Лабораторна робота 04 основи роботи з керованими комутаторами cisco та мережною сторінка 2

12 3
Передача даних (Transmitted Data, TxD)
4
Готовність терміналу (Data Terminal Ready, DTR)
5
Сигнальна ,,земля” (Signal Ground, SG)
6
Готовність даних (Data Set Ready, DSR)
7
Запит на передачу (Request to Send, RTS)
8
Готовність до передачі (Clear to Send, CTS)
9
Індикатор виклику (Ring Indicator, RI)
Таблиця 4
Сигнали інтерфейсу RS-232 для розніму DB-25 (стандарт EIA/TIA-232)
Контакт
Сигнал
1
Корпус (PG)
2
Передача даних (Transmitted Data, TxD)
3
Приймання даних (Received Data, RxD)
4
Запит на передачу (Request to Send, RTS)
5
Готовність до передачі (Clear to Send, CTS)
6
Готовність даних (Data Set Ready, DSR)
7
Сигнальна ,,земля” (Signal Ground/Common Return, SG)
8
Детектування несучої (Rcvd. Line Signal Detector, CD, DCD)
9
Тестова напруга (+)
10
Тестова напруга (–)
11
Не використовується
12
Детектування несучої, повернення (Rcvd. Line Signal Detector,
DCD2/SF2)
13
Готовність до передачі, повернення (Secondary Clear to Send, CTS2)
14
Передача, повернення (Secondary Transmitted Data, TxD2)
15
Тактування передачі (Transmitted Signal Element Timing, TSET, ETxC)
16
Приймання, повернення (Secondary Received Data, RxD2)
17
Тактування приймання (Receiver Signal Element Timing, RSET, RxC)
18
Локальний шлейф (LL)
19
Запит на передачу, повернення (Secondary Request to Send, RTS2)
20
Готовність терміналу (Data Terminal Ready, DTR)
21
Детектування якості сигналу (Sig. Quality Detector, SQ)
22
Індикатор виклику (Ring Indicator, RI)
23
Вибір швидкості (Data Sig. Rate Selector, SF)
24
Тактування передачі (Tramsmitter Sig. Element Timing, TSET, TxC)
25
Не використовується
Таблиця 5
Сигнали інтерфейсу RS-232 для розніму RJ-45 (стандарт EIA/TIA-561)
Контакт
Сигнал
1
Запит на передачу (Request to Send, RTS)
2
Готовність терміналу (Data Terminal Ready, DTR)
3
Передача даних (Transmitted Data, TxD)

13 4
Сигнальна ,,земля” (Signal Ground, SG)
5
Сигнальна ,,земля” (Signal Ground, SG)
6
Приймання даних (Received Data, RxD)
7
Готовність даних (Data Set Ready, DSR)
8
Готовність до передачі (Clear to Send, CTS)
Таблиця 6
Сигнали інтерфейсу USB для розніму USB 5 pin mini-Type B
Контакт
Сигнал
1
Живлення +5 В (VCC)
2
Дані– (Data–, D–)
3
Дані+ (Data+, D+)
4
Індикатор (Indicator, ID)
5
,,Земля” (Ground, GND)
Інтерфейс RS-232 початково був розроблений для з’єднання пристрою типу DTE з пристроєм типу DCE. Типовим прикладом з’єднання DTE–DCE є з’єднання комп’ютер-модем або комутатор- модем. Кабель, який застосовується для формування такого з’єдна- ння, називається модемним кабелем (Modem Cable). Схема модем- ного кабелю, побудованого з використанням рознімів DB-9–DB-9 наведена на рис. 6. Для кабелів, що побудовані з використанням рознімів DB-25–DB-25 або DB-9–DB-25, схеми є аналогічними.
DТE
1 2
3 4
5 6
7 8
9
DС E
1 2
3 4
5 6
7 8
9
Рис. 6. Схема модемного кабелю DB-9–DB-9
Пряме з’єднання на базі інтерфейсу RS-232 між двома пристро- ями типу DTE (зокрема, між комп’ютером і комутатором) вимагає застосування спеціального кабелю, який називається нуль- модемним кабелем (Null-Modem Cable). Залежно від того, які розніми застосовуються, нуль-модемні кабелі можуть мати такі вла- сні назви:
1. Null-Modem Cable (DB-9–DB-9, DB-9–DB-25, DB-25–DB-25).

