Packet Tracer/Construindo Simulações

Equipamentos de Redes

A mais simples das redes

Todas as redes cliente-servidor da internet tem um objetivo muito simples. Ligar um computador qualquer que faz uma requisição, para um servidor de destino, onde está o conteudo solicitado. Isso poderia ser feito com um simples "fio" que liga ambos computadores como na imagem.

O grande problema é que estaremos ligando milhares de computadores a milhares de servidores. Esse único fio será feita por uma complexa estrutura de equipamentos, mas no final, a única coisa que queremos é realizar essa simples ligação.

Cabeamento

O Packet Tracer possui diversos cabos de conexão.

Cabo de Par Trançado

O cabo de par trançado é o mais popular usado para confecção de redes. O programa tem os dois modelos

Copper Straight-Through (Cabo par-a-par) : Representado como uma linha preta contínua
Copper Cross-Over (Cabo Cruzado) : Representado como uma linha preta pontilhada

A única diferença entre esses dois cabos é a disposição dos pinos internos. Um exemplo pode ser visto no próprio programa. O cabo cross-over possibilita ligar um computador direto no outro (mostrado como duas bolas verdes) enquanto o cabo par-a-par mostra haver erro na ligação.

Outros Cabos

Os outros cabos que o Packet Tracer possui são

Console : Utilizado para acessar a configuração de um equipamento.
Optical fiber (Fibra ótica) : Utilizado para rápidas velocidades
Phone (Cabo Telefônico) : Cabo simples de dois fio internos usado principalmente para se ligar no Modem.
Coaxial (Cabo coaxial) : Cabo antigo para rede de computadores, usado também apenas para modens a cabo.
Serial DCE : Usado para conectar principalmente Roteadores.
Serial DTE : Usado para conectar principalmente roteadores.

Equipamentos

De certa forma, o Packet Tracer é uma propaganda para os equipamentos da Cisco. Não iremos detalhar os modelos, mas os grupos como um todo.

Hubs

Um Hub é um equipamento responsável por replicar em todas as suas portas as informações recebidas pelas máquinas da rede. Veja que para ele não existe porta de entrada e saída, qualquer informação enviada por qualquer computador será retransmitida para todos os outros. Caberá ao computador analisar se o quadro é para ele ou não.

Sua segunda função é para regenerar os sinais elétricos transmitidos. Devido a sua falta de "inteligência" (pois apenas liga cabos a cabos) ele não possui IP e não precisa de configuração alguma. Logo opera apenas na camada física do modelo OSI. Veja também que ele não possui qualquer proteção contra colisões de dados.

No Packet Tracer temos dois tipos de Hubs. O Hub-PT e o Repeater-PT. Em essencia ambos são iguais apenas diferindo que o primeiro suporta até 10 portas e o segundo apenas 2.

Bridge

A Bridge é um repetidor inteligente. Ela possui a capacidade de ler e analisar quadros de dados e caso esses não se destinem a rede que está conectada, ela não replicará os dados. Isso melhora o desempenho das redes, pois um quadro não será repetido desnecessáriamente para todos os computadores.

O Packet Tracer possui apenas uma ponte genérica. Ela é encontrada através de "Switches →Bridge-PT".

Switch

Os switches são bridges contendo mais portas. Ele envia os quadros de dados somente para a porta de destino. Diferente dos hubs, ele manterá o cabeamento da rede livre para as outras portas. Logo, outras portas poderão transmitir simultaneamente, caso a porta de origem e destino sejam diferente das usadas.

Os switches conseguem enviar quadros diretamente para as portas de destino porque eles são dispositivos que aprendem. Quando um computador envia um quadro para o equipamento, o switch lê o endereço MAC de origem e anota em uma tabela interna. Assim, quando ele recebe um quadro para ser transmitido, ele consulta a tabela e envia caso exista. Caso contrário, o switch envia o quadro para todas as portas (exceto pela que entrou), funcionando nesse caso como um hub. Caso algum equipamento responda positivamente, o switch irá salvar o endereço MAC do equipamento.

Roteador

Roteadores são equipamentos que operam na camada de rede do modelo OSI (camada 3). O papel fundamental do roteador é escolher um caminho para o datagrama (ou seja, um conjunto de quadros) chegar até o seu destino. Em redes grandes pode haver mais de um caminho, e o roteador é o elemento responsável por tomar a decisão de qual caminho percorrer. Em outras palavras, o roteador é um dispositivo responsável por inteligar redes diferentes.

A diferença entre roteadores e switches está no fato que os switch trabalham na camada 2, o que faz ver apenas os quadros individuais e sua função é apenas direcionar a porta de entrada e saída, trabalhando com os endereços físicos das placas de rede. Enquanto o Roteador tem o objetivo de encontrar rotas por diversos dispositivos, ele irá trabalhar com os endereços IP, ou seja, endereços lógicos.

