Лабораторная работа 10. - Армавирский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
АРМАВИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Утверждено
на
заседании
кафедры
информатики.
Протокол № 1 от ”29”августа 2012
Зав. кафедрой___________________
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
по дисциплине
“ СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ ”
для специальности "Информатика и вычислительная техника"
Факультет прикладной информатики и информационных технологий
3 курс, 7,8 семестр.
6 семестр - экзамен
составлен
ст. преподавателем кафедры
информатики Голодовым Е.А.
2012
АННОТАЦИЯ
Настоящий курс предназначен для обучения
студентов специальности
«Информатика и вычислительная техника» основам работы с компьютерными
сетями, обеспечением выхода и работы в Интернете.
Цели курса:
-
изучение физического устройства сетей;
-
изучение логического устройства сетей
-
изучение основных типов протоколов;
-
изучение типового сетевого программного обеспечения;
- ознакомление с основными видами услуг и протоколами подключения к
глобальным сетям;
По окончании курса студент должен знать и уметь:
-
физическое устройство сетей;
-
топологии;
-
основные стандарты сетевых кабелей;
-
основные протоколы и их свойства;
2
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цели и задачи дисциплины
Целевая установка и организационно-методические указания.
Настоящий семестровый курс предназначен для обучения будущих учителей информатики основам работы с компьютерными сетями, обеспечением выхода и работы в Интернете.
Цели курса:
- изучение физического устройства сетей;
- изучение логического устройства сетей
- изучение основных типов протоколов;
- изучение типового сетевого программного обеспечения;
- ознакомление с основными видами услуг и протоколами подключения к
глобальным сетям;
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
теоретические основы архитектурной и системотехнической организации вычислительных сетей, построения сетевых протоколов, основ Интернеттехнологий;
уметь:
выбирать, комплексировать и эксплуатировать программноаппаратные средства в создаваемых вычислительных и информационных системах и сетевых структурах;
владеть:
навыками конфигурирования локальных сетей, реализации сетевых
протоко-лов с помощью программных средств.
Лекции по курсу проводятся с целью дать слушателям знания по изучаемым темам в наиболее общем, системном виде.
В ходе проведения лекции необходимо раскрыть наиболее сложные,
узловые вопросы, ставить студентам задачи по самостоятельному изучению
материала, как по отдельным вопросам, так и по какой-то проблеме в целом.
После прослушивания лекций и проведения самостоятельной работы
студент должен усвоить предложенный материал на уровне «иметь представление», а отдельные элементы на уровне «знать».
Более глубокое и конкретное изучение нормативных документов, рекомендуемой литературы, подготовка рефератов, сообщений, докладов осуществляется при проведении самостоятельной работы, также при выполнении контрольных, самостоятельных работ студентов (КСРС). Для достижения требуемой эффективности самостоятельной работы необходимо, чтобы
3
студенты были обеспечены примерным – перечнем тем докладов, рефератов
и т.п. для КСРС, перечнем необходимой литературы и нормативных документов, имели ясное представление по форме, содержанию и срокам выполнения КСРС.
Практические занятия имеют цель дать студентам практические навыки работы по установке и настройке различного оборудования (составляющие системного блока и периферийное оборудование), созданию локальной
сети, работе с сетевым программным обеспечением для локальны, глобальных и корпоративных сетей .
Практические занятия целесообразно проводить по схеме: повторение
пройденного материала, изучение последовательности выполнения отдельных элементов знания по новой теме, а затем практическое их выполнение на
ПК.
Текущий контроль осуществляется при проведении всех видов занятий
в форме устного опроса, письменной «летучки», заслушивания рефератов,
сообщений или докладов. Могут применяться также формы контроля по
усмотрению преподавателя.
Предусматривается проведение промежуточного контроля в форме
письменной контрольной работы студента (КСРС) и коллоквиума. По результатам коллоквиума осуществляется допуск к итоговому контролю.
