Создание масштабируемых сетей Cisco

Предисловие

В апреле 1998 года Cisco Systems Inc. объявила о своей новой программе профессионального усовершенствования, которая была названа Cisco Career Certifications. Эта программа направлена на удовлетворение возрастающего спроса на большое количество (и качество) обученных экспертов по компьютерным системам. Построенная на основе нашей весьма успешной программы сертификации экспертов Cisco по работе с сетями (CCIE) - наиболее авторитетного механизма сертификации сетевых специалистов, - программа Cisco Career Certifications предоставляет возможность вам стать сертифицированными специалистами самого различного уровня.

Книга Создание масштабируемых сетей Cisco объединила все темы, имеющиеся как в преподавательском, так и в электронном курсах обучения, а также в подготовительных сертификационных курсах. Курсы BSCN замещают курс Advanced Cisco Router Configuration (Усовершенствованная настройка маршрутизаторов Cisco) 11.3. По существу, курс BSCN направлен на решение задач, которые необходимо решать сетевым инженерам для управления доступом и загрузкой трафика в растущих, маршрутизируемых сетях, после того, как основные соединения были установлены. Это один из четырех рекомендованных учебных курсов сертификации CCNP или CCDP. Не имеет значения, хотите вы стать сертифицированным специалистом CCNP или CCDP (или же просто хотите углубить свои познания в области оборудования, сервисов и политик, которые позволят вам контролировать трафик по локальным и глобальным сетям, чтобы подключать корпоративные сети с провайдерами услуг Internet), в любом случае, вы получите определенную пользу от информации, содержащейся в этой книге.

Компания Cisco и издательство Cisco Press представляют аналогичный материал в электронном виде. Это позволяет разнообразить средства представления учебного материала для наших покупателей и всех пользователей в целом. Несмотря на то что эта публикация не копирует текст обучающего и электронного курсов, мы осознавали, что не все одинаково воспринимают одну и ту же форму представления информации. Публикация этого материала издательством Cisco Press преследует цель передачи знаний широкой аудитории профессионалов.

Наряду с курсами Interconnecting Cisco Network Devices (ICND) (Соединение сетевых устройств Cisco), Designing Cisco Networks (DCN) (Проектирование сетей Cisco), Building Cisco Remote Access Networks (BCRAN) (Создание сетей Cisco удаленного доступа), Building Cisco Multilayer Switched Networks (ICND) (Создание многоуровневых коммутируемых сетей Cisco), Cisco Internetwork Troubleshooting (Устранение неисправностей в сетях Cisco) и Cisco Internetwork Design (Проектирование сетей Cisco) этот курс дополнительно включает наиболее популярные темы, имеющиеся в современных рекомендуемых обучающих курсах, разработанных Cisco Systems, для сертификации специалистов CCNA, CCDA, CCNP и CCDP.

Издательство Cisco Press ставит своей целью публикацию как уже имеющихся, так и будущих курсов, чтобы содействовать достижению основных целей всемирной программы компании Cisco по подготовке специалистов: подготовка сообщества профессионалов-сетевиков Cisco и предоставление возможности этому сообществу создавать и поддерживать надежные масштабируемые сети. Курсы Cisco Career Certifications и курсы аттестации этой сертификации направлены на решение этих задач посредством новых подходов прогрессивного обучения. Книги издательства Cisco Press, созданные в сотрудничестве с Cisco Systems, соответствуют стандарту качества, который предъявляется нашим курсам и сертификациям. Мы хотим, чтобы сертификационные и тренировочные курсы, опубликованные в Cisco Press, пригодились вам при создании своей базы знаний о работе сетей.

Томас М. Келли (Thomas M. Kelly),

вице-президент Worldwide Training Cisco Systems, Inc.,

июнь 2000 года

Введение

Объединенные сети, развивающиеся огромными темпами, предназначены для поддержки все большего числа протоколов и пользователей. Это делает их все более сложными. Как лидер разработки и продаж устройств межсетевого обмена, компания Cisco Systems обязана поддерживать растущие сети.

Основанная на новом обучающем курсе Cisco с аналогичным названием, книга Создание масштабируемых сетей Cisco научит вас проектировать, настраивать, обслуживать и масштабировать маршрутизируемые сети. Эта книга делает основной упор на использование маршрутизаторов Cisco в локальных и глобальных сетях, являющихся типичными сетями с возможностями выше среднего. Прочитав эту книгу, вы сможете квалифицированно подбирать устройства и применять соответствующие возможности ОС Cisco IOS, необходимые для создания масштабируемых маршрутизируемых сетей.

