Разработка структурированной кабельной системы для офиса малого предприятия

Вследствие того, что протяженность кабельных линийот коммутаторов второго и третьего этажа до маршрутизатора, расположенному в помещение серверной, может превышать сто метров, то для соединения данных устройств следует применять оптический патч-корд. Это требует, чтобы коммутаторы и маршрутизатор были оснащены соответствующими SPF-портами, которые позволяют, используя специальные устройства – SPF-модули подключить оптоволоконный патч-корд к коммутатору.Учитывая высокую стоимость маршрутизаторов, имеющих более четырех SPFпортов, а также то, что расстояние от коммутатора первого этажа до маршрутизатора менее 100 метров, целесообразнее использовать UTPкабель для их соединения.Структурная схема проектируемой сети представлена в приложении 2.Выполним расчет необходимого объема кабельной продукции в соответствии с поэтажными планами офисного здания, представленными в п. 1.1.Все кабельное и кроссовое оборудование, используемое в проекте, должно удовлетворять требованиям международного стандарта ISO/IEC 11801 «Типовые кабельные системы для помещений пользователей».Требуемое количество кабеля рассчитывается с использованием следующего эмпирического метода.Определим объем оптическогокабеля, необходимый для организации вертикальной подсистемы:(2.23)где– высота этажа здания; – высота межэтажного перекрытия;–средняя длина кабеля по этажу;– число этажных коммутаторов;– ширина здания.Для вертикальной подсистемы с целью подключения коммутаторов доступа к агрегирующему маршрутизатору, выбран многомодовый оптоволоконный кабель. Определим среднюю протяженность кабеля рабочего места исходя из предположения, что рабочие места распределены по этажу равномерно, в пределах одного крыла, по следующей формуле: (2.24)где Lmin и Lmax – соответственно длины кабельной трассы от точки размещения кроссового оборудования до информационного разъёма,наименее наиболее удаленных, взятые с учетом запаса на прокладку кабеля. Таким образом, итоговое выражение для оценки длины кабельной трассы рабочего места будет иметь вид:, (2.25)где N – количество розеток на этаже. Определим Lmin и Lmaxпо планам здания:Тогда:Определим количество кабеля, необходимое для каждого этажа, и просуммируем. Дробные значения округляем до целых. На первом этаже расположено 15 АРМ и не менее 6 дополнительных устройств, подключенных к сети:На втором этаже расположено 40 АРМ и не менее 8 дополнительных устройств, подключенных к сети:На третьем этаже расположено 30 АРМ и не менее 8 дополнительных устройств, подключенных к сети:Таким образом,суммарно дляпрокладки горизонтальной подсистемы рабочих мест на этажах здания необходимо:Как правило, стандартная бухта содержит кабеля. Таким образом, для выполнения горизонтальной подсистемы необходимо 12 кабельных бухт или метров кабеля категории UTP-5e..Прокладка кабелей горизонтальной подсистемы на этажах за подвесным потолком осуществляется в коробе и ПВХ-трубе.Планы прокладки кабельных трасс представлены в приложении 1.2.4ВыборактивногосетевогооборудованияВ данном случае следует при выборе производителя сетевого коммутационного оборудования остановиться на отечественном производителе.Коммутатор доступаКоммутатордоступапредставляет собой сетевое устройство, которое реализует возможность подключения, а также передачи данных между вычислительной сетью и конечными устройствами, в качестве которых могут выступать как рабочие станции или сервера, так и дополнительное оборудования: принтеры, МФУ, IP-телефоны, факсы и пр.Коммутаторы уровнядоступа,функционируют на втором и третьем уровнях модели OSI. Для работы в качестве коммутатора доступа, как правило, используют именно коммутаторы 2 уровня, хотя могут быть и исключения, которые определяются конечной структурой структурированной кабельной системы.Проведем анализ нескольких моделей коммутаторов, представленных на рынке, для выбора лучшего варианта. Параметры оборудования сведем в таблице 2.1.