12
основе политик организации. Методы проведения политик включают в себя
следующие процессы: [21, с. 109]
Фильтрация трафика по IP-адресам отправителя и получателя;
Фильтрация по входящим и исходящим портам;
Возможность скрыть сеть при фильтрации маршрутов;
Выбор статического маршрута, вместо того, который получен по
протоколу динамической маршрутизации;
Безопасность, например, запрет передачи определённых пакетов в
определённую часть сети;
Механизмы QoS (Quality of Service) качества сервиса, например, степень
приоритета и ToS (Type of Service) типа сервиса в заголовке IP-пакета,
изменяют механизм очерёдности в зависимости от приоритизации
трафика.
Уровень доступа - пункт концентрации, в котором сотрудники получают
доступ к сети. Устройства данного уровня управляют трафиком, локализуя
запросы на обслуживание к носителям доступа. Цель уровня доступа состоит в
том, чтобы предоставить пользователям доступ к сетевым ресурсам. Уровень
доступа характеризуют следующие нормы: [21, с. 106]
В среде кампуса (пользовательского сегмента) уровень доступа обычно
включает в себя коммутаторы второго уровня – Access Switches, которые
обеспечивают связь для рабочих станций и серверов.
WAN модуль, так же находящийся на уровне доступа (чаще всего отделён
от кампуса), обеспечивает сотрудникам, работающим удалённо или
удаленным сайтам (филиалам, например), доступ к корпоративной сети
через различные глобальные технологии, такие как: Frame Relay,
Многопротокольная Коммутация по меткам (MPLS – Multiprotocol Label
Switching), цифровая сеть с интеграцией услуг, выделенные линии,
цифровая абонентская линия (DSL – Digital Subscriber Line) по
13
традиционным телефонным медным линиям связи или коаксиальному
кабелю.
Чтобы не поставить под угрозу сетевую целостность, доступ
предоставлен только аутентифицируемым пользователям или
устройствам (аутентификация по MAC-адресам или доменному имени).
На этом уровне реализовано управление пользователями и рабочими
группами. Скорость передачи данных в сети уровня доступа – 10 Мбит/с в
прошлые годы, в настоящее время - 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с. Используемые
технологии – Ethernet, FastEthernet и GigabitEthernet соответственно. [12]
1.2 Сетевое оборудование. Типы. Категории
Работоспособность любой сети диктуют не только протоколы, каналы
связи, программы и мощные компьютеры, важнейшим элементом является
коммутирующее и маршрутизирующее оборудование. Всё, так называемое,
сетевое оборудование подразделяется на 2 категории:
Пассивное – сетевое оборудование, не потребляет электроэнергию
служит средой передачи данных посредством электрических, световых и
радиосигналов. Часть пассивного оборудования относится к средствам
монтажа.
Активное – сетевое оборудование, которое потребляет электроэнергию,
генерирует, кодирует и шифрует различные сигналы и переводит их в
цифровые значения.
К пассивному оборудованию относятся сетевые кабели (UTP,
коаксиальный, волокно-оптический и телефонный), СКС, сетевые розетки, патч-
корды, стойки и крепления.
UTP (Unshielded twisted pair) – неэкранированная витая пара,
представляющая из себя одну или несколько пар изолированных проводников,
чаще всего медных, скрученных между собой и покрытых пластиковой
оболочкой. Согласно международному стандарту ISO/IEC 11801 приложение E,
в зависимости от конструкции кабеля используется комбинация из трех букв: U
- неэкранированный, S - металлическая оплётка (только общий экран), F -
14
металлизированная лента (алюминиевая фольга). Из этих букв формируется
аббревиатура вида xx/xTP, которая обозначает "тип общего экрана/тип экрана
для отдельных пар". Распространены следующие типы конструкции экрана
(рисунок 3):
Неэкранированный кабель (U/UTP или UTP) – без общего и
индивидуального экранирования. Категория 6 и ниже.
Индивидуальный экран (U/FTP) – Экранирование каждой пары
алюминиевой фольгой, защищает от внешних и перекрёстных помех
(между витыми парами).
Общий экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP) – Общий экран из фольги, оплётки,
или фольги с оплёткой. Защищает от внешних электромагнитных помех.
