2
ОГЛАВЛЕНИЕ………………………………………………………………………2
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………...……………………………...3
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТОКОЛОВ ПРИМЕНЯЕМХ В СЕТЯХ
ПРЕДПРИЯТИЙ (КОРПОРАТИВНЫЕ СЕТИ)………………..……….…..6
1.1. Общий обзор сетевых протоколов…………………..………………..6
1.2. Протоколы применяемые для мультимедийных сервисов………...11
1.3. Протоколы узкоспециальных (технологических) сервисов
предприятий……………………………..…………………………….15
2. СТРУКТУРА ВЕДОМСТВЕННОЙ СЕТИ ПАО «ГАЗПРОМ»…………..21
2.1. Общее описание сети передачи данных ПАО «Газпром»…………21
2.2. Классификация применяемых сервисов в сети передачи данных
ПАО Газпром……………………….…………………………………31
2.3. Примеры реализации управления приоритетами трафика….…..…36
3. АНАЛИЗ СЕТЕВОЙ СТРУКТУРЫ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ
ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ СЕТИ……………………………………..….47
3.1. Выбор системы мониторинга сети…………………………………..47
3.2. Интеграция с внешними системами оповещения персонала……...61
3.3. Резервное копирование конфигураций узловых устройств
сети……………………………………………………………..……...63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..……....77
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..…...80
ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………...……..………..……….83
3
ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях все большее внимание уделяется
информационному обмену как внутри (т.е. обмен между администрацией и
филиалами), предприятия так и информационному обмену внешнему (обмен
данными на уровне глобальных сетей). Такой обмен происходит в
определённых условиях, и находятся под влиянием различных отрицательных
факторов. Как то: проблемы в системе мониторинга работоспособности сети,
потери пакетов критически важных приложений и сервисов при перегрузках
сети, паразитный трафик на узлах передачи данных, падение общей надежности
сети при ее расширении при введении в работу новых сервисов и узлов. Также
остро стоит вопрос о своевременном информировании персонала при сбоях в
работе телекоммуникационного оборудования сети и каналов передачи данных
в целом. Все это говорит нам о необходимости преобразования применяемой
технологии системного администрирования и мониторинга сети, в целях
повышения ее результативности. Не смотря на то, что рынок программных
продуктов и сетевых решений призванных решить данную задачу достаточно
разнообразен, подобрать готовое решение «из коробки» достаточно сложно, из-
за специфики информационного обмена каждого отдельно взятого
предприятия. Очевидно, что решения подходящие для одних предприятий,
(например добыча полезных ископаемых и углеводородов), совершенно не
подходит для сетей предприятий занимающихся, к примеру, торговлей
товарами народного потребления или продуктами питания. Происходит это в
следствии использования разных приложений и сервисов на сети предприятий,
а также разной ценности определенного вида трафика в этих сетях. В связи с
этим возникает необходимость детального исследования сетей, с
последующим анализом и подбором оптимальных действия для решения
проблем с мониторингом и администрированием. Необходимость оптимизации
процесса администрирования продиктована в первую очередь тем, что темпы
4
роста информационного обмена постоянно растут (в основном в следствии
бурного роста объема мультимедийного трафика).
Для проведения анализа работы сетей могут применятся различные
системы управления сетями передачи данных, в функционал которых входит
мониторинг трафика и событий работы сети. Как правило, это некий
программный продукт, развернутый на серверной платформе (аппаратной или
виртуальной) собирающий информацию о работе сети, систематизирующий ее,
и выводящий в наглядном виде, для нужд сетевого администратора. Примером
таких программно-аппаратных комплексов являются (среди платных): Cisco
Work (LMS), HP Open View, IBM Tivoli Monitoring, PRTG и т.д. Как правило,
платные программные продукты имеют широкий функционал и большой
диапазон настроек, позволяющий настроить развернутую систему «под себя»,
т.е. с учетом специфики сети предприятия. Основным препятствием в их
применении на предприятиях является цена, порой составляющая довольно
значительную сумму, которая не каждому предприятию (особенно если оно не
очень крупное) по карману. Тогда на выручку приходят системы бесплатные
(или условно бесплатные), позволяющие зачастую иметь функционал,
приближенный к системам платным (но все же не такой богатый). В список
таких систем входят: Cacti, Nagios, Icinga, NTop, Zabbix и т.д. Особенностью
этих систем является огромное количество плагинов, создаваемых активными
участниками интернет сообществ. Плагины позволяют добиться наглядности и
визуализации процессов происходящих в сети и упрощают работу системных и
сетевых администраторов. Необходимо также отметить, что как платные, так и
бесплатные системы обеспечивают информирование персонала вне АРМов,
путем отправки сообщений с использованием электронной почты (что входит в
базовый функционал абсолютно любой системы управления и мониторинга), а
некоторые системы позволяют настроить SMS-информирование через
региональные сети операторов сотовой связи. Кроме того, любая из таких
систем позволяет осуществлять удаленное администрирование сети в целом,
5
автоматизировать процесс конфигурирования нового сетевого оборудования и
упрощает резервное копирование конфигурационных файлов.
