GNS3仿真系統(tǒng)應(yīng)用探討

1目錄GNS3 仿真系統(tǒng)應(yīng)用研究 .0一、論文摘要 .2二、GNS3 軟件簡(jiǎn)介 .3（一） GNS3 軟件介紹 .3（二） GNS3 功能 .3（三） GNS3 模塊簡(jiǎn)介 .3（四） GNS3 安裝配置 .4（五） GNS3 與其他仿真軟件的比較 .5三、仿真模塊詳解 .6（一） 路由器 .6（二） 交換機(jī) .9（三） 防火墻 .11（三） 虛擬主機(jī) .16四、 GNS3 的應(yīng)用 .20（一） 課程應(yīng)用 .20（二） 訓(xùn)練應(yīng)用 .28五、 典型案例分析 .31（一）小型辦公室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.31（二） 小型校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.32六、研究過程中遇到的問題和解決方法 .36（二） 遇到的問題 .36（二） 解決方法 .36七、收獲和體會(huì) .36八、致謝 .37附錄 參考 文獻(xiàn) .372一、論文摘要仿真軟件英文名是 simulation software ，專門用于仿真的計(jì)算機(jī)軟件。它與仿真硬件同為仿真的技術(shù)工具。仿真軟件是從 50 年代中期開始發(fā)展起來的。它的發(fā)展與仿真應(yīng)用、算法、 計(jì) 算機(jī)和建模等技術(shù)的發(fā)展相輔相成。仿真軟件的目標(biāo)是不斷改善面向問題、面向用戶的模塊描述能力和對(duì)模型實(shí)驗(yàn)的功能。我們本次的課題研究就是基于仿真軟件系統(tǒng)這一方面。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，人們的日常生活越來越離不開網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，在快節(jié) 奏的生活和工作環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)的搭建和配置的合理性和安全性等方面就成了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如何使用最低的成本和技術(shù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，成為了一項(xiàng)研究課題。而 GNS3 軟件的出現(xiàn)為設(shè)計(jì)和配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮峁┝似脚_(tái)和技術(shù)支持，是仿真軟件中的佼佼者。GNS3包含了路由器，交換機(jī)，防火墻，主機(jī)等一系列的模塊，我們可以通過自己的需求，運(yùn)用不同的模塊搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜铜h(huán)境。同時(shí)，我們也可以利用 GNS3 與多種軟件的相互關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的抓包，配置路由，安全防護(hù)等功能。我畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是掌握 GNS3 的功能和使用方法并熟練在 GNS3 的 軟件環(huán)境下路由拓?fù)湓O(shè)計(jì)以及安全防 護(hù)的相關(guān)操作。3二、GNS3 軟件簡(jiǎn)介（一） GNS3 軟件介紹GNS3 是一款優(yōu)秀的具有圖形化界面可以運(yùn)行在多平臺(tái)（包括Windows, Linux, and MacOS 等）的網(wǎng)絡(luò)虛擬軟 件。Cisco 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理員或是想要通過 CCNA,CCNP,CCIE 等 Cisco 認(rèn)證考試的相關(guān)人士可以通過它來完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作。同時(shí)它也可以用于虛擬體驗(yàn) Cisco 網(wǎng)際操作系統(tǒng) IOS 或者是 檢驗(yàn)將要在真實(shí)的路由器上部署 實(shí)施的相關(guān)配置。GNS3 整合了如下的軟件：Dynamips：一款可以讓用戶直接運(yùn)行 Cisco 系統(tǒng)(IOS) 的模擬器Dynagen：是 Dynamips 的文字顯示前端Qemu：PIX 防火墻設(shè)備 模擬器。Winpcap：windows 平臺(tái)下一個(gè)免費(fèi)，公共的網(wǎng)絡(luò)訪問系統(tǒng)。