Учебно-материальная база курса включает нормативные документы
высшего профессионального образования, нормативные документы в области информации, информатизации и защиты информации, сборники лекций и
другую учебно-методическую литературу, специализированные компьютерные классы и технические средства обучения.
4
2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
№
п/
п
Раздел, тема
Всего
часов
1.
Введение в сети и
телекоммуникации.
Многоуровневые
модели. Модель OSI
Адресация в сетях
IP
Технология Ethernet
Маршрутизация
Коммутаторы.
Беспроводные сети
14
4
4
0
Самостоятельная
работа,
час
10
18
6
6
0
12
22
12
4
8
10
22
20
20
24
12
10
10
12
4
6
4
6
8
4
6
6
10
10
10
12
ИТОГО
140
66
34
32
74
2.
3.
4.
5.
6.
7.
В том числе аудиторных
Всего Лекций Лаборааудиторных
торных
3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Содержание учебного материала.
Лекция № 1-2. Введение в сети и телекоммуникации
1. История компьютерных сетей
2. Глобальные, городские, локальные и персональные сети
3. Сетевые стандарты
4. Топология сетей
5. Элементы сети
6. Характеристики сети
Лекция № 3-4. Многоуровневые модели
1. Модель OSI
2. Уровни модели OSI
3. Стандартные стеки протоколов
4. Соответствие стеков протоколов модели OSI
5. Распределение протоколов по элементам сети
Лекция № 5-6. Верхние уровни модели OSI
1. Клиент-серверная модель и одноранговые сети
2. Протокол Telnet
5
3.
4.
5.
6.
Система доменных имен
Протокол DHCP
Протокол HTTP
Электронная почта
Лекция № 7-8. Транспортный уровень модели OSI
1. Порты
2. Протокол UDP
3. Протокол TCP
4. Сравнение и применение протоколов
Лекция № 9-10. Сетевой уровень модели OSI
1. Протокол IP
2. Формат пакета
3. Маршрутизация
4. Протокол IPv6
5. Протокол ICMP
Лекция № 11. Канальный уровень модели OSI
1. Подуровни канального уровня
2. MAC-адреса
3. Протокол ARP
4. Разделяемая среда, методы доступа
5. Неразделяемая среда
6. Беспроводные технологии
Лекция № 12. Физический уровень модели OSI
1. Характеристики линий связи
2. Типы кабелей
3. Коннекторы
4. Модуляция
5. Методы кодирования
Лекция № 13-14. Технология Ethernet
1. Формат кадра Ethernet
2. Передача данных
3. Физическая среда
4. Технология Fast Ethernet
5. Технология Gigabit Ethernet
6. Технология 10G Ethernet
6
Лекция № 15. Беспроводные сети
1. Распространение электромагнитных волн
2. Лицензирование частот
3. Технология широкополосного сигнала
4. Физические уровни стандарта 802.11
5. Технология Bluetooth
6. Безопасность беспроводных сетей
Лекция № 16. Маршрутизация
1. Задачи, решаемые маршрутизатором
2. Таблица маршрутизации
3. Статическая маршрутизация
4. Виды протоколов динамической маршрутизации
5. Дистанционно-векторные протоколы: RIPv1 и RIPv2
6. Протоколы состояния каналов связи: OSPF
Лекция № 17. Коммутаторы
1. Принципы работы коммутатора
2. Алгоритм покрывающего дерева
3. Виртуальные сети (VLAN)
4. Иерархическая сетевая модель: уровни доступа, распределения и
магистрали
3.2. Содержание лабораторных работ.
Лабораторная работа № 1
Тема: Монтаж коаксиального кабеля и кабеля на основе витой пары
Содержание:
1. Монтаж коаксиального кабеля
2. Монтаж витой пары.
Рекомендации к самостоятельной работе:
* Изучить материалы электронного методического пособия (Раздел монтаж
кабеля)
* Повторить материалы задачника по дисциплине «Компьютерные сети Интернет и мультимедиа. Часть 1»
Лабораторная работа № 2
Тема: Расчет необходимого оборудования для создания локальной сети
Содержание:
1. На основе коаксиального кабеля, на основе витой пары.
