Benthemstraat 15 3032 AA Rotterdam CISCO NETWORKING ACADEMY PROGRAM CNAP VOORWOORD Waarom is het bestuderen van communicatienetwerken van belang? Het ontwerpen, installeren en beheren van hardware en software voor communicatienetwerken is een van de snelst groeiende technieken. De groei loopt parallel aan de ontwikkeling van computers en communicatie-technologie. Computers en werkstations nemen een steeds belangrijkere plaats in het bedrijfsleven in. Steeds vaker worden gegevensbanken (data bases) met elkaar gekoppeld via een netwerk. Het bedrijfsleven kan niet meer functioneren zonder goed werkende computersystemen en netwerken. Om dit te waarborgen heeft men goed opgeleide werknemers nodig met kennis en vaardigheden op dit gebied. Wat zou je moeten leren over communicatienetwerken? Een algemeen begrip van de manier waarop netwerksystemen functioneren en de telecommunicatie- principes die hierbij toegepast worden, helpt iedereen die werkt met communicatienetwerken. Het curriculum biedt deze kennis aan en traint de gebruiker in het installeren en beheren van Cisco- apparatuur. De overstap naar apparatuur van een andere fabrikant is eenvoudig omdat de principes niet veranderen alleen de manier waarop. Het Cisco Networking Academy Program is een educatief programma voor studenten van het middelbaar en hoger onderwijs op het gebied van netwerking, in veel opleidingen ook wel datacommunicatie genoemd. Dit dictaat is een Nederlandstalig ondersteunend en aanvullend onderdeel in het CNAP-programma dat gebruikt kan worden naast het lesmateriaal van Cisco. Het materiaal is ontwikkeld en wordt jaarlijks onderhouden door een groep gekwalificeerde instructors die werken met het programma en verbonden zijn aan diverse ROC’s in Nederland. Rotterdam juni 2002, Nederlandse Cisco Ontwikkelgroep INHOUDSOPGAVE 5 INHOUDSOPGAVE Blz. VOORWOORD...............................................................................................................................3 INHOUDSOPGAVE........................................................................................................................5 INLEIDING.....................................................................................................................................7 1 SEMESTER 1..........................................................................................................................9 1.1 Computer basics...................................................................................................................9 1.2 OSI- en TCP/IP reference model.......................................................................................17 1.3 LAN...................................................................................................................................25 1.4 Layer 1, Electronics en Signals..........................................................................................35 1.5 Layer 1, Media, Connections and Collisions.....................................................................45 1.6 Layer 2, Concepts.............................................................................................................53 1.7 Layer 2, Technologies........................................................................................................61 1.8 Design and Documentation................................................................................................73 1.9 Structured Cabeling Project...............................................................................................85 1.10 Layer 3, Routing en Addressing.......................................................................................91 1.11 Layer 3, Protocols.......................................................................................................99 1.12 Layer 4, Transport Layer..........................................................................................111 1.13..15 Layer 5, 6 and 7 The Session, Presentation and Application Layers........................119 CNAP versie 1.0 ROC Zadkine – Christiaan Huygens INHOUDSOPGAVE 6 CNAP versie 1.0 ROC Zadkine – Christiaan Huygens INLEIDING 7 INLEIDING Cisco Systems Inc. is een multinational op het gebied van apparatuur voor computernetwerken. Het hoofdkantoor is gevestigd in San Jose, California, USA. Cisco heeft in zeer veel landen een nevenvestiging. Cisco Nederland bevindt zich in Amsterdam. Cisco heeft, zoals bijna alle leveranciers van hardware en software een scholingsprogramma. Dit programma is verdeeld in drie niveaus • Expert Level (specialisten), • Professional Level, • Associate Level (gebruikers/beheerders). Het programma is voor het associate en professional level verdeeld in twee trajecten: • Network (Installatie en beheer), • Design (Ontwerp). De opleidingen zijn als volgt gecodeerd: • CCNA, Cisco Certified Network Associate, • CCNP, Cisco Certified Network Professional, • CCDA, Cisco Certified Design Associate, • CCDP, Cisco