2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ......................................................................................................................... 3
1 Теоретическая часть ................................................................................................... 5
1.1 Уровни модели OSI.............................................................................................. 5
1.2 TCP/IP и ее совместимость со стандартной моделью ...................................... 7
1.3 Типы соединений – кабельные, воздушные (проводные, беспроводные) ..... 9
1.4 Топология сетей, виды архитектуры построения ........................................... 13
1.5 Соединения, протоколы сжатия и протоколы уровня 2................................. 17
1.6 Соединения уровня 3, протоколы маршрутизации ........................................ 22
1.7 Контроль и мониторинг за соединениями и протоколами ............................ 26
1.8 Защита информации, предотвращение вторжений ........................................ 30
1.9 Экологический фактор, энергосберегающие технологии ............................. 33
2. Исследовательская часть ........................................................................................ 38
2.1 Изучение структуры ООО «Стандарт», существующей сети и внедренных
технологий, использующих её ресурсы ................................................................. 38
2.2 Оборудование, применяемое при построении сети ....................................... 43
2.3 Рыночные предложения для расширения существующего оборудования .. 45
2.4 Выбор платформы для покрытия всех необходимых задач управления
сетью и обеспечения ее безопасности ................................................................... 55
3. Проектная часть ....................................................................................................... 63
3.1 Разработка проекта офисной сети филиала ООО «Стандарт» ...................... 63
3.2 Обоснование проекта с учетом масштабируемости, энергоэффективности и
отказоустойчивости ................................................................................................. 66
3.3 Конфигурирование активного сетевого оборудования ................................. 70
Заключение, выводы, приложения ............................................................................ 76
Список литературы ...................................................................................................... 81
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что от
организации офисной сети во многом зависит качество организации совместной
работы с информационными ресурсами и уровень информационной
безопасности конфиденциальной информации.
В условиях глобализации и увеличения объемов информации предприятия
ведут постоянную работу по обеспечению масштабируемости,
отказоустойчивости и энергоэффективности офисной сети посредством
использования облачных технологий, перехода на современные протоколы
маршрутизации данных, установки систем защиты, работающих в режиме
реального времени.
При организации офисной сети предприятиями достаточно много
внимания уделяется выбору серверов, межсетевых экранов, маршрутизаторов,
коммутаторов, точек доступа, контроллеров оптимизаторов, поскольку
технические параметры перечисленного оборудования определяют пропускную
способность в сети, стабильность обмена данными и степень защиты при выходе
в сеть Интернет или организации обмена со структурными подразделениями.
Следовательно, выявление особенностей проектирования офисной сети
для организации работы филиала обосновывает выбор темы выпускной
квалификационной работы.
Предметом исследования является проектирование офисной сети для
организации работы филиала. Объектом исследования является офисная сеть
ООО «Стандарт».
Цель работы: разработать проект офисной сети для организации работы
филиала ООО «Стандарт».
Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы
следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретические аспекты проектирования офисных сетей для
организации филиалов.
2. Проанализировать текущую структуру сети ООО «Стандарт»,
внедренных технологий и оборудования.
4
3. Оценить рыночные предложения для расширения существующего
оборудования офисной сети.
4. Выбрать платформу для покрытия необходимых задач управления
сетью и обеспечения ее безопасности.
5. Разработать и обосновать проект офисной сети филиала с учетом
масштабируемости, энергоэффективности и отказоустойчивости.
6. Описать основные работы по конфигурированию сетевого
оборудования.
Практической значимостью работы является то, что предложенное
оборудование и технологии позволят организовать офисную сеть филиала и в
целом повысить масштабируемость, энергоэффективность и отказоустойчивость
компьютерной сети ООО «Стандарт».
Вопросам проектирования офисных сетей достаточно много внимания
уделяли различные отечественные и зарубежные специалисты, среди которых
следует отметить работы Андреа Далле Вакке, Балдина К. В., Бена Пайпера,
Загинайлова Ю. Н., Гринберга А. С., Кузнецовой А. С., Карповой Т. С. и других.
Выпускная квалификационная работа включает введение, три главы,
заключение, список литературы и приложения.
В теоретической части работы рассматриваются уровни модели OSI,
TCP/IP, определяются типы соединений, топологии сетей и виды архитектуры
их построения, соединения, протоколы сжатия и протоколы второго уровня,
соединения третьего уровня и протоколы маршрутизации, контроль и
мониторинг за соединениями и протоколами, защита информации и
энергосберегающие технологии.
В исследовательской части работы изучается структура предприятия,
существующей сети, внедренных технологий, использующих ее ресурсы,
оборудования, применяемого для построения сети, рыночные предложения для
расширения существующего оборудования, платформы для покрытия
необходимых задач управления и обеспечения безопасности.
В проектной части обосновывается проект офисной сети филиала ООО
«Стандарт» с учетом масштабируемости, энергоэффективности,
отказоустойчивости и описывается конфигурация сетевого оборудования.
