Program ,,Laboratorium Sieci Komputerowe

Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
Program ,,Laboratorium Sieci Komputerowe ”
Opis treści dydaktycznych:
Celem laboratorium jest poznanie podstaw działania sieci komputerowych korzystających z
różnych nośników: sieci kablowe, sieci światłowodowe, sieci radiowe: WiFi, bluetooth
GSM/UMTS, łącza szeregowe RS-232 oraz 1394 (Fire-Wire), modemy analogowe i DSL. W
trakcie ćwiczeń student powinien opanować umiejętność konfigurowania sieci w urządzeniach
takich jak: laptop/palmtop, komórka, stacja robocza oraz serwer sieciowy. Ćwiczenia obejmują
zestawienie łącza (zestawianie fizyczne, konfiguracja drugiej warstwy OSI np. protokołu ppp) oraz
konfiguracja warstwy sieciowej OSI dla protokołów IP/IPX-SPX - konfiguracja zarówno statyczna
jak i dynamiczna DHCP, IPCP. Ćwiczenia obejmują również podstawową diagnostykę sieci, oraz
zasady działania i podstaw konfiguracji urządzeń sieciowych: koncentratora, przełącznika, mostka,
trasownika, punktu dostępowego i serwera.
Opis ogólny:
Przedstawiony program jest propozycją modyfikacji i aktualizacji laboratorium
prowadzonego obecnie na drugim roku kierunku Informatyka (sem.4). W ramach realizacji projektu
zostaną opracowane stanowiska komputerowe wyposażone w sprzęt sieciowy oraz wykonane
zostanie niezbędne oprogramowanie autorskie wspomagające wykonanie ćwiczeń. Zasadniczym
nowym elementem w programie laboratorium jest wprowadzenie, obok ćwiczeń klasycznych
wykonywanych na sprzecie sieciowym, również ćwiczeń wykonywanych na symulatorze sieci.
Wirtualne laboratorium sieciowe oparte będzie na symulacji rzeczywistych urządzeń w maszynach
wirtualnych i symulatorach (np. Cisco-OS). Graficzny interfejs oparty na schemacie sieci powinien,
podobnie jak w przypadku symulatorów obwodowych, umożliwić symulacje działania sieci i jej
podstawowych urządzeń aktywnych. Ułatwi to zrozumienie zagadnień i zjawisk występujących w
sieciach komputerowych i znacznie skróci czas wykonania eksperymentu.
Laboratorium składa się z 6 wybranych przez prowadzącego ćwiczeń. Możliwe jest też
prowadzanie ćwiczeń typu syntetyczny projekt sieciowy łączących problematykę 2-3 ćwiczeń
podstawowych. Studenci wykonują ćwiczenia indywidualnie. Dla każdego ćwiczenia wymagane
jest przygotowanie przez studenta projektu w formie schematu sieci z jej zaadresowaniem oraz
planu pracy. Po wykonaniu ćwiczenia student wykonuje sprawozdanie zawierające opis uzyskania
uzyskania konfiguracji oraz wyniki weryfikacji testów i pomiarów.
Lista i program ćwiczeń:
1.





Wprowadzenie w środowisko laboratoryjne
system bezdyskowy, podnoszenie systemu z sieci, instalacja systemu
z sieci
praca zdalna (ssh), zdalny pulpit graficzny - środowiska: Xwindow,
VNC, RDesktop
podstawowe elementy pracy z linii komendy (konsola) w systemie
Unix.
adresacja IP, kolizje, protokół ARP
monitory ruchu (tcpdump, wireshark, MS Network Monitor), zapis
ruchu sieciowego na dysk (pcap)
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
2.




3.






4.



5.





6.


7.



8.
Konfiguracja łącz i interfejsów sieciowych
łącza kablowe: szeregowe RS-232, USB, 1394 (FireWire), ethernet
łącza radiowe 802.11a/b/g/n (wifi), bluetooth, UMTS
protokół PPP, modemy analogowe
modemy DSL
Konfiguracja podstawowych urządzeń sieciowych
przełącznik zarządzalny ethernet
mostek (bridge)
trasownik (router)
punkt dostępowy wifi
serwer internetowy (DHCP, TFTP, DNS, mail)
tunelowanie (VLAN, VPN)
Monitorowanie i sterowanie ruchem w sieciach
protokoły UDP, TCP, porty, zapora internetowa
protokół SNMP, telnet, ssh
graficzna wizualizacja ruchu w sieci (www)
Konfiguracja serwerów sieciowych
serwer NAT
mostek (bridge)
punkt dostępowy AP
serwer PROXY
podstawowe serwisy: DNS, NIS, DHCP, TFTP
Poczta elektroniczna
konfiguracja serwerów (SMTP, POP3,
(MUA)reprezentacja napisów
filtracja i ochrona poczty - spam, wirusy
IMAP)
i
programu
Zdalna praca interakcyjna - serwis ssh.
generacja kluczy, uwierzytelnienie symetryczne i niesymetryczne
konfiguracja serwera i klienta ssh, program putty
tunelowanie w protokole ssh

