2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....................................................................................................................... 3
Глава 1. Теоретические аспекты проектирования компьютерных сетей .............. 6
1.1. Основные понятия и способы агрегации управляемых сервисов ................ 6
1.2. Современные технологии и оборудование для организации
видеоконференций ................................................................................................. 13
1.3. Виды межсетевых экранов и правила для повышения их
производительности ............................................................................................... 20
Глава 2. Анализ организации компьютерной сети НМУП «Новомосковский
рынок» ........................................................................................................................ 29
2.1. Общая характеристика деятельности предприятия ..................................... 29
2.2. Анализ технической архитектуры компьютерной сети .............................. 37
2.3. Анализ программной архитектуры компьютерной сети ............................ 42
Глава 3. Разработка мероприятий по модернизации сети НМУП
«Новомосковский рынок» ........................................................................................ 49
3.1. Разработка технического задания на модернизацию сети .......................... 49
3.2. Обоснование основных этапов модернизации сети .................................... 58
3.3. Экономическая оценка эффективности предложений ................................ 68
Заключение ................................................................................................................ 75
Список использованной литературы ....................................................................... 78
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что
модернизация компьютерной сети позволяет повысить ее производительность,
масштабируемость и отказоустойчивость.
При модернизации компьютерной сети осуществляют агрегацию
управляемых сервисов, которая позволяет улучшить процесс мониторинга и
управления трафиком. В процессе агрегации производится разделение потоков
в зависимости от запросов пользователей и по типам услуг. При этом должна
осуществляться поддержка QoS и MPLS.
В настоящее время достаточно много внимания уделяется системам
видеоконференцсвязи, которая представлена в виде набора программных и
аппаратных средств, позволяющих организовать удаленное общение с
передачей видео и аудио в режиме реального времени. В состав системы
видеоконференцсвязи входит оборудование для телеприсутствия, организации
видеоконференций сервере MCU, оборудование для записи и трансляции,
коммутационное оборудование, а также различные аксессуары.
Для повышения защиты компьютерной сети устанавливаются
межсетевые экраны, которые позволяют изолировать и защищать приложения,
машины и сервисы во внутренней сети от поступающего с сети Интернет
нежелательного трафика, а также запрещать или ограничивать доступ хостов к
внутренней сети к внешним сервисам. В зависимости от охвата
контролируемых потоков данных выделяют традиционные и персональные
межсетевые экраны.
Следовательно, изучение вопросов модернизации сети в организации
обосновывает выбор темы выпускной квалификационной работы.
Предметом исследования является модернизация компьютерной сети в
организации. Объектом исследования является Новомосковское
Муниципальное унитарное предприятие «Новомосковский рынок».
4
Цель работы: разработать мероприятия по модернизации сети НМУП
«Новомосковский рынок».
- рассмотреть основные понятия и способы агрегации управляемых
сервисов;
- определить современные технологии и оборудование для организации
видеоконференций;
- привести виды межсетевых экранов и определить правила для
повышения их производительности;
- проанализировать организацию компьютерной сети НМУП
«Новомосковский рынок»;
- разработать мероприятия по модернизации сети НМУП
«Новомосковский рынок».
Практической значимостью работы является то, что модернизация
компьютерной сети посредством установки маршрутизатора Cisco ISR 4431,
коммутатора Cisco Catalyst 3560, сервера Cisco Call Manager, IP телефонов
Cisco 7970 G и межсетевого экрана Cisco ASA 5525-X, а также организация
работы платформы Cisco VT Advantage, включающей сервер TelePresence MCU
5320 и Cisco TelePresence MX200 G2 позволят повысить эффективность
использования информационной системы НМУП «Новомосковский рынок».
Вопросы модернизации компьютерной сети постоянно обсуждаются
многими отечественными и зарубежными специалистами, среди которых
следует отметить работы Алферова В. В., Галаса В. П., Куроуза Д., Краковского
Ю. М., Карташевского В. Г. и других.
Выпускная квалификационная работа включает введение, три главы,
заключение, список использованной литературы.
В первой главе работы приведены основные понятия и способы
агрегации управляемых сервисов, современные технологии и оборудование для
организации видеоконференций, виды межсетевых экранов и правила для
повышения их производительности.
5
Во второй главе работы проведен анализ организации компьютерной
сети НМУП «Новомосковский рынок», приведена общая характеристика
деятельности предприятия, выполнен анализ технической и программной
архитектуры компьютерной сети.
В третьей главе работы разработаны мероприятия по модернизации сети
НМУП «Новомосковский рынок», разработано техническое задание на
модернизации сети, обоснованы основные этапы модернизации сети и
выполнена экономическая оценка эффективности предложений.
Выпускная квалификационная работа приведена на 81 странице, из
которых 17 рисунков, 11 рисунков, 40 источников использованной литературы.