2. Расчет PDV и Расчет PVV.
Рекомендации к самостоятельной работе:
7
* Изучить материалы электронного методического пособия (Раздел монтаж
сети на смешанных топологиях)
* Повторить материалы задачника по дисциплине «Компьютерные сети Интернет и мультимедиа. Часть 1»
Лабораторная работа № 3
Тема: Установка и настройка сетевой карты
Содержание:
1. Установка и проверка работоспособности, настройка протоколов,
служб, задание имен.
2. Создание сетевых ресурсов, настройка прав доступа
Рекомендации к самостоятельной работе:
* Изучить материалы электронного методического пособия (Раздел администрирование сети
* Повторить материалы задачника по дисциплине «Компьютерные сети Интернет и мультимедиа. Часть 1»
Лабораторная работа № 4
Тема: Создание локальной сети на основе «Рабочей группы»
Содержание:
1. Назначение имен, настройка адресов, протоколов.
2. Создание общих ресурсов, настройка прав доступа.
* Изучить материалы электронного методического пособия (Раздел администрирование сети
* Повторить материалы задачника по дисциплине «Компьютерные сети Интернет и мультимедиа. Часть 1»
Лабораторная работа № 5
Тема: Создание локальной сети на основе «Домена»
Содержание:
1. Назначение имен, настройка адресов, протоколов.
2. Создание общих ресурсов, настройка прав доступа.
* Изучить материалы электронного методического пособия (Раздел администрирование сети
* Повторить материалы задачника по дисциплине «Компьютерные сети Интернет и мультимедиа. Часть 1»
Лабораторная работа № 6
Тема: Самостоятельная работа по пройденным темам
Содержание:
8
1. Монтаж локальной сети.
2. Настройка локальной сети.
Лабораторная работа 7.
Тема: Протокол FTP
1. Запустите клиент ftp.exe.
2. Включите отладочный режим.
3. Подключитесь к ftp-серверу 109.123.146.125 (имя и пароль: student).
4. Отобразите листинг каталога.
5. Создайте свой каталог, сделайте его текущим.
6. Загрузите какой-либо файл на сервер.
7. Скачайте какой-либо файл на свой компьютер.
8. Удалите свой файл.
9. Удалите свой каталог.
10. Завершите работу с ftp-сервером.
Лабораторная работа 8.
Тема: Команды тестирования сети
Использовать команды сетевой диагностики nslookup, ping, tracert для получения информации о двух доменах, проверки их работоспособности, отслеживания пути. Домены можно выбрать произвольные, но не рекомендуется
использовать общеизвестные домены (такие, как google.com или yandex.ru), а
также домены томской сети.
Использовать команду ipconfig для выяснения IP-адреса компьютера, маски
сети и шлюза по умолчанию, а также дополнительных параметров. Отобразить кэш DNS.
Использовать команду netstat для отображения статистики протоколов и открытых соединений/портов. Привести список процессов, прослушивающих
порты.
Для каждой из команд следует постараться максимально использовать доступные опции.
Лабораторная работа 9.
Тема: Простое клиент-серверное приложение
Разработать две программы, использующие сокеты для передачи данных.
Клиентская программа должна соединяться с сервером и передавать на него
данные, напечатанные пользователем. Серверная программа должна ожидать
9
соединения с клиентской программой, получать от неё данные и возвращать
их в модифицированном виде (например, делать все буквы переданного текста заглавными).
При написании программ допустимо использовать только классы и процедуры работы с сокетами, которые встроены в основную библиотеку классов
выбранного языка.
В отчете приведите исходные тексты обоих программ, а также снимки окон
программ в процессе работы.
Лабораторная работа 10.
Тема: Сложное клиент-серверное приложение
При выполнении этого задания можно работать в паре: один человек может
взять на себя написание серверной части, другой – клиентской. При одиночной работе допустимо использовать сторонние серверы или клиенты, не требующие установки или находящиеся в сети.
