E-book details

Internet rzeczy IoT i IoE w symulatorze Cisco Packet Tracer - Praktyczne przykłady i ćwiczenia

Internet rzeczy IoT i IoE w symulatorze Cisco Packet Tracer - Praktyczne przykłady i ćwiczenia

Jerzy Kluczewski

Ebook

Internet rzeczy IoT i IoE w symulatorze Cisco Packet Tracer - Praktyczne przykłady i ćwiczenia
Czasy w których żyjemy, przyzwyczaiły nas do korzystania z mobilnego dostępu do Internetu. Jednak współczesna sieć to nie tylko treści audio i wideo, oraz dostęp do społeczności. To coraz bardziej rozbudowana możliwość kontroli lub sterowania elementami naszego otoczenia. Nikogo już nie dziwi zdalne sprawdzenie systemu alarmowego, automatyczne sterowanie oświetleniem czy ogrzewaniem. Coraz powszechniejsze są urządzenia AGD i RTV z adresem sieciowym. Za pomocą telefonu sterujemy między innymi pralką, zmywarką i ekspresem do kawy, a lodówki potrafią już samodzielnie dokonywać zakupów w sklepach internetowych. Jednak możliwości tej technologii są jeszcze bardziej rozbudowane i wciąż się rozwijają.

Książka, którą trzymasz w ręku, dedykowana jest osobom chcącym jeszcze dokładniej zapoznać się z technologią „inteligentnych urządzeń”, które kryją się pod anglojęzycznym pojęciem „Internet of Things”. Jest to podręcznik, który ma nauczyć projektować, programować i tworzyć sieci komputerowe składające się z czujników wraz z urządzeniami wykonawczymi powszechnego użytku. Pozycja ta, to idealny podręcznik uzupełniający wiedzę w pięciu nowych kursach poświęconych tematyce IoT w Akademii CISCO oraz rozszerzająca wiedzę w szkoleniach CCNA. Aby tego dokonać, autor przygotował liczne symulacje podzielone na cztery kategorie: przykłady, ćwiczenia podstawowe, ćwiczenia problemowe i ćwiczenia zaawansowane. Wszystkie opisane pliki, są dostępne poprzez witrynę naszego wydawnictwa pod adresem http://iot.itstart.pl

Autorem tej książki jest Jerzy Kluczewski, długoletni instruktor Akademii CISCO CCNA, a zarazem  nauczyciel dyplomowany. Pan Jerzy, w swoim dorobku autorskim posiada już kilka publikacji książkowych na temat symulatora Packet Tracer. Jest osobą zaangażowaną w proces tłumaczenia materiałów edukacyjnych CCNA Routing & Switching na język polski. Swoje doświadczenie zdobywał podczas pracy w przemyśle, ale obecnie jest nauczycielem przedmiotów zawodowych w Zespole Szkół Łączności w Gdańsku i egzaminatorem w zawodzie technik informatyk i technik teleinformatyk.

