Herramienta GNS3

FRANCISCO JAVIER HERRERA LIZCANO

HERRAMIENTA GNS3 Fco. Javier Herrera Lizcano

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INTRODUCCIÓN GNS3 (Graphic Network Simulator) es un simulador grafico de redes que

permite diseñar fácilmente topologías complejas de red y luego ejecutar

simulaciones. Soporta el IOS (Internetwork Operating System) de routers, ATM,

Frame Relay, switchs Ethernet y PIX firewalls.

Es un programa open source y que tiene de especial la particularidad de que

puedes trabajar con IOS de routers CISCO reales, agregando todas las

características y potencialidades de un router real, sin tener el problema de

comandos no reconocidos o no funcionales. Aunque es un programa de uso

libre, debido a restricciones de licencia, tienes que proveer tus propios IOS

Cisco para usarlo en GNS3.

Otra característica es que GNS3 genera alrededor de 1.000 paquetes de datos

por segundo en un entorno virtual, mientras que un router normal generar

cientos de miles de paquetes en la realidad. Es decir, GNS3 no quiere

reemplazar a un router real sino que es una buena herramienta para el

aprendizaje y el testeo en el laboratorio o clase y con este ratio de paquetes es

suficiente para el aprendizaje.

GNS3 se puede ejecutar en sistemas operativos Windows, Linux y Mac OS.

También se puede usar la emulación de GNS3 en entornos virtualizados

(programas de virtualización como VMWare, VirtualBox o Virtual PC), para


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poder estudiar el comportamiento y la interconexión entre distintos sistemas

operativos.

La emulación también es posible para una larga lista de modelos de

enrutadores y otros dispositivos. Esta es una herramienta de un valor

incalculable para prepararse para certificaciones Cisco, tales como CCNA,

CCNP y CCIE.

CONTEXTUALIZACIÓN Esta herramienta es útil para el proceso de enseñanza aprendizaje dentro del

módulo de “Planificación y Administración de Redes” impartido en el ciclo

de Grado Superior de Formación Profesional para la obtención del título de

Técnico Superior en Administración de Sistemas Informáticos en Red.

El Real Decreto 1629/2009, de 30 de octubre, establece el título de Técnico

Superior en Administración de Sistemas Informáticos en Red y se fijan sus

enseñanzas mínimas; y junto con la Orden de 36/2012, de 22 de junio, de la

Conselleria de Educación, Formación y Empleo, se establece para la Comunitat

Valenciana el currículo del ciclo formativo de Grado Superior correspondiente al

título de Técnico Superior en Administración de Sistemas Informáticos en Red.

El título de Técnico Superior en Administración de Sistemas Informáticos en

Red queda identificado por los siguientes elementos:


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Denominación: Administración de Sistemas Informáticos en Red

Nivel: Formación Profesional de Grado Superior

Duración: 2.000 horas

Familia Profesional: Informática y Comunicaciones

Referente Europeo: CINE-5b (Clasificación Internacional Normalizada de la Educación)

Identificación del Ciclo Formativo

Teniendo en cuenta, entre otros factores, que es muy complicado disponer en

el aula de prácticas ni del número ni modelo de dispositivos (routers, switches,

hubs, pc’s, tipo de cableados, etc), esta aplicación ayudará a los alumnos a

conseguir de una manera más visual, eficaz y motivadora las competencias del

ciclo asociadas al módulo concreto de “Planificación y Administración de

Redes” siguientes:

• Administrar servicios de red (web, mensajería electrónica, transferencia

de archivos, entre otros) instalando y configurando el software, en

condiciones de calidad.

• Optimizar el rendimiento del sistema configurando los dispositivos

hardware de acuerdo a los requisitos de funcionamiento.

• Evaluar el rendimiento de los dispositivos hardware identificando

posibilidades de mejoras según las necesidades de funcionamiento.

• Determinar la infraestructura de redes telemáticas elaborando esquemas

y seleccionando equipos y elementos.

• Integrar equipos de comunicaciones en infraestructuras de redes

telemáticas determinando la configuración para asegurar su

conectividad.


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• Diagnosticar las disfunciones del sistema y adoptar las medidas

correctivas para restablecer su funcionalidad.

DESCRIPCIÓN DE LA HERRAMIENTA

GNS3 está basado en Dynamips, PEMU (incluyendo el encapsulador) y en

parte en Dynagen, fue desarrollado en python a través de PyQt la interfaz

grafica (GUI) confeccionada con la poderosa librería Qt, famosa por su uso en

el proyecto KDE. GNS3 también utiliza la tecnología SVG (Scalable Vector

Graphics) para proveer símbolos de alta calidad para el diseño de las

topologías de red.