Serwis WWW (http, https, CGI), strona domowa
konfiguracja serwera www (apache)
konfiguracja wybranego języka CGI (sh, php, perl, ruby, pyhon, java)
9.
o
o
Serwery plikowe w sieciach lokalnych i rozległych
serwer plikowy typu NAS (SMP/CIDR + NFS)
serwer plikowy typu SAN, iSCSII

użytkownika
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
Lista wyposażenia:
Laboratorium może być w większości oparte na istniejącej na wydziale infrastrukturze
informatycznej. Występuje jedynie potrzeba jej niewielkiej rozbudowy i modyfikacji. Zwiększeniu
powinny ulec zasoby dyskowe dla studentów i jeśli wykaże to praktyka, wielkość zainstalowanej w
stacjach i serwerach pamięci RAM oraz wydajność (liczba portów) przełączników sieci ethernet.
Dokupionych powinno być także kilka małych serwerów dostępowych (MINI-AP) i drobnego
osprzętu sieciowego - kary sieciowe USB, PCMCIA, PCI.
Istotnej modyfikacji (rozbudowa) wymaga instalacja sieciowa w SK103 ponieważ istniejąca
instalacja została wykonana dla sześciu zespołów dwu osobowych (połowa sali). Obecnie
wymiaSererr zajęć uległ podwojeniu - dwanaście zespołów w całej sali i istniejące wyposażenie
kablowe (liczba gniazd sieci ethernet TP5) jest niewystarczająca. Jest po jednym gnieździe RJ45
na zespół a powinno ich być co najmniej cztery. Stosownej rozbudowie powinien ulec stojak 19" i
listwy krosownicze.
Lista oprogramowania:
Zajęcia wymagają dwóch grup oprogramowania: oprogramowania administracyjnego - zakładanie
kont, administracja kontami, drukowanie sprawdzianów, sprawdzian interakcyjny.
Za względu na bardzo dużą szybkość zmian w oprogramowaniu sieciowym i systemowym,
laboratorium wymaga praktycznie ciągłych prac. Większość sprzętu i oprogramowania sprzętowego
(sterowniki) jest nowsza niż dwa miesiące, szczególnie w sieciach radiowych. Otwarte systemy
operacyjne używane do zajęć aktualizowane są w większości w cyklu około półrocznym
(FreeBSD, Linux: GRML, Ubuntu, Fedora.
Jako podstawowy system operacyjny używany jest otwarty system Unix FreeBSD
http://www.freebsd.org ze względu na jego prostotę i ortogonalność.
Podstawowe elementy używanego oprogramowania:
1. Serwer DHCP i serwer zapasowy DHCP (isc-dhcp)
2. Serwer PXE i serwer zapasowy PXE (zmodyfikowany isc-dhcp)
3. Serwer DNS i serwer zapasowy DNS (bind)
4. Serwer TFTP z translacją nazw (środowiska MS-Windows i Unix) (in-tftpd
5. Serwer NIS i serwer zapasowy NIS (ypbind)
6. Serwer LDAP serwer zapasowy LDAP (openldap)
7. Serwer RADIUS i serwer zapasowy RADIUS (freeradius2)
8. Serwer NSF v2, v3 i v4
9. Serwer SMB (samba33)
10. Serwer WINS (samba33)
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
11. Serwr pocztowy SMTP i serwer zapasowy SMTP (postfix)
12. Serwer pocztowy POP3/IMAP i serwer zapasowy (dovecot)
13. Serwer FTP i serwer zapasowy FTP (ftpd)
14. Serwer Microsoft Windows Server (ver. 2008 R2 Data Center Ed.)
15. Serwer plikowy NAS - obrazy ISO systemów operacyjnych
16. Serwer terminalowy (FreeBSD 8.x) praca zdalna użytkowników
17. Serwer WWW (apache2)
18. Serwer XDCMP i serwer zapasowy XDCMP
19. Serwer maszyn wirtulanych (QEMU, VirtualBox)
Całe
oprogramowanie
Unix
jest
wyłącznie
w
postaci
źródłowej.
Oprogramowanie binarne jest w całości kompilowane lokalnie ze źródeł. Źrodła
są aktualizowane dwa razy na dobę z serwerów dystrybucyjnych - protokóły
RDIST, SVN i CVS. Łącznie na sewerze zainstalowanych jest ok 2000 pakietów
oprogramowania.
Bibliografia:
R. W. Stevens "Biblia TCP/IP" Tom 1
D.O. Commer "Sieci i intersieci"
Scenariusze pracy studenta:
1.