1 WSTĘP ............................................................................................................. 11
1.1 WSTĘP DO KSIĄŻKI I PROGRAMU .............................................................................. 11
1.2 CO NALEŻY WYKONAĆ PRZED INSTALACJĄ PROGRAMU .................................................. 12
1.3 INSTALACJA I WARUNKI KORZYSTANIA ....................................................................... 13
1.4 GŁÓWNE ZMIANY W ELEMENTACH OKNA PROGRAMU .................................................. 16
1.4.1 Główne menu programu ......................................................................... 17
1.4.2 Górny pasek narzędziowy ........................................................................ 18
1.4.3 Blok narzędziowy – grupy urządzeń i okablowania ................................. 18
1.5 NOWE ELEMENTY, PROTOKOŁY, USŁUGI W WERSJI 7.0 ................................................. 20
2 NOWE URZĄDZENIA ......................................................................................... 25
2.1 NOWE PRZEŁĄCZNIKI I ROUTERY .............................................................................. 25
2.1.1 Opis przełącznika IE 2000 ........................................................................ 25
2.1.2 Opis routera IR829 .................................................................................. 26
2.1.3 Opis routera 819IOX ................................................................................ 27
2.1.4 Opis routera CGR 1240 ............................................................................ 28
2.2 KOMPONENTY INTERNETU WSZECHRZECZY ............................................................... 29
2.2.1 Komponenty IoE pomiarowe (czujniki) .................................................... 29
2.2.2 Komponenty IoE wykonawcze ................................................................. 29
2.2.3 Komponenty IoE sterujące ....................................................................... 30
2.2.4 Urządzenia inteligentne IoE(Smart Things) ............................................. 31
2.2.5 Kable konsolowe: Roll‐Over oraz USB ..................................................... 32
2.2.6 Kabel Custom IoE ..................................................................................... 33
3 NOWE PROTOKOŁY I USŁUGI ............................................................................ 37
3.1 WSTĘP ............................................................................................................. 37
3.2 KONFIGUROWANIE SESJI SPAN I RSPAN .......................................................... 37
3.2.1 Sesja SPAN ............................................................................................... 37
3.2.2 Konfigurowanie sesji SPAN ...................................................................... 38
3.2.3 Sesja RSPAN ............................................................................................. 39
3.2.4 Konfigurowanie sesji RSPAN .................................................................... 39
3.3 PROTOKÓŁ REP ................................................................................................ 48
3.3.1 Wstęp do protokołu REP .......................................................................... 48
3.3.2 Przeznaczenie protokołu REP .................................................................. 48
3.3.3 Podstawowe pojęcia dotyczące protokołu REP ....................................... 48
3.3.4 Konfigurowanie protokołu REP ............................................................... 50
3.4 PROTOKÓŁ LLDP .............................................................................................. 50
3.4.1 Wprowadzenie do protokołu LLDP .......................................................... 50
3.4.2 Włączanie protokołu LLDP ....................................................................... 50
3.4.3 Polecenia protokołu LLDP ........................................................................ 50
3.4.4 Przykład działania protokołu LLDP .......................................................... 51
3.5 DHCP SNOOPING ............................................................................................. 52
3.5.1 Niebezpieczeństwa związane z protokołem DHCP .................................. 52
3.5.2 Wprowadzenie do DHCP snooping .......................................................... 55
3.5.3 Podstawowe założenia i techniki realizujące DHCP snooping ................. 55
3.5.4 Konfigurowanie DHCP w oparciu o numery portów ................................ 55
3.5.5 Konfigurowanie DHCP w oparciu o fizyczne adresy MAC hostów ........... 57
3.5.6 Konfigurowanie portów zaufanych dla serwerów DHCP ......................... 59
3.5.6.1 Domyślna konfiguracja DHCP snooping ........................................................... 59
3.5.6.2 3.5.6.2.Konfiguracja portów zaufanych w przełączniku .................................. 60
3.5.7 Lista poleceń dotyczących konfigurowania DHCP snooping ................... 62
3.6 TRANSLACJA ADRESÓW L2NAT ....................................................................... 64
3.6.1 Wstęp do L2NAT ...................................................................................... 64
3.6.2 Schemat działania L2NAT ........................................................................ 65
3.6.3 Przykład prostej konfiguracji L2NAT ........................................................ 67