Таким образом, актуальность выбранной темы очевидна, и требует более
тщательного и системного изучения.
Целью данной работы является анализ особенностей системного
администрирования в мультисервисных сетях предприятия и повышение
надежности их функционирования. Для достижения поставленной цели
необходимо решить следующие задачи:
• Определить максимально эффективную систему мониторинга сети и
управления сетью;
• Осуществить на практике управление уровнями приоритета трафика для
критически важных сервисов;
• Уменьшить время реагирования персонала на сбои в сети путем
информирования через разные общедоступные каналы информации (e-mail,
sms).
• Повысить надежность работы сети предприятия.
Объектом работы является Единая ведомственная сеть передачи данных
верхнего уровня (ЕВСПД ВУ) ПАО «Газпром».
Предметом исследования является механизм администрирования и
мониторинга ЕВСПД ВУ ПАО «Газпром».
В ходе исследования применялись системный подход, методы научного
исследования, в том числе статистического анализа, экспертных оценок,
обобщения, синтеза, формализации, наблюдения, индукции.
При написании выпускной квалификационной работы предполагается
использовать информацию Интернет-ресурсов, различную литературу:
нормативно-справочную, учебно-методическую, информационно-справочную,
а так же стандарты организации (СТО) ПАО «Газпром».
6
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТОКОЛОВ ПРИМЕНЯЕМХ
В СЕТЯХ ПРЕДПРИЯТИЙ (КОРПОРАТИВНЫЕ СЕТИ)
1.1 Общий обзор сетевых протоколов.
Для организации информационного обмена в рамках локальных сетей
предприятий используются различные сетевые протоколы. Рассмотрим данную
тему более детально.
Определение: Сетевой протокол - это некий набор правил,
осуществляющий соединение и обмен данными между включёнными в сеть
рабочими станциями, серверами или другими устройствами имеющими сетевой
интерфейс. Фактически, разные протоколы зачастую описывают лишь разные
стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют так называемый стек
протоколов. Например, протокол IP представляет собой набор правил для
маршрутизации данных, а TCP определяет как надежно и последовательно их
доставить к пункту назначения. Названия "протокол" и "стек протоколов" также
указывают и на программное обеспечение, которым реализуется протокол.
Уровни протоколов – это самая распространённая система классификации
сетевых протоколов. Так называемая модель OSI (англ. Open System
Interconnection). Протоколы в ней делятся на 7 уровней по своему назначению -
от физического (формирование распознавание электрических или других
сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями).
В таблице 1 (Приложение 1) представлены 7 уровней модели OSI и
описания к ним. Обратим внимание на то, что не все сетевые протоколы
совместимы с моделью OSI. Также встречаются близкие по типу, но все же не
совпадающие с сетевой моделью OSI (см. протокол SNA).
На сегодняшний момент времени используются (использовались) следующие
протоколы следующие сетевые протоколы:
• IPX/SPX
7
• NetBEUI
• TCP/IP
• SNA
• AppleTalk
В приложении 2, приведена таблица 2 с описанием этих протоколов.
Более подробно об истории создания и особенностях этого основного
протокола я напишу ниже по тексту.
В таблице 3 перечислены протоколы локальных сетей и операционные
системы, с которыми эти протоколы могут работать:
Таблица 3. Соответствие протоколов.