14 2. Cisco Rollover Cable (RJ-45–RJ-45).
3. Cisco Console Cable (DB-9–RJ-45, DB-25–RJ-45).
Повна і спрощена схеми нуль-модемного кабелю, побудованого з використанням рознімів DB-9–DB-9, наведені на рис. 7, а та 7, б відповідно. Максимальна довжина кабелю у даному випадку – 30 м.
DTE
1 2
3 4
5 6
7 8
9
DTE
1 2
3 4
5 6
7 8
9 а б
DTE
1 2
3 4
5 6
7 8
9
DTE
1 2
3 4
5 6
7 8
9
Рис. 7. Схеми нуль-модемного кабелю DB-9–DB-9: а – повна; б – спрощена
Консольний кабель на базі інтерфейсу USB – Cisco USB Console
Cable може мати реалізації з використанням рознімів USB Type A –
RJ-45 та USB Type A – USB 5 pin mini-Type B. У першому варіанті до складу кабелю входить мікросхема-конвертор інтерфейсів USB–
RS-232, яка забезпечує перетворення сигналів інтерфейсу USB комп’ютера в сигнали інтерфейсу RS-232 комутатора і навпаки. У другому варіанті кабель забезпечує передачу сигналів інтерфейсу
USB. У цьому випадку комутатор повинен мати модуль USB для підтримки функціонування даного інтерфейсу.
Підключення з використанням інтерфейсу RS-232, як правило, не вимагає встановлення додаткового ПЗ на комп’ютері адміністратора, оскільки драйвер наявний в ОС. Підключення з використанням інтер- фейсу USB передбачає встановлення додаткового драйвера. Цей драй- вер, як правило, можна завантажити із сайта виробника кабелю або при- строю.
Слід зазначити, що деякі виробники мережного обладнання (зо- крема, Zyxel, D-Link, Allied Telesis) на своїх комутаторах встанов- люють мікросхеми інтерфейсу RS-232, що забезпечують їх функ- ціонування як пристроїв типу DCE. У таких випадках підключення здійснюються з використанням звичайних модемних кабелів і фор- мально теж називаються консольними підключеннями.

15
Виробниками кабелів розроблено великий набір спеціальних модульних адаптерів-перехідників, які дають змогу ,,перетворити” один кабель в інший. Серед них слід згадати такі:
1. DB-9–DB-25 Adapter (DB-25–DB-9 Adapter).
2. Rollover Adapter.
3. Null-Modem Adapter.
4. RJ-45–DB-9 Adapter (RJ-45–DB-25 Adapter).
5. USB–RS-232 Adapter.
DB-9–DB-25 Adapter дає змогу застосовувати модемний кабель
DB-9–DB-9 для забезпечення підключення до розніму DB-25, а
DB-25–DB-9 Adapter – навпаки, модемний кабель DB-25–DB-25 – до розніму DB-9. Rollover Adapter у поєднанні зі звичайним прямим кабелем Ethernet (що застосовується для підключення мережного адаптера комп’ютера до звичайного порту комутатора) дає змогу здійснити підключення, яке аналогічне підключенню із застосуван- ням кабелю Cisco Rollover Cable. Null-Modem Adapter у поєднанні зі звичайним модемним кабелем дає змогу здійснити підключення, яке аналогічне підключенню із застосуванням кабелю Null-Modem
Cable. RJ-45–DB-9 Adapter (рис. 8) у поєднанні з Cisco Rollover Ca- ble дає змогу здійснити підключення, яке аналогічне підключенню
із застосуванням кабелю Cisco Console Cable DB-9–RJ-45. USB–RS-
232 Adapter у поєднанні з Cisco Console Cable DB-9–RJ-45 дає змогу здійснити підключення, яке аналогічне підключенню із застосуван- ням кабелю Cisco USB–RJ-45 Console Cable.
Рис. 8. RJ-45–DB-9 Adapter

