GNS3仿真系统应用探讨

1目录GNS3 仿真系统应用研究 .0一、论文摘要 .2二、GNS3 软件简介 .3（一） GNS3 软件介绍 .3（二） GNS3 功能 .3（三） GNS3 模块简介 .3（四） GNS3 安装配置 .4（五） GNS3 与其他仿真软件的比较 .5三、仿真模块详解 .6（一） 路由器 .6（二） 交换机 .9（三） 防火墙 .11（三） 虚拟主机 .16四、 GNS3 的应用 .20（一） 课程应用 .20（二） 训练应用 .28五、 典型案例分析 .31（一）小型办公室网络拓扑 .31（二） 小型校园网网络拓扑 .32六、研究过程中遇到的问题和解决方法 .36（二） 遇到的问题 .36（二） 解决方法 .36七、收获和体会 .36八、致谢 .37附录 参考 文献 .372一、论文摘要仿真软件英文名是 simulation software ，专门用于仿真的计算机软件。它与仿真硬件同为仿真的技术工具。仿真软件是从 50 年代中期开始发展起来的。它的发展与仿真应用、算法、 计 算机和建模等技术的发展相辅相成。仿真软件的目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。我们本次的课题研究就是基于仿真软件系统这一方面。随着网络的不断发展，人们的日常生活越来越离不开网络。与此同时，在快节 奏的生活和工作环境下，网络的搭建和配置的合理性和安全性等方面就成了网络发展的重点和难点。如何使用最低的成本和技术实现最优的网络环境，成为了一项研究课题。而 GNS3 软件的出现为设计和配置网络拓扑提供了平台和技术支持，是仿真软件中的佼佼者。GNS3包含了路由器，交换机，防火墙，主机等一系列的模块，我们可以通过自己的需求，运用不同的模块搭建网络拓扑和环境。同时，我们也可以利用 GNS3 与多种软件的相互关联来实现数据的抓包，配置路由，安全防护等功能。我毕业设计的重点就是掌握 GNS3 的功能和使用方法并熟练在 GNS3 的 软件环境下路由拓扑设计以及安全防 护的相关操作。3二、GNS3 软件简介（一） GNS3 软件介绍GNS3 是一款优秀的具有图形化界面可以运行在多平台（包括Windows, Linux, and MacOS 等）的网络虚拟软 件。Cisco 网络设备管理员或是想要通过 CCNA,CCNP,CCIE 等 Cisco 认证考试的相关人士可以通过它来完成相关的实验模拟操作。同时它也可以用于虚拟体验 Cisco 网际操作系统 IOS 或者是 检验将要在真实的路由器上部署 实施的相关配置。GNS3 整合了如下的软件：Dynamips：一款可以让用户直接运行 Cisco 系统(IOS) 的模拟器Dynagen：是 Dynamips 的文字显示前端Qemu：PIX 防火墙设备 模拟器。Winpcap：windows 平台下一个免费，公共的网络访问系统。开发winpcap 这个项目的目的在于 为 win32 应用程序提供 访问网络底层的能力。（二） GNS3 功能1.设计优秀的网络拓扑结构2.模拟 Cisco 路由设备交换机和 PIX 防火墙等3.仿真简单的 Ethernet, ATM 和帧中继交换机4.能够装载和保存为 Dynamips 的配置格式，也就是说对于使用dynamips 内核的虚拟软 件具有较好的兼容性5.支持一些文件格式(JPEG, PNG, BMP and XPM)的导出重要提示: 用户必须自行准备需要使用的 IOS 文件。（三） GNS3 模块简介GNS3 软件所支持的模块包括路由器 C1700 系列，C2600 系列，C2961 系列，C3600 系列，C3700 系列，C7200 系列；Pix 和 asa 系列防火墙；atm 网桥 ，ethernet 和 atm 系列交换机；qemu 和 virtualbox 系列服务器以及用户主机等。GNS3 主界面分为四个主要区域，如下图所示。在最左边部分列出了支持的节点类型(node type)，可以看到有不同平台的路由器图标、一4个 PIX 防火墙、 Ethernet 交换机、 ATM bridge、Frame relay 交换机和一个 Cloud(云)。最右边部分提供了所创建网络拓扑的汇总信息，在创建复杂的网络拓扑时，拓扑 汇总将帮助你更好的理解网络拓扑。GNS3 窗口中间包括两个部分。上面的是创 建网络拓扑的工作区，下面部分叫做控制台(console)，可以运行某些 Dynagen 命令。图 2.1 gns3 整体视图（四） GNS3 安装配置第一步：利用 GNS3 安装包进行傻瓜安装。第二步：进行 ios 的配置，点击 GNS3 的 Edit 菜单，选择“IOS image and hypervisors”， 在标签页 “IOS images”中，点击后查找自己所准备的IOS 映像文件并点击“open” 按钮。此 IOS 文件将作为 GNS3 的 image 文件。