Недопустимо использование высокоуровневых протоколов или классов, реализующих указанную функциональность: в качестве инструмента должны
использоваться только классы и процедуры для работы с сокетами, которые
встроены в основную библиотеку классов выбранного языка.
В окне программ должна быть предусмотрена возможность просмотра логов:
полных текстов запросов и ответов на них.
Задание на серверную часть
Разработать приложение, которое имитирует простой Web-сервер. Приложение должно прослушивать какой-либо порт (например, 8080 или другой свободный) и ожидать соединения от клиента (браузера). При поступлении
HTTP-запроса (можно ограничиться типом сообщения GET) сервер должен
его проанализировать и проверить наличие запрашиваемого файла. Если
файл найден, сервер должен передать его в ответном запросе браузеру. Если
файл не найден, сервер должен вернуть ошибку 404.
Задание на клиентскую часть
Разработать приложение, которое имитирует простой Web-браузер. Приложение должно отправлять запрос на сервер для получения указанной пользователем страницы. При получении ответа страница должна быть показана
пользователю.
Лабораторная работа 11.
Тема: Анализ пакетов локальной сети
Выполнить захват трафика, произвести его анализ.
10
Последовательность выполнения работы
1) Запустите программу VirtualBox.
2) Выберите и запустите виртуальную машину Ubuntu.
3) Откройте терминал двойным щелчком по ярлыку на рабочем столе.
4) Введите команду sudo wireshark.
5) Когда терминал запросит пароль, введите ips.
6) В секции Capture в окне программы Wireshark выберите интерфейс
eth0.
7) Запустите браузер FireFox и откройте какой-либо сайт, закройте браузер.
8) С помощью фильтра на панели инструментов отфильтруйте захваченный трафик, оставив только пакеты протокола TCP.
9) Скопируйте в отчёт строки анализатора трафика, относящиеся к следующим событиям (если за время захвата трафика было установлено
несколько TCP-соединений, удалите из отчёта лишние строки):
a) установка TCP-соединения;
b) передача данных;
c) завершение TCP-соединения.
10) Закройте Wireshark (на вопрос программы о сохранении результатов
ответьте отрицательно) и другие открытые в виртуальной машине
окна.
11) Завершите работу виртуальной машины: выберите в меню Машина
пункт Закрыть..., отметьте пункт Сохранить состояние машины и
нажмите кнопку ОК.
12) Дождитесь сохранения состояния виртуальной машины.
13) Закройте программу VirtualBox.
Лабораторная работа 12-13.
Тема: Разбиение на подсети
Используя схему сети, приведенную на следующем рисунке, а также информацию о количестве компьютеров в отделах предприятия, разбейте сеть на
соответствующее количество подсетей. Разбиение должно быть оптимальным, то есть не следует использовать для отдела подсеть, если достаточно
будет половины подсети. В отчете приведите:
1. схему сети с подписанными подсетями
2. параметры каждой подсети:
a. адрес сети (в двоичном и десятичном виде);
b. префикс;
c. маска (в двоичном и десятичном виде);
11
d.
e.
f.
g.
широковещательный адрес
адрес шлюза;
максимальное количество хостов;
количество неиспользуемых адресов хостов.
Рисунок 1. Схема сети предприятия
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Исходная
сеть
34.178.0.0 /16
118.7.50.0 /24
39.221.98.0
/24
88.27.252.0
/23
81.104.216.0
/21
7.50.128.0 /19
89.151.32.0
/19
126.61.74.0
/23
36.121.96.0
/19
28.54.64.0 /19
67.253.0.0 /16
77.75.0.0 /18
5.63.168.0 /21
85.123.72.0
/21
72.241.3.0 /25
Таблица 1. Варианты заданий
Количество компьютеров в отделах
А
Б
В
3750
6793
1702
7
9
27
8
5
18
30
9
46
48
120
249
267
311
176
246
678
806
8
61
17
311
696
226
957
3656
338
119
189
153
1165
830
61
51
274
5086
1403
226
72
12
7
3
12
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
87.228.68.0
/22
46.41.64.0 /18
57.214.86.0
/23
74.30.128.0
/19
88.61.128.0
/20
10.58.180.0
/22
112.56.76.0
/22
2.78.160.0 /19
30.182.64.0
/18
75.39.128.0
/19
26
45
71
384
63
1535
9
675
21
346
179
732
366
77
130
30
92
43
23
114
60
214
624
443
1700
525
358
625
219
372
Лабораторная работа 14-15.
