Travaux Pratiques
Commutation sur Ethernet - I
Installation, configuration, monitoring et Spanning Tree
Ce TP a pour but de mettre en oeuvre et d'observer la commutation sur
Ethernet avec un ou plusieurs commutateurs (switchs). Nous utiliserons
ici des switchs de type HP ProCurve (1600M, 2424M ou 2626) et nous
intéresserons à leur installation, configuration et administration.
Exercice 1
- Installation et accès en mode console
Trois interfaces sont disponibles pour ces switchs. Le mode
console permet de se brancher directement sur le switch par
port série et d'obtenir une émulation de type VT-100. Le mode
telnet permet d'accéder au même genre de menu de configuration,
mais en utilisant le protocole Telnet au dessus d'une connexion
TCP/IP. Enfin, le mode interface de navigateur Web (ou Web
browser interface) permet d'accéder à la configuration et
supervision du switch via une connexion HTTP (pages html). Néanmoins,
ces deux derniers modes d'accès nécessitent une connexion TCP/IP, et
requièrent donc que le switch dispose d'une adresse IP.
- Mettre le switch sous tension et relier son port série à un PC.
- En début de TP, pour assurer une configuration stable et commune
à tous les switch, faire un reboot d'usine (voir note
« retour à la configuration d'usine »
ci-dessous).
- Dans un terminal du PC, lancer le communicateur série
minicom. Taper deux fois sur la touche Entrée. Si
tout se passe bien, vous entrez alors dans le menu de configuration
du switch en mode console.
- Si la connexion est refusée, tapez Crtl A - Z, puis
entrez dans la configuration de minicom avec O
(Configure Minicom). Configurez alors la sortie série
(/dev/ttyS0) à 9600 bauds et en 8N-1. Vous pouvez
également positionner le Hardware Flow Control à
No. Enregistrez cette configuration par défaut et essayer à
nouveau après être sorti du menu de configuration en tapant deux
fois sur la touche Entrée. En dernier recours, il est
possible de supprimer toutes les séquences de caractères
pré-configurées pour le mode modem.
- Lorsque minicom établit la connexion avec le switch en mode
console, une page d'accueil apparaît puis, suivant le modèle de
switch et sa configuration, vous accédez à un menu de configuration
pour les 1600M et 2424M ou à un prompt CLI pour les 2626 (voir note
« interfaces » ci-dessous). Pour des raisons
de compatibilité entre les deux modèles de switch, dans la suite de
ce TP, nous décrivons plutôt les opérations dans l'interface
« Menu » plutôt que
« CLI ». Si un mot de passe vous est demandé,
vous pouvez l'effacer (voir note « mots de
passe » ci-dessous).
- Rapport Résumez les étapes
d'installation correspondant au modèle de switch dont vous
disposez. Quels sont les avantages et inconvénients de pouvoir
supprimer les mots de passe par simple pression d'un bouton à
l'avant du switch ?
Note (interfaces) : En mode console ou telnet, les switchs
1600M et 2424M ne disposent que d'une interface sous la forme de menu
tandis que les switchs 2626 disposent par défaut d'une interface par
ligne de commande, dite CLI (Command Line Interface). Dans ce
dernier cas, on peut taper à l'invite du prompt la commande
menu
pour basculer dans une interface menu, de laquelle
on peut revenir en CLI par le choix 5. Command Line
(CLI)
.
Note (mots de passe) : Dans le cas où un mot de passe
serait requis pour entrer dans le mode console, il peut être effacé
par une pression sur le bouton Clear à l'avant du
switch. Cette opération réinitialise toutes les protections par mot de
passe de la configuration du switch.
Note (retour à la configuration d'usine) : Le retour à la
configuration « d'usine » des switchs 1600M et
2424M se fait par une pression simultanée sur les boutons
Reset et Clear, en gardant appuyé ce dernier jusqu'à
ce que le voyant Self Test commence à clignoter.
Pour les switchs 2626, il suffit dans le mode CLI de taper la commande
erase startup-config
pour faire rebooter le switch dans
sa configuration d'usine.
Exercice 2
- Attribution d'une adresse IP
Dès que le switch disposera d'une adresse IP, l'accès au mode console
sera également accessible par un simple telnet. Par défaut,
le switch est configuré pour acquérir un numéro IP par DHCP/Bootp. Il
peut également être forcé en mode manuel pour recevoir une adresse IP
précise.
- Depuis le menu principal des 2424M, aller dans 2. Switch
Management Access Configuration puis 1. IP
Configuration. Pour les 2626, depuis le prompt CLI, taper
setup
. Dans les deux cas, faire ensuite l'action
Edit, se déplacer sur IP Config [DHCP/Bootp]: et
appuyer sur la touche espace pour positionner Manual.
- Donner ensuite l'adresse IP 10.10.S.N (où S est le
numéro de votre salle, 65 ou 69, et où N est le numéro de votre
switch) à ce switch avec le masque de réseau
255.255.0.0. Faire alors l'action Save: le switch
dispose d'une adresse IP.
