2.2. Осуществить выбор технологий и протоколов, применяемых при проектировании и привести их краткое описание.

Ethernet – сетевой стандарт организации сетей, описанный в спецификациях IEEE 802.3.

Fast Ethernet (FE) — общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet, определяет стандарт протокола канального уровня для сетей работающих при использовании как медного, так и волоконно-оптического кабеля со скоростью до 100 Мбит/с. Gigabit Ethernet (GE, GbE, или 1 GigE) в компьютерных сетях — термин, описывающий различные технологии передачи Ethernet-кадров со скоростью 1 гигабит в секунду, определяемые рядом стандартов группы IEEE 802.3. Используется для построения проводных локальных сетей с 1999 года, постепенно вытесняя Fast Ethernet благодаря значительно более высокой скорости передачи данных. При этом необходимые кабели и часть сетевого оборудования мало отличаются от используемых в предыдущих стандартах, широко распространены и обладают низкой стоимостью.

При подключении рабочих станций к коммутаторам уровня доступа используем технологию Gigabit Ethernet; при подключении коммутаторов уровня доступа к маршрутизаторам уровня распределения используем технологию Gigabit Ethernet; при подключении маршрутизаторов уровня распределения к коммутаторам уровня ядра используем технологию Gigabit Ethernet; при подключении коммутаторов уровня ядра к серверным коммутаторам используем технологию Gigabit Ethernet.

Используя модель TCP/IP, осуществим выбор протоколов:

• На уровне сетевого интерфейса выбираем протокол Ethernet (Уровень Сетевой) . Одна из основных функций протокола Ethernet - это инкапсуляция в кадр данных, поступивших от протокола сетевого уровня, и их подготовка для передачи по сети. Кадр состоит из заголовка и трейлера, разделенных на поля, которые содержат информацию, необходимую для доставки пакета по назначению.

• На сетевом уровне взаимодействия сетей выбираем протокол IP (Уровень Сетевой. Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия. Интернет протокол, отвечает за передачу пакета данных от узла к узлу. IP пересылает каждый пакет на основе четырехбайтного адреса назначения (IP-адрес). Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет.

Передача данных

• Без гарантии доставки

• Без сохранения порядка следования сообщений

Протокол IP использует передачу данных без установки соединений

Задачи IP

• Объединение сетей

• Маршрутизация – поиск маршрута от отправителя к получателю в крупной составной сети через промежуточные узлы маршрутизаторы

• Качество обслуживания

• На транспортном уровне выбираем протокол TCP (Уровень Транспортный. Transmission Control Protocol – протокол управления передачей) – это сетевой протокол, который «заточен» под соединение. Иными словами, прежде, чем начать обмен данными, данному протоколу требуется установить соединение между двумя хостами. Данный протокол имеет высокую надежность, поскольку позволяет не терять данные при передаче, запрашивает подтверждения о получении от принимающей стороны и в случае необходимости отправляет данные повторно. При этом отправляемые пакеты данных сохраняют порядок отправки, то есть можно сказать, что передача данных упорядочена. Минусом данного протокола является относительно низкая скорость передачи данных, за счет того, что выполнение надежной и упорядоченной передачи зан

Сервис TCP: Надежная передача потока байт

Гарантии TCP:

• Доставка данных

• Cохранения порядка следования сообщений

Механизм реализации:

• Нумерация сообщений

• Подтверждение получения сообщений

• Повторная отправка при отсутствии подтверждения

• Так же, для трафика реального времени выбираем протокол UDP – (Уровень Транспортный. User Datagram Protocol) – протокол дейтаграмм пользователя, он подразумевает, что проверка ошибок и исправление либо не нужны, либо должны исполняться в приложении. Чувствительные ко времени приложения часто используют UDP, так как предпочтительнее сбросить пакеты, чем ждать задержавшиеся пакеты, что может оказаться невозможным в системах реального времени. При необходимости исправления ошибок на сетевом уровне интерфейса приложение может задействовать TCP

Основная задача – указать порты отправителя и получателя

Сообщение UDP называется дейтаграмма

• Аналогия с телеграммой

Особенности UDP

• Нет соединения

• Нет гарантии доставки данных

• Нет гарантии сохранения порядка сообщений

Надежность доставки по сравнению с IP повышается.

Применение UDP

Преимущество UDP – скорость работы

• Нет накладных расходов на установку соединения

Надежность

• В современных сетях ошибки происходят редко

• Ошибку может обработать приложение

Область применения

• Клиент-сервер

• Коротки запросы ответы

OSPF (Уровень Сетевой. Open Shortest Path First)  – протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.