Exemplo de rede

Para mostrar os procedimentos de montagem de rede, será demostrado passo a passo a montagem de uma rede completa. Ao invés de montar pequenas redes como exemplo, essa rede será interconectada e crescerá conforme for aprofundando os conhecimentos. Não será abordado nenhum caso em especial e será tentado montar uma rede com a maioria dos dispositivos existente no programa. Contudo, iremos dividir sessões da rede em forma de laboratórios físicos, para separa-la em grupos.

Todo o modelo da rede poderá ser baixada aqui.

Portas e Conexões

Nossa primeira tarefa será conectar uma série de computadores em um hub. Estaremos interessado em demostrar as conectividades entre portas. O hub usado no programa suporta todos os tipos de porta sem apresentar problema. Veja que a tradução dos dados de cada tipo de porta para diversos equipamentos é feito pelo próprio hub e somente usa a camada física para isso.

Primeiro crie um Hub através da ferramenta "Hubs→Hub-PT". Veja que este é um equipamento genérico e possui 10 portas possíveis para conexão. Clique no equipamento e desligue-o. Então, preencha cada porta com duas de cada tipo de portas existente para o aparelho. Teremos a seguinte configuração:

2 portas : PT-REPEATER-NM-1CE - Ethernet (cabo par trançado)

2 portas : PT-REPEATER-NM-1CFE - Fast Ethernet (cabo par trançado)

2 portas : PT-REPEATER-NM-1CGE - Gigabit Ethernet (cabo par trançado)

2 portas : PT-REPEATER-NM-1FFS - Fast Ethernet (fibra óptica)

2 portas : PT-REPEATER-NM-1FGE - Gigabit Ethernet (fibra óptica)

Para finalizar ligue o equipamento.

Agora vamos criar os computadores. Será demostrado a compatibilidade entre os protocolos ethernet, Fast ethernet e gigabit ethernet|Gigabit ethernet. Crie 3 computadores que por padrão tem conexão Fast Ethernet e conecte ao hub através do cabo par-a-par(Straight-Through), cada um aos 3 tipos de protocolos. Veja que depois de um tempo, a luz ficará verde indicando o funcionamento correto. Crie mais dois computadores, agora com um conector Ethernet e outro com Fast Ethernet e conecte cada um ao protocolo oposto (Giga em Ethernet). Uma porta fast ethernet ficará livre como porta de saída. Veja a completa compatibilidade entre cada tipo de conexão.

O mesmo não vai ocorrer com os protocolos de fibra optica. Crie mais 4 computadores, dois com conectores de fibra optica para fast ethernet e dois de fibra para GigaBit Ethernet. Conecte um computador ao mesmo protocolo e outro ao oposto com o cabo de fibra optica (fiber). Nesse caso, não temos compatibilidade, apenas irá funcionar o protocolo com seu igual. Até o mais novo (Gigabit Ethernet) não é compativel com o mais antigo.

Para configurar essa rede, iremos utilizar o serviço DHCP. Todos os tipos de protocolo aceitam o DHCP para configurar o Gateway e o servidor DNS. Mas para configurar o IP de cada máquina, apenas as que tem portas de Cabo de Par Trançado com o protocolo Fast Ethernet serão possiveis utilizar o DHCP. Todas as outras deverão entrar o IP manualmente. Posteriormente criaremos um servidor para provir o serviços do DHCP.

Nossa rede terá o endereço base 69.42.24.X onde X é um número que irá de 0 a 255 para endereçar todas as máquinas da rede. Como apenas estaremos mudando o último o último número do quarteto do IP, nossa mascara da subnet será 255.255.255.0.

Termine de configurar os computadores e utilize a última porta fast ethernet para conectarmos no nosso switch através de um cabo Cross-Over. A imagem mostra o esquema montado até agora.

Finalmente, selecione todo o esquema montado e clique em New Cluster para juntarmos esse esquema.

Redes sem fio

Vamos criar um segundo laboratório usando apenas redes sem fio. Primeiro clique em Wireless Devices e então crie um roteador wireless com o modelo Linksys-WRT300N. Veja que ele tanto aceita conexões wireless quanto através do cabo "Par trançado". Conectar o computador através de cabos é simples e não requer qualquer configuração. (Apenas deixe o DHCP ativado para posterior configuração dos IP).

Entre no roteador e clique no botão de configuração Internet e deixe o DHCP ativado. Como vamos criar uma sub-rede, no botão LAN configure o IP com o número mágico 192.168.0.1 e a mascara da subnet como 255.255.255.0. Todos os computadores que se conectarem através do Wireless estarão nessa rede.