16
Програмні засоби забезпечення підключень
Налагодження та керування функціонуванням комутатора Cisco може здійснюватися з використанням різних підходів та засобів. З ме- тою налагодження комутатора з використанням консольного та допо- міжного підключень на комп’ютері адміністратора необхідно застосо- вувати спеціальні програми емулятори терміналу (термінальні додат- ки). Найбільш відомими термінальними додатками є Hyper Termіnal,
PuTTY, Tera Term, SecureCRT, Minicom, ZTerm Pro. Інтерфейс
Windows-додатка Hyper Termіnal за умови створення з’єднання наве- дений на рис. 9.
Рис. 9. Інтерфейс термінального додатка HyperTerminal
Для налагодження комутатора за допомогою мережного керую- чого підключення або мережного підключення необхідно застосову- вати засоби, що забезпечують можливість віддаленого доступу на базі мережних протоколів Telnet, SSH, HTTP, SNMP тощо. Вище- згадані термінальні додатки теж підтримують цю можливість.
Фірмою Cisco розроблено ряд спеціалізованих програмних дода- тків, які дають змогу проводити віддалене налагодження та керу- вання комунікаційними пристроями. Серед них слід згадати такі:
Cisco Network Assistant; Cisco Device Manager; CiscoWorks LAN
Management Solution (LMS); CiscoView Application; Cisco Configura- tion Engine; SNMP Network Management Application; Cisco Security
Manager; Catalyst Smart Operations. Ці засоби, як правило, мають графічний інтерфейс та використовують для обміну даними між пристроями протоколи прикладного рівня (HTTP, HTTPs, SNMP).
У багатьох випадках їх застосування передбачає початкове налаго- дження пристрою за допомогою консольного підключення.

17
Програмне забезпечення сучасних комутаторів
Функціонування сучасного комутатора Ethernet забезпечується за рахунок поєднання можливостей його апаратної та програмної складових. Простіші моделі комутаторів реалізуються повністю апаратно. Більш складні моделі комутаторів є програмно- апаратними засобами, тобто частина функцій цих пристроїв вико- нується апаратно, а частина – програмно. Зручність такого підходу полягає в тому, що можна відносно оперативно змінювати програ- мну складову системи у разі появи нових версій чи варіантів систе- ми з розширеними та покращеними можливостями. Окрім того, ви- користання програмної складової дає можливість налагоджувати комутатори для специфічних умов функціонування та керувати процесом їх роботи. Останнім часом провідні виробники комутато- рів все більшу частину функцій пристрою перекладають на програ- мну складову, залишаючи на апаратному рівні лише необхідний для функціонування пристрою мінімум.
Програмна складова комутатора може бути реалізована як у вигляді мікропрограми, так і у вигляді повноцінної мережної ОС.
Мікропрограма (FirmWare) – це системне ПЗ, яке є вбудованим
(,,прошитим”) у пристрої і зберігається в його енергонезалежній пам’яті. Основною відмітністю ОС від FirmWare є наявність файло- вої системи, яка забезпечує можливість виконання різних операцій над файлами. Як правило, і FirmWare, і ОС комутатора є моноліт- ними, тобто поставляються у вигляді одного бінарного файла- образу, зміни в який вносити неможливо. Цей файл-образ зберіга-
ється у флеш-пам’яті пристрою. Заміна FirmWare або ОС здійсню-
ється шляхом заміни файла-образу. Для комутаторів, які використо- вують FirmWare, налагодження пристрою зберігаються у вигляді бітової послідовності у спеціально відведеній області енергонезале- жної пам’яті. У комутаторах, які використовують мережну ОС, як правило, збереження конфігурації здійснюється у вигляді структу- рованого текстового файла.
Оскільки комутатори є досить спеціалізованими комунікаційни- ми пристроями, то під час розробки їх програмних складових засто- совується модельно-орієнтований підхід – FirmWare та ОС розроб- ляються з урахуванням апаратної складової та призначення при- строїв.

