72
обеспечение продолжительной безотказной работы сети благодаря
аппаратному резервированию, средствам аварийного переключения и
использованию ПО Cisco IOS;
возможность коллективной работы с высоким уровнем безопасности;
обладание средствами сетевой безопасности по передаче данных,
голоса и видеоданных;
возможность обеспечения беспроводного доступа без потери в
скорости передачи данных, что достаточно актуально, для больших офисов, где не
всегда имеется возможность проводного подключения сотрудников;
поддержка сетей VPN;
поддержка таких протоколов маршрутизации как: OSPF, IS-IS, BGP,
EIGRP, DVMRP, PIM-SM, static IP routing, IGMPv3, GRE, PIM-SSM, static IPv4
routing, static IPv6 routing, policy-based routing (PBR), MPLS, Bidirectional Forwarding
Detection (BFD), IPv4-to-IPv6 Multicast.
Маршрутизатор Cisco 2911 имеет: 4 слота для WAN Interface Card,
поддерживает стандарт 802.3af Power Over Ethernet (PoE). Он имеет 3 порта RJ-45, 1
порт RS-232, 2 порта USB 2.0; слоты расширения: 2 слота GE, 4 слота EHWIC, 2
слота DSP, 1 слот ISM, RAM 512 Мб, Flash 256 Мб.
IP телефон Panasonic KX-HDV100
IP телефон Panasonic KX-HDV100 совмещает в себе невысокую цену с
поддержкой необходимым функционалом IP-телефонии.
Коммутируется телефон с помощью интерфейса линии Ethernet (10/100) со
вторичным портом 10/100 для совмещенного переносного или стационарного ПК с
разделением VLAN. К нему также можно подключить дополнительный адаптер
Gigabit Ethernet.
В таблице 12 приведен перечень оборудования, применяемого в
телекоммуникационной системе компании.
73
Таблица 12
Оборудование сети компании
Название сегмента
Наименование
единицы
оборудования
Количество Требуется закупка
Главный офис Маршрутизатор
Cisco 2911
1 -
Dinstar DAG1000-
8O VoIP-шлюз
1 +
Panasonic KX-
HDV100
200 +
Сервер Asterisk 14 1 +
Коммутатор Cisco
SF220-48
12 +
Типовой филиал Маршрутизатор
Cisco 2911
1 +
Dinstar DAG1000-
8O VoIP-шлюз
1 +
Коммутатор Cisco
SF220-48
4 +
Panasonic KX-
HDV100
50 +
Типовое
подразделение
Маршрутизатор
Cisco 2911
1 +
Dinstar DAG1000-
8O VoIP-шлюз
1 +
Коммутатор Cisco
SF220-48
4 +
Panasonic KX-
HDV100
50 +
Отдельно рассмотрим аппаратное обеспечение сети.
2.3 Аппаратное обеспечение задачи
2.3.1 Общие положения
В качестве оборудования для подсистемы виртуализации и подсистемы
информационной безопасности используются серверы на базе серверной платформы
Supermicro SuperServer SYS-2027TR-D70RF-2U. Данная серверная платформа
представляет собой два независимых узла размещенных в одном корпусе CSE-
217HD-R1K28B имеющий форм-фактор 2U RackMount. В передней части корпуса
74
имеется 24 лотка для 2.5” жестких SAS/SATA дисков, по 12 на каждый узел. Два
блока питания с возможностью горячей замены находятся в центре с задней стороны
корпуса. Каждый узел разработан на базе материнской платы Super X9DRT-HF.
Внешний вид задней панели серверов приведен на рисунке 16. Конфигурация
сервера виртуализации указана в таблице 12, сервера безопасности в таблице 13.
Рисунок 16– Внешний вид задней панели серверов виртуализации и СЗИ
Таблица 12 – Конфигурация сервера виртуализации
Компонент Характеристика компонента
Аппаратная платформа Supermicro SuperServer SYS-2027TR-D70RF-2U
Twin.
