PEC2 enunciado 2021-v2 PDF

Preview

Summary

PEC 2: Redes EthernetPresentaciónEsta PEC cubre los siguientes capítulos del curso CCNA de Cisco: Curso Introduction to Networks (ITN): ● Capítulo 6: Capa de enlace de datos ● Capítulo 7: Conmutación Ethernet Curso Switching, Routings and Wireless Essentials (SRWE): ● Capítulo 1: Configuración básic...

Description

PEC 2: Redes Ethernet

Presentación Esta PEC cubre los siguientes capítulos del curso CCNA de Cisco: - Curso Introduction to Networks (ITN): ● Capítulo 6: Capa de enlace de datos ● Capítulo 7: Conmutación Ethernet - Curso Switching, Routings and Wireless Essentials (SRWE): ● Capítulo 1: Configuración básica de dispositivos ● Capítulo 2: Conceptos de conmutación ● Capítulo 3: VLAN ● Capítulo 12: Conceptos de WLAN ● Capítulo 13: Configuración de WLAN Y también la bibliografía complementaria del libro "Computer Networks: A top-down approach" ● ● ● ● ● ● ● ●

6.1 Introduction to the Link Layer 6.3.2 Random Access Protocols 6.4.2 Ethernet 6.4.3 Link-Layer Switches 6.4.4 Virtual Local Area Networks (VLANs) 7.3.1 The 802.11 Architecture 7.3.2 The 802.11 MAC Protocol 7.3.3 The IEEE 802.11 Frame Objetivos Esta PAC tiene por objetivo que el estudiante:

● Demuestre una buena comprensión del funcionamiento de las redes de área local y del nivel físico de la comunicación de datos. Competencias Les competencias consideradas en esta PEC son: ● Capacidad para analizar la arquitectura y organización de los sistemas y aplicaciones informáticas en red. ● Conocer las tecnologías de las comunicaciones actuales y emergentes y saber cómo aplicarlas convenientemente para diseñar y desarrollar soluciones basadas en sistemas y tecnologías de la información. ● Capacidad para administrar y gestionar los sistemas operativos y las comunicaciones en una red de ordenadores.

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 1

● Capacidad para proponer y evaluar diferentes alternativas tecnológicas para resolver un problema específico. Descripción del PEC a realizar La PEC consta de 4 ejercicios. El tiempo estimado necesario para resolver toda la prueba es de aproximadamente 12 horas. La valoración de los años es: 25%, 25%, 20% y 30% respectivamente para cada uno de ellos. La evaluación de la prueba evaluará tanto la corrección de las respuestas como la explicación de cómo se ha alcanzado. Preguntas sin justificación, o justificaciones incorrectas recibirán una puntuación de 0.

Formato y fecha de entrega La PEC se debe entregar antes del día 4 de Abril de 2021 a les 23:59. El formato de entrega de la memoria puede ser: .odt, .pdf, .doc., junto con la simulación .pkt de la pregunta 4, todo archivado con un .zip por ejemplo. Nota: Propiedad intelectual A menudo es inevitable, al producir una obra multimedia, hacer uso de recursos creados por terceras persones. Es por tanto comprensible hacerlo en el marco de una práctica de los estudios del Grado Multimedia, siempre y cuando se documente claramente y no suponga plagio en la práctica. Por tanto, al presentar una práctica que haga uso de recursos ajenos, se debe de presentar juntamente con ella un documento en el que se detallen todos ellos, especificando el nombre de cada recurso, su autor, el lugar donde se obtuvo y su estatus legal: si la obra está protegida por el copyright o se acoge a alguna otra licencia de uso (Creative Commons, licencia GNU, GPL...). El estudiante tendrá que asegurarse que la licencia que sea no impida específicamente su uso en el marco de la práctica. En caso de no encontrar la información correspondiente tendrá que asumir que la obra está protegida por el copyright. Además tendrán que adjuntar los ficheros originales cuando las obras utilizadas sean digitales, y su código fuente si corresponde. Otro punto a considerar es que cualquier práctica que haga uso de recursos protegidos por el copyright no podrá en ningún caso publicarse en Mosaic, la revista del Graduado en Multimedia en la UOC, a no ser que los propietarios de los derechos intelectuales den su autorización explícita.