18
Мережна операційна система Cisco IOS
Для забезпечення функціонування мережних пристроїв фірмою
Cisco розробляються як різні варіанти FirmWare, так і спеціалізовані мережні ОС. Використання Cisco FirmWare характерне для точок доступу та безпровідних маршрутизаторів, деяких моделей комута- торів. Більшість моделей комутаторів та маршрутизаторів Cisco ви- користовують спеціалізовані мережні ОС.
Основними мережними ОС Cisco є:
– Cisco IOS (Cisco Internetwork Operating System);
– Cisco NX-OS (NeXt-generation OS,
Nexus OS);
– Cisco IOS XR;
– Cisco IOS XE.
У сучасних комутаторах та маршрутизаторах Cisco найчастіше використовується спеціалізована мережна ОС Cisco IOS. У старих моделях комутаторів використовувалася CatOS (Catalyst Operating
System), але її рекомендується замінювати на більш сучасну IOS.
Для спеціалізованих комутаторів серій Nexus (технології Ethernet) та
MDS (технології Fibre Channel), які використовуються в центрах обробки та збереження даних, Cisco розроблено мережну ОС Cisco
NX-OS. Для сучасних високопродуктивних маршрутизаторів розро- блено ОС, відому як Cisco IOS XR. Також розроблена і широко впроваджується для використання в комутаторах, маршрутизаторах та інших пристроях ОС наступного покоління Cisco IOS XE. Всі зазначені ОС мають різні архітектурни, особливості внутрішної реа- лізації, кодову базу, відмінності у інтерфейсі тощо. Варто зазначити, що для ОС Cisco IOS та Cisco IOS XE для зручності роботи збере- жений однаковий інтерфейс командного рядка.
Cisco IOS є багатозадачною ОС, яка виконує функції мережної організації, комутації, маршрутизації та передачі даних. Ядро цієї
ОС є монолітним, це означає, що всі елементи системи розміщені в одному образі і всі процеси запускаються в одному адресному прос- торі. У Cisco IOS немає міжпроцесного захисту пам’яті, це означає, що крах одного процесу може викликати крах або перезавантажен- ня всієї системи.
Cisco IOS поставляється у вигляді монолітного образу, який орі-
єнтований на конкретну модель пристрою. Образи можуть мати пе- вні набори властивостей та версії. Конкретний образ IOS ідентифі- кується трьома параметрами:
– апаратна платформа (серія) пристрою, для якої він призначений;
– набір можливостей (Feature Set, Packages),

19
– версія ОС.
Узагальнена структура взаємозв’язків між наборами можливостей
Cisco IOS наведена на рис. 10. Кожен із наборів можливостей забезпе- чує використання певних технологій та наборів протоколів. Для керо- ваних комутаторів Cisco більш простих моделей характерне викори- стання наборів Layer 2 Base та LAN Base. Набір можливостей
Layer 2 Base забезпечує функціонування як базових компонентів техно- логії Ethernet згідно зі стандартом IEEE 802.3, так і додаткових стандар- тизованих протоколів та технологій чи спеціалізованих функцій. Зок- рема це: 802.1D, 802.1x, 802.1s/w (RSTP), 802.3ad Etherchannel, Port
Security, SSHv2 та ін. Набір властивостей LAN Base включає всі мож- ливості Layer 2 Base і розширені можливості з налагодження кому- татора та обробки трафіка, такі як Cisco AutoSecure, Cisco AutoQoS,
Advanced 802.1x, Advanced Access Lists, Advanced QoS.
Layer 2 Base
LAN Base
IP Base
IP Services
Advanced IP Services
Enterprise Services
Advanced Enterprise Services
Рис. 10. Узагальнена структура взаємозв’язків між наборами можливостей Cisco IOS
На сьогодні найбільш поширеними у використанні є версії Cisco
IOS з номерами 12.x. та 15.x. У практиці зустрічаються пристрої, на яких використовуються і попередні версії. Це, як правило, пристрої, життєвий цикл підтримки яких вже закінчився, і нові версії Cisco IOS для яких не розроблені або неможливо встановити з технічних причин.
Для більшості сучасних пристроїв наявні образи як 12, так і 15 вер- сій.
Приклади запису назв файлів образів для комутаторів серії 2960: c2960-lanbasek9-mz.122-58.SE2.bin, c2960-lanbasek9-mz.150-2.SE.bin.
Додаткову інформацію Cisco IOS можна отримати з довідників, які містять деталізовані розшифровки скорочень, що використовуються у назвах файлів образів.