Процессор Четыре Eight-Core Intel Xeon Processor E5-2680
2.70GHz 20MB Cache (130W)
Оперативная память Шестнадцать модулей 8GB PC3-12800 1600MHz
DDR3 ECC Registered DIMM
Память на жёстких дисках Четыре HDD 1.0TB SAS 2.0 6.0Gb/s 7200RPM
Seagate Constellation 2
Два SATA Disk on Module 64GB MLC Apacer
Интерфейсы Ethernet Два порта на карте Intel 10-Gigabit Ethernet
Converged Network Adapter X520-DA2 (2x SFP+)
Три порта Onboard 10/100/1000-BASE-TX
Таблица 13 – Конфигурация сервера СЗИ.
Компонент Характеристика компонента
Аппаратная платформа Supermicro SuperServer SYS-2027TR-D70RF-2U
Twin
Процессор Четыре Quad-Core Intel Xeon Processor E5-2609
2.40GHz 10MB Cache (80W).
Оперативная память Восемь модулей 4GB PC3-12800 1600MHz DDR3
ECC Registered DIMM.
Память на жёстких дисках Два 1.0TB SAS 2.0 6.0Gb/s 7200RPM - 3.5" - Seagate
Constellation ES.3,
75
300GB Intel 320 Series 2.5" SATA Solid State Drive
(MLC)
Интерфейсы Ethernet Intel I350 Dual Port G-bit LAN.
Три Onboard 10/100/1000-BASE-TX.
Серверы хранения данных
В качестве дискового массива используется сервер на базе серверной
платформы Supermicro SSG-2027R-E1R24L. Данная серверная платформа
представляет собой один узел на базе материнской платы Super X9DRD-7LN4F-
JBOD размещенной в корпусе CSE-216BE16-R920LPB имеющий форм-фактор 2U
RackMount. В передней части корпуса имеется 24 лотка для 2.5” жестких SAS/SATA
дисков. Два блока питания с возможностью горячей замены находятся с задней
стороны корпуса. На дисковом массиве предустановлена ОС NexentaStor 4.0,
позволяющая создать дисковое хранилище объемом до 16 ТБ. Внешний вид сервера
приведен на рисунках 17 и 18. Основные характеристики сервера указаны в таблице
14.
UPERMICR
S
UPERMICR
S
POWER
U ID
_____
_____
POWER
U ID
_____
_____
Рисунок 17– Внешний вид передней панели серверов
/
Рисунок 18– Внешний вид задней панели сервера хранения данных
76
Таблица 14– Конфигурация сервера хранения данных.
Компонент Характеристика компонента
Аппаратная платформа Supermicro SuperStorage Server SSG-2027R-E1R24L
(CSE-216E16-R920LPB + MBD-X9DRD-7LN4F-
JBOD) SAS2 via LSI 2308, IT Mode/Pass-through
Процессор CPU Intel Xeon E5-2640 2.50GHz, 6-Cores,15MB,
7.20GT/s, LGA2011, (95W)
Оперативная память Четыре модуля 8GB DDR3-1600 ECC REG Samsung
Память на жёстких дисках Восемнадцать HDD 2,5" SAS Seagate ES 1000GB
ST91000640SS SAS-2, 6Gbit/s, 7200rpm, 64M
Constellation.2
SATA Disk on Module 64GB MLC Apacer
Интерфейсы Ethernet Две карты Supermicro Ethernet card AOC-STGN-i2S
(Intel 82599ES) 2-port SFP+ 10GbE.
Четыре Onboard 10/100/1000-BASE-TX.
IPMI Onboard 10/100/1000-BASE-TX.
Все сервера устанавливаются в шкаф помещения здания.
2.3.2 Схема IP-адресации и распределение VLAN
Рассмотрим более подробно схему IP адресации на предприятии. Сеть будет
разбита на 3 подсети – для центрального офиса, типового филиала и типового
подразделения. Некоторые адреса останутся статическими: серверные, выделенные
для сетевого оборудования, сетевых принтеров. Компьютеры сотрудников будут
получать адреса по протоколу DHCP. Подробное разбиение сети представлено в
таблице 15.
