22
1.4. Выбор оборудования
Выбор оборудования сети передачи данных имеет смысл
производить, начиная с нижнего уровня сетевой модели, т.е. уровня
доступа. Основным параметром на этом уровне является портовая емкость
коммутаторов. Та кж е из финансовых соображ ен и й имеет смысл объединить
логические уровни распространения и доступа сетевой модели в одном
физическом устройстве. Следует отметить, что одним из требований,
предъявляемых к ЛВС является возможность подключение IP-телефонов. В
рамках выполнения данного требования предполагается использовать
коммутаторы уровня доступа с п оддержкой технологии питания конечных
устройств через линии связи POE (Power Over Ethernet) по стандарту IEEE
802.3at. Для IP-телефонов не подразумевается выделение отдельн ых портов
коммутаторов, т.к. большинство моделей н а сегодн яшни й день допускают
сквозное подключение рабочих станций к ЛВС через телефонн ый апп арат.
В целях выбора оборудования была рассчитана требуемая емкость
коммутаторов доступа на основании первичных данных:
- Каждое рабочее место должно иметь возможность подключения
компьютера, IP-телефона, принтера или другого устройства;
- ЛВС должна обеспечивать запас портовой емкости в размере 10%
для возможности расширения без замены оборудования.
Расчет необходимого количества портов приведен в таблице 2:
Таблица 2
Расчет количества портов оборудования уровня доступа
Этаж №
Количество
автоматизированных
рабочих мест
Количество
портов
коммутаторов
Запас
10%
ВСЕГО
Этаж -2 (подвал)
9
18
1
19
Этаж -1 (подвал)
10
20
2
22
Этаж 0 (цоколь)
16
32
3
35
Этаж 1
42
84
8
92
Этаж 2
42
84
8
92
Этаж 3
43
86
8
94
23
Этаж 4
21
42
4
46
Этаж 5
19
38
3
41
ВСЕГО
202
404
37
441
На уровне доступа предполагается применение коммутаторов
производства компании Cisco Systems модельной линейки Catalyst 3750-x и
3650-x. Выбор конкретных моделей обусловлен поддержкой стандарта
питания конечных устройств IEEE 802.3at и портовой емкостью. Модели
серии 3750-x отличаю тся от 3650-x возможностью «стэкирования», т.е.
объединения нескольких физических коммутаторов в один логический, что
повышает удобство управления, а также обеспечивает возможность
использовать «горячее» резервирования линий связи с базовым уровнем
СПД за счет агрегации таковых, подключенным к разным физическим
устройствам стека. Модельная линейка коммутаторов представлена в
таблице 3.
Таблица 3
Сводная таблица характеристик коммутаторов Cisco Catalyst
Модель
Количество
портов
GigabitEthernet
Мощность блока
питания
Доступная
мощность для
питания
конечных
устройств
WS-C3750X-48T-E
48
350 Вт
нет
WS-C3750X-24P-E
24
715 Вт
435 Вт
WS-C3750X-48PF-E
48
1100 Вт
800 Вт
WS-C3650X-24P-E
24
715 Вт
435 Вт
WS-C3650X-48PF-E
48
1100 Вт
800 Вт
Для подключения коммутаторов к базовому уровню используются
дополнительные модули C3KX-NM-10G, обе сп еч ив а ю щ и е соединение с
ядром на скорости 10 Гбит/с, таким обра зо м организаци я подключен ия к
ядру сети не влияет на портовую емкость, доступную для подключения
конечных устройств. В связи с тем, что количество портов является
фиксированным (24 или 48), при выборе коммутаторов для каждого этажа
24
здания требуется подобрать модели , обеспеч иваю щ ие ко лич ество портов
большее или равное требуемому:
Таблица 4
Выбор моделей коммутаторов для ЛВС
Этаж №
Требуемое
количество
портов
Коммутаторы
Итоговая
емкость
Этаж -2 (подвал)
19
WS-C3650X-24P-E – 1шт.
24
Этаж -1 (подвал)
22
WS-C3650X-24P-E – 1шт.
44
Этаж 0 (цоколь)
35
WS-C3650X-48PF-E – 1 шт.
48
Этаж 1
92
WS-C3750X-48PF-E - 2 шт.