20
Порядок завантаження Cisco IOS на комутаторі Cisco
Після включення живлення на комутаторі Cisco виконується ви- значений набір дій, які забезпечують тестування функціонування складових комутатора і завантаження Cisco IOS. Цей набір також називають ,,завантажувальною послідовністю” (Boot Sequence). Да- на послідовність включає 6 етапів (рис. 11).
1. POST Loading
2. Boot Loader Software Loading
3. Low-Level CPU Initialization
4. Initialization the Flash File System
5. Default IOS Image Locating and Loading
6. Transfer Switch Control to IOS
Рис. 11. Етапи завантаження комутатора Cisco
На першому етапі здійснюється завантаження процедури почат- кового самотестування пристрою POST, що зберігається в постійній пам’яті (OnBoard ROM) комутатора. У процесі роботи цієї процеду- ри здійснюється перевірка функціонування підсистеми CPU, яка включає тестування процесора, оперативної пам’яті (OnBoard RAM) та частини флеш-пам’яті, яка містить файлову систему. На другому етапі здійснюється завантаження в оперативну пам’ять програми початкового завантаження Boot Loader, яка також зберігається в по- стійній пам’яті пристрою. На третьому етапі Boot Loader виконує низькорівневу ініціалізацію CPU, яка включає ініціалізацію регіст- рів, що контролюють доступ до фізичної пам’яті, її об’єм та швид- кість. На четвертому етапі Boot Loader ініціалізує файлову систему, що міститься у флеш-пам’яті системної плати. На п’ятому етапі
Boot Loader знаходить образ Cisco IOS за замовчуванням і заванта- жує його в оперативну пам’ять. Після завантаження образу Cisco
IOS на шостому етапі керування комутатором передається Cisco
IOS. Надалі система здійснює пошук файла конфігурації або запус- кає режим початкового конфігурування комутатора.

21
Інтерфейс командного рядка Cisco IOS
Налагодження пристроїв Cisco можливе як із використанням ін- терфейсу командного рядка, так і з використанням спеціалізованих графічних додатків. Інтерфейс командного рядка є гнучкішим і ефе- ктивнішим інструментом. У деяких випадках без нього неможливо виконати налагодження пристрою, зокрема: створити початкову конфігурацію, відновити втрачені паролі, створити нестандартні конфігурації, активувати приховані можливості, перевірити прави- льність налагодження, відлагодити процеси обміну даними тощо.
Інтерфейс командного рядка має великий набір можливостей для редагування команд та їх параметрів. Важливими властивостя- ми командного рядка Cisco IOS є: а) надання допомоги, яка полягає у виведенні списку команд (та
їх коротких описів), що доступні у відповідному режимі, та довідки за параметрами окремої команди Cisco IOS (див. рис. 12, 13); б) можливість використання скороченого запису команд, яка полягає в тому, що система розпізнає команди за їх скороченим за- писом і для виконання здійснює операцію внутрішнього доповнен- ня, наприклад, записи команд configure terminal, conf term та conf t для системи є ідентичними; в) можливість виведення списку команд (параметрів команди), початкові літери яких збігаються (див. рис. 14); г) функція автодоповнення поточної команди, робота якої поля- гає ось у чому: вводиться скорочений запис команди (чи її парамет- ра), натискається клавіша і в новому рядку з’являється повна команда.
SW_01>?
Exec commands:
<1-99> Session number to resume connect Open a terminal connection disable Turn off privileged commands disconnect Disconnect an existing network connection enable Turn on privileged commands exit Exit from the EXEC logout Exit from the EXEC ping Send echo messages resume Resume an active network connection show Show running system information telnet Open a telnet connection terminal Set terminal line parameters traceroute Trace route to destination
SW_01>
Рис. 12. Перелік команд, які доступні у режимі користувача
SW_01#copy ? flash: Copy from flash: file system