3.6.4 Obsługa powtarzających się adresów IP w L2NAT .................................. 69
4 INTERNET WSZECHRZECZY (IOE) ....................................................................... 75
4.1 WPROWADZENIE DO INTERNET OF EVERYTHING ........................................... 75
4.2 KATEGORIE URZĄDZEŃ IOT (INTERNET OF THINGS) ............................................... 75
4.3 RODZAJE CZUJNIKÓW (SENSORÓW) ............................................................... 76
4.3.1 4.3.1. Czujniki analogowe ........................................................................ 76
4.3.2 Czujniki dwustanowe ............................................................................... 78
4.3.3 Elementy pomocnicze .............................................................................. 80
4.4 RODZAJE ELEMENTÓW WYKONAWCZYCH ...................................................... 81
4.4.1 Elementy zmieniające stan środowiska ................................................... 81
4.4.2 4.4.2. Elementy sygnalizacyjne ................................................................ 82
4.4.3 Spryskiwacze wodne ................................................................................ 83
4.4.4 Wyświetlacze i serwomechanizmy .......................................................... 84
4.5 PROGRAMOWALNE URZĄDZENIA STERUJĄCE ................................................ 85
4.5.1 Urządzenie domowe Appliance ............................................................... 86
4.5.2 Urządzenie domowe Home Gateway (DLC100) ....................................... 87
4.5.3 Registration Server (serwer rejestrujący) ................................................ 88
4.6 PODSTAWY KONFIGUROWANIA URZĄDZEŃ IOE ............................................. 89
4.6.1 Zakładka [Specifications] ......................................................................... 91
4.6.2 Zakładka [I/O Config] .............................................................................. 92
4.6.3 Zakładka [Thing Editor] ........................................................................... 93
4.6.3.1 Zakładka [Thing Editor][Properties] ............................................................. 94
4.6.3.2 Zakładka [Thing Editor][Layout] ................................................................... 95
4.6.3.3 Zakładka [Thing Editor][Rules] ..................................................................... 96
4.6.3.4 Zakładka [Thing Editor][Programming] ........................................................ 96
5 ŚRODOWISKO IOE .......................................................................................... 101
5.1 5.1. PRZEZNACZENIE ŚRODOWISKA IOE ......................................................... 101
5.2 ELEMENTY I POJĘCIA STOSOWANE W SYMULATORZE .................................. 101
5.3 OKNO SYMULATORA ŚRODOWISKA IOE ........................................................ 103
5.3.1 Opis okna Environments ........................................................................ 103
5.3.2 Tryby pracy okna Environments ............................................................ 106
5.4 OBSERWOWANIE PARAMETRÓW ŚRODOWISKA .......................................... 106
5.4.1 Obserwowanie wilgotności powietrza .................................................. 106
5.4.2 Obserwowanie temperatury otoczenia ................................................. 108
5.4.3 Wyszukiwanie parametrów ................................................................... 109
5.5 MODYFIKOWANIE PARAMETRÓW ŚRODOWISKA ......................................... 109
5.5.1 Zmiana skali czasu symulacji ................................................................. 110
5.5.2 Opis pól i przycisków w trybie modyfikacji ............................................ 110
5.5.3 Definiowanie własnego parametru środowiska symulacyjnego ........... 113
5.5.4 Usuwanie własnego parametru środowiska symulacyjnego ................ 114
5.5.5 Tworzenie zmiennych globalnych w środowisku symulacyjnym ........... 114
6 PROGRAMOWANIE URZĄDZEŃ IOE ................................................................ 119
6.1 WSTĘP DO PROGRAMOWANIA .............................................................................. 119
6.2 PODSTAWOWE DEFINICJE ..................................................................................... 119
6.3 PODSTAWY PROGRAMOWANIA W JAVASCRIPT ......................................................... 121
6.4 KONSOLA JĘZYKA JAVASCRIPT ............................................................................... 122
6.5 BUDOWA SKRYPTU JAVASCRIPT ............................................................................. 123
6.5.1 Komentarze ........................................................................................... 124
6.5.2 Typy danych ........................................................................................... 124
6.6 RODZAJE INSTRUKCJI JAVASCRIPT .......................................................................... 124
6.6.1 Instrukcja warunkowa ........................................................................... 125
6.6.2 Instrukcja wyboru wielowariantowego ................................................. 125
6.6.3 Instrukcje pętli ....................................................................................... 126
6.6.3.1 Instrukcja pętli typu while ............................................................................. 126