Из этой книги вы почерпнете множество технических деталей по проблемам маршрутизации, включая и основы маршрутизации. Кроме того, здесь широко освещаются проблемы IP-адресации, такие как VLSM-маскирование, суммирование маршрутов и перераспределение протоколов. Детально описываются протокол маршрутизации первоочередного открытия кратчайших маршрутов (OSPF), расширенный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP) и протокол пограничного шлюза (BGP). Примеры настройки и листинги наглядно демонстрируют методику устранения ошибок. На протяжении всей книги на примере конкретной конфигурации сети рассматриваются ключевые концепции и обсуждаются проблемы, сопровождающие сетевые операции. В конце каждой главы предлагаются упражнения по настройке и вопросы для проверки, которые иллюстрируют и закрепляют концепции, представленные в этой книге. Этот материал поможет вам в получении аттестата сертифицированного сетевого специалиста Cisco (CCNP) или сертифицированного профессионала-специалиста (CCDP), так как благодаря этой книге вы сможете получить глубокие знания, которые помогут вам подготовиться к сдаче экзамена BSCN, также известного как экзамен по маршрутизации.

Команды и конфигурационные примеры, представленные в этой книге, опираются на ОС Cisco IOS версии 12.0.

Цели этой книги

Прочитав эту книгу и выполнив все упражнения, вы сможете выбирать и настраивать соответствующие сервисы для определенной спецификации сети, способствующие упрощению менеджмента IP-адресов во многих офисах с помощью централизованных адресов. Вы также сможете выбрать для заданной спецификации сети соответствующие технологии, способствующие масштабированию маршрутизируемой сети, которая в своей работе использует протоколы маршрутизации, отслеживающие состояние соединения, и перераспределение. При заданной спецификации сети для простой или множественной адресации в сети BGP вы сможете правильно настраивать граничные маршрутизаторы для правильного соединения с объединением сетей под управлением протокола BGP. Кроме того, вы сможете попрактиковаться в выполнении практических упражнений над масштабируемыми объединенными сетями, удовлетворяющими различным сетевым спецификациям, предназначенным для масштабируемой маршрутизации и протоколов маршрутизации.

Эта книга состоит из четырех частей, которые кратко описаны ниже.

Часть I. "Масштабируемые сети"

Эту часть можно рассматривать как обзорную, в которой дано определение принципов маршрутизации и проблем, возникающих при обеспечении функционирования масштабируемой маршрутизируемой сети.

Глава 1, "Принципы маршрутизации", освещает принципы маршрутизации. Рассматривается классовая и бесклассовая маршрутизация, различия в поведении дистанционно-векторных протоколов маршрутизации и протоколов, отслеживающих состояние соединений. В этой главе также обсуждаются проблемы сходимости, сопровождающие работу наиболее популярных внутренних протоколов маршрутизации для обеспечения функционирования Internet-протокола (IP).

В главе 2, "Расширение адресного пространства", обсуждаются различные аспекты IP-адресации, включая VLSM-маскирование, суммирование маршрутов и бесклассовую межзонную маршрутизацию (CIDR).

Часть II. "Масштабируемые протоколы маршрутизации"

В этой части содержится информация о масштабируемых протоколах маршрутизации: OSPF, EIGRP и BGP.

В главе 3, "Конфигурирование протокола OSPF в одной зоне", обсуждаются протокол маршрутизации OSPF и его терминология, описано функционирование широковещательной топологии с коллективным доступом, топологии "точка-точка" и топологии NBMA.

Материал, изложенный в главе 4, "Межзональное взаимодействие с помощью протокола OSPF", охватывает вопросы использования, функционирования, настройки и проверки работы протокола OSPF в многозонных доменах.

В главе 5, "Конфигурирование протокола EIGRP", обсуждается протокол EIGRP. Подробно описаны функциональные возможности протокола, режимы его функционирования, VLSM-маскирование и суммирование маршрутов.

Глава 6, "Настройка протокола BGP", знакомит читателя с протоколом BGP, включая его терминологию и основы функционирования.

Глава 7, "Применение протокола BGP в масштабируемых сетях", начинается с обсуждения проблем, возникающих при масштабировании внутреннего протокола BGP (IBGP). Разъясняются многие решения, включая такие, как отражатели маршрутов и управление политиками с использованием списков префиксов, подключение автономной системы (АС) более чем одной связью BGP, известное как множественная адресация, и показаны самые разные способы его реализации.