Таблица 2.1 – Сравнение технических параметров коммутаторов доступаНаименованиеQtech QSW-3470-28TXEltex MES2428ZelaxZES-2028GSТип коммутатораУправляемый (L2+)Управляемый (L2)Управляемый (L2)Тип разъемовRJ-45, SFP+RJ-45, SFP+RJ-45, SFP+Количество LAN портов24 шт24 шт24 штТип LAN портов10/100/1000 Base-TX (1000 мбит/с)1000 Base-X(SFP)/10G Base-R(SFP+)10/100/1000 Base-TX (1000 мбит/с)1000 Base-X(SFP)/10G Base-R(SFP+)10/100/1000 Base-TX (1000 мбит/с)1000 Base-X(SFP)/10G Base-R(SFP+)Количество uplink-портов4 шт4 шт4 штПропускная способность41,2 МПС56,2 МПС41,7 МПСРазмер таблицы MAC адресов16384819216384Цена29870 руб.48050 руб.58100 руб.Очевидно, что коммутатор Qtech QSW-3470-28TXпри более высоких технических показателях, таких как пропускная способность и коммутационная матрица, а также более низкой стоимости является более предпочтительным выбором.ВкачествекоммутаторовуровнядоступавыбраныQtech QSW-3470-28TX. Технические параметры данного коммутатора представлены в таблице 2.2.Таблица 2.2– Спецификация коммутатора Qtech QSW-3470-28TXХарактеристикаЗначениеТип коммутатораУправляемый (Layer 2)Возможность установки в стойкуестьПропускная способность128 Гбит/сПроизводительность на пакетах длиной 64 байта41,2 МПСТип разъемовRJ-45, SFP+Количество LAN портов24штТип LAN портов10/100/1000 Base-TX (1000 мбит/с)1000 Base-X(SFP)/10G Base-R(SFP+)Количество uplink-портов4 штТип uplink-портовSFP+Протоколы EthernetIEEE 802.3a, IEEE 802.3ab, IEEE 802.3uПоддержка IPv6ЕстьПоддержка PoE /PoE+ЕстьВес8,9 кгЦена29870 руб.Для обеспечения наилучшего взаимодействия между коммутаторами доступа 48 портовый коммутатор, необходимый для подключения хостов второго этажа, будет фирмы QTECH. Модель QSW-3470-52T-AC подходит под задачу с точки зрения производительности, а также имеет невысокую по сравнению с остальными коммутаторами линейки.Так же один коммутатор должен быть установлен в помещении серверной. Его задача состоит в обеспечении сетевого взаимодействия междунодами кластера виртуализации, а также реализация подключения указанного кластера к серверу, который будет выполнять резервное копирование и подключение серверной фермы к кабельной системы здания. Для данных целей подойдет коммутатор, имеющий 8 портов, но при этом обладающей достаточной производительностью для поддержки корректной работы кластера виртуализации и системы резервного копирования.Маршрутизаторыуровняядра(агрегирующие)Данноеустройствообъединяетнесколькоканаловдляпередачиоднихитехжеданныхсцельюповышенияпропускнойспособностииотказоустойчивостисети.Для обеспечения дополнительной безопасности серверной фермы адресное пространство серверов должно быть отделено от адресного пространства многофункциональных устройств и рабочих станций сотрудников, подключенных к сети здания. Для решения поставленной задачи необходимо использовать устройство, которое позволит передавать пакеты из одной подсети в другую – маршрутизатор.Как было показано выше, при формировании горизонтальной кабельной подсистемы реализующей функции уровня доступа на этажах здания, необходимо не менее 5 коммутаторов. Таким образом, учитывая необходимый запас на случай модернизации структурированной кабельной системы, у рассматриваемый маршрутизатор должен обладать не менее чем 8 портами. Также необходимо отметить, что при этом 5 из них должны иметь разъем для подключения SPFмодулей и работать на скорости не менее 1 Гбит\с. Поскольку конечная стоимость маршрутизаторов значительно возрастает при увеличении количества портов, рассмотрим устройства с минимально необходимым количеством портов.Выполним сравнение технических параметров нескольких коммутаторов. Результаты сведем в таблице 2.3.Таблица 2.3 – Сравнение технических параметров коммутаторов доступаНаименованиеQtech QSR-2940Eltex ESR-200Таблица MAC-адресов/VLAN16 K/40942 K/4094Сетевые интерфейсы24 комбо-порта 10/100/1000 Base-T/1000 Base-X (SFP)8 порта 10G Base-R/1000Base-X(SFP+/SFP)Консольныйпорт RS-2324хCombo 10/100/1000BASE-T / 1000BASE-X4xEthernet 10/100/1000BASE-T1xConsole (RJ-45)1хUSB 2.01хUSB 3.0Производительность Firewall/NAT/маршрутизации 2,16 Гбит/c1,92 Гбит/cПроизводительность IPsec VPN0,54Гбит/с0,46 Гбит/cЦена289 747 руб.182126 руб.Исходя из описанных выше требований и наличия подходящих под задачу устройств выбран маршрутизатор ESR-200компании Eltex.2.5ВыбораппаратнойплатформысерверовСравнительный анализ нескольких модулей серверов приведён в таблице2.4.