Nätverk: Lathund för koppling av nätverk

Förord
Detta kommer vara en artikel som uppdateras med tiden tills jag känner att grunderna för koppling av ett nätverk har lärts ut. Eventuella påbyggnader kan komma i framtida artiklar men det är ännu inte bestämt.

Introduktion
Detta är några av grunderna för koppling av ett nätverk. Det kan vara bra att veta för nybörjare och som en referens för de som inte byggt och kopplat ett nätverk under lång tid. I artikeln kommer jag endast gå igenom koppling av Ethernet koppar 100Mbit. För er som inte riktigt har förstått vad detta är för något kan jag tala om att detta används när man ska koppla ihop datorer och annan IT utrustningn till ett nätverk (t.ex Internet) så att enheterna kan kommunicera med varandra med olika protokoll (regler) för hur trafiken får skickas. Ett vanligt exempel är en dator som är kopplad till ett ADSL-modem som sedan dirigerar trafiken ut på Internet. Ett annat exempel är om man ska ha ett LAN-party, även känt som LAN. Där kopplar man ihop mängder med datorer, switchar (och även routrar ibland) för att t.ex spela spel mot varandra.

Vad är ett LAN?
Ett LAN (Local Area Network) är ett lokalt nätverk som används för att kommunicera mellan flera IT enheter. Nätverket rör sig inte i ett stort geografiskt område som Internet (WAN) eller ett stadsnät (MAN) utan endast på en liten plats i en eller flera närliggande byggnader. För att koppla ihop dessa används vanligen kopparkablar som sedan kopplas till en knutpunkt/nav (hub/switch) som kopplar ihop alla enheter till ett nät av värdsystem - datorer.

Typer av kablar
Det finns väldigt många typer av kablar men de jag snabbt ska gå igenom är vanliga kopparkablar som klarar av hastigheterna 10-, 100- och 1000Mbit. Det sistnämnda kan även kallas Gigabit. Inom denna kategorin finns raka (straight-through) och korsade (crossover) kablar som kan användas för olika ändamål.

• Rak: Tillåter endast kommunikation åt ett håll åt gången och alltså inte samtidigt. Detta kallas för halv-duplex (half-duplex). Det betyder enkelt förklarat att mottagaren måste vänta innan man får sända tillbaks. Med detta kan man uppnå maximal hastighet åt ett håll. För att koppla ihop minst två datorer krävs en knutpunkt/nav (hub/switch/[router]) eller en korsad kabel som nämns här nedanför.
  
• Korsad: Kommunikation åt båda riktningarna samtigt skapar full-duplex vilket betyder att man kan koppla två datorer direkt mellan varandra med en enda kabel utan en knutpunkt. I teorin kan man använda 200Mbit totalt: 100Mbit åt vardera riktning.

Varför krävs olika typer av kablar vid olika enheter
I lathunden ni läser just nu tänker jag även gå igenom hur tekniken fungerar för att ni lättare ska förstå sambandet. I Cat5 (och även andra) kablar finns det fyra stycken ihopsurrade koppar-kabel-par men det är bara två av dem som används vid 10/100Mbit för sändning och mottagning av datasignaler med halv-duplex. Med full-duplex används alla fyra kabelparen, med två kabelpar som sköter sändning och två kabelpar som sköter mottagning, vilket skapar en kollisionsfri kommunikationslänk åt båda riktningarna för både sändning och mottagning.

Fyra kabelpar blir totalt åtta stycken olikfärgade "mini-kablar" (jag kommer kalla dessa små kablar för "mini-kablar" i texten framöver för att underlätta läsningen). De är numrerade från 1 - 8. Om man tittar på nätverkskabeln från framsidan och håller klämman uppåt så är pin 1 längst till vänster (brukar vara grön eller orange beroende på vilken standard som används). Vid halv-duplex (rak) används pin 1 och 2 för att sända signaler (TX - Transmit) och pin 3 och 6 för att ta emot signaler (RX - Recieve).

