni w sieci brak p tli. Port
w stanie blokowania nie przekazuje ruchu.
W ten sposób w sieci rozpoczyna si proces  porz dkowania maj cy na celu wy -
czenie tych cie ek, które aktualnie nie s potrzebne, a których dzia anie spowodo-
wa oby p tle w sieci (rysunek 8.3). Na poni szym rysunku wida , e zosta a tylko jedna
cie ka, która czy prze czniki znajduj ce si na brzegach.
Rysunek 8.3.
Dzia anie
protoko u STP
Nale y jeszcze wspomnie , e aby prze czniki mog y ustawia pomi dzy sob wszyst-
kie opisane wcze niej parametry, musz jako wymienia ze sob informacje. Robi
to domy lnie co 2 sekundy za pomoc specjalnych ramek grupowych zwanych BPDU
(ang. bridge protocol data unit).
Stany portów
Podczas ustalania w a ciwych cie ek port prze cznika mo e przyj cztery stany, do
których zaliczamy:
Blokowanie (ang. locking)  w tym stanie port prze cznika mo e odbiera ramki
BPDU, natomiast nie wysy a adnych BPDU, jak równie nie wysy a adnych danych
u ytkownika.
Nas uchiwanie (ang. listening)  umo liwia wysy anie i odbieranie ramek BPDU
w celu próby ustalenia aktywnej topologii. W tym czasie zostaje wybrany prze cznik
g ówny, porty desygnowane oraz porty g ówne.
Uczenie si (ang. learning)  w tym stanie port jest w stanie wysy a i odbiera BPDU.
Przekazywanie (ang. forwarding)  port prze cznika w tym stanie przekazuje otrzy-
mywane ramki.
Rozdzia 8. Protokó STP 181
Zmiana stanu portów z nas uchiwania na stan uczenia si oraz ze stanu uczenia si
na stan przekazywania jest nazywana opó nieniem przekazywania i wynosi domy lnie
15 sekund. Je li podsumowa wszystkie czasy potrzebne do osi gni cia stanu zbie -
no ci, to prze cznik potrzebuje oko o 50 sekund.
Wszystkie obliczenia protoko u STP s ponawiane zawsze wtedy, kiedy w jakikolwiek
sposób zmieni si topologia sieci.
Protokó RSTP
Mimo i protokó STP do znacznie chroni sie przed powstawaniem p tli, posiada
równie kilka ogranicze . Przede wszystkim je li wykorzystuje si protokó STP, to
trzeba si liczy z ograniczeniem rozpi to ci sieci do 7 prze czników (warstwy drugiej).
Drugim ograniczeniem jest bardzo wolna zbie no osi gana nawet w 50 sekund, trze-
cim ograniczeniem jest brak zaimplementowanych mechanizmów bezpiecze stwa.
Te ograniczenia spowodowa y, e organizacja IEEE opracowa a ulepszony protokó
RSTP (ang. Rapid Spanning Tree Protocol) eliminuj cy wady poprzednika. Protokó
ten zosta zawarty w specyfikacji 802.1w.
W RSTP ka dy port mo e przyj trzy stany:
odrzucania (ang. discarding)  w tym stanie port mo e nas uchiwa ,
ale nie mo e odbiera ani wysy a adnych ramek;
uczenia si (ang. learning)  w tym stanie port mo e uczy si adresów
MAC, lecz nie mo e wysy a adnych ramek;
przekazywania (ang. forwarding)  ten tryb uprawnia zarówno do odbierania
ramek, jak i ich przesy ania.
Podczas dzia ania protokó RSTP przydziela portom odpowiednie role, w których dany
port mo e pracowa . Port mo e by :
g ówny (ang. root port)  port znajduje si w stanie przekazywania, mo e wi c
odbiera i wysy a ramki;
desygnowany (ang. designet port)  port w stanie przekazywania wysy aj cy
najlepsze BPDU do segmentu sieci;
alternatywny (ang. alternate port)  port tworz cy alternatywn cie k
do prze cznika g ównego;
zapasowy (ang. backup port)  port tworzy cie k zapasow (mniej po dan ),
znajduje si w stanie odrzucania;
zablokowany (ang. blocked port)  port nie ma adnego zastosowania i nie
odgrywa adnej roli w dzia aniu drzewa rozpinaj cego.
182 Cz II Prze czniki Cisco
W protokole RSTP wprowadzono równie wysy anie BPDU co ustalony interwa czasu,
zwany hello time. Ramki hello s wysy ane zawsze, nawet wtedy, kiedy nie otrzymuj
adnych danych z s siednich prze czników. W przypadku nieotrzymania 3 ramek hello
od innych prze czników po czenie uznawane jest za utracone.
W dzia aniu obydwu protoko ów brakowa o jeszcze jednej funkcjonalno ci. By a ni
mo liwo uruchamiania wielu instancji STP w sieciach VLAN. Dlatego organizacja
IEEE wraz z firm Cisco opracowa a standard zwany IEEE 802.1s, czyli Multiple
Spanning Tree Protocol (MST).
Rozszerzenie to umo liwia uruchamianie niezale nej topologii drzewa rozpinaj cego
w ka dej sieci VLAN.