Часть III. "Управление масштабируемыми сетями"

В этой части обсуждаются самые разные способы маршрутизации пакетов обновления.

Глава 8, "Оптимизация маршрутных обновлений", освещает различные способы управления маршрутизацией пакетов обновления. Объясняется принцип перераспределения маршрутов, которое для того, чтобы связать сети, использует различные протоколы маршрутизации. Управляющая информация между протоколами может быть реализована с помощью фильтров, изменения административного расстояния и настройки метрик. Обсуждается настройка всех этих метрик, описана маршрутизация на базе политик с использованием карт маршрутизации.

В главе 9, "Применение возможностей масштабируемости на практике", дается обзор оставшейся части книги. В этой главе предлагается большое количество упражнений, которые предоставляют читателю возможность поупражняться в настройке функций, обсуждавшихся ранее.

Часть IV. Приложения

В этой части содержатся приложения к материалу о BSCN.

Приложение A, "Дополнительная и справочная информация", содержит справочный рабочий материал и дополнения по следующим темам: расширение IP-адресации, обзор адресации, списки IP-доступа, протоколы OSPF, EIGRP, BGP и оптимизация маршрутов.

В приложении Б, "Процедура восстановления пароля маршрутизатора", описана процедура восстановления паролей в маршрутизаторах Cisco.

Приложение В, "Команды управления маршрутизаторами", содержит перечень некоторых команд маршрутизаторов ОС Cisco IOS, которые вы сможете найти в издании Cisco Press Interconnecting Cisco Network Devices (ICND) (Соединение сетевых устройств Cisco), разбитый на различные категории.

В приложении Г, "Команды управления маршрутизаторами, использованные в этой книге", перечислены некоторые команды маршрутизаторов ОС Cisco IOS, которые вы сможете найти в издании Cisco Press Building Scalable Cisco Networks (Создание масштабируемых сетей Cisco), где они разбиты по различным категориям.

В приложении Д, "Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI)", содержится краткое описание семиуровневой модели OSI.

В приложении Е, "RFC-документы", перечислены некоторые общие стандарты RFC.

Приложение Ж, "Ответы на вопросы для проверки", содержит ответы на вопросы для проверки, которые можно найти в конце каждой главы.

Приложение З, "Требования к оборудованию, используемому в упражнениях по настройке и настройке магистральных сетей", содержит информацию о технических требованиях к оборудованию, используемому в упражнениях по настройке из этой книги, и конфигурационных командах для настройки магистральных маршрутизаторов.

В словаре терминов содержится определение сетевых терминов и аббревиатур, используемых в этой книге.

Практические задания, упражнения по настройке и вопросы для проверки

В этой книге все аспекты масштабируемой маршрутизации анализируются на примере корпорации JKL (рис. 0.1). Разделы практического задания используются для обсуждения ключевых концепций, критических проблем, возникающих при работе сети, и для концентрации внимания на упражнениях по настройке.

В практическом занятии компания JKL - это предприятие, которое подключает к своей сетевой инфраструктуре инфраструктуру четырех вновь приобретенных компаний - A, B, C и D. Конечная цель компании JKL - объединить сети приобретенных компаний в единую сеть. В каждой главе приводятся советы по анализируемым темам, а возможные решения и ответы вы найдете в конце глав.

Упражнения по настройке, имеющиеся в конце почти всех глав, дадут вам возможность попрактиковаться в настройке маршрутизаторов с помощью определенных команд. При наличии реального оборудования можно выполнить эти упражнения на нем; перечень рекомендуемого оборудования и команд настройки магистральных маршрутизаторов можно найти в приложении З, "Требования к оборудованию, используемому в упражнениях по настройке и настройке магистральных сетей". Как бы там ни было, даже если у вас нет доступа к реальным маршрутизаторам, вы можете проделать эти упражнения, записывая полученные "рабочие конфигурации" на бумаге. Используемые команды и ответы к упражнениям по настройке приводятся после упражнений.

В конце каждой главы вам предоставляется возможность проверить свои знания, отвечая на разнообразные вопросы, затрагивающие все главные темы главы. Чтобы понять, какой материал вам необходим для дальнейшего изучения, сравните свои ответы с правильными, которые даны в приложении Ж, "Ответы на вопросы для проверки".

Для кого предназначена эта книга

Эта книга предназначена для сетевых архитекторов, сетевых дизайнеров, системных инженеров, сетевых менеджеров и сетевых администраторов, т.е. всех тех, кто отвечает за развитие и сопровождение растущих маршрутизируемых сетей.