Таблица2.4–ТехническиехарактеристикисерверовНаименованиеSTSS Flagman EX217.3-004LHAquarius T55S18DEPO Storm 3450Z1ПроцессорIntel® Xeon® серии E5-2600AMDEPYC™ 7002Intel® Xeon® Bronze 3204Количество процессоров222Стандартный объем памяти32 Гб16 Гб (до 2048 Гб)32 ГБ: 2 x 16 ГБ DDR4 ECC REGПодсистема хранения данных16 Тб (4 х 4 Тб)16 Тб (2 х 8 Тб)8 Тб (2 х 4 Тб)Слоты расширения5 - PCI-e1 - PCI в стандартной комплектации2 - PCI-X1 х PCI-E 3.0 х16(на х16)1 х PCI-E 3.0 x16(Gen4 х8 or х16) 1 х специальный ОСР PCI-Е х8 3.0PCIE 3.0 x24, 1 PCIE 3.0 x8, 1RSC, 2 M.2, noLAN, 2USB, VGA, COM,Сетевой контроллерВстроенные адаптеры GigabitEthernet (GbE) – 2x2 х 1G Intel® i350-AM21 х 10/100/10002 порта, 10 Гбит/с, SFP+, трансиверы 1 Гбит/с, RJ-45Стоимость, руб240120376400422 827С учетом невысоких требований к конечной производительности серверов, а также более низкой стоимости, выбираем сервер модели STSS Flagman EX217.3. Отказоустойчивый двухпроцессорный 1U сервер STSS Flagman EX217.3004LH построен на базе архитектуры Intel® с использованием чипсета Intel® C602 и применением 8-ядерных процессоров Intel® Xeon® серии E5-2600. 2.6ВыбористочниковбесперебойногопитанияДлязащитыоборудованияотперенапряженийиобеспечениябесперебойнойработывыберемисточникбесперебойногопитания(ИБП).Основные характеристики ИБП представлены в таблице 2.9.На основании сравнения выбираем модельИМПУЛЬС ЮНИОР 1000 JN10201 поскольку данный ИБП, при меньшей стоимости обеспечивает необходимые технические параметры.Даннаямодельобеспечивает эффективную защиту электронного оборудования от флуктуаций сетевого напряжения, перенапряжений, а также от случаев отключения электроэнергии продолжительностью до 32 минут.Предусмотреныиндикаторывключения,перезагрузки,зарядки/разрядкиаккумулятора,работыотаккумулятора/отсети220В,атакжезвуковаясигнализация.Таблица2.5 – Сравнение параметров ИБП для рабочих станцийМодельЮНИОР 1000 JN10201Delta VX-1000VAМаксимальная нагрузка1000 ВА1000 ВААктивная мощность800 Вт600 ВтРабота от аккумулятораДо 32 минутДо 60 минутЕмкость аккумулятора7 Ач12 В / 7 Ач x2Время зарядки аккумулятораДо 8 часов6-8 часовКорпусПластик, черный цвет–Габаритные размеры 19 × 9 × 24 см130 x 320 x 182 ммВес5,5 кг8,2 кгСтоимость5100 руб.9800 рубВыбор модели ИБП для питания серверов сведем в таблице 2.6Таблица2.6 –Сравнение параметров ИБП для серверовНаименованиеИмпульс SLIM 3000DeltaMX-3KМаксимальная нагрузка3000 ВА3000 ВААктивная мощность2300 Вт2700 ВтРабота от аккумулятораДо 52 минутДо 45 минутТип аккумулятораSLA-Емкость аккумулятора9 Ач9 АчВремя зарядки аккумулятораДо 4 часовДо 4 часовКорпусПластик, черный цветПластик, черный цветГабаритные размеры 19 × 9 × 24 см43.8 × 8.8 × 63 смВес22 кг32.1 кгВ качестве ИБП для питания серверов используем модель Импульс SLIM 3000 SL30203, поскольку данная модель обладает лучшими техническими характеристиками.Выбор ИБП для сетевого оборудования представлен в таблице 2.7. Сравнивая параметры представленных источников питания, останавливаем выбор на моделиSKAT-V.8 RACK, т.к. при схожих параметрах данный источник питания имеет более низкую стоимость.Таблица 2.7 – Основные характеристики ИБП для коммутаторовНаименованиеИБПPowerCom RM KIN-600APSKAT-V.8 RACKМаксимальная нагрузка600 ВA500 ВААктивная мощность360 Вт320 ВтТип аккумулятораSLA-Емкость7 А.ч7АчВремя зарядки аккумулятораДо 8 часовДо 8 часовКорпусПластик, черный цветПластик, черный цветВес9,2 кг1,5 кгСтоимость21500 руб.14300 руб.2.7ОрганизациярезервногокопированияВ числе прочих функциональных требованийкабельной системы офисного здания числится необходимость в обеспечении процессавыполнения резервных копий данных. Обеспечение резервного копирования является одной из приоритетных функций ЛВС по обеспечению защиты данных в случае их утраты вследствие возникновения технических неисправностей оборудования. Выборсредстврезервногокопированияпроизводилсяна основании сравнения функционального оснащения популярных на рынке программных продуктов.Сводныехарактеристикиэтихпродуктовприведенывтаблице2.13.На основании данных, представленных в таблице 2.13, в качестве средства резервного копирования в сети было выбрано ПО RuBackup.