Utiliza Dynamips para la emulación de router y switches cisco y NS3 que es un

sistema de simulación de redes orientado a Internet.

Acerca de Dynamips

Dynamips es un emulador de routers Cisco escrito por Christophe Fillot. Emula

a las plataformas 1700, 2600, 3600, 3700 y 7200, y ejecuta imágenes de IOS

estándar. En propias palabras del creador: Este tipo de emulador será útil para:

• Ser utilizado como plataforma de entrenamiento, utilizando software del

mundo real. Permitirá a la gente familiarizarse con dispositivos Cisco,

siendo Cisco el líder mundial en tecnologías de redes.

• Probar y experimentar las funciones del Cisco IOS.

• Verificar configuraciones rápidamente que serán implementadas en

routers reales.


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• Por supuesto, este emulador no puede reemplazar a un router real, es

simplemente una herramienta complementaria para los administradores

de redes Cisco o para aquellos que desean aprobar los exámenes de

CCNA/CCNP/CCIE.

Instalación de GNS3

Gns3 se ejecuta en Windows, Linux y Mac OS X (otras plataformas no han sido

probadas) y requiere de las siguientes dependencias:

• Qt >= 4.3, disponible en http://trolltech.com/developer/downloads/qt/inex

• Python >= 2.4, disponible en http://www.python.org

• Sip >= 4.5 si usted necesita compilar PyQt, disponible en

http://www.riverbankcomputing.co.uk/sip

• PyQt >= 4.1 disponible en http://www.riverbankcomputing.co.uk/pyqt

La página principal de GNS3 descargas es: http://www.gns3.net/download/

Para información detallada y manuales: http://www.gns3.net/documentation

El instalador para Windows incluye Winpcap, Dynamips, Pemuwrapper y una

versión compilada de GNS3, eliminando de esta manera en tener que instalar

Python y Qt. También tiene integración con el Explorer de manera que puede

realizar doble-click en los archivos de red para ejecutarlos. Los usuarios de

Windows deben instalar el paquete Windows all-in-one. Esto provee lo

necesario para que GNS3 se ejecute en maquinas locales o remotas, excepto

las imágenes de IOS y de PIXIOS.


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Los usuarios Linux deben descargar Dynamips y extraerlo en alguna ubicación.

Luego instalar las dependencias de GNS3 y finalmente ejecutar GNS3.

Dynamips ejecuta imágenes de Cisco IOS reales. Según el apartado FAQ de

Dynamips “no están autorizados a distribuir imágenes IOS (se deberán buscar

por su cuenta). Esto no es un problema si se es un cliente de Cisco.”

Área de trabajo

La ventana principal de la aplicación está dividida en varias partes. A

continuación comento las características de cada zona:


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1. Menús e iconos de acceso rápido: en esta área encontramos las

funciones típicas de crear una nueva topología, abrir una existente,

guardar la topología con la que estamos trabajando. Además, existente

opciones de menú icono para mostrar/ocultar información de los nodos y

el icono para los diferentes “links” (cableado entre los nodos). Los iconos

más hacia la derecha sirven para iniciar, pausar, parar, reiniciar, etc. la

emulación; además de los iconos/funciones de conexión por consola a

los dispositivos.

2. Tipos de nodos: aquí disponemos de los distintos modelos de routers

que podemos emplear; así como de firewalls, switches, puentes, frame

relay, hubs, equipos, “nube” (conexión externa con interfaces del equipo

local), etc.

3. Área central de trabajo: es el espacio donde se representará

gráficamente la topología a estudiar (dispositivos, cableados, etc.). Se

pueden utilizar capas y realizar zooms para representar topologías

complejas.

4. Consola: está disponible si se está en modo emulación. Sirve para

introducir comandos que afectan a los dispositivos analizados

(introduciendo el comando help comando o comando ? se nos

proporciona ayuda del comando en concreto.

5. Resumen de la topología: se representa cada nodo con sus interfaces y

su conexión o no con otros dispositivos.

6. Capturas: en esta zona podemos crear capturas de las interfaces de un

dispositivo.


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Optimización del uso de los recursos del PC

Las simulaciones en esta herramienta en los PC’s hosts provocan que la CPU y

la memoria del sistema alcance prácticamente el 100% de uso. Haciendo que

el equipo se ralentice hasta casi paralizarlo (si no es un PC con mucha

memoria RAM ni demasiada velocidad de procesar). Esto es debido a que

Dynamips no detecta cuando el router virtual está en estado “idle” (ocioso) o

cuando está operando realmente.