Certified Design Professional, • CCIE, Cisco Certified Internetworking Expert. Daarnaast bestaat er nog een groot aantal productspecifieke opleidingen. Bovenstaande opleidingen zijn bedoeld voor werknemers in de ICT-branche die te maken hebben met netwerken. In 1996 heeft Cisco gemeend een internationaal scholingsprogramma te moeten opzetten om aan de groeiende vraag naar werknemers met kennis op het gebied van computernetwerken te kunnen voldoen. Tevens kon dit bijdragen aan de bekendheid van het bedrijf en de kennis van hun apparatuur. Hierdoor hoopt Cisco zijn positie in dit marktsegment te kunnen verstevigen (een goede marketingzet dus). Het scholingsproject kreeg de naam: Cisco Networking Academy Program (afgekort tot CNAP). Het scholingprogramma is bedoeld voor ICT-opleidingen op middelbaar, hoger en universitair niveau. Het programma is in twee niveaus verdeeld: het associate level en het professional level. Elk level is verdeeld in 4 semesters (dus het totale programma omvat 8 semesters). Het associate level is bedoeld voor middelbare beroepsopleidingen en het professional level is bedoeld voor het hoger en universitair niveau. De scholingsinstellingen die aan het programma mee doen, mogen zich CCNA (Cisco Certified Networking Academy) noemen. De docenten hebben de CCAI (Cisco Certitied Academy Instructor) bevoegdheid. ROC Zakine is een CRNA (Cisco Regional Networking Academy), waar opleidingen op het associate level (semester 1 t/m 4) worden gegeven aan studenten en waar instructors van locale academies worden opgeleid. De leerstofinhoud van semester 1 t/m 4 is gebaseerd op de onderwerpen uit het CCNA, CCDA- programma en het A+ programma maar heeft een meer algemene opbouw. Voor het overbrengen van theoretische kennis heeft men gekozen voor het e-learning principe. Het lesmateriaal wordt dus op een computer aangeboden en kan via de browser worden bekeken. CNAP versie 1.0 ROC Zadkine – Christiaan Huygens INLEIDING 8 De inhoud bestaat uit tekst met grafische voorstellingen, animaties, simulaties en gesproken tekst. Daarnaast is er een groot aantal weblinks aanwezig die je doorverwijzen naar sites waar aanvullende informatie te vinden is. De studenten kunnen het materiaal bestuderen in het CISCO-lokaal. Op een server is het lesmateriaal opgeslagen zodat voldoende snelheid gewaarborgd is. Cisco heeft het materiaal ook op zijn community server staan. Om hiervan gebruik te kunnen maken moet je in het bezit zijn van een Internetverbinding met voldoende bandbreedte en een username met password om in te kunnen loggen. De username en het password worden door de docent verstrekt. De site voor studenten heeft de volgende URL: http://students.netacad.net/ Het lesmateriaal van een bepaald semester is verdeeld in hoofdstukken. Elk hoofdstuk begint met een review, dit zijn een aantal open vragen bedoeld om je kennis van het vorige hoofdstuk te testen. Daarna moet het lesmateriaal doorgenomen worden. Afsluitend is er een quiz met 10 meerkeuze vragen over de leerstof van het hoofdstuk. Na bijna elk hoofdstuk moet er een meerkeuze toets gemaakt worden (soms een toets over meerdere hoofdstukken). Deze toetsen bevinden zich op de assessment server van Cisco. Dit zijn evaluatietoetsen die de kennis van geleerde onderzoeken. Om een toets te kunnen maken moet je kontact maken met de assessment server via de volgende URL: http://cisco-aas.netacad.net/. Hier wordt weer gevraagd om een username en bijbehorend password. Aan het eind van een semester moet de final toets gemaakt worden. Dit is een toets die onderdeel uitmaakt van je eindcijfer. Cisco verstrekt per semester een certificaat als de score van de final toets 70% of hoger is. Voor het behalen van het semester binnen de opleiding is een score van 60% of meer nodig (scores onder de 70% leveren echter geen Cisco certificaat op). Naast het theoretische deel bevinden zich in het programma ook een aantal practicumopdrachten (LAB’s). Hiervoor is een practicumopstelling met 10 computers en een netwerk met routers, een switch en hub’s aanwezig. Gezien het beperkte aantal practicumplaatsen en het grote aantal studenten is hiervoor een strakke planning nodig. Daarom is elke student verplicht, om op de ingeroosterde uren, in het Cisco-lokaal aanwezig te zijn. Het verzuimen van de lessen betekent dan al heel snel dat de labs niet uitgevoerd kunnen worden en het gehele semester in een volgend halfjaar opnieuw gedaan moet worden. Labs worden individueel of in groepen uitgevoerd. Naast de labs waar de practicum opstelling voor nodig is, zijn er ook labs die thuis gemaakt moeten worden. Elk semester wordt afgesloten met een individuele final lab. Op de helft van een semester wordt een toets afgenomen over het eerste deel. Het slagen voor een semester wordt bepaald door: • De score van de halfsemester toets en de final toets (=> 60%), • De score van de final lab (voldoende), • De uitvoering van de labs (alle opgegeven labs), • De aanwezigheid in