6
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
1.1. Основные понятия и способы агрегации управляемых сервисов
Агрегирование выступает способом объединения физических каналов
между двумя сетевыми устройствами и тем самым образования логического
канала для задействования избыточных альтернативных связей в локальных
вычислительных сетях.
Агрегация производится на уровне протоколов локальных
вычислительных сетей и проявляется в возможности использования
избыточных связей посредством их дублирования и создания петлевидных
маршрутов. Поддержка избыточных связей позволяет создать экономию в
использовании сетевого оборудования, основана на использовании
коммутатора второго уровня [5, c.56].
Агрегирование каналов применяется достаточно часто вместе с другими
технологиями. В их основе находится алгоритм построения покрывающего
дерева Spanning Tree Algorithm. В основе этого алгоритма находится перевод
избыточных связей в горячий резерв и тем самым поддержка в
работоспособном состоянии только минимального набора каналов с
обеспечением связности сегментов сети. При агрегировании физических
каналов все избыточные связи находятся в рабочем состоянии, а распределение
трафика производится с целью получения баланса загрузки.
Агрегирование каналов может применяться для связи между двумя
коммутаторами или маршрутизаторами. В этом случае порты маршрутизатора
или сетевые адаптеры имеют одинаковые сетевые адреса. Для протокола IP или
другого протокола сетевого уровня порты транка не различаются, что
соответствует концепции единого логического канала, находящегося в основе
технологии агрегирования.
Фрагмент агрегации физических каналов с контролем коммутатором
отправки кадров приведён на рисунке 1.
7
Рисунок 1. Фрагмент агрегации физических каналов с контролем
коммутатором отправки кадров
Создание логических портов позволяет исключить дублирование кадров
и обеспечить высокую производительность передачи. Динамический способ
распределения ресурсов применяется для создания баланса нагрузки на порты.
Если протоколы стека IP не упорядочены, то это приводит к снижению
полезной производительности компьютерной сети. Поэтому при реализации
агрегирования необходимо использовать не динамическое распределение
кадров по портам, а статическое. Статическое распределение позволяет
закрепить за определённым портом поток кадров определённого сеанса. В этом
случае все кадры проходят через одну очередь последовательно без изменений.
Как правило, при статическом распределении выбор порта
осуществляется с применением признаков поступающих пакетов, как правило,
это MAC-адреса источника или назначения [8, c.12].
При распределении потоков сеанса между узлами не учитывается
реальная нагрузка, которая создаётся каждым сеансом, а общая пропускная
способность может применяться нерационально.
8
Случайный набор MAC-адресов в сети может привести к тому, что один
и тот же порт будет использоваться в нескольких сеансах. При таком алгоритме
сложно обеспечить равномерную нагрузку на порты коммутатора, сеансы
можно распределять по номерам виртуальных локальных сетей VLAN типом
прикладных протоколов. Чем больше признаков учитывается в механизме
распределения, тем равномерней нагрузка на порты коммутатора и тем выше
его функциональность.
При выполнении агрегации может возникнуть определенная
избыточность вследствие резервирования каналов и проведения
реконфигурации сети. Для исключения избыточности в компьютерной сети
устанавливают оборудование, имеющее повышенную отказоустойчивость и
поддерживающее работу с протоколами защищенной коммутации. Как
правило, в небольших сетях уровень агрегации и магистральный уровень
интегрированы [14, c.90].
Вторым назначением агрегации управляемых сервисов является
возможность подключения различных сервисов (игровых, станций IPTV) или
шлюзов телефонных сетей. Если уровень агрегации спроектирован правильно,
то это сокращает внутрисетевой трафик и увеличивает надежность
компьютерной сети.
Среди самых емких по количеству устройств выступает уровень
доступа, работа которого определяется от работы провайдера. В случае
большого количества рабочих станций или узлов на данном уровне применяют
промежуточную агрегацию и звездообразную топологию. Выбор
территориальной распределенности и плотности сети определяется степенью
распределенности абонентов.
При организации защиты основную нагрузку выполняет сетевое
оборудование. Защита обеспечивается созданием списков контроля доступа
(ACL) с последующей привязкой их к портам коммутатора, а также
выполнением динамического и статического закрепления МАС-адреса за
портом и блокировкой МАС-адресов. На данном уровне должны
9
поддерживаться механизмы качества обслуживания посредством сегментации
трафика по приоритетам очередей.
Выполним обзор сетевого оборудования, которое применяется для
агрегации управляемых сервисов, выбор которого определяется реализуемыми
протоколами, политикой маршрутизации, необходимостью удаленного
управления и диагностики.
Компанией Alcatel-Lucent для агрегации управляемых сервисов
предлагается оборудование прошедшее сертификацию Metro Ethernet.
Отличительной характеристикой данного оборудования является поддержка
TDM-сервисов и возможность выполнения эмуляции выделенных каналов.