Сетевым протоколам необходимо иметь следующие основные
характеристики:
• надежность сетевых соединений;
• высокое быстродействие и скоростной обмен данными;
• обработка исходных и целевых узловых адресов;
• соответствовать сетевым стандартам, в том числе стандарту IEEE 802.
В основном протоколы локальных сетей имеют такие же свойства, как и
другие коммуникационные протоколы, однако некоторые из них были
разработаны при создании первых сетей, которые работали медленно, были
ненадежными и более подверженными различным помехам
(электромагнитным, статическим и т.д.). Поэтому для современных
коммуникаций некоторые протоколы не вполне пригодны. К недостаткам таких
протоколов относится избыточный сетевой трафик и слабая защита от ошибок
8
возникающих в кабельных сетях. Надо отметить что, определенные протоколы
были созданы задолго до появления современных корпоративных сетей с
развитыми средствами маршрутизации, т.е. для небольших локальных сетей.
На данный момент времени почти повсеместно в локальных сетях
применяется протокол TCP/IP. Рассмотрим его более подробно. Протокол
TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP (Протокол
управления передачей/Протокол Интернета). Набор протоколов TCP / IP на
данный момент используется для связи, будь это голос, видео или другие
данные. Опираясь на него осуществляется радиовещание и передача видео-
информации. Изображение все еще нуждается в буферизации перед
отображением на мониторе, но технологии сжатия и пропускная способность
каналов связи постоянно улучшаются, что делает просмотр видео все более
комфортным для пользователя. Отметим также то, что постоянно появляются
новые приложения и сервисы базирующиеся на TCP / IP, да и сам
протокол постепенно модернизируется. Сегодня вы практически не
найдете приложений и сервисов, в которых не был бы реализован протокол
TCP / IP. TCP / IP становится настолько популярен, что это не столько вопрос
выбора стека протоколов TCP / IP, сколько выбор приложения, которые его
поддерживают. Многие пользователи даже не знают, что они используют его, и
знают только то, что они имеют соединение с Интернетом, или с какой-либо
локальной сетью. Сеть же в свою очередь использует средства TCP / IP для
обеспечения передачи потока данных между компьютерами, серверами и
сетевыми периферийными устройствами (принтерами сканерами и т.д.), а также
между сетевыми устройствами такими как маршрутизаторы, коммутаторы,
межсетевые экраны (с той лишь разницей, что о их существовании
обыкновенный пользователь ничего не знает).
Через много лет мы будем рассматривать протокол TCP / IP как
протокол, который заложил основу будущих сетевых технологий. Обратите
внимание: TCP / IP - расширяемый протокол. Он полностью функционален на
9
данный момент, но работа над его улучшением продолжается. Существует
более 75 рабочих групп участвующих в его модернизации, и по мере появления
новых потребностей в Интернете, формируются новые рабочие группы
выполняющие задачи по проектированию. Появляются и новые протоколы в
семействе TCP / IP. Фактически, действующая сейчас версия IP версия 4 (IPv4)
будет заменена на IP-версия 6 (IPv6). Многие производители
телекоммуникационного оборудования уже закладывают в свои устройства
возможность поддержки IPv6. Процесс перехода будет происходить довольно
значительное время, но это отличный пример расширяемого протокола.
Постепенно TCP / IP вытеснил проприетарные (фирменные) сетевые
протоколы, хотя дебютировал он не очень удачно - возникали проблемы с
взаимодействием сетей. Однако протокол удалось отладить, и совместимость
между различными компьютерами и операционными системами стала
реальностью.
Сеть TCP / IP обычно представляет собой гетерогенную сеть, а это
значит, что к ней подключены различные типы сетевых устройств. Набор
протоколов, которые охватывает TCP / IP, изначально были разработаны для
обеспечения возможности использования различных типов компьютерных
систем, как если бы они были одной и той же системой. Он был разработан под
руководством агентства DARPA в рамках проекта курируемого Министерством
обороны США.