96
Этаж 2
92
WS-C3750X-48PF-E - 2 шт.
96
Этаж 3
94
WS-C3750X-48PF-E - 2 шт.
96
Этаж 4
46
WS-C3650X-48PF-E – 1 шт.
48
Этаж 5
41
WS-C3650X-48PF-E – 1 шт.
48
ВСЕГО
441
500
Выбранные модели позволяют обеспечить подключение к ЛВС
конечного оборудования, а также выполнить требования запаса пор тово й
емкости, обеспечив резервную емкость 12% для расширения сети.
Для подключения серверов требуется предусмотреть отдельный стек
коммутаторов WS-C3750X-48T-E (без поддержки POE), сост о ящ и й из двух
устройств. Для обеспечения надежности, каждый сервер должен
подключаться к обоим коммутаторам стека для обесп ечения
резервирования линий связи.
На базовом уровне предполагается применение коммутаторов
производства компании Cisco Systems модельной линейки Catalyst 4500-x.
Для резервирования требуется использовать 2 коммутатора, с
подключением каждого коммутатора (или стека в случае C3750-x) уровня
доступа/распространения к обоим коммутаторам уровня ядра. Таким
образом портовая емкость каждого коммутатора ядра должна быть не менее
9 портов для подключения комм утаторов уровня доступа и серверной,
также 2 порта необходимы для подключения коммутаторов ядра друг к
другу. Дополнительно требуется предусмотреть порты на обоих
25
коммутаторах для подключения маршрутизаторов и межсетевых экранов,
необходимых для обеспечения доступа в глобальную сеть Internet, а также
соединяя ЛВС медицинского центра с ЛВС обособленных подразделений и
партнеров. Суммарно, коммутаторы уровня ядра должны иметь емкость 12
портов, также резервную емкость для возможного расширения. Моделью
линейки 4500-х, удовлетворяющей требованиям, является WS-C4500X-
24X-ES, имеющий 24 п ор т а TenGigabitEthernet, а также возможность
установки модуля расширения на 8 дополнительных портов, в случае
необходимости.
Для решения задач безопасного доступа в интернет, а также
обеспечения возможности подключения к ЛВС удаленных клиник сети
предполагается использовать маршрутизаторы Cisco ISR 2951 и межсетевые
экраны Cisco ASA 5520.
В первой главе проведен анализ планов предприятия и
сформулированы бизнес-требования, предъявляемые к Л ВС . На основе
требований определена архи тектура сети передачи данных, произведен
выбор оборудования. Также произведен выбор системного программного
обеспечения ЛВС.
26
2. ЕДИ НАЯ СЕТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ (ЕСПД)
2.1. Общесистемная часть
Сеть медицинского центра состоит из множества устройств. Для
эффективного управления и ми требуется система именования, однозначно
идентифицирующая устройство. Для решения данной задачи, введем
следующую формулу имено вания:
OFFICE-A|D|CМ-L-N (1)
где
OFFICE – сокращенное назван ие офи са/филиал а на латинице;
A|C – логический уровень в топологии сети (access/core);
M - модель устройства;
L – Местоположение устройства (этаж, либо комната), д л я
обозначения этажей с отрицательным номером (подвал) используется
латинская «b» (англ. basement – подвал, цоколь);
N - номер устройства на этаже.
Таблица устройств СПД головного медицинского центра
представлена в таблице 5.
Таблица 5
Именование логических устройств ЕСПД
№
Логическое имя устройства
Описание
1
HC-C4500-M-1
Коммутатор ядра головной клиники (HC - Head
Clinic), Cisco Catalyst 4500-x, расположенны й в
главной кроссовой (M – Main), номер - 1
2
HC-C4500-M-2
Коммутатор ядра головной клиники (HC - Head
Clinic), Cisco Catalyst 4500-x, ра с п ол о ж е н н ы й в
главной кроссовой (M – Main), номер – 2
3
HC-CASA5520-M-1
Межсетевой экран головной клиники (HC - Head
Clinic), Cisco ASA 5520, расположенный в главной
кроссовой (M – Main), номер - 1
27
4
HC-CASA5520-M-2
Межсетевой экран головной клиники (HC - Head
Clinic), Cisco ASA 5520, расположенный в главной
кроссовой (M – Main), номер - 2
5
HC-C2951-M-1
Маршрутизатор головной клиники (HC - Head
Clinic), Cisco 2951, расположенный в главной
кроссовой (M – Main), номер - 1
6
HC-C2951-M-2
Маршрутизатор головной клиники (HC - Head
Clinic), Cisco 2951, расположенный в главной
кроссовой (M – Main), номер - 2
7
HC-A3650-b2-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3650X, расположенный в кроссовой на этаже -2
(подвал).