点击“Platform”的下拉箭头，选择 IOS 映像文件所对应的路由器平台。点击“Model” 的下拉箭 头，选择 IOS 映像文件所 对应的路由器型号（一般情况下，GNS3 会自动配置平台和型号）。此后，我们在剩下的配置中接受 GNS3 的默 认值。点击“Save”按钮保存配置，并点 击“Close”按钮结束关于 IOS 的配置（需要注意的是 ios 映像文件需要用户自己下载）。第三步：经过以上步骤后，我们就可以通过 GNS3 进行网络拓扑图设计了。5（五） GNS3 与其他仿真软件的比较Dynamips 作为一款十分优秀的 Cisco 路由器模 拟软件， 实验模拟效果远比 Boson NetSim 更加真实可信。Boson NetSim 是对 IOS 命令行的模拟，而 Dynamips 是通过在计算机中构建运行 IOS 的虚拟机来真正运行 IOS 实现对 Cisco 路由器的模拟。Gynagen 是一种基于文本的 Dynamips 前端系统，初学者使用Dynamips 时总 是感觉存在一定程度的不便和困难。当前，如果对Dynamips 非常熟悉，无须任何前端系统就可以很好地进行相关网络模拟。就像一个用户可以在命令行中能实现在图形界面中完成的所有任务一样。GNS3 的推出在一定程度上解决了 Dynamips 不如 Boson NetSim 易用的问题，受到了 Dynamips 初学者的欢迎。Dynamips 的图形化前端系统除了 GNS3 外，还有 GynamipsGUI。但 GNS3 除了像 GynamipsGUI 能够可视化地设计实验网络拓扑外，还可以直接利用 GNS3 完成相关的模拟实验。因此，将 GNS3 看作一种基于 Dynamips 的 Cisco 路由器集成模拟环境并不为过。6三、仿真模块详解（一） 路由器1.模拟方法路由器的模拟方法相对简单，从互联网上下载你需要的路由器系列ios 文件，然后 进入 GNS3 的界面，选择菜单中的编辑一栏，再选择其中的“ios 和 hypervisors”选项，会弹出对话框，如图：图 3.1 进入 ios 文件设置界面7图 3.2 ios 文件设置在 Image file 栏里选择要使用的 ios 文件存储路径，其他 选项会自动更新。最后点击保存我们就可以使用所下载路由器系列了。2.路由器的使用和配置点击最左边 Node Type 中的某个路由器图标，注意该路由器得是你配置了 IOS 映像的型号，我 们使用 Router c3600 平台。将一个路由器节点拖到工作区后便有了一个可供配置的路由器，如下图所示。8图 3.3 路由器配置右键单击路由器，选择“配置”菜单项，可以对路由器的内存，插槽和 mac 地址进行配置。右键单击路由器，选择“开始”使路由器开始运行。再一次右键单击路由器，选择 “Console”，将打开 telnet 控制台，（作者使用 securecrt 软件与 GNS3 的 telnet 控制台 绑定）如图所示。图 3.4 securecrt console 界面9利用控制台可以对路由器配置相关的命令和参数，并设置相应端口的 ip 和路由协议。当 IOS 运行时，它将消耗几乎 100%的 CPU 处理能力，使得计算机的运行变得异常缓慢。但是，选择合适的 idlepc 值可以有效降低 CPU 利用率。所以我们在运行路由器之前需要设置路由器的 idlepc 值：在GNS3 主窗口中，右键单击路由器，选择“Idle PC”。GNS3 将花费一段时间来计算一个 Idle PC 值，然后会出现如下图 所示的窗口。如果点击下拉箭头，将会看到多个可能的 idlepc 值，较好的 idlepc 值前打上了星号。选择一个带星号的 idlepc 值并点击“OK”按钮（如果没有 带星号的值，则选择一个较大的值）。图 3.5 路由器的 idle 计算3.路由器各适配器的功能NM-16ESW 支持 16 个 Fastethernet 接口( 交换模块,在使用此模块做交换实验时候,请使用 no ip routing 关闭端口路由)NM-1E 支持 1 个 Ethernet 接口NM-1FE-TX 支持 1 个 Fastethernet 接口NM-4E 支持 4 个 Ethernet 接口NM-4T 支持 4 个 serial 接口（二） 交换机1.模拟方法10交换机的模拟方法和路由器类似，但交换机的 ios 文件需要用户单独下载，部分交换机系列属于路由器的 C3700 系列。我们用同样的方式模拟好 C3700 系列的交换机（这里不做过多 赘述）。2.交换机的使用和配置交换机的配置比路由器相对简单，不需要通过 telnet 控制台进行参数设置，从 nodes type 窗口中选择一个已经配置了 ios 映像文件的交换机型号，将其节点拖到工作区后就可以模拟一个交换机了，如图：图 3.6 交换机虚拟右键单击交换机，通过“配置”可以对交换机