Pregunta 1 (25%) – Switching Ethernet Contamos con la siguiente topología de red de área local de una organización:

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 2

La red se organiza jerárquicamente con un Switch principal (Sw-P), que está conectado con 3 conmutadores de distribución(SwD-1, SwD-2 y SwD-3), que dan servicio a los diferentes equipos de acceso, que consisten en conmutadores(SwA), concentradores (HA) y puntos de acceso (AP). Las velocidades de cada enlace son las que figuran en la topología. Cada uno de los equipos de acceso proporciona servicios a los siguientes equipos: Equipos de acceso Conmutador de acceso (SA) Concentrador de acceso (HA) Punto de acceso (AP)

Nº de estaciones de trabajo a las que presta servicio 15 terminales / conmutador 8 terminales / concentrador 10 terminales / punto de acceso

Velocidad del canal 1Gbps 100Mbps 802.11n

La velocidad teórica de los puntos de acceso por el estándar 802.11n, es de 600Mbps, pero dependerá de la modulación y el esquema de codificación (MCS – Modulation and Coding Scheme) que implementen los diferentes dispositivos. En la mayoría de los casos, los dispositivos finales no exceden el MCS requerido por el estándar, que es 8, por lo que supondremos que la velocidad máxima de cada dispositivo con el Punto de Acceso será de 150Mbps. a) Indica en qué modo se transmitirán los diferentes equipos y qué protocolo de acceso al medio se utilizará en cada caso. Equipamiento de acceso Conmutador de accés (SA) Concentrador de accéso (HA) Punto de acceso (AP)

Modo de transmissión Duplex Semiduplex Semiduplex

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Protocolo de acceso al medio CSMA/CD CSMA/CA

Primavera 2021

pág 3

Si tenemos en cuenta que la máxima eficiencia de los conmutadores es del 100%, los concentradores del 80% y los puntos de acceso del 60%, y que el ancho de banda de cada dispositivo se puede calcular de la siguiente manera: Ancho banda puerto solida Ancho banda puerto entrada conmutador = -------------------------------------∑ dispositivos conectados

Ancho banda puerto -------------------------------------------------------

Ancho banda puerto salida * Rendimiento entrada concentrador = ∑ dispositivos

conectados Ancho banda máximo del canal * Rendimiento Ancho banda Punto de Acceso = ---------------------------------------------------------------∑ dispositivos conectados Quiere calcular la velocidad efectiva de cada uno de los dispositivos finales en los siguientes casos. Indica en cada caso si hay algún dispositivo que haga de cuello de botella. b) Sólo transmiten los terminales conectados a los conmutadores de acceso (SwA) - El conmutador trasmite a 1G cada puerto. -Si quiere llegar a equipos finales de concentrador la velocidad se reduce a 80M / ∑ dispositivos conectados. - Si quiere llegar a equipos finales del Punto de Acceso la velocidad se reduce a 60M / ∑ dispositivos conectados. - Si quiere llegar a R. Si varios dispositivos finales transmiten a 1G entre Sw-D1 y P habrá un cuello de botella ya que el enlace es de 1G. La velocidad del enlace entre Sw-D1 y Sw-P sería de 1G / ∑ dispositivos conectados. c) Sólo transmiten los terminales conectados a los Concentradores (HA) - Cada concentrador transmite a 100M. El ancho de banda a la salida del Hub será de 80M / ∑ dispositivos conectados. -Si quiere llegar a equipos finales del conmutador no tendrá problemas de cuello de botella ya que los enlaces son de 1G entre Sw-P y Sw-D y Sw-D y Sw-A. - Si quiere llegar a equipos finales del Punto de Acceso la velocidad se reduce a 60M / ∑ dispositivos conectados. - Si quiere llegar a R no tendrá problemas de cuello de botella ya que los enlaces son de 1G y 10G entre Sw-p y R. d) Sólo transmiten los terminales conectados a los Puntos de Acceso (AP) - Cada AP transmite a 100M. El ancho de banda a la salida del AP será de 60M / ∑ dispositivos conectados. Si quiere llegar a equipos finales del conmutador no tendrá problemas de cuello de botella ya que los enlaces don de 1G entre Sw-P y (Sw-D1 y Sw-D2 y Sw-D3).

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 4

- Si quiere llegar a equipos finales del concentrador tampoco tendrá problemas de cuello de botella ya que el ancho de banda a estos será superior 80M / ∑ dispositivos conectados. - Si quiere llegar a R no tendrá problemas de cuello de botella ya que los enlaces son de 1G y 10G entre Sw-p y R. e) Están transmitiendo todos los terminales al mismo tiempo hacia Internet a su máxima velocidad. - En enlace entre Sw-P y R es de 10G. Aunque en la red haya un número elevado de equipos finales la suma de los tres enlaces hacia Sw-P no pasa de 3G así que no habrá cuello de botella.

f) ¿En función de la respuesta anterior, qué cambios propondrías para mejorar la velocidad efectiva de los terminales finales? - Ampliar el enlace entre Sw D1 y Sw-P. Pregunta 2 (25%) – La capa de enlace de datos a) Complete los campos que faltan en las siguientes tablas -

Trama Ethernet (IEEE 802.3) SFD

Datos

7 bytes -

2 bytes Trama WiFi (IEEE 802.11) Dirección 1

Datos 2 bytes

FCS

6 bytes

Se propone estudiar el tiempo completo de envío de una trama de datos de tamaño MÁXIMO permitido entre 2 equipos en las siguientes situaciones. Para cada caso, realiza un diagrama espacio tiempo de forma NO numérica, indicando las diferentes tramas que se producen, de forma similar a la siguiente (no se evaluará la calidad del dibujo):

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 5

NOTA: Cuando se solicita el tiempo completo de envío de una gráfica de datos, se entiende el tiempo que va desde que la estación de origen hace la primera señalización para iniciar la transmisión, hasta que la trama de datos llega a la estación de destino. b) Conectado directamente a través de un cable Ethernet. Considere el tiempo de propagación de la trama indiferente, y que el tiempo de procesamiento del PC será de 20 µs.

c) Conectado a través de un conmutador FastEthernet. Ten en cuenta que el conmutador funciona en el modo Store&Forward, que el tiempo de propagación también es indiferente y que el tiempo de procesamiento también será de 20 µs.

d) Repite los cálculos de los 2 apartados anteriores, teniendo en cuenta que los cables Ethernet son de 50 metros cada uno, y que la velocidad de propagación es de 2,10

8

m/s. ¿La variación en el tiempo completo del envío de una trama es significativo?

e) Se configura el conmutador del apartado c) para trabajar con las dos variantes del conmutación de Cut-Through (Fast Forward y Fragment Free), con el objetivo de mejorar el tiempo de procesamiento. Haz una breve explicación de sus características y calcula de nuevo el tiempo de transmisión completo de la trama de datos, y compararlos con los tiempos obtenidos entre las secciones b) y c). Nota: en esta sección consideramos los tiempos de propagación indiferentes.

f) Conectados a través de un encaminador WIFI a una distancia de 40 metros entre cada PC y el encaminador WiFi. El tiempo de procesamiento del Encaminador WiFi también será de 20 µs.

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 6

Ten en cuenta que la trama WiFi utiliza el protocolo CSMA/CA con señalización RTS/CTS, tal y como se muestra a la siguiente figura: PCA

DIFS-RTS

Encaminador WiFi

SIFS-TRAMAw

SIFS – ACK

DIFS-RTS

SIFS-CTS

Tprop

TRAMAw

SIFS-TRAMAw

SIFS – ACK

Tproc

PCB SIFS-CTS

TRAMAw

Tprop

Tproc

Y que es consideraran los siguientes parámetros: ● Tamaño tramas de control (RTS, CTS y ACK) = 20 bytes (incluye cabecera). ● Tamaño señalización SIFS =10 µs; DIFS = 50 µs. ● Tiempo de Backoff CSMA/CA =0 µs. 8

● Velocidad propagación ondas electromagnéticas = 2·10 m/s. ● Son conocidas todas las direcciones MAC (tablas MAC llenas). ● Velocidad de la red WiFi = 150 Mbps Pregunta 3 (20%) – Resolución de direcciones Dado el siguiente esquema de red:

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 7

Nota: En este esquema de la PEC2 podéis considerar que estos dos conmutadores multicapa SWL3_A y SWL3_B son como dos Routers. a) Indica los dominios de colisión y de difusión existentes a la red.

b) ¿Qué información se almacena en las tablas MAC? c) ¿Hay algún dispositivo de red en el escenario propuesto que no tendrá taula MAC? Explica el motivo. d) En el simulador Packet Tracer, ¿qué comando tendrías que utilizar para ver la tabla MAC en cada uno de los dispositivos de la figura? ¿Y para borrar su contenido? Mostrar taula MAC

Esborrar taula MAC

Conmutadores L2 e) ¿Qué formato tiene la dirección MAC? ¿Por qué se utiliza?

f) La dirección MAC de un dispositivo, ¿se puede cambiar? Explica brevemente en que consiste un ataque de MAC Spoofing. g) ¿Cómo se añaden nuevas entradas a la tabla MAC de un conmutador? Explica brevemente en que consiste una inundación (flooding) de la taula de direcciones MAC.

h) Suponiendo que los dispositivos finales y los conmutadores parten de la taula MAC vacía, se pide rellenar las siguientes tablas con las direcciones MAC y los puertos para cada conmutador, en los siguientes casos: NOTA: Ten en cuenta que la cantidad de filas de la tabla, no se corresponde con la cantidad de entradas que habrá en cada dispositivo, y que cada caso parte de la tabla MAC vacía. NOTA 2: Se puede asumir que los dispositivos finales conocen las direcciones MAC de sus vecinos de la red local. Por lo tanto en este ejercicio no hay que tener en cuenta el protocolo Network Discovery (ND) que se explica más adelante en los materiales. h1) Se ejecuta el comando “ping 2001:ACAD:1OC:1::20" desde el PC1 Tabla MAC SWL2 Dirección MAC

Puerto

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 8

h2) Se ejecuta el comando “ping 2001:ACAD:1OC:2::30" desde el PC2 Tabla MAC SWL2 Dirección MAC

Puerto

h3) Se ejecuta un ping desde el PC2 al Server. Tabla MAC SWL2 Dirección MAC

Puerto

h4) Se ejecutan los siguientes comandos: -

PC1>ping 2001:ACAD:1OC:3::50 PC4>ping 2001:ACAD:1OC:5::100 Tabla MAC SWL2

Dirección MAC

Puerto

Pregunta 4 (30%) – Configuración conmutadores y WiFi Crea el siguiente escenario con el Packet Tracer. Antes de nada, indica tu nombre en el fichero Packet Tracer, a través del menú “Options” � “User Profile”. Los modelos de los dispositivos que debes utilizar y los puertos donde se den realizar las diferentes conexiones son los que se indican en el esquema.