Индивидуальный и общий экран (F/FTP, S/FTP) – Индивидуальные
экраны из фольги для каждой витой пары, плюс общий экран из фольги,
оплётки, или фольги с оплёткой. Защищает от внешних помех и от
перекрёстных помех между витыми парами.
Рисунок 3 - Типы кабелей и поперечный разрез S/FTP
В корпоративных и локальных сетях наибольшее распространение
получили простые UTP, без какого-либо экранирования, с первой по категорию
6а. UTP является самым дешёвым вариантом, в отличии от своих
экранированных собратьев и служит для коммутации сетевого оборудования и
формирования СКС. UTP подразделяются на несколько категорий, которые
15
формировались по мере развития сетевых стандартов и технологий. Их
характеристики приведены в таблице 1.
Характеристики различных категорий UTP
Таблица 1
Категория
Рабочая
частота в МГц
Кол-во
пар
Технологии
Максимальная
скорость
Cat. 1
0,1
1 или 2
1 Мбит/с
Cat. 2
1
2
Arcnet и Token Ring
4 Мбит/с
Cat. 3
16
2 или 4
100BASE-T4
10 Мбит/с
Cat. 4
20
4
100BASE-T4
16 Мбит/с
Cat. 5
100
4
100BASE-TX
100 Мбит/с
Cat. 5е
125
4
1000BASE-T
1 Гбит/с
Cat. 6
250
4
10GBASE-T
10 Гбит/с
Cat. 6а
500
4
10GBASE-T
10 Гбит/с
Патч-корд – это UTP, обжатый с двух сторон коннектором 8P8C или RJ-
45 и его модификации. Нужен для соединения сетевого оборудования между
собой, напрямую или через кроссы СКС. Так же существует несколько видов
обжимки кабеля, для разных ситуаций, их всего три.
Для соединения маршрутизаторов и пользовательского оборудования с
коммутатором на скорости 10/100/1000 Мбит/c используют прямой патч-
корд, скорость передачи данных зависит от категории кабеля и настроек
оборудования (рисунок 4).
Рисунок 4 – Прямой обжим, стандарты TIA/EIA-568A и TIA/EIA-
568B
16
Для соединения одинакового оборудования, маршрутизатор-
маршрутизатор, коммутатор-коммутатор, ПК-ПК используют Crossover,
где пары меняются местами, зелёная и оранжевая, синяя и коричневая
(рисунок 5).
Рисунок 5 – Crossover обжим
Для консольного подключения оборудования Cisco используется
обратный кабель – Rollover. Все проводки на другом конце расположены
в обратном порядке (рисунок 6).
Рисунок 6 – Rollover обжим
СКС (Структурированная Кабельная Система) – представляет собой
иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на
структурные подсистемы. Состоит из набора медных и оптических кабелей,
кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд,
информационных розеток и вспомогательного оборудования. При
проектировании медной СКС, чаще всего используют UTP Cat 5 или Cat 5e и на
концах кабеля монтируют сетевые розетки. СКС строится таким образом, чтобы
обеспечивались гибкость, надежность, быстроту и легкость ее реконфигурации.
Согласно стандарту ISO/IEC 11801, включает в себя три подсистемы: [20]
подсистему внешних магистралей, которая в пределах территории
одного предприятия или организации объединяет группу отдельно
расположенных зданий;
вертикальную подсистему, связывающую отдельные этажи одного
здания;
17
горизонтальную подсистему, которая связывает оборудование на одном
этаже здания.
Структурированная кабельная система характеризуется:
универсальностью − можно передавать сигналы от различных типов
устройств (от компьютеров, телефонов, камер видеонаблюдения и т.д.);
структурированностью − может быть разбита на функциональные
подсистемы со стандартными разъёмами для связи друг с другом и с
активным оборудованием;
избыточностью − всегда прокладывается с запасом. Количество рабочих
мест для СКС обычно рассчитывается не из текущих потребностей
организации, а с учетом условий масштабирования сети.
Эти свойства дают возможность подключать новое и отключать ненужное
оборудование, без перемещения/прокладки новых кабелей; учитывая объем и
структуру передаваемого трафика, позволяют оперативно выполнять
реконфигурацию сети. В настоящее время в нашей стране отсутствуют
стандарты на проектирование СКС. При создании СКС Ethernet, разработчики
используют ГОСТ 34.601-90, ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008, либо
иностранные стандарты: международный ISO/IEC 11801; американский
ANSI/TIA/EIA 568A; европейский (для стран Евросоюза) EN 50173. [16]
Коаксиальный кабель в настоящее время в сетях используется только для
аналоговых камер видеонаблюдения и специализированного оборудования,
поэтому особого внимания ему уделять не стоит.
