reti di calcolatori simulatore di rete gns3 · capitolo 1 introduzione in informatica i simulatori...
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Scuola Politecnica e delle Scienze di BaseCorso di Laurea in Ingegneria Informatica
Elaborato finale in Reti di Calcolatori
Simulatore di Rete GNS3Anno Accademico 2015/2016
Relatore: Ch.mo prof. Roberto Canonico
Candidato: Salvatore Fiorillomatr. N46/1053
Indice
1 Introduzione 1
2 GNS3 2
2.1 Breve spiegazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2 GNS3 VM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Ambiente di Lavoro 5
3.1 Interfacce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1.1 Avvio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1.2 Costruzione Rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.2 Dispositivi Supportati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 Aggiunta di un Dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.4 Problematica Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4 Esempio Applicativo 13
4.1 Descrizione Esempio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2 Topologia della Rete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3 Configurazione Dispositivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.4 Risultati Finali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5 Comparazione con altro simulatore 20
5.1 Cisco VIRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.2 GNS3 vs VIRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.2.1 Legalita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.2 Accessibilita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.3 Interfacce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.4 Dispositivi supportati . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.5 Prodotti integrati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.6 Accesso OOB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.7 Autoconfigurazione interfacce e dei Protocolli di Rou-
ting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.2.8 Costo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.3 Valutazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6 Conclusioni 23
i
Capitolo 1
Introduzione
In informatica i simulatori di rete sono particolari tecniche dove un
programma simula il comportamento di una rete osservando le interazioni
tra le varie entita; in questo modo il comportamento della rete ed i vari
servizi che puo offrire , possono essere osservati in ambiente di laborato-
rio ed e possibile cambiare o settare dei parametri per controllare come
reagisce la rete. Per sviluppare o verificare le performance di protocolli
di rete e spesso indispensabile poterli implementare in maniera realistica
ma dal momento che l’implementazione e il deployment di un protocol-
lo su larga scala e spesso improponibile e le reti sono diventate troppo
complesse per essere analizate con i metodi tradizionali , risulta quindi
necessario avvalersi di ambienti di simulazione . Quindi un simulatore e
un software che prevede il comportamento di una rete e ne fornisce una
comprensione accurata. Attualmente sempre piu spesso si sente parlare
non di simulazione ma di emulazione di reti potrebbero sembrare la stessa
cosa ed infetti un emulatore ha le stesse proprieta di un simulatore ma
mentre un simulatore di rete ha solo dei dispositivi virtuali , quindi che
fisicamente non esistono, usando un emulatore di rete e possibile collegare
dei dispositivi reali alla rete virtuale in modo tale da simulare una rete
attiva. Nel seguito analizzeremo un simulatore di rete che ha anche le
proprieta di un emulatore.
1
Capitolo 2
GNS3
GNS3(Graphic Network Simulator 3 ) e un software opensource utiliz-
zato per simulare delle reti .
Molteplici sono le finalita di GNS3 per cui lo si dovrebbe usare , sia in
campo privato che industriale.
2.1 Breve spiegazione
Usando GNS3 e possibile :
• Simulare la rete reale per i test di pre-distribuzione senza la necessita
di hardware di rete
• Eseguire il Sistema Operativo che emula il reale comportamento della
rete
• Connettere un dispositivo reale (emulazione)
• Testare i prodotti di oltre 20 aziende leader nel settore delle reti
senza la necessita di hardware
• Creare mappe di rete dinamiche
• Inserire online una rete virtuale ed accedervi remotamente
Questi sono solo alcuni dei possibili utilizzi di questo simulatore.
2
Capitolo 2. GNS3
Installando GNS3 verranno installati anche altri programmi a supporto
:
• NpCap
• SolarWinds Response TimeViewer
• WinPcap
• WireShark
Questi programmi servono per analizzare i pacchetti in entrata ed usci-
ta applicando quello che comunemente e definito Sniffing , cioe l’attivita
d’ intercettazione passiva dei dati che transitano in una rete per valutare
il comportamento di un protocollo di rete.
2.2 GNS3 VM
Uno dei principali difetti di un programma che simula,emula o virtua-
lizza e l’oneroso overhead a cui viene sottoposto il processore della mac-
china fisica che andremo ad utilizzare. Anche GNS3 e soggetto a queste
problematiche ma ha sviluppato una soluzione, oltre al simulatore e con-
sigliato installare una distribuzione linux chiamata GNS3 VM sempre
offerta dalla stessa casa che ha creato il simulatore.
