15
1.2. Виды оборудования для организации офисных сетей
Тип сетевого оборудования определяется технологиями офисной сети,
среди которых следует выделить технологии Ethernet и беспроводные
технологии
11
.
Технология Ethernet является одной из наиболее распространённых и
предусматривает использование в офисной сети физических каналов передачи
данных: кабель «витая пара» или оптоволокно. Применение этих каналов
передачи данных позволяет обеспечить высокую скорость передачи данных и
использовать сетевое оборудование.
Для организации работы Ethernet-сети необходимо соблюдать требования
к ее проектированию, среди которых следует выделить
12
:
- длина канала передачи данных не должна превышать 100 м;
- допускается последовательное соединение между собой не более чем 4
коммутаторов;
- максимальное расстояние между сегментами сети не должно превышать
500 м;
- необходимо создать ограничения в количестве узлов и адресации
данных.
В настоящее время свое распространение получила технология Gigabit
Ethernet, которая с течением времени вытеснила технологию Fast Ethernet и
позволила в офисной сети обеспечить скорость передачи данных до 1 Гб/с.
Эта технология поддерживает стандарты 1000Base-SX для передачи
данных по многомодовому волокну, 1000Base-LX для передачи данных по
одномодовому волокну, и 1000Base-CX для передачи данных по кабелю «витая
пара».
11
Влацкая И. В. Проектирование и реализация прикладного программного обеспечения: учеб. пособие / И. В.
Влацкая, Н. А. Заельская, Н. С. Надточий. – Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2015. – 270
c.
12
Кузин А. В. Компьютерные сети: учебное пособие / А. В. Кузин, Д. А. Кузин. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М,
2016. - 192 с.
16
При организации Ethernet-сети применяются различные виды
оборудования и каналы передачи данных
13
.
В большей степени в качестве среды передачи данных в настоящее время
используется кабель «витая пара», включающий 2 или 4 медных провода,
скрученных между собой. Кабель «витая пара» может быть представлен в виде
неэкранированной витой пары (UTP) или экранированной витой пары (STP).
Наибольшую надежность имеет кабель «витая пара» типа STP, в состав
которого входит защитная оболочка, выполненная из меди, а также
дополнительный слой экранирования, позволяющий защитить среду передачи
от электромагнитного излучения и внешних помех (рисунок 3).
Рисунок 3 – Кабель «витая пара» типа STP
Высокий уровень защиты данных создает возможности передачи
информации на большие расстояния с высокой скоростью.
Многими специалистами в организации офисной сети применяется
оптоволоконный кабель, включающий в свой состав оптическое волокно или
светодиоды для передачи данных в виде импульсов света
14
.
В отличие от кабеля «витая пара» электрические сигналы по
оптоволоконному кабелю не передаются, что позволяет исключить попытки
13
Новиков Ю. В. Основы локальных сетей: учеб. пособие / Ю. В. Новиков, С. В. Кондратенко. – М.: Интернет-
Университет Информационных технологий (ИНТУИТ), 2016. – 360 с.
14
Тони Хаулет Защитные средства с открытыми исходными текстами. Практическое руководство по защитным
приложениям: учеб. пособие/ Тони Хаулет. – Москва, Саратов: Интернет-Университет Информационных
Технологий (ИНТУИТ), Вузовское образование, 2017. – 608 c.
17
получения несанкционированного доступа к офисной сети. Наиболее часто
оптоволоконный кабель применяют для передачи больших объемов
информации с высокой скоростью.
Однако в сравнении с кабелем «витая пара» оптоволоконный кабель
имеет низкий уровень надежности, уязвим к повреждениям. Для
предотвращения этого недостатка при монтаже используют специальное
оборудование.
Для организации передачи данных между рабочими станциями
используются сетевые карты, позволяющие преобразовывать данные в
специальные пакеты. Каждый из пакетов представлен в виде логической
последовательности данных, имеет адрес и заголовок.
Сетевая карта позволяет проанализировать адрес назначения полученного
пакета и определить адрес получателя для его отправки. В состав каждой
сетевой карты входит индивидуальный физический адрес, или MAC-адрес,
который хранится в микросхеме
15
.
Сетевой адаптер применяется в офисной сети для выполнения проверки
передачи прав пакетов. Если в офисной сети наблюдается большая нагрузка
данных, то сетевой адаптер осуществляет передачу с небольшими задержками
времени.