- Dans le même menu pour les 2626 où à partir de 3. Switch
Configuration puis 1. System Information pour les
2424M, il est possible de donner un nom au switch (pour faciliter
son identification: par exemple, SwitchN comme dans la figure
plus bas).
- Rapport Quel est la couche OSI concernée
par le travail d'un switch ? Quelle est la couche OSI
correspondant à IP ? Expliquer alors pourquoi nous attribuons
une adresse IP à nos switchs. Quelle impact pourrait avoir
l'addresse IP que vous donnez dans le
« travail » que réalise le switch dans le
LAN ?
Exercice 3
- Accès au switch sans liaison série
Puisque le switch dispose d'une adresse IP, il est possible de s'y
connecter en mode console par un telnet ou bien en mode
navigateur par HTTP. Néanmoins, soyez conscients du fait que seul le
mode console (liaison série) ne pollue pas les observations que
l'on peut faire sur le trafic: les modes telnet ou Web étant
supportés par TCP/IP, et donc transportés par Ethernet, ils génèrent
des trames Ethernet qui peuvent rendre confuses les observations que
vous devez réaliser dans la suite de ce TP.
Note: Par convention, on attribue dans la salle de TP S un
numéro x à chaque PC (de 1 à 13 en général): vous êtes donc
sur le PCx. Par convention encore, on utilisera x0
pour l'interface eth0 du PCx, x1 pour
l'interface eth1 du PCx, etc. Par exemple,
10.10.69.112 représente l'adresse IP attribuée à la carte
d'interface eth2 du PC11 de la salle 69. Pour savoir
quelle carte est associée à quelle interface, on peut consulter
l'historique donné par dmesg.
Attention: Néanmoins, vous essayerez autant que possible de
ne pas modifier la configuration de l'interface permettant d'accéder
au réseau IP (qui vous permet, entre autres choses, de consulter les
pages Web des sujets ou de faire des recherches). En général, cette
interface de réseau "primordiale" est eth0, et elle
correspond sur vos machines à la carte réseau 3com qui est déjà
branchée à votre arrivée. Vous utiliserez donc plutôt eth1 et
eth2 pour les TPs.
- Donnez à l'une des cartes réseaux de votre PC (nous la nommerons
dans la suite du sujet comme étant ethi, mais vous
remplacerez cette interface par celle qui convient sur votre machine),
l'adresse 10.10.S.xi.
Pour cela, vérifier par ifconfig ethi down que
l'interface ethi est bien "tombée", puis remontez la avec
une ligne de commande de la forme:
ifconfig ethi 10.10.S.xi netmask 255.255.0.0 [up]
- Reliez par un câble UTP droit la carte à un port du switch et
tentez un ping vers l'adresse IP que vous avez donné au
switch. Vous pouvez regarder ce qui passe par l'interface en
question avec tcpdump -ni ethi dans un autre terminal. Le
logiciel ethereal permet de réaliser des observations dans
un mode graphique plus convivial que tcpdump.
- Une fois que le switch et le PC sont visibles l'un de l'autre,
accédez au switch en mode telnet pour regarder ses tables
d'adressage ainsi que l'état de ses ports.
- Faire la même chose en accédant au switch via l'interface Web
par l'URL http://10.10.S.N et regardez les différents
onglets (constatez avec ethereal les répercutions sur le
trafic).
- Rapport Décrivez les avantages et
inconvénients de chacun des modes d'accès aux switchs (console,
telnet et Web).
Exercice 4
- Table d'apprentissage du switch et tables ARP des machines
Pour étudier la commutation Ethernet, nous utilisons un outil
relativement simple: ping. Néanmoins, même s'il est simple et
permet de générer des trames Ethernet, cet outil travaille au niveau 3
des couches OSI, c'est-à-dire au niveau IP. Afin de créer les trames
Ethernet attendues, cet outil réalise un ensemble de tâches qui
peuvent créer des "effets de bords" dans les observations.
En particulier, lorsqu'un ping @ipB est demandé depuis la
machine d'adresse IP @ipA, la première chose que A a besoin
de connaître, c'est l'adresse MAC de B. Pour cela, elle a besoin d'un
mécanisme de résolution qui, dans notre cas, utilise le protocole ARP
et provoque initialement un brodcast MAC. Lorsque ce protocole a
permis à A de connaître l'association entre les adresses MAC et IP de
B, elle stocke cette association dans sa table ARP. L'état de
cette table peut être consulté sur A avec la commande arp
-n. Il ne faut pas confondre cette table ARP (@MAC<=>@IP) avec la
table des adresses (@MAC<=>n°port) du switch.
Entre deux machines reliées par un switch, observez les différentes
étapes nécessaires pour réaliser un ping. Utilisez pour cela
ethereal sur la carte de l'une des machines et
minicom en mode console sur le switch. Constatez l'effet joué
par les tables ARP des machines et la table des adresses du switch
dans ces étapes.