開發(fā)winpcap 這個(gè)項(xiàng)目的目的在于 為 win32 應(yīng)用程序提供 訪問網(wǎng)絡(luò)底層的能力。（二） GNS3 功能1.設(shè)計(jì)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.模擬 Cisco 路由設(shè)備交換機(jī)和 PIX 防火墻等3.仿真簡(jiǎn)單的 Ethernet, ATM 和幀中繼交換機(jī)4.能夠裝載和保存為 Dynamips 的配置格式，也就是說對(duì)于使用dynamips 內(nèi)核的虛擬軟 件具有較好的兼容性5.支持一些文件格式(JPEG, PNG, BMP and XPM)的導(dǎo)出重要提示: 用戶必須自行準(zhǔn)備需要使用的 IOS 文件。（三） GNS3 模塊簡(jiǎn)介GNS3 軟件所支持的模塊包括路由器 C1700 系列，C2600 系列，C2961 系列，C3600 系列，C3700 系列，C7200 系列；Pix 和 asa 系列防火墻；atm 網(wǎng)橋 ，ethernet 和 atm 系列交換機(jī)；qemu 和 virtualbox 系列服務(wù)器以及用戶主機(jī)等。GNS3 主界面分為四個(gè)主要區(qū)域，如下圖所示。在最左邊部分列出了支持的節(jié)點(diǎn)類型(node type)，可以看到有不同平臺(tái)的路由器圖標(biāo)、一4個(gè) PIX 防火墻、 Ethernet 交換機(jī)、 ATM bridge、Frame relay 交換機(jī)和一個(gè) Cloud(云)。最右邊部分提供了所創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膮R總信息，在創(chuàng)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，拓?fù)?匯總將幫助你更好的理解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹NS3 窗口中間包括兩個(gè)部分。上面的是創(chuàng) 建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓ぷ鲄^(qū)，下面部分叫做控制臺(tái)(console)，可以運(yùn)行某些 Dynagen 命令。圖 2.1 gns3 整體視圖（四） GNS3 安裝配置第一步：利用 GNS3 安裝包進(jìn)行傻瓜安裝。第二步：進(jìn)行 ios 的配置，點(diǎn)擊 GNS3 的 Edit 菜單，選擇“IOS image and hypervisors”， 在標(biāo)簽頁 “IOS images”中，點(diǎn)擊后查找自己所準(zhǔn)備的IOS 映像文件并點(diǎn)擊“open” 按鈕。此 IOS 文件將作為 GNS3 的 image 文件。點(diǎn)擊“Platform”的下拉箭頭，選擇 IOS 映像文件所對(duì)應(yīng)的路由器平臺(tái)。點(diǎn)擊“Model” 的下拉箭 頭，選擇 IOS 映像文件所 對(duì)應(yīng)的路由器型號(hào)（一般情況下，GNS3 會(huì)自動(dòng)配置平臺(tái)和型號(hào)）。此后，我們?cè)谑Ｏ碌呐渲弥薪邮?GNS3 的默 認(rèn)值。點(diǎn)擊“Save”按鈕保存配置，并點(diǎn) 擊“Close”按鈕結(jié)束關(guān)于 IOS 的配置（需要注意的是 ios 映像文件需要用戶自己下載）。第三步：經(jīng)過以上步驟后，我們就可以通過 GNS3 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)了。5（五） GNS3 與其他仿真軟件的比較Dynamips 作為一款十分優(yōu)秀的 Cisco 路由器模 擬軟件， 實(shí)驗(yàn)?zāi)M效果遠(yuǎn)比 Boson NetSim 更加真實(shí)可信。Boson NetSim 是對(duì) IOS 命令行的模擬，而 Dynamips 是通過在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建運(yùn)行 IOS 的虛擬機(jī)來真正運(yùn)行 IOS 實(shí)現(xiàn)對(duì) Cisco 路由器的模擬。Gynagen 是一種基于文本的 Dynamips 前端系統(tǒng)，初學(xué)者使用Dynamips 時(shí)總 是感覺存在一定程度的不便和困難。當(dāng)前，如果對(duì)Dynamips 非常熟悉，無須任何前端系統(tǒng)就可以很好地進(jìn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模擬。就像一個(gè)用戶可以在命令行中能實(shí)現(xiàn)在圖形界面中完成的所有任務(wù)一樣。