Håll nu tungan rätt i mun och läs långsamt. Försök gärna att rita upp en bild när ni läser texten för att lättare förstå.

Om man vill koppla ihop en dator med en annan dator, med en rak kabel, så uppstår problem eftersom nätverkskorten på båda datorerna har sina pins på samma positioner. När man då ska koppla en rak kabel mellan dem så går de pins (1 och 2) som sänder signalerna från NätverkskortA -> genom kabeln mot -> NätverkskortB och de pins (1 och 2) som nu får emot signalerna kan inte eftersom det är de pins som sänder på den andra datorn. Därför uppstår en krock och signalerna kan bara skickas men ingen vet hur de ska tas emot. Signalerna skulle egentligen ha färdats från nätverkskortA pin 1 och 2 mot pin 3 och 6 i nätverkskortB. NätverkskortB skulle då ta hand om informationen som mottogs och sedan skicka svar (vanligtvis skickas en typ av svar) tillbaka från pin 1 och 2 till nätverkskortA pin 3 och 6. Då hade vi haft en sluten länk och signalerna hade kunnat cirkulera.

Lösningen på problemet är att då använda en korsad kabel, som även medför full-duplex (om alla fyra kabelparen används), som vrider om mini-kablarna så att pin 1 -> pin 3 och pin 2 -> pin 6. Kort sammanfattat så går sändarens pins till motsatta pins hos mottagaren.

Varför används då raka nätverkskablar till en hub/switch?
En switch (mitt val) har funktionalitet som gör att den kan automatiskt känna av om fel typ av kabel används. Eftersom en switch bara vidarebefodrar signaler så räcker det med raka kablar men om man skulle råka använda en korsad så brukar switchen vara så "smart" att den känner igen detta och byter plats på pins dynamiskt eller vad man kan kalla det. Den flyttar inte på pinnarna fysiskt men logiskt i switchen så flyttas de om. Den del som tar hand om detta är en MDI-X krets som man upptäcker genom att leta efter ett markerat X på nätverksporten på switchen. En av termerna för detta är "intern-korsning" eller "internal-crossover" på engelska.

Varför används korsade nätverkskablar vid koppling till en router?
Se routern ungefär som en dator med en eller flera nätverkskort. En avancerad dator med diverse specificerade uppgifter men den vanligaste är att "routa" trafik - bestämma vart signaler skall skickas - alltså till vilka nät. Därför fungerar portarna som ett nätverkskort och om detta kan ni läsa i ett stycke här ovanför där det beskrivs lite mer detaljerat men bara tillräckligt för att ni ska kunna förstå.

Notis: på Wikipedia.org har jag läst att i nyare varianter av nätverkskort så kan de också automatiskt känna igen vilken typ av kabel som används och sedan rätta till problemet därefter. Nackdelen är att båda nätverkskorten måste stödja funktionen.

Kablarna som klarar upp till 100Mbit heter Cat5 eller Cat5e och används vanligen för 100BASE-TX Ethernet. Det finns även specifikationer som stödjer Gigabit men för den högre hastigheten rekommenderas Cat6 som har mycket strikta regler för kablarnas virningar och skydd mot störningar.

När ska man använda de olika typerna

Rak (straight-trough)	Korsad (crossover)
Switch till Router	Switch till Switch
Switch till PC eller server	Switch till hub
Hub till PC eller server	Hub till hub
	Router till Router
	PC till PC
	*Router till PC

Sammanfattat så ska man använda korsade kablar vid lika enhetstyper eller när man kopplar en router till en PC (*). Det sistnämnda är bara viktigt när man kopplar till äldre routrar, eller nätverkskort som inte känner av detta automatiskt. Raka kablar används vid olika enheter.