6.6.3.2 Instrukcja pętli typu do while ........................................................................ 127
6.6.3.3 Instrukcja pętli typu for ................................................................................. 128
6.7 FUNKCJE STANDARDOWE JAVASCRIPT .................................................................... 130
6.7.1 Funkcje setup() i cleanUp() .................................................................... 130
6.7.2 Funkcja loop() ........................................................................................ 131
6.8. TWORZENIE I MODYFIKOWANIE NOWEGO SKRYPTU ................................................... 131
6.7.3 Tworzenie skryptu wyświetlającego komunikaty w konsoli. ................. 131
6.7.4 Modyfikowanie skryptu ......................................................................... 137
6.8 PRZYKŁADOWE SKRYPTY W JĘZYKU JAVASCRIPT ........................................................ 137
6.8.1 Skrypt wykonujący obrót i zmianę koloru diody. ................................... 138
6.8.2 Skrypt wykonujący mruganie diody. ...................................................... 139
6.8.3 Skrypt wyzwalający alarm dźwiękowy. ................................................. 140
6.8.4 Skrypty wykonujące operacje na plikach. .............................................. 141
6.8.5 Skrypt wykonujący transmisję danych za pomocą kabla USB. .............. 146
6.9 PODSTAWY PROGRAMOWANIA W JĘZYKU PYTHON .................................................... 150
6.9.1 Wprowadzenie do języka Python w programie Packet Tracer .............. 150
6.9.1.1 Uwagi ogólne ................................................................................................. 150
6.9.1.2 Uwagi dotyczące programu Packet Tracer ................................................... 151
6.9.2 Komentarze w języku Python ................................................................ 151
6.9.3 Importowane obiektów z pakietów biblioteki Python API ..................... 151
6.9.4 Funkcje definiowane przez programistę ................................................ 152
6.9.5 Funkcja main ......................................................................................... 152
6.9.6 Uruchamianie kodu skryptu .................................................................. 152
6.9.7 Instrukcje proste .................................................................................... 152
6.9.8 Instrukcja warunkowa if ........................................................................ 153
6.9.9 Instrukcja pętli for ................................................................................. 153
6.9.10 Instrukcja pętli while ............................................................................. 154
6.9.11 Polecenie break w instrukcji pętli while ................................................. 154
6.9.12 Polecenie continue w instrukcji pętli while ............................................ 155
6.9.13 Tworzenie definicji funkcji ..................................................................... 156
6.9.14 Wartości i operatory logiczne ................................................................ 156
6.10 WYBRANE FUNKCJE STANDARDOWE PYTHON ........................................................... 157
6.11 PRZYKŁADOWE SKRYPTY W JĘZYKU PYTHON ............................................................. 157
6.11.1 6.12.1. Skrypt wykonujący obrót i zmianę koloru diody. ....................... 157
6.11.2 Skrypt wykonujący mruganie diody. ...................................................... 159
6.11.3 Skrypt wyzwalający alarm dźwiękowy. ................................................. 159
6.11.4 Skrypt wykonujący operacje na plikach. ................................................ 162
6.11.5 Skrypt wykonujący transmisję danych za pomocą kabla USB. .............. 166
7 TWORZENIE KOMPONENTÓW IOE .................................................................. 173
7.1 7.1. CZYNNOŚCI WSTĘPNE ................................................................................... 173
7.2 MODYFIKACJA ELEMENTU [THING] ........................................................................ 174
7.2.1 Zmiana nazwy elementu ....................................................................... 174
7.2.2 Tworzenie opisu elementu ..................................................................... 174
7.2.3 Konfiguracja ikon elementu .................................................................. 175
7.2.4 Konfigurowanie zachowania się elementu ............................................ 177
7.3 MENEDŻER WZORCÓW URZĄDZEŃ ........................................................................ 181
7.3.1 Przeznacznie Menedżera Wzorców ....................................................... 181
7.3.2 Okno dialogowe menedżera i jego główne elementy ............................ 181
7.3.3 Tworzenie nowego urządzenia .............................................................. 182
8 STEROWANIE URZĄDZENIAMI IOE .................................................................. 187
8.1 LOKALNE STEROWANIE ZA POMOCĄ KONTROLERA DLC100 ........................................ 187
8.1.1 Bezprzewodowe lokalne sterowanie urządzenia za pomocą DLC100 ... 187
8.2 LOKALNE STEROWANIE ZA POMOCĄ SERWERA REJESTRUJĄCEGO .................................. 190
8.2.1 Przewodowe lokalne sterowanie urządzenia za pomocą serwera
rejestrującego ....................................................................................................... 190
