Проектування комп’ютерної мережі факультету університету

ЗМІСТ

ВСТУП 7

1  АНАЛІЗ  ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ 9

1.1 Характеристика  організації 9

1.2 Аналіз  вимог до мережі 9

1.3 Опис інформаційних  ресурсів і служб 10

1.4 Адміністрування  комп’ютерної мережі 13

1.5 Вимоги  безпеки 14

2 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ  ОБГРУНТУВАННЯ 16

2.1 Обгрунтування  фізичної топології комп’ютерної  мережі 16

2.2 Укрупнений розрахунок варіантів технічних засобів телекомунікацій 17

2.3 Структура  комп’ютерної мережі 18

3 ТЕХНІЧНИЙ  ПРОЕКТ 22

3.1 Вибір активного мережевого обладнання 22

3.2 Розрахунок  логічної адресації 25

3.3 Комутація 31

3.3.1 Налаштування  комутаторів 31

3.3.2 Налаштування VLAN 33

3.3.3 Налаштування  протоколу резервування з’єднань 35

3.4 Організація  безпровідного доступу 36

3.5 Маршрутизація 38

3.5.1 Налаштування  маршрутизаторів 39

3.5.2 Міжмережева  взаємодія 42

3.5.3 Маршрут  за замовчуванням 43

3.6 Організація  доступу до Інтернет 43

3.6.1 Технологія  доступу до Інтернет 43

3.6.2 Апаратні  засоби доступу до Інтернет 44

ВИСНОВКИ 46

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 47

ДОДАТОК А Фізична топологія комп'ютерної мережі

ДОДАТОК Б Логічна топологія комп'ютерної мережі

ДОДАТОК В Схема з'єднань елементів комп'ютерної мережі

ВСТУП

Сучасні умови розвитку інформаційних технологій диктують необхідність їх прискореного застосування, як найбільш оперативного засобу контролю, управління та обміну даними.

Основним  призначенням комп’ютерних мереж є  спільне використання ресурсів і  встановлення зв’язку як всередині  однієї організації. Під ресурсами  слід розуміти програми, дані, додатки, периферійні пристрої.

Комп’ютерна мережа забезпечує:

• колективну обробку даних користувачами;
• обмін даними між користувачами;
• спільне використання програм;
• спільне використання периферії (принтерів, модемів та ін.).

Мережі  дають можливість великій кількості  користувачів одночасно «володіти» програмами, базами даних, пристроями тощо.

Тема курсового проекту  «Проектування комп’ютерної мережі факультету університету» актуальна у зв'язку з широким і необхідним застосуванням комп’ютерної техніки та ЕОМ в кожному із навчальних закладів. Ефективність сучасних комп’ютерних мереж залежить від якості їх проектування.

Метою даного курсового проекту є проектування комп’ютерної мережі для факультету університету. Дана мережа повинна сполучити 4 корпуси лініями зв’язку, для обміну інформації між користувачами. Крім цього, повинен бути забезпечений достатній рівень безпеки мережі.

Під час виконання даного курсового проекту нашою метою  також було:

• закріплення, поглиблення та узагальнення теоретичних знань і розвиток навичок їх практичного застосування в галузі комп'ютерних мереж;
• самостійне та колективне розв'язання конкретних фахових задач мережі;
• уміння користуватися відповідною довідковою літературою, державними стандартами;
• використання сучасних комп'ютерних інформаційних технологій.

Основні вимоги до курсового проекту:

• одержання прогресивних технічних рішень;
• оптимальний вибір обладнання для комп’ютерної мережі;
• забезпечення працездатності мережі.

Курсовий проект містить такі етапи:

• визначення теми і оформлення завдання на курсове проектування;
• безпосереднє виконання курсового проекту;
• оформлення пояснювальної записки та графічного матеріалу.

1  АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Характеристика організації

Об’єктом, для якого проектується мережа, є факультет університету. Проектування передбачає створення локальної мережі в межах чотирьох навчальних корпусів, зокрема потрібно об’єднати:

• 4 навчальні корпуси;
• 13 аудиторій, які являють собою навчальні класи;
• 10 аудиторій, які являють собою лабораторії;
• 13 аудиторій, в яких знаходять комп’ютери навчального персоналу, деканату та канцелярії;
• сервери приватного доступу;
• сервери публічного доступу, тобто сервери, які будуть доступні з мережі Інтернет.

1.2 Аналіз вимог до мережі

Основними вимогами для створення  мережі є :

• oрганізація передачі данних в локальній мережі по технології стандарту IEEE802u;
• організація передачі данних по магістральних каналах зв’язку по технології стандарту IEEE802аb;
• організація зв’язку, який би забезпечив пропускну здатність для робочої станції – 100 Мбіт/с;

• забезпечити два підключення локальної мережі до мережі Інтернет – 4 Мбіт/с основне з’єднання та 2 Мбіт/с резервне з’єднання;

• забезпечення роботи серверів загального доступу та обмеженого доступу;
• загальна IP адреса мережі – 10.202.0.0/16.