Существует много причин, по которым ранний TCP / IP стал столь
популярен. Три из которых имеют первостепенное значение. Во-первых,
DARPA предоставило субсидию, чтобы позволить пакету протоколов TCP / IP
стать частью Unix системы Университета в Беркли. Когда TCP / IP был
представлен на коммерческом рынке, Unix всегда упоминалась. Berkeley Unix и
TCP / IP стали стандартной операционной системой и сетевым протоколом для
большинства крупных университетов, где он использовался с рабочими
станциями в инженерных и исследовательских системах. Во-вторых, в 1983
10
году всем учреждениям правительства США, которые имели компьютерные
сети, предписывалось использовать только протокол TCP / IP. Это был также
год, когда ARPAnet была переведена на протокол TCP / IP . Переход
осуществился быстро - в течение нескольких дней. Оно и очевидно - Интернет
тогда был небольшой. В-третьих, был разработан графический интерфейс
пользователя, обеспечивающий легкий доступ к приложениям использующим
TCP / IP. Ранее же приложения были трудным для использования, если у вас
не было опыта работы с ними, т.е. обыкновенный пользователь был лишен
возможности использовать их без помощи квалифицированного специалиста.
Поиск информации в Интернете был сложной задачей до появления браузеров
(использующих все тот же TCP/IP). Приложения TCP / IP были доступны из
интерфейса командной строки, с помощью несколько базовых приложений,
которые позволяли вам получать доступ в удаленную систему, действовать как
удаленный терминал, передавать файлы или отправлять и получать почту.
Браузеры используя графический интерфейс пользователя скрыли все
сложности использования TCP / IP протокола и его приложений, а также
предоставили возможность визуального отображения графики и текста, нажав
на который, можно получать ту или иную информацию. Это также позволило
облегчить доступ к получению информации из сети Интернет и как следствие
способствовало популяризации как самих интернет браузеров, так и протокола
TCP/IP на котором они базировались.
В связи с тем, что применение протокола TCP/IP является обязательным
условием использования сети Интернет, популярность этого протокола
постоянно возрастает. Кроме того, использование семейства этих протоколов в
организациях однозначно указывает нам на то, что потенциал данного сетевого
протокола позволяет использовать его не только в глобальной сети Интернет,
но в любых локальных сетях, в том числе и в сетях предприятий. Такие
корпоративные сети на основе TCP/IP и применяющие технологии, и
инструментарий называются Интранетами (Intranets). Для всех подобных
систем TCP/IP также является основанием и краеугольным камнем.
11
Исходя из всего вышеизложенного, отмечаем, что применение протокола
TCP/IP в глобальной сети Интернет обязательно, а в локальных сетях разного
размера является подавляющим по сравнению со всеми остальными вместе
взятыми протоколами.
1.2 Протоколы применяемые для мультимедийных сервисов.
Объем информационного обмена в сетях (как в глобальной сети
Интернет, так и в корпоративных сетях, хотя и не так значительно) постоянно
растет. Эта тенденция сохранится и в будущем. И прирост этот осуществляется
главным образом за счет мультимедийных потоков информации. По данным
прогноза на 2021 год от мирового лидера в производстве
телекоммуникационного оборудования Cisco System:
• За период 2016—2020гг. мировой объем IP-трафика вырастет троекратно.
• К 2021 г. мировой объем IP-трафика достигнет 278 эксабайт в месяц (в 2016 г.
аналогичный показатель составил 96 эксабайт). Годовой объем IP-трафика к
2021 г. может достигнуть 3,3 зеттабайт. Интернет-трафик в часы пик растет
быстрее усредненного интернет-трафика: за рассматриваемый период он
вырастет в 4,6 раза (среднегодовой прирост 35%) и к 2021 г. достигнет 4,3
Пбит/с. Усредненный интернет-трафик за тот же период вырастет в 3,2 раза
(среднегодовой прирост 26%) и к 2021 г. достигнет 717 Тбит/с.
• В России IP-трафик за период с 2016 по 2021 гг. удвоится при темпах прироста
17%.
• Российский интернет-трафик в 2021 г. в 244 раза превысит объем всего
российского Интернета за 2005 г.
• За период 2016—2021 гг. IP-видеотрафик вырастет в три раза, его годовой
прирост составит 23%. На долю совокупного видеотрафика (бизнес плюс
потребители) в 2021 г. будет приходиться 79% всего интернет-трафика (в 2016
г. этот показатель составлял 61%). На долю формата HD придется 63%
видеотрафика, на долю Ultra HD — 12%.