Lekce 3 - Cisco Packet Tracer Nové

V minulé lekci, IP adresy, jsme si představili základní pojmy k IPv4 adresám a přidruženým technologiím.

Vytvářet a testovat sítě není nutně záležitostí drahého hardwaru a kabelů. Pro pochopení principů síťové komunikace a pro trénink konfigurace zařízení existují výukové simulátory, které dokážou velmi věrně napodobit reálné prostředí. V tomto tutoriálu k provozu sítí si proto představíme jeden z nejrozšířenějších nástrojů, Cisco Packet Tracer, který se stal standardem při výuce sítí a přípravě na certifikace, jako je CCNA.

Cisco Packet Tracer

Packet Tracer je simulační software určený pro návrh, konfiguraci a testování počítačových sítí. Umožňuje propojit virtuální zařízení (routery, switche, servery, stanice či IoT prvky), sledovat jejich komunikaci a ověřit správnost nastavení bez fyzického vybavení. Síť v něm můžeme stavět přehledně v grafickém rozhraní, stačí přetáhnout prvky, propojit je kabelem a ihned lze sledovat, jak mezi nimi tečou pakety.

Celý princip stojí na realistické simulaci síťových protokolů. Každé zařízení má své konfigurační rozhraní, přístupné přes příkazový řádek (Command Line Interface - CLI), stejně jako u skutečných zařízení s operačním systémem Cisco IOS. Packet Tracer podporuje řadu klíčových technologií, jako je směrování, VLAN, DHCP, NAT, ACL, bezdrátové sítě, statické i dynamické směřovací protokoly. Dovoluje pozorovat, jak jednotlivé vrstvy spolupracují při přenosu dat. Pro výuku a trénink představuje ideální spojení vizualizace a reality.

Instalace

Cisco Packet Tracer je zdarma dostupný po registraci na portálu Cisco Networking Academy (NetAcad). Stačí přejít na stránku Getting Started with Cisco Packet Tracer a zapsat se do kurzu. Pokud nás systém přesměruje na registraci, jednoduše ji dokončíme a poté se ke kurzu vrátíme:

Odkaz ke stažení programu najdeme ve třetím kroku 1.0.3 Download Cisco Packet Tracer:

Pak už jen vybereme odkaz odpovídající našemu operačnímu systému:

Soubor necháme stáhnout, instalačního průvodce proklikáme a po úspěšné instalaci program otevřeme. Aplikace nás vyzve k přihlášení, můžeme tak udělat stejným účtem, kterým jsme se přihlásili do kurzu:

První topologie

Začněme úplně jednoduše. Postavíme malou síť se dvěma počítači, které spolu komunikují přímo. Z knihovny zařízení (sekce End Devices) přetáhneme na plochu dva počítače:

Po přidání dvou počítačů na plochu je propojíme.

V nabídce Connections ve spodní části vybereme možnost Copper Cross-Over. Jde o kabel, který slouží k přímému spojení dvou zařízení stejného typu, tedy například dvou počítačů nebo dvou přepínačů. Kliknutím nejprve na první počítač, poté na druhý a výběrem portů FastEthernet0 na obou stranách vytvoříme propojení.

FastEthernet představuje běžné síťové rozhraní s rychlostí 100 Mb/s, které se v Packet Traceru používá jako standardní fyzické připojení pro koncová zařízení.

V pracovním poli se objeví spojovací linka a po chvíli se rozsvítí zelené LED kontrolky, které znamenají, že je spoj aktivní a zařízení se fyzicky vidí:

V reálné síti by propojení dvou počítačů přes přímý kabel fungovalo, protože moderní síťové karty využívají automatické rozpoznání vodičů (Auto-MDI/MDIX). V Cisco Packet Traceru ale tato funkce není u koncových zařízení aktivní, aby byl vidět rozdíl mezi typy kabelů. Proto je při přímém propojení dvou PC nutné použít křížený kabel, zatímco při připojení přes switch stačí vždy přímý kabel (Copper Straight-Through).