ВОК (Волокно-оптический кабель) – кабель для передачи оптического
сигнала, состоит из световода и оболочки. Разделяются на два вида: [1]
Одномодовый – в световодах диаметр сердцевины меньше или соизмерим
с длиной волны (d ≤ λ) и по нему передается лишь один тип волны (мода).
Имеет большую дальность передачи данных до затухания сигнала в
сравнении с многомодовым.
18
Многомодовый – в световодах диаметр сердцевины больше длины волны
и по нему распространяется большое число волн (d > λ). Имеет меньшую
дальность передачи данных до затухания сигнала.
Для корпоративных сетей, большой разницы в производительности и
характеристиках видов волокна (многомодовый или одномодовый) нет, зато есть
в цене - многомодовые ВОК дешевле.
Активное сетевое оборудование, обеспечивающее передачу данных,
включает в себя: концентраторы, репитеры, модемы, коммутаторы,
маршрутизаторы, межсетевые экраны и оптимизаторы трафика, так же бывают
различные фильтры.
Репитеры ранее были двухпортовыми (вход и выход) и использовали
коаксиальный кабель. Принцип работы состоит в повторении входного сигала на
выходе, а не в его усилении. Таки образом физическую составляющую можно
было растянуть даже на километры. После появления технологии 10BASE-T
начали применять многопортовые модификации, они стали называться хабами
или концентраторами. На данный момент, вне зависимости от среды передачи
данных (коаксиальный, UTP или радио), репитеры остаются репитерами,
отличие от хаба лишь в количестве портов. Кстати, радио-репитеры, точнее Wi-
Fi, сейчас очень распространены и популярны и используются для расширения
зоны покрытия.
Хаб (концентратор) – простое сетевое устройство, принцип работы
которого заключается в повторении сигнала, принятого с одного порта, на все
остальные порты. Работает в режиме Half-Duplex (либо приём, либо передача в
один момент времени) и образует топологию «Общая шина», в связи с чем
является единым доменом коллизий для всех, подключённых к нему, устройств.
Концентраторы уже изжили себя как распространённое сетевое оборудование,
их вытеснили сетевые коммутаторы. Работали на первом уровне модели OSI.
Коммутатор (иначе «switch» - переключатель) – сетевое оборудование,
предназначенное для объединения нескольких сегментов сети или отдельных
хостов. Обеспечивают коммутацию пакетов между всеми подключенными
19
пользователями. В отличии от хабов, трафик передаётся непосредственно
получателю на основании таблицы MAC-адресов на один порт, а не на все.
Работают в режиме Full-Duplex (могут одновременно отправлять и получать
информацию с одного порта), что обеспечивает отсутствие коллизий
(«столкновения пакетов») и связанных с ними ошибок. Коммутаторы делятся на
два типа:
Неуправляемые - не имеет веб (графического) или консольного
интерфейсов. И как сказано в названии, им невозможно управлять. Он
просто обрабатывает полученную информацию и на основании MAC-
адреса получателя в заголовке кадра отправляет его на порт, в
соответствии с таблицей MAC-адресов (CAM-таблицей). Работает на
втором уровне модели OSI.
Управляемые - как правило имеют хотя бы один интерфейс управления.
Благодаря чему может осуществляться индивидуальная настройка для
отдельных портов. С развитием сетевых технологий начали появляться и
адаптированные к ним коммутаторы, способные использовать такие
технологии как VLAN (Virtual Local Area Network), ACL (Access Control
List), QoS и т.д. Существует множество производителей коммутаторов, но
все они выполняют одну и ту же задачу, разница состоит в
производительности (максимальный общий объём трафика,
передаваемый в единицу времени), количестве портов, объёме Flash и
RAM памяти, поддерживаемых технологиях, ну и конечно, в цене. В
настоящее время используется три вида сетевых коммутаторов для сетей
Ethernet:
1) L2 Switch (Layer 2 Switch – коммутатор второго уровня) – чаще всего
к ним не применяется приставка L2. Так называемые Access Switch
(коммутатор доступа), работают на уровне доступа, служат для
объединения пользователей, IP-телефонов, серверов и прочего
пользовательского оборудования, и обеспечивают связь с
оборудованием, работающим на уровне распределения. На данных
20
коммутаторах реализуются такие технологии как port-security, ACL и
VLAN – для контроля доступа и аутентификации. Так же Telnet, SSH и
SNMP – для удалённого управления. Очень редко применяют QoS.