Wprowadzenie w środowisko laboratoryjne
zapoznanie się z systemem okablowania w lab.
zapoznanie sie z urządzeniami i polami krosowymi w stojaku 19"
sposób włączania i resetowania urządzeń
Studenci resetują komputer i podnoszą wybrany system operacyjny
(menu)
Studenci logują sie do systemu
Wprowadzenie i wyjąśnienia prowadzącego (rzutnik lub transmisja
ekranu komputera prowadzącego na ekrany studentów) studenci
przystępują do realizacji ćwiczenia
Zapoznanie się z używaną w sieci adresacją IP
Obserwacja monitora ruchu (tcpdump, wireshark, MS Network
Monitor), zapis ruchu sieciowego na dysk (pcap)
2.
Konfiguracja łącz i interfejsów sieciowych
a) Reset komputera i podniesienie wybranego system operacyjnego z sieci (menu)
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie i uruchmienie środowisko pracy (np. środowisko
graficzne graficzne X-Windows lub RDP)
c) zestawienie łącza kablowego wskazanego przez prowadzącego typu:
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
d)
e)
f)
g)
szeregowe RS-232, USB, 1394 (FireWire), ethernet
zestawienie łącza radiowego WiFi wskazanego przez prowadzącego typu:
802.11a/b/g/n (wifi), bluetooth, UMTS
konfiguracja protokółu PPP, modemy analogowe
konfiguracja modemy DSL
Przeprowadzenie testów działania i pomiarów wydajności łącza
3.
Konfiguracja podstawowych urządzeń sieciowych
a) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
środowiska pracy.
c) konfiguracja wskazanego przez prowadzącego urządzenia:
1. przełącznik zarządzalny ethernet
2. mostek (bridge)
3. trasownik (router)
4. punkt dostępowy wifi
5. serwer internetowy (DHCP, TFTP, DNS, mail)
6. modem analogowy
7. modem cyfrowy DSL
4.
Monitorowanie i sterowanie ruchem w sieciach
a) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
środowiska pracy.
c) generacja i analiza wskazanego przez prowadzącego protokołu:
1. protokoły UDP, TCP, porty, zapora internetowa
2. protokół SNMP, telnet, ssh
3. graficzna wizualizacja ruchu w sieci (www)
5.
Konfiguracja serwerów sieciowych
a) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
środowiska pracy.
c) Implementacja wskazanego przez prowadzącego serwera:
1. serwer NAT
2. mostek (bridge)
3. punkt dostępowy AP WiFi
4. serwer PROXY
5. podstawowy serwer: DNS, NIS, DHCP, FTP lub TFTP
6.
Poczta elektroniczna
d) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
e) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
środowiska pracy.
f) Implementacja wskazanego przez prowadzącego serwera:
1. konfiguracja serwera (SMTP, POP3, IMAP) i programu użytkownika (MUA)
2. filtracja i ochrona poczty - spam, wirusy
7.
Zdalna praca interakcyjna - serwis ssh.
a) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
środowiska pracy.
c) zalogowanie się przy pomocy programu ssh lub ptty na wybrany system i z powrotem.
d) generacja kluczy (uwierzytelnienie symetryczne i niesymetryczne)
e) rekonfiguracja i restart serwera ssh.
f) rekonfiguracja klienta (ssh, scp, program putty)
g) testowanie tunelowania w protokole ssh
8.
Serwis WWW (http, https, CGI), strona domowa
a) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
środowiska pracy.
c) konfiguracja i uruchomienie serwera www (apache2)
d) konfiguracja wybranego języka CGI (sh, php, perl, ruby, pyhon, java)
9.
Serwery plikowe w sieciach lokalnych i rozległych
a) Reset komputera i podniesienie wybranego systemu operacyjnego
b) Zalogowanie się do systemu, zamontowanie zasobów (np. home, ftp) i uruchomienie
środowiska pracy.
c) Konfiguracja wskazanego przez prowadzącego serwera plikowego:
1. serwer plikowy typu NAS (SMP/CIDR + NFS)
2. serwer plikowy typu SAN, iSCSII
Zasady zaliczania przedmiotu:
Do zaliczenia przedmiotu potrzebne jest wykonanie co najmniej 5 ćwiczeń oraz
obowiązkowo wykonanie ćwiczenia końcowego (projektowego).
Ocena każdego ćwiczenia obejmuje następujące elementy:
1. Ocena projektu ćwiczenia - 5 punktów
który powinien zawierać:
a) odręczny schemat sieci z nazwami interfejsów i numeracją logiczną sieci
b) orientacyjny plan pracy - algorytm - podstawowe punkty
2. Ocena ze sprawdzianu wstępnego - 5 punktów
3. Wykonanie ćwiczenia - 5 punktó
4. Ocena za sprawozdanie końcowe 5 - punktów
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
5. Wykonanie projektu końcowego