de lessen (=> 80%) (een te lage opkomst betekent uitsluiting van de finals). Dit zijn ook de criteria die bij de externe legitimering worden gehanteerd!! CNAP versie 1.0 ROC Zadkine – Christiaan Huygens SEMESTER 1 9 1 SEMESTER 1 1.1 Computer basics Computer hardware/software Alle onderdelen van een computernetwerk die met elkaar communiceren, kunnen we zien als computersystemen. Om netwerken te installeren en te beheren is een goede kennis van computersystemen noodzakelijk. Al eerder zijn de hardware en software-onderdelen besproken, zodat wij ons nu beperken tot de behandeling van de onderdelen die voor netwerken van belang zijn. Een computersysteem bestaat uit: • Een voeding. Een computersysteem is een elektronische apparaat; • Processor/controler. Dit is het hart van een systeem dat de software-instructies uitvoert; • Intern geheugen, Eprom/flash voor de BIOS, Ram voor programma-opslag, werkruimte voor programma, data en cache; • Opslag geheugen (HD, FD, CDROM, ZIP, Tape), voor opslag van programma’s en data files; • I/O-elektronica voor aansturing van I/O-onderdelen, zoals: keyboard, muis, printer, opslaggeheugen, monitor, audio, IR, netwerken; • Bussysteem. De elektrische verbindingen tussen de onderdelen. De computer heeft op het moederbord een parallel systeem bestaande uit een adresbus om aan te geven naar/van welk I/O register of geheugenplaats de processor data wil transporteren. Een databus waarover de data getransporteerd wordt en een controlebus om te zorgen dat dit proces goed verloopt. Het transport naar externe I/O onderdelen gebeurt in bijna alle gevallen via een seriële bus, zoals: het keyboard, de muis, USB/Firewire-onderdelen, modem en netwerkverbindingen. Er is maar één parallelle verbinding waarop meestal een printer wordt aangesloten. • Software. Het operating system, drivers voor I/O en applicaties. Om een computersysteem in een netwerk te kunnen gebruiken, moeten we kennis hebben van het installeren en beheren van de hardware-onderdelen zoals modem (RS232C, COMx) en NIC (network interface card), de OS- instellingen en de aanvullende software voor het modem, de netwerkkaart, IIS, Webbrowser, FTP en e-mail. De hardware voor de modemverbinding is standaard aanwezig en wanneer de NIC niet geïntegreerd is op het moederbord dan wordt deze in een vrij ISA/PCI-slot (in een desktop-model) geplaatst of in een PCMCIA-slot (in een laptop). Na de hardware-installatie moeten er diverse instellingen aangebracht worden. Dit gebeurt in MS- Windows systemen door, via het control panel, het dial-up-, network- of pcmcia-icoon te activeren. Voor de dial-up betekent dit het invullen van de instellingen en voor de netwerkkaarten het laden van CNAP versie 1.0 ROC Zadkine – Christiaan Huygens SEMESTER 1 10 een driver, het aangeven van de gebruikte protocollen met hun instellingen en het activeren van de nodige netwerkservices. Wanneer gebruik gemaakt wordt van netwerkapplicaties zoals: webbrowser, FTP, e-mail en/of IIS dan moet deze software geïnstalleerd worden en de juiste instellingen geplaatst. Dit vraagt een goede kennis van deze applicaties. Met de Windows management tools en commando’s als ‘winipcfg’, ‘ipconfig’, ‘ping’ en ‘trace’ kan de status bekeken en getest worden. Binaire getallen Een computer is een elektronisch apparaat dat werkt met elektrische signalen die twee toestanden kunnen aannemen. Deze toestanden kunnen weergegeven worden met een 0 of 1. Een reeks nullen en enen stelt een bepaald gegeven voor zoals getallen, tekst, vectoren, geluid enz. De processor verwerkt deze gegevens als getallen en de I/O-onderdelen interpreteren dit als tekst, vectoren voor tekeningen, frequenties voor audio enz. De relatie tussen de getallen en de betekenis is vastgelegd in gedefinieerde data formaten zoals: ASCII, Unicode, Postscript, au, avi enz. Omdat de processor de gegevens ziet als getallen die bestaan uit cijfers met twee waarden (0, 1) kunnen we deze getallen zien als binaire waarden. Een cijfer noemen we een bit en omdat de processor werkt met reeksen van bits zijn hiervoor ook benamingen gemaakt: een groep van 4 bits heet een nibble, een groep van 8 bits heet een byte of een octet en een groep van 16 bits een word. Een gebruiker wil kunnen communiceren met een computer via decimale getallen en tekst. De applicatie vertaalt de ingevoerde symbolen naar binaire getallen en omgekeerd voor de presentatie van de symbolen. Een andere manier om een reeks nullen en enen aan te geven is door groepjes van 4 bits weer te geven met één symbool. Een reeks van 4 bits kan uit 16 verschillende nul-één-combinaties bestaan. Dit komt overeen met het 16-tallig of hexadecimale stelsel met de symbolen 0..9,A..F. We dienen dus kennis te hebben van: - binaire getallen om een computer te kunnen begrijpen, - decimale getallen en de omzetting naar binaire getallen, - hexadecimale getallen omdat hiermee reeksen nullen en enen verkort worden weergegeven. CNAP versie 1.0 ROC Zadkine – Christiaan Huygens