[18]/Таблица 2.8 – Сводные характеристики средств резервного копирования.RuBackup представляет собой системное клиент-серверное приложение для автоматизированного резервного копирования и восстановления данных:виртуальных машин;физических и «облачных» сервисов;баз данных;data-центров.Помимо основных функциональных возможностей, которые указаны в таблице 2.8, RuBackup имеет следующие особенности. Система резервного копированияRuBackup:включена в «Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных» Минцифры России под номером 6808;совместима с отечественными дистрибутивами Linux, СУБД, средствами виртуализации.2.8ОрганизациязащитыЛВСКак уже было сказано, в локальной кабельной системы офисного здания работают разные категории пользователей из разных участков, в связи с этим будет правильно ввести разграничение доступа к информации, хранящейся на файловом сервере, а также к базам данных. Например, для в ПИ “Амирс” специалисты первого и второго разряда могут просматривать все журналы, но редактировать только определенные. Поскольку файловый сервер интегрирован ActiveDirectory (AD) есть возможность разделить доступ для разных участков на основании групп пользователей AD, за которыми будет закреплен доступ к определённой директории на файловом сервере. [19]Для хранения определенных документов создадим индивидуальные папки пользователей. В некоторых случаях, хранить важные документы лучше на файловом сервере, у которого настроено резервное копирование данных, тем самым можно избежать потери данных при выходе из строя жесткого диска на компьютере пользователя. Как и в большинстве организаций в работе офиса и специалистов аппарата есть необходимость обмена информацией, получения простого и удобного доступа к информации коллег. Для реализации этой потребности создадим общую сетевую папку, в которую пользователи смогут выкладывать необходимые документы. В качестве инженерно-технических мер необходимо внедрение дополнительных мер в локальной кабельной системы с целью организации защиты от несанкционированного воздействия.Определим основные требования, которые должны быть реализованы при проектировании ЛВС и организации защиты данных:необходимо обеспечить централизованную аутентификацию пользователей, которая должна выполняться на основе их учетных записей. Целесообразно для этого использовать следующее ПО: DirectoryServer,  Ansible, Chief и пр.;реализация централизованного управления правами доступа пользователей;при необходимости использование систем шифрования при передаче данных.Помимо указанных требований обязательной является установка антивирусного ПО, выбранного в п. 2.11. [20]Защита передаваемых данных от утери или несанкционированного доступа, в данном проекте, реализуется путем применения программного комплекса ViPNet , который представляет собой ПО, выполняющее функции шифрования передаваемых данных, функции VPN-клиента, персонального сетевого экрана, клиента защищенной почтовой системы, а также криптопровайдера для прикладных программ, использующих функции подписи и шифрования[21]. Таким образом, данное ПО реализует дополнительное шифрование данных при их передаче по открытым каналам связи с целью предотвращения несанкционированного доступа к ним третьих лиц.ЗаключениеВ ходе выполнения данной выпускной работы была разработана структурированная кабельная система для офисного здания.Разработанная вычислительная сеть состоит из программной и аппаратной подсистем. Под аппаратной подсистемой подразумевается,как, непосредственно, вычислительные средства, используемые в качестве рабочих станций, а также АРМ сотрудников, так и сетевое и серверное оборудование, обеспечивающее функционирование сети.В соответствии с требованиями Российского законодательства в качестве программного и аппаратного обеспечения была проанализирована и, в итоге, выбрана продукция отечественного производителя.