Тема: Статическая маршрутизация
Соединить и настроить маршрутизаторы для работы в сети со следующей топологией:
Пошаговая инструкция:
1. Соедините соответствующие порты маршрутизаторов crossoverкабелями.
2. Запустите терминальную программу, например, HyperTerminal и
откройте терминальную сессию с нужными параметрами.
3. Подключите консольный кабель к первому маршрутизатору.
13
4. Пользуясь терминалом:
a) войдите в режим глобальной конфигурации;
b) измените имя маршрутизатора на RtA;
c) настройте интерфейс, к которому подключен соседний
маршрутизатор:
i. войдите в режим конфигурирования интерфейса;
ii. задайте IP-адрес для данного интерфейса;
iii. активируйте интерфейс;
iv. выйдите из режима конфигурирования интерфейса;
d) если у маршрутизатора используются другие интерфейсы, то
повторите шаг c для каждого из них;
e) пропишите статические пути для каждой сети, которая не является
соседней для данного маршрутизатора;
f) выйдите из режима глобальной конфигурации;
5. Повторите пункты 3-4 для каждого маршрутизатора.
6. Выполните проверку связи между маршрутизаторами RtA и RtD в
обоих направлениях с помощью команд ping и traceroute.
7. В отчете отразите следующую информацию по каждому
маршрутизатору:
a) команды, необходимые для конфигурации, с пояснениями сути
каждой команды;
b) таблицу маршрутизации;
c) результаты выполнения команд ping и traceroute.
Лабораторная работа 16.
Тема: Динамическая маршрутизация
Соединить и настроить маршрутизаторы для работы в сети со следующей топологией:
14
4. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЧЕТУ
выполнение всех лабораторных работ и выполнение типового расчета в виде
сайта на заданную тему.
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
6.1. Самостоятельную работу студентов (СРС) можно разделить на текущую и творческую.
Текущая СРС – работа с лекционным материалом, подготовка к
лабораторным работам; опережающая самостоятельная работа; выполнение
домашних заданий; изучение тем, вынесенных на самостоятельную
проработку; подготовка к экзамену.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) – поиск, анализ, структурирование информации по темам,
выносимым на самостоятельное изучение (ресурсы Интернет в том числе).
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
В процессе изучения дисциплины студенты должны самостоятельно
овладеть следующими темами:
1. Протоколы электронной почты POP3, SMTP
2. Сетевая безопасность
3. Коммутация виртуальных сетей
4. Качество обслуживания в коммутируемых сетях
Промежуточный контроль знаний – теоретических и практических –
производится в процессе защиты студентами лабораторных работ. Контроль
и оценка знаний производится в соответствии с рейтинг-планом. Окончательный контроль знаний производится в форме экзамена (с учетом набранных баллов).
6.3. Контроль самостоятельной работы
15
Рубежный контроль в виде контрольной работы по теоретической и
практической части.
По результатам текущего и рубежного контроля формируется допуск
студента к экзамену. Экзамен проводится в устной форме.
6.4.Учебно-методическое
обеспечение
самостоятельной
работы
студентов
Для самостоятельной работы студентов используются сетевые образовательные ресурсы, представленные на сервере кафедры ИПС, сеть Интернет и
другие научно-образовательные ресурсы.