Для создания сегментов в офисной сети используется сетевое
оборудование, представленное маршрутизаторами, коммутаторами,
концентраторами. Для организации офисной сети в большей степени
применяют маршрутизаторы принцип работы, которых аналогичен принципу
коммутаторов, но позволяет выполнять не только анализ MAC-адресов, но IP-
адресов персональных компьютеров для построения схемы маршрута передачи
данных.
Коммутатор применяется для организации сетевого соединения между
рабочими станциями. При передаче через коммутатор используется MAC-адрес
15
Фороузан Бехроуз А. Криптография и безопасность сетей: учеб. пособие/ Бехроуз А. Фороузан. – Москва,
Саратов: Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), Вузовское образование, 2017. - 782
c.
18
персонального компьютера, который вносится в таблицу маршрутизации и
определяет принадлежность его к сегменту сети. После получения пакета
коммутатором создаются внутренние соединения и в соответствии с таблицей
маршрутизации, производится отправка данных. За счет установки
коммутаторов в офисной сети увеличивается скорость передачи данных
16
.
Следует отметить, различие в передаче данных концентратором и
коммутатором. Коммутатор производит чтение заголовков в пакетах, в которых
показаны физические адреса получателя и отправителя на основании таблицы
маршрутизации. В свою очередь, в концентраторе передача сигналов
производится по доступному каналу. Если выбран множественный метод
способа, то все узлы в любой момент времени могут получить доступ в
системе.
Характеристика режимов работы коммутатора в офисной сети приведена
в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика режимов работы коммутатора в офисной сети
Название режима
Характеристика
Режим промежуточного
хранения
Чтение данных находящихся в пакете с
проверкой ошибок и выбором порта для
коммутации
Сквозной режим
Чтение адресов для отправки данных и
последующая их коммутация. В этом случае
коммутатором увеличивается скорость передачи
данных, но существует вероятность отправки
пакетов с ошибками
Гибридный режим
Позволяет анализировать только первые 64 байта
пакета данных на ошибки
Среди наиболее известных коммутаторов, следует выделить коммутаторы
производителей Cisco и Links. В состав этих коммутаторов, кроме основных
функций входят функции по маршрутизации данных на основе технологий
Layer 3 / Layer 3+, а также поддержка технологий Stack HDMI, VCStack.
16
Лукьянов Б.В. Архитектура предприятия: учебное пособие/ Б. В. Лукьянов. - М.: Русайнс, 2015. - 134 c.
19
В коммутаторах компании Cisco, также поддерживаются технологии
виртуализации для создания защищенных туннелей и обеспечения
дополнительной защиты
17
.
Маршрутизатор позволяет обеспечить доступ офисной сети к сети
Интернет и распределять полученные пакеты на рабочие станции. В настоящее
время различают проводные и беспроводные маршрутизаторы.
Проводные маршрутизаторы выполняют функции настройки доступа к
периферийному оборудованию, серверам и периферии, а также получения
доступа к сети Интернет. В этом случае трафик, передаваемый провайдером
через маршрутизатор, отправляется на рабочие станции. Для проводных
соединений характерна высокая устойчивость и надежность к сбоям и помехам.
Беспроводные маршрутизаторы позволяют передавать данные не только
на рабочие станции, но и на планшеты, ноутбуки, мобильные устройства,
имеющие приемники Wi-Fi. Наиболее известными производителями
маршрутизаторов выступают компания Linksys, ZyXEL, Cisco. Например,
производителем Linksys предлагаются беспроводные маршрутизаторы,
поддерживающие не только беспроводные технологии передачи данных, но и
включающие в свой состав межсетевой экран для фильтрации трафика и
поддержки защиты. Эти устройства позволяют снизить перегрузку офисной
сети и обеспечить отказоустойчивость в непрерывном режиме
18
.
В сравнении с маршрутизаторами Linksys, маршрутизатор ZyXEL
поддерживают технологию QoS, которая применяется для интеллектуальной
обработки пакетов и организации в офисной сети IP-телефонии.
Кроме маршрутизаторов в беспроводной сети применяют точки доступа и
беспроводные адаптеры. Точка беспроводного доступа выступает сетевым
оборудованием, позволяющим организовать работу в беспроводном сегменте
сети. Для передачи данных точка доступа поддерживает стандарт IEEE 802.11.
17
Баула В. Г. Архитектура ЭВМ и операционные среды: учеб. пособие / В. Г. Баула, А. Н. Томилин, Д. Ю.