5
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Уровни модели OSI
Модель OSI (Open System Interconnection) выступает сетевой моделью
взаимодействия открытых систем. Ее можно использовать в виде стандарта для
организации работы сетевого оборудования [26].
Модель OSI включает в свой состав 7 уровней, среди которых следует
отметить прикладной (application layer), представительский (presentation layer),
сеансовый (session layer), транспортный (transport layer), сетевой (network layer),
канальный (data link layer) и физический (physical layer) уровни. Взаимодействие
между уровнями модели OSI приведено на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Уровни модели OSI
Прикладной уровень (application layer) является самым верхним уровнем
модели OSI и на нём организована связь между компьютерной сетью и
программным обеспечением.
На этом уровне используются протоколы передачи данных HTTP для
просмотра web-страниц, POP3 и SMTP для работы с электронной почтой, FTP и
TFTP для файловой передачи, Telnet для получения удаленного доступа.
6
Представительский уровень (presentation layer) модели OSI предназначен
для преобразования данных в определенный формат. Он позволяет производить
отправку аудио- и видеоинформации на электронную почту с преобразованием
ее в цифровой или битовый формат. На этом уровне производится обработка
изображений форматов PNG, JPEG, GIF, TIFF и видео.
Сеансовый уровень (session layer) выполняет функции организации связи
между рабочими станциями, установленными в компьютерной сети. В данном
уровне применяется протокол SMPP (shot message pear-to-pear protocol) для
отправки USSD-запросов или CMS [6].
На транспортном уровне (transport layer) обеспечивается надежность в
среде передачи данных от адресата к получателю. В этом случае применяются
такие протоколы, как UDP и TCP. Протокол UDP (User Datagram Protocol)
выполняет функции передачи данных без установки соединений, а протокол
TCP (Transmission Control Protocol) перед передачей устанавливает соединение и
подтверждает доставку данных. В случае необходимости производится
повторная передача данных с сохранением целостности данных и правильной
последовательности загрузки.
Наиболее часто для передачи видеоинформации и звонков применяется
протокол UDP, а для передачи текстовой, конфиденциальной информации,
архивов и программного обеспечения применяется протокол TCP, поскольку в
этом случае необходимо подтверждение о получении и больше времени на
передачу данных.
Сетевой уровень (network layer) применяется для определения пути
передачи данных. На этом уровне свою работу выполняют маршрутизаторы,
определяющие маршруты передачи данных по IP-адресам. В своей работе
маршрутизаторы используют такие протоколы как OSPF, EIGRP, RIP v1, RIP v2.
Канальный уровень (data link layer) модели OSI позволяет организовать
взаимодействие передачи на физическом уровне. В данном случае применяются
коммутаторы. В работе коммутаторов используются MAC-адреса для
управления доступом к среде передачи и организации связи с нижним уровнем
модели OSI.
На канальном уровне основными протоколами являются:
7
- протокол PPP (point-to-point) для прямого подключения двух рабочих
станций;
- протокол CDP (Cisco Discovery Protocol), позволяющий определить
соседние устройства и получить о них информацию.
Физический уровень (physical layer) является самым нижним уровнем
модели OSI и его задачей является передача потока данных. В данном случае
работа физического уровня зависит от выбранной среды передачи (передача по
инфракрасным портам Bluetooth, проводная или беспроводная передача).
1.2 TCP/IP и ее совместимость со стандартной моделью
Семейство протоколов TCP/IP представлено протоколами TCP (надежная
доставка данных), UDP (негарантированная доставка) и IP [27].
В её основе находится обеспечение гибкости в установлении
межкомпьютерных взаимодействий. Сравнение моделей OSI и TCP/IP приведено
на рис.1.2.
Рис.1.2. Сравнение моделей OSI и TCP/IP
8
Как видно из рис.1.2, в состав стека протоколов TCP/IP входят четыре
функциональных уровня: уровень приложений или прикладной уровень,
транспортный или межхостовый уровень, выхода в сеть Интернет или
межсетевой уровень и уровень сетевого доступа.
Семейство протоколов TCP/IP относится к открытому
коммуникационному протоколу, функцией которого является обеспечение связи
между различными устройствами. Эталонная модель TCP/IP в сравнении с
эталонной моделью и OSI направлена на установление сетевых взаимодействий,
а не на жесткое разделение уровней по функциям.
На уровне приложений применяются протоколы, позволяющие
организовать удалённый доступ и совместно использовать информационные
ресурсы. На данном уровне применяются такие протоколы как HTTP, FTP
SMTP, Telnet [13].
Транспортный уровень модели TCP/IP применяется для сегментирования
данных передаваемых по компьютерной сети, проверки целостности принятых
пакетов и осуществления мультиплексирования потоков передаваемых данных
для нескольких приложений одновременно.
