Основы организации сетей Cisco, том 1

Предисловие

Компания Cisco создала систему интерактивного обучения, которая интегрирует мультимедийную доставку курса по теории и практике создания сетей с тестированием, оценкой профессиональных навыков на основе выполнения практических заданий и сообщением результатов через Web-интерфейс. Программа Основы создания сетей Cisco выходит за рамки традиционных компьютерных учебных программ, помогающих обучающимся получить практические знания и навыки в области создания сетей с использованием среды, близко соответствующей реальной обстановке, в которой приходится работать при организации сети. В процессе изучения принципов и практических реализаций сетевых технологий вы будете работать с архитектурой и инфраструктурными элементами технологии создания сетей.

Главное в программе Основы организации сетей Cisco - это интеграция в учебный процесс ориентированного на Web сетевого курса. Как результат, программа Основы организации сетей Cisco дает средства для динамического обмена информацией за счет предоставления набора услуг, которые заново определяют способы распространения средств обучения, что, в свою очередь, приводит к возникновению сети интерактивно взаимодействующих друг с другом участников процесса обучения, разбросанных по всему миру.

Введение

Первый том книги Основы организации сетей Cisco задуман как дополнение к классным и лабораторным занятиям студентов, изучающих интерактивный курс Сетевой академии Cisco версии 2.1. В отсутствие курса эта книга помогает получить углубленные знания основ теории и практики создания сетей и основ конфигурирования маршрутизаторов. Настоящее издание включает дополнительный материал, который был недавно добавлен в интерактивный курс. В состав данного введения также включена подробная таблица соответствия, которая поможет студентам и преподавателям найти нужный материал для дополнительного чтения по темам соответствующих глав учебного курса версии 2.1. Если читатель не является студентом Сетевой Академии, он может пропустить эту таблицу.

Первый семестр курса версии 2.1 полностью посвящен модели OSI и только в середине рассматривается понятие структурированной кабельной системы. С учетом этих изменений в книгу включены приложение Г, "Основы компьютерной техники", содержащее основополагающие сведения, существенные для освоения курса, приложения Д, "Основы электроники и сигналы", и Е, "Формирование сигналов и передача данных", которые разъясняют материал разделов курса, посвященных средам передачи данных и основам электроники. Приложение Ж, "Преобразование в двоичную и шестнадцатеричную систему счисления", отражает присутствующие в курсе элементы двоичной и шестнадцатеричной математики, преподаваемые отдельно от IP-адресации, чтобы дать студентам время освоить эту математику до ее практического применения. Для поддержки курса в книгу также введено приложение З, "Поиск и устранение неисправностей в сетях".

И наконец, цель - этой книги подготовить читателя не только к тестированию и сдаче квалификационного экзамена на звание сертифицированного Cisco сетевого администратора, но и к сдаче квалификационного экзамена на звание специалиста по сетям в рамках программы сертифицирования CompTIA Net+. Знание и понимание модели OSI являются абсолютно необходимыми для всех студентов, специализирующихся в области создания сетей, которые готовятся к сдаче экзамена на звание сертифицированного Cisco сетевого администратора. Наряду с разделом об Ethernet, который важен для понимания доминирующей в мире технологии локальных сетей, также важными для сдачи этого экзамена являются разделы, посвященные конфликтам и сегментированию. Главы, посвященные теме IP-адресации, являются, вероятно, наиболее трудными с концептуальной точки зрения, но, тем не менее, это очень важные главы, и особенно для сдачи экзамена на звание сертифицированного сетевого администратора. Наконец, если вы ищете работу, связанную с созданием сетевых кабельных систем, то критически важно хорошо усвоить материал глав, посвященных структурированным кабельным системам и системам электропитания в сети.

Особенности книги

Многие элементы этой книги облегчают понимание излагаемых в ней вопросов по теории и практике создания сетей и маршрутизации.