Adressering
För att kunna identifiera en enhet på ett nätverka används MAC-adresser och/eller IP-adresser. Dessa måste vara unika för att mjuk- och hårdvara ska kunna dirigera om trafiken till rätt destination. Hur man sätter upp ett enkelt dator till dator (en-till-en) nätverk och nätverk med flera datorer och dess adressering kommer jag försöka skriva om i en framtida artikel.

Felsökning

• Det vanligaste felet i ett nätverk är att kabeln har lossnat. Kontrollera enheten (dator, skrivare, ...) och navet vid andra änden.
• Har ni precis satt upp ett eget nätverk och enheterna inte kan hittas är den största missen att man har konfigurerat fel IP-adress och/eller subnätmask. De vanligaste inställningarna för detta är IP:192.168.1.x, Subnätmask:255.255.255.0
• Om allt stämmer men fortfarande inte fungerar så bör ni kontrollera eventuella brandväggar, antivirus, och andra liknande program. Det som rekommenderas för ett LAN för spelande är att avaktivera dessa program tills ni har spelat färdigt.
• Använder ni en router som gateway måste ni kanske öppna upp vissa portar för att vissa spel och program ska fungera.

Tillägg 9/4-08
Jag har reviderat innehållet lite och ändrat några stavfel. En punkt har lagts till som beskriver varför det krävs olika kabeltyper för diverse enheter. Det är en väldigt informationsrik del.

Källa och referenser
Jag har lärt mig det mesta i kursen CCNA/CCNP som är en typ av Cisco kurs. Cisco är ett stort ledande företag inom nätverksdesign- och teknik. Jag har även läst litegrann på Wikipedia för att se till att min information är så korrekt som möjligt och försökt komma ihåg hur jag gjort när jag byggt ett nätverk. Även fast jag har använt mina egna ord och försökt förklara så gott jag kan så finns det alltid ett annat ställe där det beskrivs mer ingående för de som vill veta mer.

Informationen som anges på Wikipedia ska man ta med en nypa salt men genom att jämföra med sin utbildning och/eller om det man har läst på inom området så kan det vara en utmärkt resurs som kan användas för att felsöka mina egna beskrivningar innan de publiceras.

Intressant läsning anges här nedanför:
Testning av 10Gbps nätverk i Chile (engelska)
Olika typer av nätverks media (engelska)
En uppsats skriven om nätverk (student, svenska)
Wikipedia - Ethernet (svenska)
Wikipedia - LAN (svenska)
Wikipedia - Duplex (svenska) (engelska)

Cisco: CCNA2 Lathund inför praktiskt prov

Jag har bestämt att dela med mig av en lathund skriven av mig själv som kan användas om man vill kunna de vanligaste kommandona för det praktiska provet i CCNA termin 2. Lathunden är inte komplett utan är bara grundläggande kommandon som kan eller borde förekomma på provet.

Lathund CCNA2
I lathunden används bara kommandon på en router och i routing protokollet RIPv1 används två påhittade nätverk. Alla IP-adresser är påhittade klass C. En annan router Lab_B refereras i lathunden men används bara som exempel med två interface. Alla lösenord som används är "class" och "cisco". Efter vissa kommandon skriver jag en förkortning inom parantes som kan användas istället för att göra det enklare att komma ihåg.

! Logga in
Router> enable (ena)

! Gå till prompt för globala ändringar
Router# configure terminal (conf t)

! Ändra routerns namn
Router(config)# hostname Lab_A (host ...)

! Lägg till Lab_B i hosttabellen
Lab_A(config)# ip host Lab_B 192.168.2.2 192.168.5.1

! Sätt krypterat lösenord med stark MD5 för privilege mode
Lab_A(config)# enable secret class (ena sec ...)