Fig. 1
Installando questa distribuzione su programmi di virtualizzazione qua-
li VirtualBox o VmWare , e possibile caricare gli oggetti simulati non
3
Capitolo 2. GNS3
piu sulla macchina locale ma su questa macchina virtualizzata, non solo
diminuendo drasticamente l’overhead ma ottenendo anche altri vantaggi:
• E possibile usare il KVM acceleration per Qemu, che offre ottime
prestazioni per sistemi Windows e Mac
• Nessun antivirus o firewell puo interferire con il traffico di rete
• GSN3 VM e completamente isolata dal pc
• Si possono caricare immagini di SO e controllare l?utilizzo della CPU
e della memoria confinando l?immagine in esecuzione in una singola
istanza della macchina virtuale
• E indispensabile per utenti Windows che simulare dei dispositivi che
Microsoft non supporta
Il KVM acceleration e un modulo del Kernel Linux che consente ad un
programma utente di utilizzare le funzionalita di virtualizzazione hardware
di vari processori.
Fig. 2
4
Capitolo 3
Ambiente di Lavoro
3.1 Interfacce
Come gia detto GNS3 si avvale di interfacce grafiche per realizzare la
rete virtuale, ora vedremo come si presenta il simulatore .
3.1.1 Avvio
All’avvio se e stata configurata la macchina GNS3 VM , in automatico
il simulatore carichera la macchina e crea un ambiente per creare un nuovo
progetto
Fig. 3
5
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
Un dettaglio che si puo subito notare e il monitoraggio dell’uso della
CPU e della memoria sia della macchina locale che della macchina virtua-
le, in questo modo si salvaguardia il sistema interrompendo il programma
se si nota un’ uso eccessivo di risorse.
In alto vi sono i pulsanti i menu con i pulsanti di gestione ,per avviare
fermare o mettere in pausa la rete, ed i pulsanti di visualizzazione, per
zoomare, aggiungere note grafiche, etc.
Sulla destra si trovano i pulsanti piu importanti, utilizzati per la costru-
zione della rete.
3.1.2 Costruzione Rete
Per costruire una rete possiamo aggiungere dispositivi quali:
Router
Fig. 4
6
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
Switch
Fig. 5
Altri host
Fig. 6
Questo puo essere molto interessante , perche non solo si possono si-
mulare altri host ma tramite il Cloud si possono interfacciare dispositivi
fisici reali e quindi usare la funzionalita d’emulazione
7
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
3.2 Dispositivi Supportati
I dispositivi piu utilizzati per simulare una rete sono i dispositivi della
Cisco Systems, un’azienda leader nella fornitura di apparati di networking.
Per simulare i vari dispositivi GNS3 si avvale di altri software quali QE-
MU e Dynamips che implementano un particolare sistema d’emulazione
che permette di ottenere un’architettura informatica nuova e disgiunta in
un’altra che si occupera di ospitarla.
GNS3 tramite QEMU e Dynamips riesce a simulare il solo hardware dei
dispositivi, il software , il sistema operativo del singolo dispositivo, deve
essere fornito dall’utente previo acquisto di licenza.
Alcuni dispositivi Cisco supportati fin’ora sono :
• c1700
• c2600
• c3620
• c3640
• c3660
• c2691
• c3725
• c3745
• c7200
per una lista completa dei dispositivi supportati si rimanda al sito ufficiale,
lista che fortunatamente grazie al successo ottenuto dal simulatore ed ad
una community di utenti molto attiva sta man mano aumentando.
8
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
3.3 Aggiunta di un Dispositivo
Per aggiungere un dispositivo bisogna prima essere in possesso della
licenza, e quindi possedere il dispositivo fisico o le dovute autorizzazioni.
Una volta che si e in possesso del sistema operativo che si vuol simulare, la
procedura di aggiunta e molto semplice, basta andare nelle opzioni , alla
voce IOS routers ed aggiungere un nuovo dispositivo
Fig. 7
quando si aggiunge un nuovo dispositivo si puo scegliere su quale
macchina deve essere caricato
Fig. 8
9
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
per evitare l’overhead del processore, il programma calcolera un para-
metro IDLE in automatico
Fig. 9
3.4 Problematica Switch
Un difetto di GNS3 e che sono disponibili solo pochi switch elementari
e non permette di simularne altri. Per ovviare a questa problematica e
possibile simulare dispositivi Cisco particolari ed utilizzarli come switch di
rete. I dispositivi che si possono utilizzare sono:
• c2600
• c3600
• c3700
Quando si aggiunge uno di questi dispositivi GNS3 si predispone all’e-
ventualita che si voglia utilizzarlo come switch
10
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
Fig. 10
e configura l’interfaccia di rete del dispositvo in NM-16ESW
Fig. 11
11
Capitolo 3. Ambiente di Lavoro
infine non lo aggiungera ai dispositivi router ma bensı ai dispositivi
switch
Fig. 12
Quindi quello in realta non e un vero switch di rete ma solo un router
simulato con le funzionalita di uno switch.