Среди маршрутизаторов с функциями агрегации следует отметить сервисный
масштабируемый маршрутизатор 7750 SR, поддерживающий VPN и услуги
Интернет-доступа. Им поддерживаются технологии туннелирования (IP и
MPLS), гибкой фильтрации пакетов и поддержки ACL [18, c.103].
Сравнительный анализ технических характеристик различных моделей
маршрутизаторов 7750 SR приведен в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительный анализ технических характеристик различных
моделей маршрутизаторов 7750 SR
Параметр
7750 SR-12
7750 SR-7
7750 SR-1
Производительнос
ть
40 Gb/s
40 Gb/s
20 Gb/s
Количество слотов
IOM/MDA
10/20
5/10
1/2
Сетевые службы
PWE3 using draft Martini encapsulation GRE encapsulation,
Direct Internet access, VPLS multipoint Layer 2 VPN, VPWS
point-to-point Layer 2 VPN, IP-VPN, IP multicast support
with VPRN using draft Rosen,
QoS
QoS/H, очереди, возможность создания входящей и
исходящей буферизации, поддержка IEEE 802.1p, IETF
DSCP
Среди японских производителей следует отметить компанию Allied
Telesis, которая предлагает сетевое оборудование iMap 9000. Среди
оборудования для агрегации управляемых сервисов следует отметить
10
мультисервисную платформу Allied Telesis iMap 9700, которая включает порты
для подключения к сети EPSR с обеспечением возможности масштабирования
данных со скоростью до 10 Гбит/с на каждом слоте, а также поддержку работы
с кабелем «витая пара» и оптическими портами доступа.
Мультисервисную платформу Allied Telesis iMap 9700 можно
использовать для организации Triple Play сетей, поддерживающих технологии
QoS и отличающихся высокой отказоустойчивостью.
Следует также отметить маршрутизатор AT-AR770S, поддерживающий
частные виртуальные сети VPN на основе протокола IPSec. Отличительной
особенностью маршрутизатора является наличие порта асинхронной консоли,
два объединенных порта SFP со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с и
пропускной способностью до 500 Мбит/с [29].
В небольших сетях для агрегации данных свое распространение получил
коммутатор 3 Layer DGS-3627G/E, поставляемый компанией D-Link.
Коммутатором поддерживается технология многоуровнего качества
обслуживания QoS. В состав коммутатора входят слоты SFP и подключения
модулей расширения 10 Gigabit Ethernet. Коммутатор применяют на уровне
ядра сети для создания агрегированных каналов.
Коммутатор DGS-3627G/E поддерживает технологию Single IP
Management, что позволяет его использовать в виде виртуального стека для
передачи трафика по кабелю «витая пара». Это позволяет исключить проблемы
физического стекирования и соединять устройства, размещенные в любом
месте компьютерной сети [30].
Дополнительные возможности создает высокий уровень безопасности и
производительности обеспечиваемый многоуровневыми списками контроля
доступа L2/L3/L4. В состав коммутатора входит технология ZoneDefense,
обеспечивающая высокую безопасность данных.
Кроме этого коммутатор DGS-3627G/E поддерживает
видеоконференции, технологий VoIP, позволяет уязвимые к задержкам сервисы
обслуживать в приоритетном режиме.
11
Сравнительный анализ различных моделей коммутатора DGS-3627G/E
приведен в таблице 2 [31].
Таблица 2
Сравнительный анализ различных моделей коммутатора DGS-
3627G/E
Параметр
DGS-3612
DGS-3627
DGS-3650
Количество портов
10/100/1000 Base-T
8
20
44
Количество комбо-
портов 10/100/1000
Base-T
4
4
4
Скорость коммутации,
Гбит/с
24
108
136
Буфер обмена, Мбайт
2
2
2
Размер Jumbo-фреймов,
байт
9,216
9,216
9,216
Среди производителей следует также отметить оборудование компании
Cisco, которой представлены сетевые маршрутизаторы линейки Cisco ISR 4000.
В качестве примера можно привести высокопроизводительный сетевой
маршрутизатор Cisco ISR 4221/K9, который включает в свой состав
высокопроизводительный сетевой процессор, поддерживающий работы с
программным обеспечением Cisco IOS XE. Сетевое оборудование
поддерживает функции интеграции новых услуг и масштабирования, что
позволяет обеспечивать высокий уровень обслуживания, как на уровне
филиалов, так и организаций. Маршрутизатором поддерживаются технологии
ускоренного шифрования, сервисы обработки трафика с голосовыми и
видеоданными.
Маршрутизатор Cisco ISR4321/K9 включается в состав многоядерный
процессор, поддерживает работу с программным обеспечением Cisco iOS XR.
Его отличительной характеристикой является масштабируемость и
возможность интеграции новых видов услуг, таких как обработка аудио и
видеоданных, обеспечение высокого уровня безопасности и предоставление
доступа к сети мобильных приложений. В состав маршрутизатора входят 2
порта Gigabit Ethernet, которыми поддерживается работа SFP-устройствами.