GNS3 的推出在一定程度上解決了 Dynamips 不如 Boson NetSim 易用的問題，受到了 Dynamips 初學(xué)者的歡迎。Dynamips 的圖形化前端系統(tǒng)除了 GNS3 外，還有 GynamipsGUI。但 GNS3 除了像 GynamipsGUI 能夠可視化地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫?，還可以直接利用 GNS3 完成相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)。因此，將 GNS3 看作一種基于 Dynamips 的 Cisco 路由器集成模擬環(huán)境并不為過。6三、仿真模塊詳解（一） 路由器1.模擬方法路由器的模擬方法相對(duì)簡(jiǎn)單，從互聯(lián)網(wǎng)上下載你需要的路由器系列ios 文件，然后 進(jìn)入 GNS3 的界面，選擇菜單中的編輯一欄，再選擇其中的“ios 和 hypervisors”選項(xiàng)，會(huì)彈出對(duì)話框，如圖：圖 3.1 進(jìn)入 ios 文件設(shè)置界面7圖 3.2 ios 文件設(shè)置在 Image file 欄里選擇要使用的 ios 文件存儲(chǔ)路徑，其他 選項(xiàng)會(huì)自動(dòng)更新。最后點(diǎn)擊保存我們就可以使用所下載路由器系列了。2.路由器的使用和配置點(diǎn)擊最左邊 Node Type 中的某個(gè)路由器圖標(biāo)，注意該路由器得是你配置了 IOS 映像的型號(hào)，我 們使用 Router c3600 平臺(tái)。將一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)拖到工作區(qū)后便有了一個(gè)可供配置的路由器，如下圖所示。8圖 3.3 路由器配置右鍵單擊路由器，選擇“配置”菜單項(xiàng)，可以對(duì)路由器的內(nèi)存，插槽和 mac 地址進(jìn)行配置。右鍵單擊路由器，選擇“開始”使路由器開始運(yùn)行。再一次右鍵單擊路由器，選擇 “Console”，將打開 telnet 控制臺(tái)，（作者使用 securecrt 軟件與 GNS3 的 telnet 控制臺(tái) 綁定）如圖所示。圖 3.4 securecrt console 界面9利用控制臺(tái)可以對(duì)路由器配置相關(guān)的命令和參數(shù)，并設(shè)置相應(yīng)端口的 ip 和路由協(xié)議。當(dāng) IOS 運(yùn)行時(shí)，它將消耗幾乎 100%的 CPU 處理能力，使得計(jì)算機(jī)的運(yùn)行變得異常緩慢。但是，選擇合適的 idlepc 值可以有效降低 CPU 利用率。所以我們?cè)谶\(yùn)行路由器之前需要設(shè)置路由器的 idlepc 值：在GNS3 主窗口中，右鍵單擊路由器，選擇“Idle PC”。GNS3 將花費(fèi)一段時(shí)間來計(jì)算一個(gè) Idle PC 值，然后會(huì)出現(xiàn)如下圖 所示的窗口。如果點(diǎn)擊下拉箭頭，將會(huì)看到多個(gè)可能的 idlepc 值，較好的 idlepc 值前打上了星號(hào)。選擇一個(gè)帶星號(hào)的 idlepc 值并點(diǎn)擊“OK”按鈕（如果沒有 帶星號(hào)的值，則選擇一個(gè)較大的值）。圖 3.5 路由器的 idle 計(jì)算3.路由器各適配器的功能NM-16ESW 支持 16 個(gè) Fastethernet 接口( 交換模塊,在使用此模塊做交換實(shí)驗(yàn)時(shí)候,請(qǐng)使用 no ip routing 關(guān)閉端口路由)NM-1E 支持 1 個(gè) Ethernet 接口NM-1FE-TX 支持 1 個(gè) Fastethernet 接口NM-4E 支持 4 個(gè) Ethernet 接口NM-4T 支持 4 個(gè) serial 接口（二） 交換機(jī)1.模擬方法10交換機(jī)的模擬方法和路由器類似，但交換機(jī)的 ios 文件需要用戶單獨(dú)下載，部分交換機(jī)系列屬于路由器的 C3700 系列。我們用同樣的方式模擬好 C3700 系列的交換機(jī)（這里不做過多 贅述）。2.交換機(jī)的使用和配置交換機(jī)的配置比路由器相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要通過 telnet 控制臺(tái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，從 nodes type 窗口中選擇一個(gè)已經(jīng)配置了 ios 映像文件的交換機(jī)型號(hào)，將其節(jié)點(diǎn)拖到工作區(qū)后就可以模擬一個(gè)交換機(jī)了，如圖：圖 3.6 交換機(jī)虛擬右鍵單擊交換機(jī)，通過“配置”可以對(duì)交換機(jī)