Таблица 15
IP адреса Оборудование
Диапазон Количество
Головной офис
192.168.0.1 192.168.0.5 4 Сервера
192.168.0.6 192.168.0.206 200 Компьютерная
группа
192.168.0.207 192.168.0.217 10 Сетевое
оборудование
192.168.5.1 192.168.5.206 200 IP телефония
Типовой филиал
192.168.1.1 192.168.1.2 1 Сервера
192.168.1.3 192.168.1.53 50 Компьютерная
группа
77
192.168.1.6 192.168.1.16 10 Сетевое
оборудование
192.168.6.1 192.168.6.51 50 IP телефония
Типовое подразделение
192.168.2.1 192.168.2.2 1 Сервера
192.168.2.3 192.168.2.53 50 Компьютерная
группа
192.168.2.54 192.168.2.60 6 Сетевое
оборудование
192.168.7.1 192.168.7.51 50 IP телефония
VLAN (Virtual Local Area Network) позволяет в коммутаторах или роутерах
создать несколько виртуальных локальных сетей на одном физическом сетевом
интерфейсе. Простой и удобный способ разделения трафика между клиентами или
базовыми станциями, использование VLAN.
Технология VLAN заключается в том, что к сетевому кадру (2-й уровень)
прибавляется дополнительный заголовок tag, который содержит служебную
информацию и VLAN ID. Значения VLAN ID могут быть от 1 — 4095. При этом 1
зарезервирована как VLAN по умолчанию.
При работе с VLAN важно понимать, что такое тегированный и
нетегированный трафик. Тегированный трафик (с идентификатором влана) в
основном идет между коммутаторами и серверами. Обычные же компьютеры
(особенно под управлением ОС Windows) не понимают тегированный трафик.
Поэтому на тех портах, которые смотрят непосредственно на рабочие станции или в
сеть с неуправляемым коммутатором, выдается нетегированный трафик. Т.е. от
сетевого кадра отрезается тег. Это также происходит, если на порту настроен VLAN
ID = 1.
Также существует понятие, как trunk (Транк). Транком называют порты
коммутатора, по которым идет трафик с разными тегами. Обычно транк
настраивается между коммутаторами, чтобы обеспечить доступ к VLAN с разных
коммутаторов.
Настройка маршрутизатора
2911(config)#interface GigabitEthernet0/0.2
2911(config-subif)#encapsulation dot1q 2
2911(config-subif)#ip address 192.168.0.255 255.255.255.0
2911(config-subif)#description Main-Office
2911(config)#interface GigabitEthernet0/0.3
78
2911(config-subif)#encapsulation dot1q 3
2911(config-subif)#ip address 192.168.5.255 255.255.255.0
2911(config-subif)#description Main-Office-Voip
2911(config)#interface GigabitEthernet1/0.333
2911(config-subif)#description Internet
2911(config-subif)#encapsulation dot1q 333
2911(config-subif)#ip address 83.23.119.232 255.255.255.248
2911(config-subif)#description internet
2911(config)#interface GigabitEthernet1/0.2
2911(config-subif)# no ip address
2911(config-subif)#encapsulation dot1q 2
2911(config)#interface GigabitEthernet1/0.3
2911(config-subif)# no ip address
2911(config-subif)#encapsulation dot1q 3
Настройка коммутатора Sw 1
SW1#
SW1#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
SW1(config)#interface vlan 2
SW1(config-if)#ip address 192.168.0.208 255.255.255.0
SW1(config-if)#end
SW1(config)#interface FastEthernet 0/1
SW1(config-if)#switchport mode access
SW1(config-if)#switchport access vlan 2
SW1(config-if)#description pc1.1
SW1(config)#interface FastEthernet 0/2
SW1(config-if)#switchport mode access
SW1(config-if)#switchport access vlan 3
SW1(config-if)#description voip1.2
SW1(config)#interface GigabitEthernet 0/1
SW1(config-if)#switchport mode trunk
SW1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
SW1(config-if)#switchport trunk allowed vlan 2,3
SW1(config-if)#description uplink
SW1(config)#interface GigabitEthernet 0/2
SW1(config-if)#switchport mode trunk
SW1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q
SW1(config-if)#switchport trunk allowed vlan 2,3
SW1(config-if)#description sw2
SW1(config-if)#exit
79
2.3.3 Последняя миля и связь с ТфОП
Понятие сети доступа обычно ассоциируют с сетью абонентского доступа,
понимая под этим линию доступа абонента к ближайшей АТС, или абонентскую
линию. В этом смысле термин абонентская линия эквивалентен понятию последняя
миля, т.е. участку сети связи от АТС до оконечных устройств абонента [1].
Учитывая, что АТС – это узел сети общего пользования, или телефонной сети
общего пользования (ТфОП), то сеть данных – это первичная сеть нижнего уровня,
подключающая абонентов к ТфОП.