8.3 ZDALNE STEROWANIE URZĄDZENIAMI IOE ............................................................... 200
8.3.1 Zdalne monitorowanie urządzeń IoE za pomocą serwera rejestrującego ...
............................................................................................................... 200
9 ĆWICZENIA PODSTAWOWE ............................................................................ 213
9.1 NOWE PROTOKOŁY I USŁUGI ......................................................................... 213
9.1.1 Ćwiczenie 9‐1‐1 (konfigurowanie sesji RSPAN) ..................................... 213
9.1.2 Ćwiczenie 9‐1‐2 (konfigurowanie protokołu REP) ................................. 221
9.1.3 Ćwiczenie 9‐1‐3 (konfigurowanie segmentu REP w topologii ring) ....... 223
9.1.4 Ćwiczenie 9‐1‐4 (konfigurowanie wielu segmentów REP) ..................... 225
9.1.5 Ćwiczenie 9‐1‐5 (dokumentowanie warstwy drugiej za pomocą LLDP) 228
9.1.6 Ćwiczenie 9‐1‐6 (konfigurowanie DHCP snooping z serwerami DHCP) . 232
9.1.7 Ćwiczenie 9‐1‐7 (konfigurowanie DHCP snooping z routerami DHCP) .. 235
9.1.8 Ćwiczenie 9‐1‐8 (konfigurowanie wielu adresów L2NAT) ..................... 240
9.1.9 Ćwiczenie 9‐1‐9(obsługa powtarzających się adresów IP w L2NAT) ..... 241
9.2 KONFIGUROWANIE URZĄDZEŃ IOE ............................................................... 245
9.2.1 Ćwiczenie 9‐2‐1 (monitorowanie temperatury i wilgotności) ............... 245
9.2.2 Ćwiczenie 9‐2‐2 (wyświetlanie temperatury otoczenia) ........................ 247
9.2.3 Ćwiczenie 9‐2‐3 (wykrywanie obecności wody) ..................................... 248
9.2.4 Ćwiczenie 9‐2‐4 (wykrywanie poziomu wody) ....................................... 249
9.2.5 Ćwiczenie 9‐2‐5 (wykrywanie poziomu dymu) ...................................... 251
9.2.6 Ćwiczenie 9‐2‐6 (wykrywanie poziomu dźwięku) .................................. 252
9.2.7 Ćwiczenie 9‐2‐7 (wykrywanie nacisku mechanicznego) ........................ 254
9.2.8 Ćwiczenie 9‐2‐8 (wykrywanie obecności wiatru) ................................... 255
9.2.9 Ćwiczenie 9‐2‐9 (wykrywanie światła widzialnego) .............................. 256
9.2.10 Ćwiczenie 9‐2‐10 (wykrywanie ruchu) ................................................... 258
9.2.11 Ćwiczenie 9‐2‐11 (wykrywanie ruchu za pomocą czujki laserowej) ...... 259
9.2.12 Ćwiczenie 9‐2‐12 (aktywowanie czujki ruchu: kamera, syrena) ............ 260
9.2.13 Ćwiczenie 9‐2‐13 (zastosowanie rozgałęziacza) .................................... 262
10 ĆWICZENIA ŚREDNIOZAAWASOWANE ............................................................ 267
10.1 STEROWANIE URZĄDZENIAMI IOE ZA POMOCĄ MCU I SBC ........................................ 267
10.1.1 Ćwiczenie 10‐1‐1 (sterowanie diodami LED) ......................................... 267
10.1.2 Ćwiczenie 10‐1‐2 (wykrywanie ruchu) ................................................... 269
10.1.3 Ćwiczenie 10‐1‐3 (wykrywanie różnych rodzajów ruchu) ...................... 272