Волканов. – М.: Академия, 2016 – 336 c.
18
Гребешков А. Ю. Вычислительная техника, сети телекоммуникации: учебное пособие / А. Ю. Гребешков, Н.
А. Попова.- М.: Горячая линия-Телеком, 2015. - 190 с.
20
В беспроводной офисной сети точка доступа выполняет функции
предоставления доступа в сеть Интернет, ретрансляции сигнала и создания
беспроводного сегмента.
В настоящее время различают внутренние и внешние точки доступа.
Внутренние точки доступа не позволяют проводить беспроводной сигнал во
внешней среде или на улице, а внешние точки доступа устанавливаются между
зданиями и на прилегающих территориях и включают в свой состав антенны и
защитный корпус от внешней среды
19
.
Беспроводные точки доступа, как правило, работают на частотах 2,4 ГГц
и 5 ГГц. В случае поддержки частоты 2,4 ГГц точка доступа имеет небольшую
пропускную способность, поскольку уязвима к различным непересекающимся
каналам. При частоте 5 ГГц точка доступа имеет большую помехоустойчивость
и производительность, поскольку этот диапазон частот менее загружен.
Преимуществом использование точек доступа в беспроводной сети
является удобство передачи данных, мобильность, а недостатком высокие
затраты на электроэнергию, низкий уровень защиты в сравнении с Ethernet
сетью и искажение сигнала по мере увеличения расстояния
20
.
Беспроводной адаптер является сетевым оборудованием, позволяющим
подключить персональные компьютеры к беспроводной сети. К его задачам
относятся прием и передача пакетов, предоставление доступа в сеть Интернет и
возможность подключения мобильных устройств.
Беспроводными адаптерами поддерживается стандарт 802.11n,
позволяющий обеспечить скорость передачи данных до 300 Мбит на секунду, а
также стандарт IEEE 802.11ac, позволяющий обеспечить скорость передачи
данных от 3 до 10 Гбит/с.
За счёт установки беспроводного адаптера производится шифрование
данных по протоколам WPA и WPA2, контролируется пропускная способность
19
Буцык С. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / С. В. Буцык, А. С.
Крестников, А. А. Рузаков. – Челябинск: Челябинский государственный институт культуры, 2016. – 116 c.
20
Власов Ю. В. Администрирование сетей на платформе MS Windows Server: учеб. пособие / Ю. В. Власов, Т.
И. Рицкова. – М.: Интернет-Университет Информационных технологий (ИНТУИТ), 2016. – 480 с.
21
беспроводной сети по IP-адресам и производится настройка беспроводных
подключений.
1.3. Обзор программного обеспечения для организации офисной сети
Центральное место в организации офисной сети занимает операционная
система. В настоящее время для организации офисной сети свое
распространение получили операционные системы Windows Server 2012
21
и
Windows Server 2016
22
.
Среди основных редакций серверной операционной системы Windows
Server 2012 следует выделить версии Standard и Datacenter, которые позволяют
использовать до 2 физических процессоров на сервере и предоставляют
различные возможности управления данными и обеспечения их защиты.
Сравнение различных версий серверной операционной системы Windows
Server 2012 приведено в таблице 2.
Таблица 2
Сравнение анализ различных версий операционной системы
Windows Server 2012
Операционная
система
Критерии сравнения
Примене-
ние
Модель
лицензи-
рования
Возможность
применения
виртуализа-
ции
Доступные
технологии и
возможности
Windows Server
Datacenter
В системах с
высокой
степенью
виртуализаци
и
На 1
процессор
Неограниченн
ое количество
виртуальных
машин
Функциональн
ые
возможности
Windows Server
Standard
В системах,
где нет
необходимост
и создания
среды
виртуализаци
и
На 1 сервер
(процессорны
й сервер)
Не больше 2-х
виртуальных
машин
Функциональн
ые
возможности
Windows Server
Essentials
Применяется
на
предприятиях
1 сервер
(однопроцесс
орный
Наличие
гостевой
виртуальной
Ограниченный
набор
возможностей
21
Windows Server 2012. [Электронный ресурс]. URL: https://support.microsoft.com
22
Windows Server 2016. [Электронный ресурс]. URL: https://support.microsoft.com
22
малого
бизнеса
сервер)
машины
Windows Server
Foundation
Применяется
на
предприятиях
малого
бизнеса
1 сервер
(однопроцесс
орный
сервер)
Только в
физической
среде
Ограниченный
набор
возможностей
Как видно из таблицы 2, версия Windows Server 2012 Datacenter в
большей степени поддерживает виртуальную среду. Для организации офисной
сети на малых предприятиях применяется Windows Server 2012 Standard.