Por eso disponemos en esta herramienta de 3 funciones que nos permiten

mejorar el rendimiento del PC:

§ Idle-PC: se efectúa un análisis en la imagen que se está ejecutando

para determinar cuáles son los posibles puntos en el código que

representan un bucle de idle en el IOS. Para ello se inicia un router del

IOS específico al cual queremos calcular el valor idlepc y luego con el

botón derecho sobre el router usamos la función “Idle Pc”. Después de

unos 10-20 segundos de cálculos se nos listan los posibles valores

potenciales de idlepc y debemos escoger uno de los marcados con un ‘*’

que representa a un valor óptimo. Ese valor idlepc se guardará en la

imagen del IOS y lo usará cada vez que se use un router de esa imagen.

El uso de CPU se reducirá drásticamente.

§ Ghostios: se puede reducir significativamente el uso de memoria real

necesario para los routers que corren con la misma imagen de IOS. Con

esta función, en vez de que se almacene una copia idéntica del IOS en

la RAM virtual, el host utilizaráa una región compartida de memoria que

todos utilizarán.


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§ Sparsemem: esta función no conserva memoria real, pero si reduce la

cantidad de memoria virtual utilizada por las instancias de los routers.

Captura de Paquetes

Dynamips / GNS3 puede capturar paquetes en una interfaz virtual Ethernet o

Serial y grabarlos en archivos para ser usados con aplicaciones como tcpdump,

Wireshark, o cualquier otra aplicación que lea capturas en formato libpcap.

Ejemplo de captura con el programa Wireshark:


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APLICACIÓN DIDÁCTICA Esta herramienta, entre otras muchas utilidades, la podemos usar para estudiar en el laboratorio el comportamiento de los protocolos de enrutamiento dinámico. Como ya se ha comentado anteriormente, es muy complicado disponer en el aula o laboratorio de un IES de diferentes modelos de routers, equipos de interconexión, dispositivos, periféricos, cableado, etc. que permitan crear un topología real de una red para estudiar todos los protocolos de enrutamiento. GNS3 permite realizar esta simulación de una forma gráfica y todo lo compleja que deseemos.

Concretamente, vamos a preparar una simulación de una topología que interconecte dos routers Cisco, unidos a varios nodos (Pc’s) y se configurará en ambos el protocolo de enrutamiento dinámico de vector-distancia RIP (versión 2, p.e.). Posteriormente, usando la aplicación Wireshark podríamos analizar la captura de paquetes de sus interfaces (esto último queda fuera de la práctica aquí desarrollada).

Paso 1: Crear topología

Insertamos 2 routers y 2 nodos locales (“nube”) enlazados a cada router. Antes de realizar los “links” (cableado), es necesario añadir las interfaces a los diferentes dispositivos de la topología (paso 2)

Paso 2: Añadir interfaces

Pulsando con el botón derecho sobre la representación del router R1, elegimos la opción Configurar. En la pestaña Slots añadimos las interfaces necesarias.


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También añadiremos las conexiones de red a los nodos. Botón derecho opción Configurar, y en la pestaña NIO Ethernet agregamos la conexión de red local deseada (tarjeta red local, inalámbrica, etc).

Paso 3: Crear el “link”

Pulsamos en el icono de Agregar un vínculo y elegimos la opción Manual; de esta forma podemos seleccionar la interface en cada dispositivo donde conectar el enlace (tanto en el router como en el nodo)

Paso 4: Arrancar la emulación

A continuación pulsamos sobre el icono representado por play (verde) y la emulación se pone en marcha. Veremos que los enlaces se ponen con puntos verdes y eso es señal que existe comunicación entre los dispositivos.

Paso 5: Conectarse a la consola del router

Estando el modo emulación (el otro modo se llama diseño), pulsamos con el botón derecho sobre uno de los router y damos a la opción Consola. Se arrancará una consola que se conecta al router y, después de la información de


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arranque del router, aparecerá el prompt para la entrada de comandos y parámetros.

Es posible que nos pregunte si queremos entrar en un asistente de configuración inicial básica del router; en ese caso, contestamos NO.

Paso 6: Configuración de interfaces y protocolo

A continuación vamos a entrar los comandos que configurarán la ip de la interfaz conectada al otro router y activaremos el protocolo RIPv2 (para el router R2 hay que realizar pasos similares, salvo la ip correspondiente). Estas son las instrucciones y parámetros usados paso a paso:

• enable à cuando el primer carácter es ‘>’ significa que estamos en modo non-privileged. Con el comando “enable” entramos en modo privileged ‘#’.