10.1.4 Ćwiczenie 10‐1‐4 (prosty system antywłamaniowy) ............................. 274
10.1.5 Ćwiczenie 10‐1‐5 (zdalne sterowanie temperaturą) ............................. 277
10.2 STEROWANIE PRZETWARZANIEM ENERGII ................................................................ 282
10.2.1 Ćwiczenie 10‐2‐1 (proste zasilanie energią słoneczną) ......................... 282
10.3 WPŁYW GAZÓW NA ORGANIZM LUDZKI ................................................................... 285
10.3.1 Ćwiczenie 10‐3‐1 (wpływ dwutlenku węgla na organizm ludzki) .......... 285
10.3.2 Ćwiczenie 10‐3‐2 (generator źródła gazów) .......................................... 287
10.3.3 Ćwiczenie 10‐3‐3 (wpływ stężenia tlenku węgla na organizm ludzki) ... 291
10.3.4 Ćwiczenie 10‐3‐4 (wpływ stężenia dwutlenku węgla na organizm ludzki) ..
............................................................................................................... 296
10.4 OPERACJE NA PLIKACH I PORTACH USB W URZĄDZENIU SBC ....................................... 300
10.4.1 Ćwiczenie 10‐4‐1 (operacje na systemie plików) ................................... 300
10.4.2 Ćwiczenie 10‐4‐2 (transmisja danych za pomocą kabla USB) ............... 307
11 ĆWICZENIA ZAAWANSOWANE ....................................................................... 315
11.1 SYSTEMY ANTYWŁAMANIOWE ............................................................................... 315
11.1.1 Ćwiczenie 11‐1‐1 (domowy system antywłamaniowy) ......................... 315
11.2 ĆWICZENIA RÓŻNE .............................................................................................. 321
11.2.1 Ćwiczenie 11.2.1 (obracanie obiektu) ................................................... 321
11.2.2 Ćwiczenie 11‐2‐2 (symulacja naprowadzania rakiety na cel) ................ 323
11.2.3 Ćwiczenie 11‐2‐3 (detektor Geigera‐Muellera) ..................................... 331
11.2.4 Ćwiczenie 11‐2‐4 (zdalne monitorowanie urządzeń IoE) ....................... 343
11.3 ĆWICZENIA Z ZASTOSOWANIEM JĘZYKA PYTHON ....................................................... 355
11.3.1 Ćwiczenie 11.3.1 (zmiana koloru i obracanie obiektu) ......................... 355
12 METODY W INTERFEJSIE API ........................................................................... 361
12.1 METODY W JAVASCRIPT API ................................................................................ 361
12.1.1 Metody dotyczące struktury programu, zdarzeń oraz funkcje ogólne .. 361
12.1.2 Metody obsługujące wejścia i wyjścia oraz przerwania ........................ 362
12.1.3 Metody obsługujące protokoły sieciowe ............................................... 363

  • Title: Internet rzeczy IoT i IoE w symulatorze Cisco Packet Tracer - Praktyczne przykłady i ćwiczenia
  • Author: Jerzy Kluczewski
  • ISBN: 978-83-61173-97-7, 9788361173977
  • Date of issue: 2018-03-01
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_1qfk
  • Publisher: ITStart