Por fim, clique em Wireless e poderemos ou não colocar uma senha para ingressar na rede, além de um nome para a rede, quando for detectado por um computador. Neste equipamento, colocaremos uma senha para demostrar seu funcionamento. Precisa de 10 dígitos em hexadecimal que pode ser "1234567890".

Nesse roteador, vamos conectar um AcessPoint, que é mais simples pois apenas oferece uma conexão wireless e nenhuma com cabo, a não ser no local de entrada para a rede. Veja que no AcessPoint é possível também colocar senha, mas vamos deixar essa sem nenhuma.

Para criar os computadores para conectar as redes wireless, podemos criar um computador, desliga-lo, retirar a conexão padrão e colocar o módulo Linksys-WMP300N que providenciará o suporte a wireless. Uma forma mais rápida é clicar em Custom Made Device→Wireless PC.

Por fim, para conectar um equipamento entre no computador em questão, vá na aba Desktop e então clique em PC Wireless. Clique na aba interna Connect e será mostrado as redes disponíveis. Basta escolher alguma e se tiver senha, colocar. E então a conexão será feita e o programa mostrará uma linha de traços paralelos como na figura, indicando a conexão. Para terminar, conecte o Roteador Wireless no nosso Switch central.

Servidores

Os servidores provêm diversos serviços para a rede, mostraremos como configurar alguns.

Servidor DHCP

O DHCP provê um IP único de forma dinâmica para todas as máquinas da rede que deixam esse serviço ativado. Para isso, primeiro criamos um servidor através de "End Services→Serve-PT". Conecte no switch com um cabo par trançado par-a-par. Uma vez funcionando corretamente, clique no servidor e vá no botão "INTERFACE→Fast Ethernet". Configure um IP, por exemplo 69.42.24.1. Em Subnet Mask coloque 255.255.255.0.

Agora vá ao botão "SERVICES→DHCP". Você verá o IP que acabou de configurar com o último quarteto do IP iqual a 0 e ele fará que o máximo de conexão possível é 256 como anteriormente. Se colocássemos o Subnet Mask como 255.255.0.0 seríamos a opção de endereçarmos 65.536 computadores.

Agora será necessário configurar o Gateway Default, que será o Gateway de todas as máquinas e representa o endereço que qualquer computador utilizará quando quiser acessar algo fora da rede. Por fim, falta colocar o DNS Server que será o primeiro nível de servidor que cada computador vai acessar quando quiser o endereço de um web site. Vamos colocar o IP 40.50.60.70 que configuraremos em um outro servidor. Logo, para não ter qualquer problema agora, desative a opção do DNS desse servidor.

Servidor DNS

Um computador fazendo uma requisição DHCP bem sucedida

Agora vamos criar um web site e o primeiro nível de um servidor DNS. Crie um novo servidor e conecte no switch. Agora configure o IP do servidor exatamente o mesmo que colocamos para ser o DNS Server acima, ou seja 40.50.60.70.

Agora clique no botão "SERVICES→HTTP" e lá será configurada a página desse servidor. Se quiser deixe a default. Agora vá no botão "SERVICES→DNS" e vamos configurar o endereço da página principal desse servidor. Coloque em "Domain Name" um endereço qualquer, como [1] e o IP desse servidor (40.50.60.70). Podemos configurar outros sites. Por exemplo, se criarmos o site [2] e um ip como "100.50.50.50".

Rastreando um Pacote

Vamos entrar no laboratório 1 e visualizar um simples pacote trafegar pela rede. Deixe o programa no modo Simulação (Simulation). Clique em P para adicionar um simples pacote PDU. Vamos clicar entre um computador de origem e um de destino.

Então vamos rastrear os pacotes trocados. No modo simulação clique em "Capture/Forward" para vermos passo a passo o que vai acontecendo. Poderá sempre se clicar no envelope que aparece nos computadores para ver o conteudo do pacote. Se clicarmos no primeiro envelope no início da troca de mensagem, veremos que ele estará na porta de saida e se clicar em "Outbound PDU Details" verá o que está nesse pacote.

A rede realizará os seguintes passos:

O computador de origem enviará o pacote para o Hub.
O Hub por sua vez enviará para todos os computadores conectados a ele.
Apenas o computador de destino aceitará o pacote. Todos os outro descartarão, pois checam o IP destinatário e veem que não são dele.
O computador destinatário, por sua vez envia uma mensagem de sucesso, enviando para o HUB.
Mais uma vez o hub envia o pacote para todos os outros computadores.
O computador de origem recebe o pacote e todos os outros descartam.