• Цели главы. В начале каждой главы приводится перечень целей, которые должны быть достигнуты к концу изучения конкретной главы. Кроме того, в перечне упоминаются объясняемые в этой главе понятия, что позволяет использовать его в качестве средства систематизации.
• Рисунки, листинги и таблицы. В книге содержатся рисунки, листинги и таблицы, которые помогают в объяснении теоретических вопросов, понятий и команд, а также смысла последовательностей начального конфигурирования; они подкрепляют разъяснения концепций и помогают визуализировать содержание излагаемого в главе материала. Кроме того, листинги и таблицы содержат сводные данные о командах и их описания, примеры выводимой на экран информации, а также включают информацию практического и теоретического характера.
• Резюме глав. В конце каждой главы кратко изложены описываемые в ней концепции и понятия; по сути - это конспективное изложение содержания главы, которое помогает в освоении материала.
• Контрольные вопросы. После резюме в каждой главе даются 10 контрольных вопросов, которые позволят оценить качество усвоения материала. Кроме того, вопросы подкрепляют объяснение концепций, введенных в главе, и помогают проверить уровень понимания перед переходом к изучению новой темы.

Структура книги

Книга содержит 19 глав, 8 приложений и словарь терминов.

Глава 1, "Организация сети и эталонная модель OSI", посвящена обсуждению сетевых терминов и концепций, а также определению понятий локальной и глобальной сетей. Кроме того, в ней рассматриваются семиуровневая эталонная модель взаимодействия открытых систем (модель OSI) и процесс обмена информацией между нижними уровнями модели.

В главе 2, "Физический и канальный уровни", представлены функции сети, реализуемые на физическом и канальном уровнях эталонной модели OSI, а также различные типы сетевых сред передачи данных, которые используются на физическом уровне. Кроме того, в ней обсуждается тот факт, что доступ к сетевой среде передачи данных происходит на канальном уровне модели OSI, и то, каким образом данные находят в сети свой пункт назначения.

В главе 3, "Сетевые устройства", описаны сетевые устройства, которые могут использоваться для фильтрации трафика сети и уменьшения размеров больших доменов конфликтов, представляющих собой области, в которых есть вероятность того, что пакеты будут мешать друг другу.

В главе 4, "Глобальные и локальные сети", представлены технологии локальных и глобальных сетей, а также сетевые устройства, которые работают на физическом, канальном и сетевом уровнях модели OSI.

Глава 5, "IP-адресация", посвящена описанию струтуры IP-адресов и трех классов сетей, определяемых в соответствии со схемами IP-адресации, а также описаны IP-адреса, которые выделены ARIN в отдельную группу и не могут быть присвоены какой-либо сети. Наконец, в ней рассматриваются подсети и маски подсетей, описываются схемы их IP-адресации.

В главе 6, "ARP и RARP", рассматриваются устройства локальной сети, которые перед переадресацией пакетов в пункт назначения используют протокол преобразования адресов (ARP). Кроме того, рассматривается ситуация, когда устройство, находящееся в одной сети, не знает МАС-адреса устройства, находящегося в другой сети.

В главе 7, "Топологии", описываются топологии, которые используются при создании сетей.

Глава 8, "Структурированная кабельная система и электропитание в сетях", посвящена структурированным кабельным системам и электрическим спецификациям для локальных сетей, а также способам прокладки кабелей и подачи электропитания в сетях, находящихся в зданиях.

В главе 9, "Уровни приложений, представлений, сеансовый и транспортный", рассматриваются четыре верхних уровня эталонной модели OSI. Подробно описываются процессы, используемые на транспортном уровне для обеспечения надежной доставки данных и эффективного управления их потоком.

В главе 10, "Протокол TCP/IP", описываются протокол управления передачей/межсетевой протокол (TCP/IP) и его работа по обеспечению обмена данными в произвольном множестве соединенных между собой сетей.

Глава 11, "Сетевой уровень и маршрутизация", посвящена вопросам применения и работы маршрутизаторов при реализации ключевых функций межсетевого взаимодействия сетевого уровня эталонной модели OSI.

В главе 12, "Пользовательский интерфейс маршрутизатора и режимы", рассматривается роль сетевого администратора в эксплуатации маршрутизатора таким образом, чтобы обеспечить рациональную и эффективную доставку данных в сети.

В главе 13, "Вывод информации о конфигурации маршрутизатора", описаны корректные процедуры и команды доступа к маршрутизатору, команды для проверки и обслуживания его составных частей, а также для проверки его способности обеспечить соединения в сети.