12
Capitolo 4
Esempio Applicativo
4.1 Descrizione Esempio
Come esempio si e scelto di costruire una rete su cui verra provato il
protocollo d’instradamento OSPF, in cui un router costruisce una mappa
topologica dell’intero sistema e manda in esecuzione l’algoritmo di Dijkstra
per la determinazione del percorso a costo minimo.
4.2 Topologia della Rete
La rete sara composta da quattro router Cisco c3725, ed uno switch
Ethernet fornito dal sistema.
Fig. 13
il collegamento fra R3 ed R4 e di tipo seriale, mentre tutti gli altri
collegamenti sono di tipo FastEthernet. Il collegamento seriale e molto piu
13
Capitolo 4. Esempio Applicativo
lento rispetto alla FastEthernet e GNS3 distingue i due tipi di collegamenti
modificando l’andatura della linea che collega i dispositivi
4.3 Configurazione Dispositivi
Avendo inserito le immagine del router all’interno del simultaore , e
possibile aggiungere i dispositivi semplicemente trascinandoli e configurare
le interfacce di rete di R1 ed R2 con interfaccia FastEthernet GT96100-
FE , R4 con interfaccia seriale WIC-1T ed R3 con entrambe le interfacce
Fig. 14
Fatta questa prima configurazione iniziale per poter configurare nel
dettaglio i dispositivi bisogna avviare la simulazione ed aprire la console di
ogni dispositivo; sara riportato solo il settaggio di R3 in quanto i comandi
sono uguali per tutti i dispositivi, cambia solo l’assegnazione degli indirizzi
ip e delle relative interfacce. I comandi saranno dati da un terminale che
mette a disposizione GNS3
14
Capitolo 4. Esempio Applicativo
Fig. 15
nell’ambito dei dispositivi di rete e dei terminali host di rete le inter-
facce rappresentano logicamente una porta fisica di connessione in ingresso
o in uscita al dispositivo alla quale si inserisce un connettore di un cavo (a
volte anche wireless) per permettere dunque un collegamento dell’apparato
con un altro tramite un link di rete (es. interfaccia ethernet, Wi-Fi, USB).
Tipicamente nel caso degli apparati di rete l’interfaccia fisicamente com-
prende la scheda di rete munita dell’alloggio per il connettore che, nel caso
dei terminali (computer), puo essere tipicamente o una porta seriale o una
porta parallela per il collegamento con le varie periferiche o del terminale
con la rete locale.Di seguito vengono riportati i comandi per configurarle :
enable
configure terminal
interaface loopback0
ip address 3.3.3.3 255.255.255.0
interface f0/0
ip address 10.1.13.3 255.255.255.0
no shutdown
interface f0/1
ip address 10.1.34.3 255.255.255.0
no shutdown
15
Capitolo 4. Esempio Applicativo
questi sono i comandi con cui si configura un router Cisco, essendo da
terminale i comandi vanno lanciati ed eseguiti in maniera sequenziale, di
seguito e riportata una versione commentata del codice:
//il dispositivo passa in modalit\’a execute
enable
// modalit\’a configurazione da teminale
configure terminal
//viene settata l’interfaccia di loopback 0
interaface loopback0
ip address 3.3.3.3 255.255.255.0
// viene settata l’interfaccia fastEthernet collegata allo //switch
interface f0/0
ip address 10.1.13.3 255.255.255.0
//si salvano le modifiche
no shutdown
//si setta l’interfaccia seriale collegata ad R4
interface f0/1
ip address 10.1.34.3 255.255.255.0
no shutdown
Una volta configurate le interfacce possiamo passare al settaggio del
protocollo OSPF:
en
conf t
router ospf 1
net 3.3.3.3 0.0.0.0 area 0
net 10.1.13.0 0.0.0.255 area 0
net 10.1.34.0 0.0.0.255 area 0
In questo modo il protocollo viene abilitato sul router ed il dispositivo
viene inserito nell’area 0, che altro non e la backbone area contente tutti
i router che fanno parte della rete ed instrada il traffico tra le altre aree
del sistema di rete .