Приведенные решения, технологии построения СКС, а также выбранные аппаратные средства реализации сети позволили спроектировать структурированную сеть., отвечающую всем поставленным требованиям надежности, защищенности, масштабируемости и комплексности. При проектировании данной СКС были выполнены следующие задачи:проведен анализбазовых принципов, а также технологий, которые используются при построениикабельных сетей;сформировано техническое задание на проектируемую СКС;произведен расчет необходимой производительности кабельной системы, на основании исходных данных о количестве служащих, использующих АРМ и рабочие станции;рассмотрены вопросы информационной безопасности и предотвращения несанкционированного доступа к ресурсам сети.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВСеменов А. Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. - М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2008. - 416+16 с: ил. 2 Семенов А.Б. Структурированные кабельные системы / Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р. -5-е изд. –М.: Компания АйТи; ДМК Пресс, 2014. – 640+16 с.: ил.; Лобунец Евгений Юрьевич, Решетник Наталия Александровна. Компьютерные сети: учеб. пособие для студ. спец. 7.050102 "Экономическая кибернетика" / Донбасская гос. машиностроительная академия. — Краматорск : ДГМА, 2008.Семенов А.Б., С.К. Стрижаков, И.Р. Сунчелей. «Структурированные кабельные системы». – М.: ЛАЙТ Лтд., 2010 г. 608, 16 с.: ил.Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов [Книга] / авт. Семенов А Б. - Москва :АйТи-Пресс, 2008.Спецификация сетевых технологий: FastEthernet (IEEE 802.3); GigabitEthernet (IEEE 802.3z - 1000BASE-SX, 1000BASE-LX/LH, 1000BASE-T); Стандарт ISO/IEC 11801:2002 Edition 2. Сквирский Виктор Давыдович, Рубан Алексей Владимирович. Компьютерные сети. Локальные сети: учеб.-метод. пособие для студ. спец. "Информатика" / Государственное учреждение "Луганский национальный ун-т им. Тараса Шевченко". — Луганск : ГУ "ЛНУ им. Т.Шевченко", 2008. — 129с. Чемарев Ю.В. Локальные кабельныые сети. издание второе, исправленное и дополненное. – М.: МДК Пресс, 2009 г. 200с.: ил.Чернега Виктор, Платтнер Бернард. Компьютерные сети: учеб. пособие для студ. направления "Компьютерные науки" вузов / Севастопольский национальный технический ун-т. — Севастополь :СевНТУ, 2006. — 500с.Шмалько А.В. Цифровые сети связи. М.:Эко-Трендз, 2011Гольдштейн Б. С. Сети связи. Учебник для ВУЗов / Гольдштейн Б. С., Соколов Н. А., - М.: Санкт-Петербург: БХВ- Петербург, 2014. - 400 с.Эрганова Н. Е. Практикум по методике построения телекоммуникационных сетей: учеб. пособие / Н. Е. Эрганова. - Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед.ун-та, 2011. - 89 с.Статья 14 Федерального закона от 05.04.2013 N 44-ФЗ (ред. от 24.02.2021) "О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд.Гольдштейн Б.С. Протоколы сети доступа. Том 2. / Гольдштейн Б.С. - М.: БХВ - Санкт-Петербург, 2005. - 288 с.Специализированные архитектуры ЭВМ. Устройства для дискретной обработки сигналов: пособие для иностр. студ. спец. 6.091501 "Компьютерные системы и сети" / Национальный авиационный ун-т / Владимир Яковлевич Краковский (авт.-сост.). — К. : НАУ, 2006. — 336с.ГОСТ Р 53246-2008 «Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие требования».ГОСТ Р 53245-2008 «Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания»;Национальный стандарт РФ Информационные технологии СКС. Проектирование основных узлов системы. Общие требования. Издание официальное – Москва: Стандартинформ, 2009. – 72 с.Хорев, П. Б. Программно-аппаратная защита информации: учебное пособие / П.Б. Хорев. – М.: Форум, 2014. – 352 с. Бабаш, А.В. Информационная безопасность / А. В. Бабаш, Е. К. Ба-ранова, Ю. Н. Мельников. – М.: КноРус, 2014. – 136 с. Баранова, Е. К. Моделирование системы защиты информации: Практикум : Учебное пособие / Е.К.Баранова, А.В.Бабаш – М.: ИЦ РИОР: НИЦ ИНФРА-М, 2016. – 120 с. Ватаманюк А.И. «Создание, обслуживание и администрирование сетей». – СПб.: Питер, 2010 г. 232с.ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СХЕМЫ ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЬНЫХ ТРАССРисунок П1.1 – Схема прокладки кабельных трасс (1 этаж)Рисунок П1.2 – Схема прокладки кабельных трасс (2 этаж) Рисунок П1.2 – Схема прокладки кабельных трасс (3 этаж)ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА проектируемой сети