В главе 14, "Запуск маршрутизатора и его начальное конфигурирование", объясняется порядок запуска маршрутизатора при его первом включении путем применения корректных команд и запускающей последовательности начального конфигурирования маршрутизатора.

В главе 15, "Конфигурирование маршрутизатора", объясняется использование режимов маршрутизатора и методов конфигурирования для обновления конфигурационного файла при работе с текущей и предыдущей версиями ОС IOS.

Глава 16, "Источники загрузки ОС IOS", посвящена использованию разнообразных источников получения кода ОС IOS, исполнению команд загрузки ОС IOS в маршрутизатор, ведению резервных копий файлов и выполнению обновления версии ОС IOS.

В главе 17, "Конфигурирование IP-адресов интерфейсов маршрутизатора", описывается конфигурирование IP-адресов.

В главе 18, "Конфигурирование маршрутизатора и протоколы маршрутизации RIP и IGRP", описывается начальное конфигурирование маршрутизатора с активизацией исполнения протоколов IP-маршрутизации RIP и IGRP.

Глава 19, "Управление сетью", посвящена базовым основам управления сетью путем применения таких методик, как документирование, аудит, мониторинг и оценка эффективности работы.

Приложение А, "Список видеороликов", содержит справочную информацию по каждому видеоролику в формате QuickTime, который содержится на прилагаемом к книге компакт-диске.

В приложении Б, "Сводные данные о командах", даны определения встречающихся в данной книге команд, связанных с конфигурированием и использованием маршрутизаторов Cisco. Команды располагаются в алфавитном порядке, что позволяет быстро и легко найти информацию о заданной команде.

Приложение В, "Ответы на контрольные вопросы", содержит ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце каждой главы.

Приложение Г, "Основы компьютерной техники", содержит дополнительный материал для чтения по теме новой главы 1 интерактивного курса.

Приложение Д, "Основы электроники и сигналы", дает дополнительную информацию по физике электричества и электронике: темам, которые были добавлены в версию интерактивного курса 2.1.

В приложении Е, "Формирование сигналов и передача данных", содержится новая информация о формировании сигналов, которая была добавлена в версии интерактивного курса 2.1.

Приложение Ж, "Преобразование в двоичную и шестнадцатеричную систему счисления", содержит дополнительный материал и практические задания, призванные помочь в освоении этой важной темы.

В приложении З, "Поиск и устранение неисправностей в сетях", содержится новая добавленная в интерактивный курс информация о методах поиска и устранения неисправностей.

Словарь терминов включает определения использованных в данной книге терминов и аббревиатур, относящихся к теории и практике создания сетей передачи данных.

О редакторе серии

Вито Амато (Vito Amato) - старший технический автор во Всемирной образовательной системе компании Cisco. В свое время он работал директором по информационным технологиям отдела образования штата Аризона. Степень доктора философии Вито получил в Аризонском государственном университете, где специализировался на разработке учебных курсов и методичек с ударением на среду учебного процесса и применение в нем компьютеров. В настоящее время Вито преподает в Аризонском государственном университете теорию и практику заочного обучения. В течение трех последних лет Вито был вовлечен в планирование, написание и внедрение программы Сетевой академии Cisco. Основное внимание в ходе своей исследовательской, писательской и преподавательской деятельности Вито уделяет внедрению информационных технологий в среду преподавания и обучения.