На межхостовом уровне применяются инструменты для идентификации
приложений, переупорядочивания данных. На транспортном уровне модели
TCP/IP поддерживаются протоколы UDP и TCP для управления передачей
данных.
Межсетевой уровень или уровень выхода в сеть Интернет включает
процедуры и протоколы, позволяющие потокам информационных данных
перемещаться по нескольким компьютерным сетям. Пакетам передача данных
назначены маршруты с применением протокола IP (Internet Protocol).
На межсетевом уровне поддерживаются протоколы маршрутизации EGP
(Exterior Gateway Protocols) и IGP (Interior Gateway Protocols).
На сетевом уровне производится передача данных по компьютерной сети
и физическое подключение устройств. Если в эталонной модели OSI выделяется
канальный и физический уровни, то в модели TCP/IP существует только уровень
сетевого доступа по протоколу IP.
9
Следует отметить, что модель TCP/IP в большей степени применяется для
организации сетевого обмена в разнородных сетях, создает возможность
добавления новых сетей, обеспечивает независимость от операционной системы.
Протоколы модели TCP/IP также применяются для управления потоками в
процессах отправки пакетов, закрытия и открытия сеансов, обнаружения и
обработки ошибок.
1.3 Типы соединений – кабельные, воздушные (проводные,
беспроводные)
В настоящее время для организации компьютерных сетей применяются
проводные и беспроводные технологии. Наибольшее распространение для
организации компьютерных сетей получил кабель «витая пара», который
представлен в виде скрученных, изолированных проводников. Для внешней
защиты кабель «витая пара» покрыт изоляционной оболочкой. Внешний вид
кабеля «витая пара» приведён на рис.1.3.
Рис.1.3. Внешний вид кабеля «витая пара»
Основным назначением кабеля «витая пара» является организация
передачи по локальной вычислительной сети. Он относится к разветвленной
10
кабельной системе структурированного типа. Классификация кабеля «витая
пара» приведена в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Классификация кабеля «витая пара»
Тип кабеля «витая пара»
Описание
Многожильный кабель «витая пара»
Имеет общую оболочку, выполненную из
фольги
Экранированный кабель «витая
пара»
Включает общий экран, представленный
металлической оплеткой
Кабель «витая пара» с
дополнительным экраном оплетки
Многожильный кабель витая пара, где
дополнительно к оболочке подключается
экраны оплетки
Кабель «витая пара» с
индивидуальной защитой
Каждая скрутка выполнена в виде
индивидуальной защитной оболочки из
фольги
В настоящее время выделяют три категории кабеля «витая пара»: U
(полное отсутствие экрана), F (экран из фольги), S (экран, выполненный из
металлической оплетки).
В зависимости от цвета внешней оболочки, выделяют кабель «витая пара»
с виниловым покрытием, серого цвета для укладки в закрытых помещениях и с
оранжевым покрытием для монтажа в пожароопасных условиях [28].
Кабель «витая пара» с виниловым покрытием наиболее часто используют
для внешней прокладки. В данном случае используется дополнительная защита
из полиэтилена, которая повышает его устойчивость к коррозии.
Кроме кабеля «витая пара» в проводной среде передачи данных может
использоваться оптоволоконный кабель, который позволяет организовать
высокоскоростную передачу больших объемов данных.
В оптоволоконном кабеле данные передаются по оптическим волокнам и
представлены в виде световых модулированных импульсов. Можно сказать, что
передача по оптоволоконному кабелю является более надежной, чем передача
информации по кабелю «витая пара».
Кроме того, он решает проблемы перекрестных помех, шумов,
заземлений. В основе оптоволоконного кабеля находится оптическое волокно,
11
представленное в виде тонкого стеклянного цилиндра, получившего название
core.
В некоторых случаях в состав оптоволокна добавляют пластик. Его
недостатком является передача световых импульсов на меньшее расстояние в
сравнении со стеклянным волокном. Оптоволоконный кабель наиболее часто
применяют для организации сетевых магистралей.
Также он позволяет обеспечить конфиденциальность передаваемых
данных, поскольку не пропускает электромагнитное излучение. Недостатком
оптоволоконного кабеля является высокая стоимость прокладки и сложность
восстановления в случае повреждения [14].
В настоящее время выделяют многомодовый (мультимодовый
оптический) кабель и одномодовый оптоволоконный кабель.
В одномодовом оптоволоконном кабеле принцип работы основан на
прохождении лучей одного пути и достижения приёмника одновременно.
Структура одномодового оптоволоконного кабеля приведена на рис.1.4.
Рис. 1.4. Структура одномодового оптоволоконного кабеля
В данном случае в сердцевине используются лазерные
приемопередатчики, в основе которых находится световой пучок определенной
длины.
В многомодовом кабеле основан принцип работы предусматривает
разброс световых лучей, что приводит к искажению сигнала в конце кабеля.
Центральный проводник имеет внешнюю оболочку и может использоваться в
виде обычного светодиода.