Також потрібно забезпечити  захист мережі від атак з мережі Інтернет, та від можливих атак зсередини  мережі.

1.3 Опис інформаційних  ресурсів і служб

Серверна частина мережі повинна забезпечувати роботу таких  служб:

• загального доступу:

1. DNS.

2. HTTPS.

3. IMAP.

• обмеженого доступу:

4. FTP.

5. MySQL.

3. TFTP.

Служба DNS.

DNS (Domain Name System) — розподілена система перетворення імені хоста (комп'ютера або іншого мережевого пристрою) в IP-адресу.

IP-адреси зручні для ідентифікації комп'ютерів в Інтернеті, але неприйнятні для роботи користувачів. Тому замість числових IP-адрес застосовується літерна система доменних імен DNS. Згідно з цією системою ім'я кожного Web-серверу є послідовністю слів, розділених крапками, яка легко запам'ятовується користувачами.

Доменне ім'я однозначно визначає сервер в Інтернеті й складається за ієрархічним принципом.

Служба HTTP.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) — протокол прикладного рівня, схожими на нього є FTP і SMTP. Обмін повідомленнями йде за звичайною схемою «запит-відповідь». Для ідентифікації ресурсів HTTP використовує глобальні URI. На відміну від багатьох інших протоколів, HTTP не зберігає свого стану. Це означає відсутність збереження проміжного стану між парами «запит-відповідь». Компоненти, що використовують HTTP, можуть самостійно здійснювати збереження інформації про стан пов'язаний з останніми запитами і відповідями. Браузер, що посилає запити, може відстежувати затримки відповідей. Сервер може зберігати IP-адреси і заголовки запитів останніх клієнтів. Проте згідно протоколу клієнт та сервер не мають бути обізнаними про попередні запити і відповіді, в протоколі не передбачена внутрішня підтримка стану і він не ставить таких вимог до клієнта та сервера.

Служба SMTP.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – основне завдання протоколу SMTP полягає в тому, щоб забезпечувати передачу електронних повідомлень. Для роботи через протокол SMTP, клієнт створює TCP з'єднання з сервером через порт 25. Потім клієнт і SMTP сервер обмінюються інформацією поки з'єднання не буде закрито або перервано. Основною процедурою в SMTP є передача пошти. Далі йдуть процедури форвардингу пошти, перевірка імен поштової скриньки і висновок списків поштових груп. Найпершою процедурою є відкриття каналу передачі, а останньої - його закриття.

Служба FTP.

FTP (File Transfer Protocol) — дає можливість абоненту обмінюватися двійковими і текстовими файлами з будь-яким комп'ютером мережі, що підтримує протокол FTP. Установивши зв'язок з віддаленим комп'ютером, користувач може скопіювати файл з віддаленого комп'ютера на свій, або скопіювати файл з свого комп'ютера на віддалений.

При розгляді FTP як сервісу Інтернет, мають на увазі не просто протокол, а саме сервіс — доступ до файлів, які знаходяться у файлових архівах.

FTP — стандартна програма, яка  працює за протоколом TCP, яка завжди поставляється з операційною системою. Її початкове призначення — передача файлів між різними комп'ютерами, які працюють у мережах TCP/IP: на одному з комп'ютерів працює програма-сервер, на іншому — програма-клієнт, запущена користувачем, яка з'єднується з сервером і передає або отримує файли через FTP-сервіс. Все це розглядається з припущенням, що користувач зареєстрований на сервері та використовує логін та пароль на цьому комп'ютері.

Сервіс TFTP.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) — простий протокол передачі файлів, використовується головним чином для первинного завантаження бездискових робочих станцій. TFTP, на відміну від FTP, не містить можливостей аутентифікації (хоча можлива фільтрація по IP-адресі) і заснований на транспортному протоколі UDP (User Datagram Protocol).

Основне призначення TFTP - забезпечення простоти реалізації клієнта. У зв'язку з цим він використовується для  завантаження бездискових робочих  станцій, завантаження оновлень і конфігурацій в «розумні» мережеві пристрої, записи статистики з міні-АТС (CDR) та апаратних маршрутизаторів.

Сервіс MySQL.

MySQL — вільна система  керування реляційними базами  даних. MySQL — компактний багатонитевий сервер баз даних. Характеризується великою швидкістю, стійкістю і простотою використання.

MySQL вважається гарним  рішенням для малих і середніх  застосувань. Сирцеві коди сервера  компілюються на багатьох платформах.