Если вы планируете сдавать экзамен BSCN (экзамен по маршрутизации) для получения сертификатов CCNP или CCDP, эта книга поможет вам своим хорошо проработанным материалом.

Для получения максимальной пользы от этой книги вам следует быть сертифицированным CCNA-специалистом или владеть следующими знаниями.

• Практическим опытом работы с эталонной моделью OSI.
• Пониманием основ теории объединения сетей, включая общепринятые сетевые термины, схемы адресации, топологии, принцип функционирования дистанционно-векторных протоколов, а также условия использования статических и стандартных маршрутов.
• Опытом эксплуатации и настройки маршрутизаторов Cisco, включая и интерпретацию таблиц маршрутизации, настройки статических и стандартных маршрутов, уметь подключаться к глобальной сети через последовательный интерфейс, используя высокоуровневый протокол управления каналом (HDLC), настраивать постоянные виртуальные каналы Frame Relay (PVC) на интерфейсы и субинтерфейсы, настраивать стандартные и расширенные списки управления доступом и проверять настройку маршрутизаторов с помощью подручных средств, например таких команд, как show и debug.
• Практическими знаниями стека протокола ТСР/IР, настройки IP-адресации и настройки протоколов RIP и IGRP.

Если у вас нет этих знаний и практического опыта, вы можете их почерпнуть из интерактивного самообучающего диска Internetworking Multimedia CD-ROM или справочника Internetworking Technologies Handbook, 2-е издание (Cisco Press), а также изо всех курсов обучения Cisco и книг, изданных Cisco Press, которые отмечены ниже.

• Introduction to Cisco Router Configuration (ICRC) (Введение в настройку маршрутизаторов Cisco), содержит основы настройки маршрутизаторов; Cisco LAN Switch Configuration (CLSC) (Настройка коммутатора локальной сети Cisco) содержит основы настройки коммутаторов в локальной сети. (Примечание: компания Cisco постепенно прекратила выпуск этих курсов/книг и заменила их новыми Interconnecting Cisco Network Devices (ICND) (Соединение сетевых устройств Cisco) и Building Cisco Multilayer Switched Networks (ICND) (Создание многоуровневых коммутируемых сетей Cisco) соответственно).
• Курс Cisco Router and LAN Switches (CRLS) (Маршрутизаторы и коммутаторы локальных сетей Cisco) содержит основы настройки маршрутизаторов и коммутаторов локальной сети Cisco. (Примечание: выпуск курса CRLS был прекращен. Теперь он заменен курсом ICND.)
• Курс Interconnecting Cisco Network Devices (ICND) (Соединение сетевых устройств Cisco) содержит основы настройки маршрутизаторов и коммутаторов локальной сети Cisco. Отсортированные и упорядоченные по различным категориям перечни команд ОС Cisco IOS, используемых для настройки маршрутизаторов Cisco, которые встречаются в ICND, можно найти в приложении В, "Команды управления маршрутизаторами".

Об авторах

Кэтрин Пакет (Catherine Paquet) и Диана Тир (Diane Teare) - старшие сетевые архитекторы компании Global Knowledge (Canada) Inc., крупнейшего партнера компании Cisco. Их работа состоит в том, чтобы консультировать и обучать покупателей продукции компании Cisco в Северной Америке и Европе. Кэтрин и Диана - сертифицированные преподаватели по системам Cisco (CCSI) и сертифицированные специалисты по сетям Cisco (CCNP). Кроме того, они являются авторами и редакторами ряда книг и статей, посвященных работе сетей, а также членами группы Cisco Systems, которая разработала курс обучения Создание масштабируемых сетей Cisco (BSCN).

Кэтрин поражает глубиной своих познаний технологий маршрутизации и служб доступа, главным образом по части протокола Frame Relay, ISDN и асинхронных связей. Она начинала свою карьеру менеджером локальных сетей, потом стала менеджером региональных сетей, а позднее, благодаря удачно сложившимся обстоятельствам, стала общенациональным менеджером глобальной сети федерального департамента. В настоящее время она является начальником и старшим преподавателем курсов Building Cisco Remote Access Networks (BCRAN) (Создание сетей Cisco удаленного доступа) и Managing Cisco Networks Security (MCNS) (Управление безопасностью сетей Cisco) в компании Global Knowledge Network (Canada) Inc. Она имеет степень магистра в области управления бизнесом со специализацией в менеджменте информационных систем. Кэтрин редактировала книгу Building Cisco Remote Access Networks (Создание удаленных сетей CISCO), выпущенную издательством Cisco Press (ISBN 1-57870-091-4).