Версии Windows Server 2012 Essentials и Windows Server Foundation в
большей степени применяются предприятиями малого бизнеса, у которых
недостаточно финансовых ресурсов на содержание многомасштабных
операционных систем.
Операционная система Windows Server 2012 Essentials устанавливается в
офисных сетях и позволяет подключить до 25 рабочих станций. Однако она не
создает возможности запуска виртуальных машин, а существующий сервер
может использовать только 1 или 2 процессора
23
.
Наименьшие возможности создает версия Windows Server Foundation. Она
устанавливается в офисных сетях без запуска виртуальных машин и для
организации работы не более 15 пользователей.
В настоящее время наибольшие возможности для организации офисной
сети создает серверная операционная система Microsoft Windows Server 2016,
которая представлена на рынке программного обеспечения в следующих
версиях:
- серверная операционная система Windows Server 2016 Datacenter, в
основе которой находится полный функционал с обеспечением
неограниченных прав для запуска виртуальных серверов. Эта версия в большей
степени применяется крупными предприятиями, которым необходимы средства
виртуализации и обработка больших объемов данных;
23
Семенов Ю. А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 1. Алгоритмы и протоколы каналов и сетей
передачи данных: учеб. пособие / Ю.А. Семенов. – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий
(ИНТУИТ), 2016. - 757 c.
23
- серверная операционная система Windows Server 2016 Standard,
позволяющая получить права к запуску двух виртуальных экземпляров и
обеспечить полноценные возможности работы в виртуальной среде;
- операционная система Windows Server 2016 Essentials, используемая
предприятиями малого бизнеса. Она поддерживает до 50-ти устройств и
позволяет работать в среде виртуализации.
Сравнение различных версий серверной операционной системы Windows
Server 2016 приведём таблице 3.
Таблица 3
Сравнение различных версий операционной системы
WindowsServer2016
Операционная
система
Критерии сравнения
Оптимальность
Компоненты
ОС Windows Server
Datacenter
Используются предприятиями
крупного бизнеса для
организации частного облака,
имеющих высокий уровень
защиты данных
Функциональные
возможности
позволяют работать с
неограниченным
количеством
виртуальных
экземпляров
ОС Windows Server
Standard
Поддерживает среду
виртуализации, применяется
предприятиями среднего
бизнеса
Позволяет
поддерживать до двух
виртуальных
экземпляров
ОС Windows Server
Essentials
Включает не более 2-х
серверов, поддерживает
функции виртуализации и
применяется предприятиями
малого бизнеса
Имеет упрощенный
интерфейс, позволяет
работать с различными
облачными сервисами
Как видно из таблицы 3, для организации офисной сети в большей
степени подходит операционная система Windows Server 2016 Essentials. В ней
предусмотрен упрощенный интерфейс, а также поддержка виртуальной среды.
На следующем этапе сравним версии операционной системы Windows
Server 2016 по доменным службам, которые входят в ее состав (таблица 4).
24
Таблица 4
Сравнение версий операционной системы Windows Server 2016 по
доменным службам
Операционная
система
Критерии сравнения
Доменная
служба Active
Directory
Наличие
виртуального
сервера
Hyper V
Управление
правами
доступа
Служба
работы с
каталогами
ОС Windows
Server
Datacenter
Полностью
Полностью
Полностью
Полностью
ОС Windows
Server Standard
Полностью
Полностью
Полностью
Полностью
ОС Windows
Server
Essentials
Устанавливается
автоматически
Недоступен
Полностью
Полностью
На основании сравнительного анализа можно сказать, что для
организации офисной сети в большей степени подходит операционная система
Windows Server 2016 Essentials, однако у нее существует ограничение к
виртуальному серверу. Поэтому многими предприятиями для организации
офисной сети применяется операционная система Windows Server 2016
Standard, которая поддерживает работу с виртуальным сервером Hyper-v.
Преимущества виртуального сервера Hyper-v приведены на рисунке 4.
Рисунок 4 – Преимущества виртуального сервера Hyper-v
Быстрота инициализации виртуальных машин
Возможность преобразования виртуальной машины в
представлении для ускорения процессов передачи данных
Поддержка различных облачных сервисов
Возможность получения отчётности при подключении к
системе System Center Operations Manager