! Om routerns hårdvara inte klarar stark MD5 kan man
! använda följande som är okrypterat
Lab_A(config)# enable password cisco (ena pass)

! Kryptera alla okrypterade lösenord med en svag algoritm
Lab_A(config)# service password-encryption (serv pass)

! Sätt lösenord på konsol 0
Lab_A(config)# line console 0 (line con0)
Lab_A(config-line)# password cisco (pass ...)
Lab_A(config-line)# login
Lab_A(config-line)# exit

! Sätt lösenord på alla virtuella telnet anslutningar
Lab_A(config)# line vty 0 4
Lab_A(config-line)# password cisco (pass ...)
Lab_A(config-line)# login
Lab_A(config-line)# exit

! Hoppar över AUX

! Lab_A har ett FastEthernet 0/1 och en seriell 0/0 DCE länk
! Seriella har IP: 192.168.2.1 och subnätmask 255.255.255.0
! FastEthernet har IP: 192.168.1.1 och subnätmask 255.255.255.0

! Konfigurera FastEthernet interface
Lab_A(config)# interface fastethernet 0/1 (int fa0/1)
Lab_A(config-int)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 (ip addr ...)
Lab_A(config-int)# no shutdown (no sh)
Lab_A(config-int)# exit

! Konfigurera Seriella interface
Lab_A(config)# interface serial 0/0 (int s0/0)
Lab_A(config-int)# ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 (ip addr ...)
Lab_A(config-int)# description Connection to Lab_B, Bldg13 (desc ...)
Lab_A(config-int)# clock rate 56000
Lab_A(config-int)# no shutdown (no sh)
Lab_A(config-int)# exit

! Konfigurera RIP version 1
Lab_A(config)# router rip
Lab_A(config-router)# network 192.168.1.0 (net ...)
Lab_A(config-router)# network 192.168.2.0 (net ...)

! Konfigurera en loopback - finns inte alltid med på provet
Lab_A(config)# interface loopback 0 (int loop0)
Lab_A(config-int)# ip address 172.16.3.1 255.255.255.0 (ip addr ...)
Lab_A(config-int)# exit

! Gå tillbaks till början
Lab_A(config)# CTRL+Z

! Kontrollera routing tabellen och se efter om routern har
! fått några uppdateringar via RIP
Lab_A# show ip route

! Kontrollera den aktiva konfigurationen
Lab_A# show running-config (sh run)

! Kontrollera att interfacen är korrekta och uppe
! Om routern har ett interface BRI måste andra alternativet användas
Lab_A# show ip interfaces brief (sh ip int bri) eller (sh ip int brief)

! Spara aktiv konfiguration till NVRAM
Lab_A# copy running-config startup-config (copy run start)

! Sätt en Access Control List
! Tänker jag inte gå igenom men kan förekomma på provet.
! Glöm inte att först skapa den i (config)# och sedan sätta
! den på ett interface (config-int)# med respektive kommando;
! access-list, access-group.

! Starta om routern
Lab_A# reload

!
! Färdigt
!

En sak ni ska komma ihåg är att ni måste kunna koppla rätt kablar och koppla nätverket rätt. Annars är det ingen idé att försöka göra provet. Fick faktiskt höra av min Cisco instruktör att hon har varit med om elever som kommit till det praktiska provet och inte ens vet var de ska koppla konsolkabeln (RJ45-DB9, rollover). Ha ha, vet man inte det kan man inte konfigurera en router och då borde man inte gå Cisco kursen överhuvudtaget.

Cisco CCNA är enkel i början men går fort in på mer avancerade detaljer om nätverk och routing protokoll. Väljer man kursen vill man verkligen lära sig mer om nätverk eller bli en nätverkstekniker. Men det finns faktiskt många där ute som inte ens känner till vad Cisco är för något. Jag tycker inte synd om dem för man måste studera mycket om man ska klara kursen. Tro inte att det går att plugga mycket sista veckan eller veckorna. Cisco kräver djupare studier under längre tid för det är så mycket information hjärnan måste ta in.

Nu ska jag inte skriva om Cisco kursen och om elever som inte vill studera nätverk. Jag gissar att om ni kommer hit till denna artikeln så är ni troligtvis intresserade av Cisco eller så vill ni fuska och lära er alla kommandon inför det praktiska.

Lycka till!