8
HC-A3650-b1-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3650X, расположенный в кроссовой на этаже -1
(подвал).
9
HC-A3650-0-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3650X, расположенный в кроссовой на этаже 0
(цоколь).
10
HC-A3750-1-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в кроссовой на этаже 1,
номер - 1.
11
HC-A3750-1-2
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в кроссовой на этаже 1,
номер - 2.
12
HC-A3750-2-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в кроссовой на этаже 2,
номер - 1.
13
HC-A3750-2-2
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в кроссовой на этаже 2,
номер - 2.
14
HC-A3750-3-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в кроссовой на этаже 3,
номер - 1.
15
HC-A3750-3-2
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в кроссовой на этаже 3,
номер - 2.
16
HC-A3650-4-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3650X, расположенный в кроссовой на этаже 4.
17
HC-A3650-5-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3650X, расположенный в кроссовой на этаже 5.
28
18
HC-A3750-SRV-1
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в серверной, номер - 1.
19
HC-A3750-SRV-2
Коммутатор головной клиники, Cisco Catalyst WS-
C3750X, расположенный в серверной, номер - 2.
2.1.1. Структура виртуальных ЛВС (VLAN) и адресация
Виртуальная ЛВС (Virtual LAN (VLAN)) − это логическая
группировка пользователей сети и ресурсов, подклю ченн ых к
административно-определенным портам на ком мутаторе. Виртуальные
ЛВС позволяют создавать в пределах коммутатора меньшие
широковещательные домены посредством назначения разных портов
коммутатора разным подсетям, а также регулировать доступ между ними.
VLAN могут использоваться не только в рамках одного конкретного
коммутатора, н о и в масштабе ЛВС предприятия, что позволяет
сегментировать сеть по функциональному принципу, а не по физическому
расположению конкретных устройств ЛВС. Например, серверы и рабочие
станции, используемые каким-либо подразделением организации, могут
быть подключены к единой VLAN вне зависимости от их физического
расположения. Реконфигурация сети при использовании VLAN может
осуществляться программно, путем перенастройки коммутаторов, а не
путем физического переключения проводов кросса. [7]
VLAN могут быть организованы, например, по структурному
принципу, отражающему административную структуру организации, или
по принципу объединения сетевых ресурсов, таких как принтеры, серверы
и т.д.
Для определения количества виртуальных ЛВС, на которое разумно
разбить ЛВС, следует знать следующие параметры:
- структура трафика;
- используемые приложения;
- общие признаки групп;
29
- схема IP-адресации.
Поскольку трафик между различными VLAN должен
маршрутизироваться, описанная схема позволяет регулировать доступ
узлов одной VLAN в другие VLAN с помощью списков доступа,
эффективно разграничивая доступ п ользователей того или иного
подразделения.
Виртуальная ЛВС (VLAN) позволяет сегментировать сеть
предприятия на канальном уровне (2-й уровень сетевой модели OSI),
соответственно данная сегментация должна находить отраж ени е на сетевом
уровне для обеспечения взаимодействия различных VLAN между собой.
Т.к. каждая VLAN является фактически отдельной, независимой ЛВС, для
каждой VLAN требуется выделить отдельное адресное пространство
(подсеть IPv4) и обеспечить маршрутизацию между сетями. Немаловажно
обеспечить именование всех VLAN для удобства администрирования и
недопущения случайных ошибок при настройке оборудования.