Развитие пассивных оптических сетей и использование оптического волокна
на последней миле привело к созданию оптической сети доступа, которая
подключается к узлам ТфОП через оптическую абонентскую линию, используя
установленные на узлах оконечные устройства оптической линии. Спектр услуг
оптической сети доступа является наиболее широким среди всех услуг сетей
доступа. Спектр услуг ОСД является наиболее широким среди всех услуг сетей
доступа и включает аналоговое и цифровое видео, благодаря фактическому
отсутствию ограничений на полосу пропускания оптической среды передачи.
На оптической абонентской линии работают оптические модемы, называемые
также оптоволоконными конверторами, так как они принимают электрический
сигнал и конвертируют его в оптический для передачи в линию связи.
В качестве оконечного оборудования узла доступа может выступать АТС сети
ТфОП. Тогда в качестве устройств доступа, питающих эти сети, могут выступать не
только перечисленные выше устройства, но и собственно АТС (учрежденческие или
корпоративные), которые могут использовать как интерфейс G.703, так и
интерфейсы сети доступа к АТС V5.1/V5.2.
Устройством доступа может быть и так называемый "гибкий" мультиплексор.
Он имеет широкий набор интерфейсов, достаточный для подключения любого
("аналогового" или "цифрового") абонента к сети ТфОП. Его "абонентами" могут
быть устройства локальных сетей (ЛВС), включая ПК, а также ТфОП.
80
2.3.4 Расчет основных технических характеристик сети
Тестирование мы провели на сегменте, уже введенном в эксплуатацию.
Сегмент включает в себя главный офис, в частности, всего для тестирования
используется 200 телефонов и 200 компьютеров.
Так нами была построена сеть с коммутацией пакетов, а основные её
характеристики являются статически зависимыми величинами в качестве
математической модели для рассмотрения надежности сети мы использовали модель
экспоненциального распределения, основанная на Пуассоновской модели потока
событий, введя параметр интенсивности отказов λ:
???? =
1
????????????????
MTTF - среднее время наработки на отказ.
Для λ верны следующие утверждения:
λ = const;
λ возможно измерить экспериментально;
λ позволяет оценить различные параметры надежности, например,
вероятность безотказной работы.
Были использованы следующие формулы:
????
(
????
)
= 1− exp(−????× ????)
????
(
????
)
= 1− ????(????)
????
(
????
)
=
????
− ????
????
????
- общее количество устройств;
n – количество отказавших устройств;
Q(t) - вероятность отказа к моменту времени t;
P(t) - вероятность безотказной работы от t0=0 до момента времени t;
За год эксплуатации отказали 1 коммутатор и 10 телефонов, таким образом:
????
мрш
(
????
)
= 1,????
шлз
(
????
)
= 1,????
кмм
(
????
)
= 0,95,????
тлф
(????) = 0,975
Далее мы рассчитали вероятности отказа и безотказной работы системы:
81
????
общ
(
????
)
= ????
мрш
(
????
)
× ????
шлз
(
????
)
× ????
кмм
(
????
)
× ????
тлф
(????)
????
общ
(
????
)
= 1× 1 × 0,95 × 0,975 = 0,92625
????
мрш
(
????
)
= 0,????
шлз
(
????
)
= 0,????
кмм
(
????
)
= 0,05,????
тлф
(
????
)
= 0,025,????
общ
(
????
)
= 0,07375
Затем приступили к расчету теоретических параметров, они представлены в
таблицах 16 - 18.
Таблица 16
Интенсивность отказов
Название
Параметр
Шлюз Маршрутизатор Коммутатор Телефон Система
MTTF, ч 500000
300000 200000 100000 -
????
1
500000
1
300000
1
200000
1
100000
3
×
10
Таблица 17
Вероятность отказа изделий
????
(
????
)
t
Шлюз Маршрутизатор Коммутатор Телефон Система
час
5
10
3
.
333
10
3
.
333
10
год 0,017 0,043 0,029 0,084
1
,
796
×
10
5 лет
0,084 0,197 0,136 0,355 0,001
10 лет
0,161 0,355 0,253 0,584 0,008
50 лет
0,584 0,888 0,768 0,987 0,393
100 лет 0,827 0,987 0,946 1,000 0,772
Таблица 18