Благодарности редактора серии

Данная книга была бы невозможна без четкого видения стоявших целей и самоотверженности Джорджа Варда (George Ward), Кевина Уорнера (Kevin Warner), Алекса Белу (Alex Belous), Дэвида Александра (Devid Alexander) и всей группы, которая занимается разработкой учебных курсов. Мне хотелось бы высказать слова признательности за их поддержку, которая не только сделала эту книгу реальностью, но и вдохнула жизнь в программу Сетевой академии Cisco, в рамках которой, собственно, и была создана данная книга. Мне также хотелось бы поблагодарить Джая Госина (Jai Gosine) и Денниса Фреззо (Dennis Frezzo), глубокое знание предмета которых позволило мне организовать материал книги. Кроме того, хотелось бы поблагодарить Уэйна Левиса (Wayne Lewis), обновившего устаревшие данные. Уэйн является координатором учебного центра Академии Cisco при городском общеобразовательном колледже Гонолулу. Он также занимается обучением инструкторов для Академии Cisco в Японии, Индонезии, Гонконге, США и на Тайване. В 1992 году Уэйн получил звание доктора философии в области математики Гавайского университета. Он является сертифицированным специалистом Cisco по сетям и проектированию, а также сертифицированным инструктором Академии Cisco и специалистом Microsoft. В свободное время Уэйн занимается серфингом на северном побережье Оаху. И, конечно же, я хотел бы поблагодарить свою жену Бонни и моих детей Тори, Майкла, Меттью и Лауру за их терпение и поддержку.

Данная книга является результатом синтеза и интеграции многих публикаций Cisco образовательного характера. И мне хотелось бы поблагодарить всю команду по разработке маркетинга системы образования за их вклад в это издание. И, наконец, я хотел бы поблагодарить сотрудников издательства Cisco Press в лице Дейва Дастимера (Dave Dusthimer), Ами Левис (Amy Lewis) и Китти Джаррет (Kitty Jarrett), которые провели меня через весь процесс издания этой книги

О технических рецензентах

Рецензенты внесли свой огромный практический опыт в процесс разработки первого тома книги Основы организации сетей Cisco. По мере написания книги они просматривали все материалы с точки зрения технического содержания, организации и подачи. Сделанные ими замечания оказали критически важное влияние на то, чтобы эта книга удовлетворяла потребность наших читателей в выскокачественной технической информации.

Дениз Хойт (Denise Hoyt) 16 лет была преподавателем. Степень бакалавра получила в Калифорнийском государственном университете, Чико, а степень магистра по администрированию - в университете Редлендса. Летом 1998 года она прошла сертифицирование на звание инструктора по программе Cетевой академии Cisco и в конце этого же года заняла пост регионального координатора Академии Cisco Systems в округе Сан-Бернардино. Дениз также работает координатором округа в области технологий и преподает курс по программе Сетевой Академии Cisco в средней школе в Юкаипо, штат Калифорния.

Марк Мак-Грегор (Mark McGregor) - сертифицированный специалист Cisco по сетевому администрированию и инструктор по программе Сетевой академии Cisco в колледже в Лос-Меданос и в школе для взрослых в Антиоке, Северная Калифорния. Имеет степень бакалавра по английскому языку университета штата Калифорния. В течение пяти лет преподавал в государственных школах, занимаясь главным образом обучением трудных подростков и альтернативным образованием.

Уэйн Ярвимаки (Wayne Jarvimaki) - сертифицированный специалист Cisco по сетевому администрированию и инструктор по программе Сетевой академии Cisco, а также инструктор и директор программы регионального учебного центра компании Cisco в Северном Сиэтле. Занимается обучением региональных инструкторов и инструкторов для регионального учебного центра Cisco c 1989 года. Как инструктор в области создания сетей он занимался разработкой программы обучения сертифицированных и дипломированных специалистов Cisco в общественном колледже Северного Сиэтла. Уэйн также состоит в группе рецензентов учебных курсов Сетевой академии Cisco.

От издательства

Вы, читатель этой книги, и есть главный ее критик и комментатор. Мы ценим ваше мнение и хотим знать, что было сделано нами правильно, что можно было сделать лучше и что еще вы хотели бы увидеть изданным нами. Нам интересно услышать и любые другие замечания, которые вам хотелось бы высказать в наш адрес.

Мы ждем ваших комментариев и надеемся на них. Вы можете прислать электронное письмо или просто посетить наш Web-сервер, оставив свои замечания, - одним словом, любым удобным для вас способом дайте нам знать, нравится или нет вам эта книга, а также выскажите свое мнение о том, как сделать наши книги более подходящими для вас.

Посылая письмо или сообщение, не забудьте указать название книги и ее авторов, а также ваш e-mail. Мы внимательно ознакомимся с вашим мнением и обязательно учтем его при отборе и подготовке к изданию последующих книг. Наши координаты: