Расширение возможностей проекта VPCS при моделировании IPv6-адресации с использованием программного эмулятора компьютерных сетей GNS3 (Леонид Чашкин, OSEDUCONF-2024)

Ссылки сюда (1) →

Короткая ссылка: 20240630J

Докладчик

Леонид Чашкин

Данная работа посвящена развитию проекта VPCS при моделировании компьютерных сетей в программном эмуляторе .

В работе предлагается решение проблемы ограниченных возможностей виртуальных компьютеров VPCS при моделировании IPv6-адресации в .

Разработан механизм добавления и использования статического маршрута по умолчанию при IPv6-адресации для виртуальных компьютеров VPCS.

Презентация

300px

Thesis

В настоящее время огромное значение приобретает использование IPv6-адресации, которая решает проблему недостатка адресов в протоколе IPv4. В связи с этим важным аспектом во время обучения администрированию компьютерных сетей становится моделирование IPv6-адресации. Тем не менее, на данный момент в этой области существует проблема ограниченности функционала некоторых эмуляторов (например, ). Целью данной работы является решение проблемы моделирования статической IPv6-адресации в программном эмуляторе с использованием виртуальных компьютеров VPCS.

Среди основных инструментов для моделирования компьютерных сетей можно выделить такие программные продукты, как Cisco Packet Tracer и . Cisco Packet Tracer (CPT) — проприетарная программа для моделирования сетей, выпускаемая компанией Cisco Systems.  (Graphical Network Simulator) — программный эмулятор сети с открытым исходным кодом, распространяемый под лицензией GNU GPL.

В работе приведён сравнительный анализ достоинств и недостатков наиболее распространённых систем моделирования, по результатам которого наибольшим числом сильных сторон обладают и Cisco Packet Tracer. Среди значимых преимуществ их использования выделяют дружественный графический интерфейс и поддержку сразу двух семейств операционных систем — Linux и Windows. Основным недостатком Cisco Packet Tracer является работа исключительно с сетевыми устройствами Cisco, в то время как в имеется возможность использовать образы виртуальных машин на различных операционных системах.

В моделировании компьютерных сетей выделяют 2 основные категории устройств: сетевые устройства, используемые для маршрутизации и передачи трафика в сетях, а также конечные устройства, которые можно использовать для генерации трафика и проверки связности сети. В качестве последних могут использоваться образы виртуальных машин, а также специальное ПО с базовыми сетевыми командами, например, проект VPCS.

VPCS (Virtual PC Simulator) — проект с открытым исходным кодом, который позволяет эмулировать до 9 персональных компьютеров во время моделирования сети. Небольшой объём потребляемых ресурсов по сравнению с виртуальными машинами составляет основное преимущество VPCS. Тем не менее, данного функционала вполне достаточно для задач моделирования сети. VPCS входит в комплект программного эмулятора , что позволяет использовать его в проектах без дополнительной установки и настройки. Однако во время моделирования проекта компьютерной сети в была выявлена проблема невозможности установки статического маршрута по умолчанию при IPv6-адресации в виртуальном компьютере VPCS.

Для добавления функционала установки статического маршрута по умолчанию в виртуальных компьютерах VPCS требовалось доработать парсинг команды ip для установки IP-адреса, а также изменить логику отправки пакетов. Парсинг команды состоит из определения элементов, которые были переданы в команду: IPv6-адрес, маска и маршрут по умолчанию. При этом маска может быть не задана или записана как после IPv6-адреса, так и после маршрута по умолчанию. Также были добавлены соответствующие предупреждения, информирующие пользователя о невозможности установки введённых параметров IP-адреса (IPv6-адрес устройства не должен совпадать с маршрутом по умолчанию; маршрут по умолчанию должен находиться в той же подсети) — при данных ошибках маршрут по умолчанию игнорируется. При успешной установке IP-адреса пользователю выводится информация об установленном адресе и маршруте по умолчанию, если он был задан в команде, а в противном случае — установленный ранее маршрут удаляется. Различные варианты установки IP-адреса с предупреждающими сообщениями приведены в листинге: Различные варианты установки маршрута по умолчанию. <source lang="bash"> PC1> ip 2001:a::10/64 2001:a::1 PC1 : 2001:a::10/64 GATEWAY : 2001:a::1

PC1> ip 2001:a::10/64 2001:a:0::10 Warning: gateway should not be equal to IP, gateway will be ignored PC1 : 2001:a::10/64

PC1> ip 2001:a::10/64 2001:b:0::1 Warning: gateway should be inthe same net, gateway will be ignored PC1 : 2001:a::10/64 </source>

При установленном статическом маршруте по умолчанию пакеты будут отправляться по данному адресу. Если MAC-адрес узла маршрута по умолчанию отсутствует в таблице MAC-адресов, то будет отправлен запрос Neighbor Solicitation для определения MAC-адреса узла. Тестирование разработанного функционала осуществлялось в программном эмуляторе . Для этого была спроектирована небольшая компьютерная сеть, состоящая из 2 маршрутизаторов и 2 конечных устройств, подключённых к каждому маршрутизатору соответственно:

Топология компьютерной сети

В качестве маршрутизаторов использовались образы виртуальных машин с установленной операционной системой «Альт Сервер», а в качестве конечных устройств — виртуальные компьютеры VPCS. На маршрутизаторах установлены IPv6-адреса, а также маршрут до удалённой сети. На конечных устройствах настроены IPv6-адреса и маршруты по умолчанию. Утилита ping на обоих конечных устройствах показывает, что связность присутствует:

Проверка связности с помощью утилиты ping

Таким образом, можно сделать вывод, что тестирование пройдено успешно и разработанный функционал установки маршрутов по умолчанию в IPv6-адресации работает корректно на виртуальных компьютерах  VPCS и может использоваться при моделировании статической IPv6-адресации.

640px