Reti di Calcolatori Simulatore di Rete GNS3 · Capitolo 1 Introduzione In informatica i simulatori...

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


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


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


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


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


Fig. 10

e configura l’interfaccia di rete del dispositvo in NM-16ESW

Fig. 11

11


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


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


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


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


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


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

20

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.

22

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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