16
5.2. Список литературы имеющейся в библиотеке
УДК 6Ф7 ББK 32.973 а.з. О-54 (Читальный зал)
Олифер В.Г., Олифер Н.А.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы.-Санкт-Петербург: Питер,
2010. -672C.
УДК 6Ф7 ББK 32.973 а.з. Б-12 (Научный отдел)
Бельченко В.Е., Голодов Е.А.
Сборник задач по дисциплине: "Компьютерные сети и мультимедия": учебнометодическое пособие. Ч.1.-Армавир: , 2004. -24C.
УДК 6Ф7 ББK 32.973 а.з. Б-12 (Читальный зал)
Бельченко В.Е., Голодов Е.А.
Сборник задач по дисциплине: "Компьютерные сети и мультимедия": учебнометодическое пособие. Ч.1.-Армавир: , 2004. -24C.
УДК 6Ф7 ББK 32.97 а.з. Т-18 (Кабинет информатики)
Таненбаум Э.
Компьютерные сети.-Санкт-Петербург: Питер, 2002. -848C.
УДК 6Ф7 ББK 32.97 а.з. Т-18 (Читальный зал)
Таненбаум Э.
Компьютерные сети.-Санкт-Петербург: Питер, 2002. -848C.
УДК 6Ф7.3 ББK 32.988 а.з. С-81 (Кабинет информатики)
Столлингс В.
Современные компьютерные сети. - 2-е изд. / В. Столлингс.-Санкт-Петербург: Питер, 2003. -783C.
УДК 6Ф7.3 ББK 32.988 а.з. С-81 (Читальный зал)
17
Столлингс В.
Современные компьютерные сети. - 2-е изд. / В. Столлингс.-Санкт-Петербург: Питер, 2003. -783C.
УДК 6Ф7.3 ББK 32.988 а.з. С-81 (Абонемент)
Столлингс В.
Современные компьютерные сети. - 2-е изд. / В. Столлингс.-Санкт-Петербург: Питер, 2003. -783C.
5.3. Список рекомендованной литературы для самостоятельной
работы
Раздел Компьютерные сети
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы.-Санкт-Петербург: Питер, 2010
Современные компьютерные сети. - 2-е изд. / В. Столлингс.-Санкт-Петербург: Питер, 2003
Раздел Инернет
Таненбаум Э. Компьютерные сети.-Санкт-Петербург: Питер, 2002
Разделы Электронная почта и Интернет
Раздел HTML-программирование
А. Матросов, M. Чаунин, А. Сергеев HTML 4.0 – новый уровень создания HTMLдокументов
Раздел JavaScript-программирование
Келли Л. Мэрдок JavaScript – Москва:Диалектика, 2001
5.4. ЛИТЕРАТУРА
1. Келли Л. Мэрдок JavaScript – Москва:Диалектика, 2009
2. Таненбаум Э. Компьютерные сети.-Санкт-Петербург: Питер, 2010
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии,
протоколы.-Санкт-Петербург: Питер, 2010
4. Современные компьютерные сети. - 2-е изд. / В. Столлингс.-СанктПетербург: Питер, 2009
5. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. - М.: Финансы и статистика, 1998.
6. Амден К., Колесниченко О., Крамер М., Фобсльман X., Шишигин И. Аппаратные средства PC. 4-е издание. - СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 2002.
7. Нанс Б. Компьютерные сети. - М.: Бином, 1996.
18
8. Фролов А.В., Фролов Г.В. Сети компьютеров в вашем офисе. -М.: ДиалогМИФИ, 1995.
9. Богуславский Л.Б., Дрожинов В.М. Основы построения вычислительных
систем для автоматизированных систем. - М.: Энергоатомиздат, ,1990.
10.Протоколы информационно-вычислительных сетей. Справочник. /Под
ред. Мишина M.A., Кулешова А.П. - М.: Радио и связь, 1990.
11.Блек Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. - М.: Мир, 1990.
12.Бертсекас Д., Галачер Р. Сети передачи данных. - М.: Мир, 1989.
19