Nastavení IP adres

Aby spolu počítače mohly komunikovat, musí mít přiřazené IP adresy ze stejné sítě. Klikneme tedy na první počítač a otevřeme záložku Desktop -> IP Configuration. Do pole IPv4 Address zadáme 192.168.1.1 a do Subnet Mask vložíme jako hodnotu masky 255.255.255.0:

Maska určuje, že prvních 24 bitů tvoří síťovou část, posledních 8 bitů je pak část pro hosty, síť tak pojme až 254 zařízení a podle původního třídního dělení se tedy jedná o třídu C.

Stejný postup zopakujeme na druhém počítači, kterému přiřadíme adresu 192.168.1.2 se stejnou maskou. Výchozí bránu a DNS zatím necháváme prázdné. Komunikace probíhá pouze v rámci jedné lokální sítě.

Adresy z rozsahu 192.168.x.x se často používají jako ukázkový příklad v malých sítích. Patří mezi tzv. privátní adresy, které nejsou viditelné na internetu a běžně se používají v domácích i firemních LAN.

Test konektivity

V tomto okamžiku mají obě zařízení platné adresy ve stejné podsíti (192.168.1.0/24) a propojení mezi nimi je aktivní a můžeme tedy přistoupit k testu konektivity. Na prvním počítači otevřeme příkazový řádek (Desktop -> Command Prompt) a zadáme příkaz ping 192.168.1.2:

Pokud je vše správně nakonfigurované, Packet Tracer zobrazí odpovědi ve tvaru:

C:\>ping 192.168.1.2

Pinging 192.168.1.2 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128
Reply from 192.168.1.2: bytes=32 time<1ms TTL=128

Ping statistics for 192.168.1.2:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms

To znamená, že druhý počítač reaguje, tedy že fyzické propojení, adresace i směrování v rámci sítě fungují správně. Pokud by se místo toho objevilo Request timed out, je třeba zkontrolovat kabel, porty nebo nastavení IP adres.

Ping je jednoduchý testovací nástroj, který ověřuje, jestli je druhé zařízení v síti dostupné, ovšem pod povrchem se při tom děje víc, než na první pohled vypadá. Počítač, který ping odesílá, nejdříve musí zjistit, jaká MAC adresa patří k IP adrese cíle. Proto vyšle ARP dotaz (Address Resolution Protocol) – broadcastovou zprávu s otázkou "Kdo má IP 192.168.1.2?". Druhý počítač odpoví svou MAC adresou a ta se uloží do lokální ARP tabulky. Teprve potom se odešle ICMP Echo Request, samotný ping, a druhý počítač odpoví ICMP Echo Reply. Celý proces proběhne během zlomku sekundy, ale v Packet Traceru ho můžeme krásně rozfázovat pomocí Simulation modu.

Simulation mode

Cisco poskytuje dva základní režimy:

• Realtime mode - Síť se chová jako skutečná, přenosy probíhají okamžitě, vidíme výsledek příkazu hned.
• Simulation mode - Provoz se zpomalí a každý krok (odeslání ARP dotazu, ICMP echo request, odpověď atd.) lze sledovat krok za krokem. Umožní pochopit dění uvnitř kabelu a je výborný pro výuku a ladění.

Přepneme se tedy vpravo dole do Simulation mode a zkusíme ping odeslat znova. U počítače, který ping posílá, se nám objeví obálka reprezentující paket. Pokud na ní najedeme, zobrazí se nám její typ. Tlačítkem Play můžeme komunikaci spustit.

Po spuštění uvidíme ukázku, jak se jednotlivé požadavky odesílají mezi počítači. Rozdílné druhy paketů mají pro přehlednost jinou barvu:

V simulaci již teď pravděpodobně neuvidíme posílání paketů ARP. Příkaz ping jsme již volali a počítače tedy o sobě vědí. Pro resetování tabulky, ve které má počítač tyto informace uložené, můžeme v příkazovém řádku spustit příkaz arp -d, resetovat simulaci pomocí tlačítka Reset Simulation a zavolat ping znova.

V další lekci, Subnetting a plánování IP adres, si ukážeme efektivní rozdělení IP adres do menších jednotek.