Для VLAN, предназначенных для подключения конечных устройств
(рабочих станций и сервер ов) вв еде м сл еду ю щ ую схе му им ено ван ия:
TYPE.OFFICE.NUM (2)
где
TYPE – описывает назначение VLAN (DAT, SRV, MED, PRN, VOC,
WLAN):
- DAT – подключение рабочих станций;
- SRV – подключение серверов;
- MED – подключение медицинского оборудования;
- PRN – подключение принтеров;
- VOC – зарезервировано для дальнейшего использования при
внедрении IP-телефонии.
- WLAN – зарезервировано для дальнейшего использования при
внедрении беспроводной сети WIFI.
30
OFFICE – сокращенное назван ие офи са/филиал а на латини це;
NUM – номер VLAN.
Для служебных VLAN, п ре дн а зн ач ен н ы х для соедин е ни я активных
сетевых устройств ЛВС введем отдельную систем у имено вани я:
FUNCTION.OFFICE.NUM (2)
где
FUNCTION – описывает назначение VLAN (BB, MGT, CORE, INT,
EXT):
- BB - VLAN для соединения коммутаторов уровня доступа
- MGT – VLAN управления ком мутаторами и другими
устройствами;
- CORE – VLAN для соединения коммутаторов уровня ядра;
- INT – VLAN для соединения внутренних устройств сети
(маршрутизаторов, межсетевых экранов), не относящихся к
уровню ядра или доступа;
- EXT – VLAN для соединения внешних устройств.
OFFICE – сокращенное назван ие офи са/филиал а на латини це;
NUM – номер VLAN.
В соответствии с RFC 6890 для адресации в частных ЛВ С
зарезервированы следующие диапазон ы адресов: [24]
- 10.0.0.0/8 – диапазон адресов 10.0.0.1 – 10.255.255.254,
максимальное количество хостов – 16 777 214;
- 172.16.0.0/12 – диапазон адресов 172.16.0.1 – 172.31.255.254,
максимальное количество хостов – 1 048 574;
- 192.168.0.0/24 – диапазон адресов 192.168.0.1 – 172.268.255.254,
максимальное количество хостов – 65 534.
В связи с потенциальной возможностью развития бизнеса
медицинского центра до масштабов федеральной сети медицинских
31
центров, при проектировании адресного пространства, логично
использовать блок адресов 172.16.0.0/12, который позволит использовать
более миллиона адресов в случае такой необходимости.
Распределение адресного пространство и VLAN головной клиники
представлено в таблице 6.
Таблица 6
Распределение адресного пространства головной клиники
№
VLAN
Подсеть
Наименование и описание
101
172.16.0.0/26 (62 ip-адреса)
DAT.HC.101 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров тех. Служб на этажах -2 и -1.
102
172.16.0.64/26 (62 ip-адреса)
DAT.HC.102 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров ИТ службы на этаже 0.
103
172.16.0.128/25 (126 ip-адресов)
DAT.HC.103 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров на этаже 1.
104
172.16.1.0/25 (126 ip-адресов)
DAT.HC.104 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров на этаже 2.
105
172.16.1.128/25 (126 ip-адресов)
DAT.HC.105 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров на этаже 3.
106
172.16.2.0/26 (62 ip-адреса)
DAT.HC.106 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров на этаже 4.
107
172.16.2.64/26 (62 ip-адреса)
DAT.HC.107 Vlan/подсеть для подключения
компьютеров на этаже 5.
108
172.16.2.128/25 (126 ip-адресов)
PRN.HC.108 Vlan/подсеть для подк лючения
принтеров.
109
172.16.3.0/25 (126 ip-адресов)
SRV.HC.109 Vlan/подсеть для подк лючения
серверов.
110
172.16.3.128/25 (126 ip-адресов)
MGT.HC.110 Vlan/подсеть для управле н и я
серверами.
111
172.16.4.0/24 (254 ip-адреса)
MED.HC.111 Vlan/подсет ь для по д кл ючения
медицинского оборудования.
112
172.16.5.0/24 (254 ip-адреса)
MED.HC.112 Vlan/подсет ь для по д кл ючения
оборудования лаборатории.
113
172.16.6.0/23 (510 ip-адресов)
VOC.HC.113 Vlan/подсеть для подключения ip-
телефонии.
114
172.16.8.0/23 (510 ip-адресов)
WLAN.HC.114 Vlan/подсеть для беспроводной сети
WIFI.