2) L3 Switch (Layer 3 Switch – Коммутатор третьего уровня) –
используются в Core и Distribution уровнях иерархической модели сети,
и называются соответственно. Помимо всех функций, которые
выполняют L2 коммутаторы, так же могут использовать некоторые
технологии сетевого уровня, от сюда и название «L3». В основном это
маршрутизация, SVI (Switch Virtual Interface) и кластеризация.
3) FEX Switch (Fabric Extender Switch – Коммутатор расширения матрицы)
– разработан компанией Cisco, совместно с линейкой L3 коммутаторов
Cisco Nexus. FEX это L2 свитч, который не имеет собственного
интерфейса управления. Управляется с помощью центрального
коммутатора Cisco Nexus. По сути работает как плата расширения, но
его преимущество в том, что он подключается к Cisco Nexus
посредством оптических кабелей и специальных SFP-модулей
(оптический модуль), что обеспечивает возможность установки его в
стойку, даже в другом здании, на расстоянии около 500 метров, при
условии подключения через многомодовое оптоволкно.
Для подключения и взаимодействия пользователей внутри
корпоративной сети было бы достаточно только коммутаторов. Но при
необходимости доступа в интернет всей корпоративной сети появляется
потребность в маршрутизаторе.
Маршрутизатор – сетевое оборудование, работающее на третьем уровне
модели OSI, основной задачей которого является хранение и обновление таблиц
маршрутизации и перенаправление IP-пакетов в соответствии с ними. Так как
возможности использования различных сетевых технологий у всех
маршрутизаторов практически одинаковы, то выбор маршрутизатора
обуславливается производительностью и сводится к максимальному количеству
хостов в организации (пользовательского оборудования) с учётом
21
масштабируемости. В таблице 2 приведены приемлемые серии и модели
маршрутизаторов для различных организаций (указаны не все модели;
производитель Cisco). [5, с. 46]
Наиболее распространенные серии маршрутизаторов
Таблица 2
Серия
Модели
Область применения
800
851, 857, 871, 877, 878
Малый офис и удаленные пользователи
1800
1803, 1811, 1812, 1841
Средний офис клиента (до 50 хостов)
2800
2801, 2811, 2621, 2851
Крупный офис клиента (до 200 хостов); модель
2691 по мощности превосходит модель 3620
3800
3825, 3845
Крупное предприятие, кампус; малый
провайдер
7200
7204VXR, 7206VXR
Средний провайдер; ядро небольшой
городской сети
7600
7603, 7604, 7606,
7609, 7613
Крупный провайдер; ядро городской сети или
сети очень крупного предприятия
Firewall (межсетевой экран) – сетевое оборудование, предназначенное
для защиты корпоративной сети от несанкционированного доступа, посредством
ACL с расширенными возможностями. Имеет огромный инструментарий по
обработке и анализу трафика. Межсетевой экран – это тоже, своего рода
маршрутизатор, но с другой логикой работы и архитектурой программного и
аппаратного обеспечения. Первостепенной его задачей является обработка
трафика, проверка по ACL и применение правил. Для маршрутизации выделено
небольшое место в памяти межсетевого экрана в сравнении с маршрутизатором,
поэтому Firewall не может обрабатывать большие объёмы префиксов. Некоторые
вендоры уверяют, что их межсетевые экраны способны обрабатывать большое
количество префиксов и в полной мере справляться с маршрутизацией, но это
единичные случаи.
Очень часто одной из поставленных заказчиком задач является
обеспечение оптимизации трафика. Ранее централизованной оптимизации не
было, поэтому приобретался софт (от англ. «software» - программное
обеспечение) под определённую операционную систему и устанавливалась на
каждый компьютер в отдельности. Позже весь трафик одного офиса
«заворачивали» или пропускали сквозь определённый сервер на котором стояла
программа по оптимизации. Но вскоре настоящий прорыв в сфере оптимизации