• show ip int brief à muestra una descripción breve de las interfaces e ip configurada en cada una.

• config terminal à (abreviado “config t”) para poder configurar el router • int <id_interface> à (p.e. int f0/0) para configurar la IP de la interface • ip address <dirección ip> <máscara subred> à asignar la ip • no shutdown à no apagar la interface, siempre activa • do write à guardar la configuración del router • router rip à habilitar el protocolo de enrutamiento RIP • versión 2 à usar la versión 2 del protocolo RIP • network <dirección ip> à habilita RIP en la interface con dicha ip

Paso 7: Captura de paquetes

Podemos añadir una o varias interfaces de los dispositivos para que se capturen los datos y paquetes que se envían/reciben. Dichas capturas aparecerán en la parte inferior derecha de la aplicación (área “Capturar”). Esas


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capturas, como ya se ha comentado anteriormente, se analizarían con la herramienta Wireshark u otras.

CONCLUSIONES

Existe una gran cantidad de software emulador de routers en el mercado, pero

la mayoría tienen limitados y/o restringidos los comandos según lo que el

desarrollador del programa escoge incluir.

Casi siempre hay comandos o parámetros que no están soportados cuando se

trabajan con un software emulador de redes en las prácticas de laboratorio (o

aula). En estos simuladores solo se puede ver y trabajar con una

representación de la salida del enrutador simulado. La precisión de esta

representación es solo tan buena como el desarrollador del software quiera

crearla.

Con GNS3 se ejecuta el actual y real IOS de Cisco, y puedes observar

exactamente lo que el IOS genera y tienes acceso a todos los comandos y/o

parámetros soportados por el IOS en los distintos modelos reales de routers.

En la actualidad la demanda de las empresas por mejorar sus procesos

operativos conlleva en la mayoría de los casos, la instalación de nuevas

aplicaciones o la modificación de las aplicaciones existentes, lo que a su vez

impacta en el rendimiento de la red corporativa. Los administradores de redes

se enfrentan diariamente al desafío de manejar estos cambios y buscar

opciones para mejorar los tiempos de respuesta a través de nuevas

configuraciones en sus dispositivos de redes como: implementar políticas de


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calidad de servicio QoS, habilitar protocolos de enrutamiento con bajo consumo

de ancho de banda como OSPF y EIGRP, etc. Y todo esto con la presión de no

poder probar sus nuevas ideas en horas de trabajo, porque la desconexión de

los usuarios de la red no es una opción factible.

¿Entonces qué hacen la mayoría de los administradores de redes para

implementar los cambios propuestos? Normalmente programan estos

operativos en horarios en que los usuarios no están, pasada la jornada laboral

o para el fin de semana, con el estrés adicional de que si se presentan

inconvenientes o los resultados no son los que esperaban, deben reversar los

cambios antes de que regresen los usuarios, enfrentándose en una lucha

contra el reloj a cada paso.

Por tanto con esta herramienta de simulación gráfica se pueden hacer todas las

pruebas necesarias previas a la implantación real, ayudando a los

administradores de redes a “des estresarse” un poco en su trabajo diario.

Sin embargo no todo son ventajas en un emulador, uno de los inconvenientes

es que precisamente porque el sistema operativo que se carga en el dispositivo

es real sus requerimientos de memoria también lo son. Por tanto conviene

tener una buena cantidad de RAM (3 ó 4 GB) si se desea hacer

configuraciones complejas.

Otro de los inconvenientes es que se producen frecuentes errores en funciones

comunes de la herramienta; es decir, en el área de consola se informa con


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demasiada asiduidad de fallos al guardar la topología, al borrar un enlace o

borrar un dispositivo. Además, con cierta regularidad durante la simulación de

topologías (más o menos simples) el programa (y el PC) parece “colgarse” y/o

bloquearse (quizás el equipo portátil donde lo estoy probando no tenga

demasiada potencia), a pesar de usar las funciones recomendadas en la

herramienta tales como calcular el “idle pc”.

Comparando GNS3 con otras herramientas, como por ejemplo Cisco Packet

Tracer, existen muchas opiniones que la consideran mejor porque es un

emulador y no un simulador como Packet Tracer. Es decir, ejecuta las

imágenes IOS reales y, por eso, se disponen de todos los comandos y

parámetros existentes. Permite ver cómo un IOS real funciona.

Una de sus desventajas es el alto consumo de recursos CPU y RAM de la

máquina donde se ejecuta. Se recomienda Packet Tracer para usuarios

principiantes.

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