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 9

Nota: en los conmutadores de capa 3 SW-L3 le tendrás que añadir como mínimo una fuente de alimentación en la pestaña Physical para que se encienda. En el escenario, conviven las siguientes redes: Nombre Students Teachers Management

Red 192.168.10.0/24 192.168.20.0/24 192.168.99.0/24

a) Configura las siguientes direcciones estáticamente en el escenario propuesto: Equipo PC-Student 1 PC-Teacher 1 SW1 SW-L3

Interficie Fa0 Fa0 VLAN99 VLAN10 VLAN20 VLAN99

IPv4 192.168.10.10 192.168.20.10 192.168.99.10 192.168.10.1 192.168.20.1 192.168.99.1

Prefijo /24 /24 /24 /24 /24 /24

Modifica el hostname de los diferentes conmutadores según la siguiente nomenclatura: _ Por ejemplo, el hostname de SW1 sería SW1_nombre_apellido. Nota: en los PCs, también tendrás que configurar el “Default Gateway”, que será la dirección IP de la misma red configurada en SW-L3. Haz una captura de pantalla en cada tipo de dispositivo que demuestre que has realizado la configuración solicitada.

b) Explica qué tecnología tendremos que implementar en los conmutadores de capa 2 (2960) con el fin de que puedan haber dispositivos de 2 redes distintas (Students y Teachers), y que trabajen de manera totalmente aislada entre ellas. Explica las principales ventajas del uso de esta tecnología.

Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 10

c) Los puertos de un conmutador se pueden configurar en modo acceso o troncal. Explica brevemente sus características y explica cómo se realiza la configuración en los equipos.

d) Crea las siguientes VLANs en todos los conmutadores e indica como lo haces. VLAN ID 10 20 99

Name Students Teachers Management

e) Configura los puertos en SW1 para que queden de la siguiente manera: Ports FastEthernet0/1-8 FastEthernet0/9-16 FastEthernet0/24

VLAN Students Teachers Management

Haz una captura de pantalla en uno de los conmutadores donde se vea claramente el hostname del conmutador y la asignación realizada.

f) Utiliza el modo simulación en el Packet Tracer y comprueba si hi hay conectividad entre los 2 PCs que están conectados al mismo conmutador (PC-Student 1 con PC-Teacher 1). Explica que ha pasado con la comunicación y el motivo.

g) Configura los puertos en los diferentes conmutadores para que esté permitido el tráfico de las siguientes VLANs: Equipo SW1 SW-L3

Interficie Gi0/1 Gi1/0/1

VLAN Nativa 99

VLANs permitidas 10,20,99

¿Qué tipo de puerto has de configurar? Haz una captura de pantalla de SW-L3 donde se vea el hostname del equipo y que los puertos indicados están perfectamente configurados y en funcionamiento. Nota: en los conmutadores de capa 3, antes de configurar les interfícies en el mode solicitado, se debe especificar manualmente el mecanismo de encapsulación con el siguiente comando: SW-L3_solution(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q

h) Habilita el encaminamiento entre las diferentes redes del conmutador de capa 3 (SW-L3) con el siguiente comando: Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2021

pág 11

SW-L3_solution(config)#ip routing Repite el test de conectividad indicado en el apartado 4f). En el modo simulación, revisa el formato de la PDU (haz captura de pantalla) y compara con la trama que has presentado a la pregunta 2a. ¿En todos los tramos de la comunicación pasa lo mismo?

i) Indica los nuevos campos que se han añadido a la trama Ethernet.

Añadir conectividad WiFi a la red Queremos añadir acceso a la red a través de WiFi. Para hacerlo, deberás añadir un Punto de Acceso WiFi (AP) i configurar el conmutador SW-L3 para la nueva red WiFi, que tendrá el siguiente direccionamiento: Nombre Students

Red 192.168.30.0/24

SW-L3 j) Añade una nova VLAN a SW-L3 con las siguientes características e indica como lo has hecho. VLAN ID 30

Name WiFi

k) Añade la siguiente configuración a SWL3: Ports GigaEthernet1/0/10

VLAN WiFi

Haz una captura de pantalla donde se vea claramente el hostname de SW-L3 y los puertos asignados a cada VLAN.

l) Configura el siguiente direccionamiento estáticamente a SW-L3 e indica como lo haces: Equip SW-L3

Interficie VLAN30

IPv4 192.168.30.1

Prefix /24

AP Añade un Punto de Acceso modelo AP-PT-N y lo conectas a la red tal como se indica en la figura. Telemática / EXC PAC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Prim...