Диана имеет более чем пятнадцатилетний опыт проектирования и создания сетей, выявления неисправностей аппаратного оборудования и программного обеспечения сетей. Кроме того, она преподавала курс дизайна и управления проектами. Диана совмещает должности начальника и главного преподавателя курсов BSCN и Designing Cisco Networks (DCN) (Проектирование сетей Cisco) в компании Global Knowledge Network (Canada) Inc. Она также является ассоциированным сертифицированным разработчиком Cisco (CCDA) и имеет степень бакалавра прикладных наук по электротехнике и степень магистра прикладных наук по менеджменту. Она редактировала книгу Designing Cisco Networks (Разработка сетей Cisco) от Cisco Press (ISBN-1-57870-105-8).

О рецензентах

Хасан Джаби (Hassan Jabi) имеет одиннадцатилетний опыт работы в компьютерной отрасли. Он сертифицированный эксперт по сетям Cisco (CCNA) и сертифицированный преподаватель по системам Cisco. В настоящее время он занимает должность старшего архитектора объединенных сетей в компании Global Knowledge Network (Canada) Inc.

Патрик Лао (Patrick Lao) специалист по обучению системам Cisco с 1998 года. Он является сертифицированным экспертом по локальным сетям (CCIE) (#4952), CCSI, CCNP и CCNA. Будучи членом команды разработчиков курса обучения BSCN, Патрик отвечает за разработку всех практических занятий для курса обучения BSCN. Он имеет степень бакалавра по специальности проектировщика электрических технологий, полученную в университете Cal Poly Pomona, и степень магистра по специальности телекоммуникационного менеджмента, полученную в университете Golden Gate.

Благодарности

Мы хотели бы выразить свою глубочайшую признательность многим людям, которые помогли нам в создании этой книги.

Персоналу издательства Cisco Press: Брету Бартоу (Brett Bartow), исполнительному редактору, который стал своеобразным катализатором этого проекта; координируя работу всей команды, он обеспечивал достаточное количество ресурсов, необходимых для завершения этой книги. Эми Льюис (Amy Lewis), занятой в организации материально-технического обеспечения и управления. Дрю Каппу (Drew Cupp), редактору, незаменимому в создании этого высококачественного манускрипта. Его превосходные советы и проницательный взор нашли некоторые технические отклонения и действительно способствовали усовершенствованию облика книги. Мы также хотели бы выразить свою благодарность Джен Чизхолм (Jen Chisholm), главному редактору проекта, Кристе Хансинг (Krista Hansing), редактору, за их великолепную работу в наблюдении за книгой на протяжении всего процесса редактирования.

Персоналу компании Cisco Systems. Огромная благодарность другим членам команды разработчиков начального курса BSCN, включая Роджера Битти (Roger Beatty), Патрика Лао (Patrick Lao), Киппа Петерсена (Kip Peterson), Кейса Серрао (Keith Serrao), Кевина Калкинса (Kevin Calkins), Вона Ли (Won Lee) и Имрана Куэрши (Imran Quershi).

Рецензентам. Мы бы хотели поблагодарить технических рецензентов этой книги, Патрика Лао и Хасана Джаби, за их полную и подробную рецензию и очень ценные советы.

Персоналу компании Global Knowledge Network (Canada) Inc. Большая благодарность вице-президенту и управляющему директору Ричарду Гордону (Richard Gordon), начальнику управления Дэну Обрайану (Dan O'Brien) и менеджеру материально-технического обеспечения Кенту Клэпхаму (Kent Clapham) за их энтузиазм и поддержку, за своевременное обеспечение нас всем необходимым оборудованием, когда оно нам потребовалось для проведения ряда тестов. Хочется особенно поблагодарить сетевого архитектора Эрика Драговски (Eric Dragowski) и техника тренинг-центра Марка Мартиновича (Mark Martinovic) за предоставленное, столь необходимое нам в нашей работе, оборудование.

Нашим семьям. Конечно, эта книга была бы невозможна без терпения и понимания наших близких. Все долгие дни и ночи, когда мы были заняты выполнением этого проекта, они всегда были рядом, чтобы поддержать и воодушевить нас в нашей работе. Мы благодарим вас всех.

Друг другу. И последнее, но не менее важное, эта книга - продукт совместного труда двух друзей и коллег, который был не меньшим удовольствием, чем его завершение.