Можливості сервера MySQL:

• простота у встановленні та використанні;
• підтримується необмежена кількість користувачів, що одночасно працюють із БД;
• кількість рядків у таблицях може досягати 50 млн;
• висока швидкість виконання команд;
• наявність простої і ефективної системи безпеки.

1.4 Адміністрування комп’ютерної  мережі

Адміністрування комп’ютерної мережі виникає завжди. З допомогою адміністрування мережі потрібно забезпечити різним користувачам різний доступ до інформації та обчислювальних ресурсів. Для адміністрування в даному курсовому проекті використовується програмне забезпечення Active Directory.

Active Directory — LDAP-сумісна реалізація інтелектуальної служби каталогів корпорації Microsoft для операційних систем родини Windows NT. Active Directory дозволяє адміністраторам використовувати групові політики (GPO) для забезпечення подібного налаштування користувацького робочого середовища, розгортати ПЗ на великій кількості комп'ютерів (через групові політики або за допомогою Microsoft Systems Management Server 2003 (або System Center Configuration Manager)), встановлювати оновлення ОС, прикладного та серверного ПЗ на всіх комп'ютерах в мережі (із використанням Windows Server Update Services (WSUS); Software Update Services (SUS) раніше). Active Directory зберігає дані і налаштування середовища в централізованій базі данних. Мережі Active Directory можуть бути різного розміру, від кількох сотень до кількох мільйонів об'єктів.

Презентація Active Directory відбулась  в 1996 році, продукт був вперше випущений  із Windows 2000 Server, а потім був модифікований і покращений при випуску спочатку Windows Server 2003, а потім Windows Server 2003 R2.

На відміну від версій Windows до Windows 2000, котрі використовували  в основному протокол NetBIOS для  мережевої взаємодії, служба Active Directory інтегрована з DNS та TCP/IP. DNS-сервер, що обслуговує Active Directory, має бути сумісним з BIND версії 8.1.2 або більш пізнішою, сервер має підтримувати записи типу SRV (RFC 2052) та протокол динамічних оновлень (RFC 2136).

1.5 Вимоги безпеки

У сучасному суспільстві  для задоволення його потреб виникають  проблеми інформаційного забезпечення всіх сфер діяльності людини. Одна з  таких проблем — забезпечення надійного захисту інформації. Особливої  гостроти вона набуває у зв’язку  з масовою комп’ютеризацією всіх видів діяльності людини, при об’єднанні ЕОМ у комп’ютерні мережі та підключення до Інтернету.

Політика  безпеки визначається як сукупність документованих управлінських рішень, спрямованих на захист інформації й асоційованих з нею ресурсів.

При розробці і проведенні її в життя доцільно керуватися наступними засадами:

• неможливість оминути захисні засоби;
• посилення самої слабкої ланки;
• неможливість переходу в небезпечний стан;
• мінімізація привілеїв;
• поділ обов'язків;
• розмаїтість захисних засобів;
• простота і керованість інформаційної системи;
• забезпечення загальної підтримки мір безпеки.

Якщо  в зловмисника чи незадоволеного користувача з'явиться можливість минати захисні засоби, він, зрозуміло, скористається ними.

Брандмауер, або мережевий екран — пристрій або набір пристроїв, сконфігурованих щоб допускати, відмовляти, шифрувати, пропускати через проксі весь комп'ютерний трафік між областями різної безпеки згідно з набором правил та інших критеріїв.

Брандмауер може бути у вигляді окремого приладу (так званий маршрутизатор), або програмного забезпечення, що встановлюється на персональний комп'ютер чи проксі-сервер. Простий та дешевий фаєрвол може не мати такої гнучкої системи налаштувань правил фільтрації пакетів та трансляції адрес вхідного та вихідного трафіку (функція редиректу).

В залежності від активних з'єднань, що відслідковуються, фаєрволи розділяють на:

• stateless (проста фільтрація), які не відслідковують поточні з'єднання (наприклад TCP), а фільтрують потік даних виключно на основі статичних правил;
• stateful (фільтрація з урахуванням контексту), з відслідковуванням поточних з'єднань та пропуском тільки таких пакетів, що задовольняють логіці й алгоритмам роботи відповідних протоколів та програм.

Основними компонентами брандмауера є:

• політика мережевого доступу;
• механізми посиленої аутентифікації;
• фільтрація пакетів;
• прикладні шлюзи.

Для того щоб задовольнити вимогам широкого кола користувачів, існує три типи фаєрволів: мережевого рівня, прикладного рівня і рівня з'єднання. Кожен з цих трьох типів використовує свій, відмінний від інших підхід до захисту мережі.

Брандмауер мережевого рівня представлений екрануючим маршрутизатором.

Брандмауер прикладного рівня також відомий як проксі-сервер (сервер-посередник).