16
Capitolo 4. Esempio Applicativo
4.4 Risultati Finali
Per controllare se il protocollo e stato correttamente abilitato verranno
lanciati una serie di comandi per valutare se i vari dispositivi possono
raggiungere i vicini e se sono a conoscenza dei dispositivi che compongono
la rete
show ip route
con questo comando verranno visualizzare le tabelle di routing del di-
spositivo, cioe una lista dei network che il router riesce a raggiungere, il
costo per arrivarci e attraverso quali dispositivi deve passare
Fig. 16
17
Capitolo 4. Esempio Applicativo
show ip protocols
visualizza i parametri e lo stato corrente del protocollo attivo
Fig. 17
show run | section ospf
serve a recuperare informazioni sulla configurazione corrente ed in
particolare su una specifica sezione , quella relativa al protocollo OSPF
Fig. 18
18
Capitolo 4. Esempio Applicativo
show ip ospf neighbor
controlla i dispositivi vicini raggiungibili su cui e abilitato il protocollo
OSPF e quindi se e stato correttamente configurato
Fig. 19
19
Capitolo 5
Comparazione con altro
simulatore
5.1 Cisco VIRL
Un diretto concorrente di GNS3 e il simulatore fornito dall’azienda
Cisco il Cisco VIRL, ora andremo a valutare i due simulatori veden-
do perche si dovrebbe scegliere uno invece della’altro senza scendere nel
dettaglio di VIRL.
5.2 GNS3 vs VIRL
I parametri con cui valuteremo i due simulatori saranno:
1. Legalita
2. Accessibilita
3. Interfacce
4. Dispositivi supportati
5. Prodotti integrati
6. Accesso OOB
7. Autoconfigurazione interfacce e dei protocolli di Rounting
8. Costo
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Capitolo 5. Comparazione con altro simulatore
5.2.1 Legalita
GNS3 non essendo un prodotto Cisco , per poter simularne i dispositivi
deve prima ottenerne la licenza, mentre VIRL e gia licenziato per tutti i
prodotti Cisco.
5.2.2 Accessibilita
Per quanto riguarda l’accessibilita VIRL non e un prodotto adatto a
tutti , in quanto una volta installato bisogna passare prima vari step di
settaggi prima di poter iniziare a simulare una rete, molto semplice per piu
esperti nel campo delle reti, di elevata difficolta per i neofiti. Mentre GNS3
una volta installato e caricate le immagini dei dispositivi da simulare , puo
essere utilizzato da qualsiasi utente alle prime armi nel campo delle reti
per creare una semplice tipologia di rete.
5.2.3 Interfacce
VIRL al momento non supporta le interfacce Seriali al contrario di
GNS3
5.2.4 Dispositivi supportati
VIRL supporta IOS-XR, IOS-XE, NX-OS, e i classici IOS. GNS3 sup-
porta tutti i tipi si IOS , ha un Frame-Relay Switch interno,ATM switch,
L2 switch, hubs ed inoltre e possibile collegarlo ad un dispositivo fisico
esistente.
5.2.5 Prodotti integrati
Ci sono alcune aziende che integrano i lori prodotti all’interno di GNS3
(SolarWinds,WireShark,etc) per supportare al meglio la capacita di ana-
lizzare la rete, mentre VIRL su questo punto di vista e piu xenofobo e non
integra alcun tipo di software esterno.
5.2.6 Accesso OOB
L’ OOB(out-of-band) nell’informatica e un canale dedicato per la ge-
stione dei dispositivi di rete, ad esempio puo essere utilizzato per deter-
21
Capitolo 5. Comparazione con altro simulatore
minare lo stato di qualsiasi componete della rete , ed e supportato da
entrambi i simulatori.
5.2.7 Autoconfigurazione interfacce e dei Protocolli di Rou-
ting
Con GNS3 non e possibile la configurazione automatica ma solo quella
manuale sia per quanto riguarda le interfacce che per i protocolli di rou-
ting mentre VIRL sfrutta AutoNetKit, un suo sistema prioritario, per la
configurazione automatica.
5.2.8 Costo
Il costo di VIRL su aggira intorno ai 200 euro, mentre GNS3 e com-
pletamente open-source e gode di un’ottima community per il supporto
5.3 Valutazioni
Valutando i pro ed i contro, GNS3 risulta nettamente vincitore da
questo confronto con VIRL, confermandosi come un’ottima scelta per chi
vuole affacciarsi nel mondo delle simulazioni.
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Capitolo 6
Conclusioni
In conclusione GNS3 e un software dalle molte potenzialita i cui pregi
surclassano i difetti, gode di una communty molta attiva ed di un servizio
di supporto molto efficiente, se si riscontrano delle problematiche basta
semplicemente consultare il sito ufficiale che dispone di validi tutorial op-
pure di consultare il forum ufficiale dove ci sono molti utenti sempre pronti
a dare una mano.
Una delle principale potenzialita di questo software e il suo essere freeware
che lo mette una spanna in piu ripetto ai suoi colleghi a pagamento e quin-
di risulta uno strumento utilissimo sia per i neofiti che per gli esperti che
si vogliono cimentare nel campo delle reti-
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