- Rapport Dans le cas de deux machines, A et
B, reliées par un switch, décrivez précisément ce qui se passe
lorsque A fait un ping vers B en supposant que la table d'adresse du
switch est vide (il suffit de débrancher/rebrancher un port pour
effacer ses informations) et que les tables ARP des deux machines
sont vides (on peut utiliser la commande
arp -d
pour
effacer l'adresse MAC associée à une addresse IP fournie en
argument), vous décrirez chacune des étapes et leur rôle. Vous
pourrez bien sur utiliser ethereal pour vous aider.
Exercice 5
- Liaison entre switchs
Configurez un réseau local comme indiqué à la figure précédente (même
chose pour les PC 7 à 12 avec les trois autres switchs, numérotés 4, 5
et 6).
- Vérifier que les trois switchs sont accessibles à partir de
n'importe quel PC.
- Grâce à différentes fenêtres en console sur chacun des switchs,
observer l'évolution des tables d'adressages en fonction des
ping réalisés entre différentes adresses.
- Tenter de désactiver un port entre deux switchs et constater le
résultat sur le ping, le trafic réseau (consultable avec
ethereal).
- En particulier, vérifier qu'un ping provoque une requête ARP que
toutes les machines voient si les switchs ne savent pas la résoudre,
mais que lorsqu'ils disposent de l'association dans leur table,
les autres machines ne voient plus passer ce trafic (filtrage par
apprentissage).
- Tentez de changer la configuration d'un port (forcé en 10Mb -
Half Duplex, par exemple). Que se passe-t-il ?
- Rapport Dans le dessin de la figure
ci-dessus, si on suppose que tous les PC ont déja échangé des
trames, de quelles informations dispose le switch 1 associées au
port 2. Expliquez.
- Rapport Répondez à la question 5.
- Rapport Rappeler les différents objectifs
d'un switch. Que se passe-t-il lorsque une trame qui entre dans un
port du switch est à destination d'une adresse MAC non connue dans
la table d'adresse du switch ? Décrire ce qui se passe si les
adresses MAC destination de toutes les trames qui entrent dans un
switch ne sont pas présentes dans sa table d'adresse ? Est
ce que cette situation peut se produire, et si oui dans quelles
conditions ?
Exercice 6
- Port Monitoring
Il est possible de renvoyer sur un port précis du switch la totalité
du trafic qui circule normalement sur un ou plusieurs autres
ports. Cela peut être particulièrement intéressant pour surveiller
l'activité d'un ensemble de ports.
- Réaliser le montage décrit ci-dessus, c'est à dire faire en
sorte que le port 5 du switch 2 reçoive le trafic des ports 2 et 3
du switch 2 (5 est dit moniteur). Ceci est réalisé en
interne, sans câble extérieur. Pour cela, dans le menu principal,
faire Switch Configuration puis Network
Monitoring Port et placer Monitoring Enabeld à
Yes. Spécifier ensuite qui est moniteur et qui est
monitoré.
- Observer depuis le PC5 (avec ethereal), l'activité sur
les ports monitorés au repos et lors de ping entre différentes
machines.
Exercice 7
- Boucles et Spanning Tree
Ajouter un lien entre les switchs 1 et 3 (cf. figure de l'exercice 5).
- Observer l'effet sur le trafic et sur les tables
d'adressages. Expliquez.
- Échanger deux fils arrivant sur 2 ports d'un même
switch. Constater l'effet sur des ping entre différentes
machines. Expliquez.
- Activez le STA (Spanning Tree Algorithm) sur les trois
switchs. Pour cela, aller dans Switch Configuration puis
Spanning Tree Operation. Mettre simplement Yes
en face de Spanning Tree Enabled [No]:. Il vaut mieux
éviter de modifier les autres paramètres à moins de maîtriser
parfaitement l'algorithme utilisé et les rôles joués par les coûts
associés à chaque port.
- Observez l'effet sur le trafic et l'état courant des ports.
- Quel est le switch racine et les switchs dédiés? Pourquoi?
Même question sur les ports racines? dédiés? boqués?
- Grâce au moniteur (port 5 du switch 2) regardez le trafic qui
circule. Que constatez vous au repos? Que constatez vous lorsque
vous débranchez/rebranchez un fil?
- Entre deux machines, directement reliées à deux ports du même
switch, qui se "voient" correctement par ping, débrancher
l'un des câbles d'accès au switch et le rebrancher. Faire
immédiatement un ping ensuite. Que constatez vous?
Expliquez.
- Rapport Résumez les expériences effectuées
dans cet exercice en répondant aux questions posées.
Exercice 8
- Administration centralisée par piles de switchs (Stacking)
Il est possible d'identifier un switch, parmi un ensemble de switchs
reliés entre eux, comme étant Commander de la pile. A partir
de cet état, les autres switchs, s'ils sont dans un état
Candidate, peuvent rejoindre la pile et être administrables
via l'accès de configuration du commander. Tester ces fonctionnalités.
- Rapport Décrivez ce que vous avez découvert
de ces fonctionalités de stacking. Quels en sont, selon vous,
les avantages et inconvénients ?