Брандмауер рівня з'єднання схожий на фаєрвол прикладного рівня але він обслуговує  велику кількість протоколів.

В залежності від типу підмереж застосовується різний рівень захисту та надання різного пріоритету в обслуговуванні.

2 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ

2.1 Обгрунтування фізичної  топології комп’ютерної мережі

В даній роботі вибрано  топологію розширена зірка (Extended Star) (рисунок 2.1). При цій топології кожен комп’ютер підключається окремим кабелем до загального пристрою – в даному випадку комутатора.

Рисунок 2.1 – Топологія «розширена зірка»

Кожен вузол, що входить до центрального пристрою є центром іншої зірки. В даній топології виділяють центральну зірку, що утворює магістраль (backbone), що з’єднує між собою комутатори або маршрутизатори. При цьому логічну зірку розділяють на MDF (Main Distribution Faсility) – головна комутаційна кімната та IDF (Intermediate Distribution Faсility) – допоміжна комутаційна кімната.  

Головна перевага цієї топології  перед загальною шиною – істотно  збільшена надійність. Будь-які проблеми з кабелем стосуються лише того комп'ютера, до якого цей кабель приєднаний, і тільки несправність комутатора може вивести з ладу всю мережу. Також комутатор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що надходить від вузлів у мережу, і блокувати заборонені адміністратором передачі.

Недоліком топології типу «розширена зірка» є вища вартість мережевого обладнання, через необхідність придбання комутаторів. Крім того, можливості нарощування кількості вузлів у мережі обмежуються кількістю портів комутатора. Іноді є сенс будувати мережу з використанням декількох комутаторів, ієрархічно сполучених між собою зв'язками типу «розширена зірка». Сьогодні «розширена зірка» є найбільш поширеним типом топології зв'язків як у локальних, так і у глобальних мережах.

2.2 Укрупнений розрахунок варіантів технічних засобів телекомунікацій

Розрахунок вартості обладнання представлено у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Розрахунок вартості обладнання

2.3 Структура комп’ютерної мережі

Під структурою мережі розуміється  спосіб розділення мережі на частини (сегменти), а також спосіб з'єднання цих  сегментів між собою - обладнання і кабелю. Тому вибір структури мережі виключно важливий.

Комп’ютерна мережа факультету університету складається з трьох рівнів:

• рівень ядра мережі;
• рівень каналу зв’язку з мережею Інтернет;
• рівень доступу користувачів.

Під рівнем ядра мережі розуміється  система основних засобів комунікації. Під рівнем каналу зв’язку з мережею Інтернет розуміється система забезпечення надійного та безпечного зв’язку з мережею Інтернет. Під рівнем доступу користувачів розуміється сукупність засобів комунікацій, що безпосередньо забезпечують доступ до мережі користувачам.

Структуру комп’ютерної мережі представлено у таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 – Структура комп’ютерної мережі

3 ТЕХНІЧНИЙ ПРОЕКТ

3.1 Вибір активного мережевого обладнання

Виходячи з вимог безпеки, кількості необхідних портів в кожному  корпусі, підмереж, надійності мережі та єдиного центру управління мережею обрано наступне обладнання:

В першому корпусі факультету унівеситету в головній комутаційній кімнаті розміщено:

• комутатор керований Cisco Catalyst 3560-24PS;
• брандмауер Cisco ASA 5505 series.

Окрім цього, у всіх кабінетах першого корпусу, кількість комп’ютерів в яких повинна перевищувати три, розміщено некерований комутатор Cisco Catalyst 2960 series.

В другому і четвертому корпусах факультету унівеситету в допоміжній комутаційній кімнаті розміщено кометатор керований Cisco Catalyst 3560-24PS.

В третьому корпусі факультету унівеситету в допоміжній комутаційній кімнаті розміщено:

• комутатор керований Cisco Catalyst 3560-24PS;
• точка доступу Linksys WRT-300N.

Також, у всіх кабінетах другого, тертього і четвертого корпусів, кількість комп’ютерів в яких повинна перевищувати три, розміщено некерований комутатор Cisco Catalyst 2960 series, аналогічно першому корпусу.

Порівняльну характеристику керованих комутаторів Cisco та D-link представлено у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Порівняльна характеристика керованих комутаторів

Порівняльну характеристику некерованих комутаторів Cisco та D-link представлено у таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Порівняльна характеристика некерованих комутаторів

Порівняльну характеристику комутатора 3 рівня та маршрутизатора представлено у таблиці 3.3.

Таблиця 3.3 – Порівняльна характеристика комутатора 3 рівня та маршрутизатора

 Порівняльна характеристика брандмауерів Cisco та WatchGuard представлено у таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 – Порівняльна характеристика брандмауерів