• Протокол с учетом состояния канала (link-state protocol)

• Используется алгоритм Дейкстры (Shortest Path First)

• Передача данных через IP

Особенности OSPF

• Децентрализованный глобальный алгоритм

• Расчёт стоимости путей после получения полной информации о сети

Этапы работы

• Изучение топологи сети:

• Маршрутизаторы изучают подключенные сети и ближайших соседей

• Информация о топологии распространяется по всей сети с помощью лавинной рассылки

• Расчет стоимости маршрутов в сети:

• Выполняется после того, как будет известна полная конфигурация сети

• Каждый маршрутизатор выполняет расчет самостоятельно

• Обновление информации о конфигурации сети:

• Маршрутизаторы проверяют доступность соседей

• Рассылка информации об изменении конфигурации сети

Стоимость маршрута

• Метрика маршрута в OSPF:

• Каждое соединение между маршрутизатором имеет стоимость

• Стоимость задается администратором сети

• Предпочтительны маршруты с низкой стоимостью

• Факторы, влияющие на стоимость:

• Пропускная способность канал

• Загрузка канала

• Особенности архитектуры сети и предпочтительные пути для трафика

• На прикладном уровне используем протокол HTTP (Уровень Прикладной - широко распространённый протокол передачи данных, изначально предназначенный для передачи гипертекстовых документов (то есть документов, которые могут содержать ссылки, позволяющие организовать переход к другим документам). TELNET (сокр. от англ. teletype network) — сетевой протокол для реализации текстового терминального интерфейса по сети (в современной форме — при помощи транспорта TCP). Его основная задача заключается в том, чтобы позволить терминальным устройствам и терминальным процессам взаимодействовать друг с другом. Предполагается, что этот протокол может быть использован для связи вида

терминал-терминал («связывание») или для связи процесс-процесс («распределенные вычисления»).

• FTP (Уровень Прикладной англ. File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов по сети, является одним из старейших прикладных протоколов, появившихся задолго до HTTP, и даже до TCP/IP, в 1971 году. Он и сегодня широко используется для распространения ПО и доступа к удалённым хостам. Протокол построен на архитектуре «клиент-сервер» и использует разные сетевые соединения для передачи команд и данных между клиентом и сервером. Пользователи FTP могут пройти аутентификацию, передавая логин и пароль открытым текстом, или же, если это разрешено на сервере, они могут подключиться анонимно

• DNS (Уровень Прикладной Domain Name System «система доменных имён») - компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты и/или обслуживающих узлах для протоколов в домене.

• Понятные человеку имена

• Возможность менять сетевую инфраструктуру

• DHCP(Уровень Прикладной англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической настройки узла) — прикладной протокол, позволяющий сетевым устройствам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве сетей TCP/IP.

• Позволяет назначить IP-адреса компьютерам автоматически

• Требует создания инфраструктуры (DHCP сервер)

• IP-адреса компьютера могут меняться

DHCP предоставляет дополнительно:

• Маска подсети

• Маршрутизатор по умолчанию (шлюз)

• Адрес DNS-серверов

• Адрес серверов времени

• Маршруты

• POP3 (Уровень Прикладной англ. Post Office Protocol Version 3 — протокол почтового отделения, версия 3) — стандартный интернет-протокол прикладного уровня, используемый клиентами электронной почты для получения почты с удалённого сервера по TCP-соединению.

• Сообщения загружаются на почтовый клиент

• После загрузки сообщения удаляются

• Возможна работа только одного почтового клиента

• IMAP (Уровень Прикладной англ. Internet Message Access Protocol) — протокол прикладного уровня для доступа к электронной почте. Протокол IMAP4 (Internet Message Access Protocol) позволяет клиентам получать доступ и манипулировать сообщениями электронной почты на сервере. Существенным отличием протокола IMAP4 от протокола РОРЗ является то, что IMAP4 поддерживает работу с системой каталогов (или папок) удаленных сообщений так же, как если бы они располагались на локальном компьютере. IMAP4 позволяет клиенту создавать, удалять и переименовывать почтовые ящики, проверять наличие новых сообщений и удалять старые.

• Современный протокол чтения электронной почты

• Электронная почта хранится на сервере

• Обеспечивается работа нескольких клиентов

• SMTP (Уровень Прикладной англ. Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол передачи почты) — это широко используемый сетевой протокол, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP.

• Используется при передачи агента пользователя к серверу почты, или между серверами почты.

• Не содержит механизмов защиты данных

• Протокол RTP (Уровень Прикладной англ. Real-time Transport Protocol) работает на прикладном уровне (OSI - 7) и используется при передаче трафика реального времени. Протокол был разработан Audio-Video Transport Working Group в IETF и впервые опубликован в 1996 году как RFC 1889 (RFC 1889 является устаревшим с момента выхода RFC 3550 в 2003 году). Протокол RTP переносит в своём заголовке данные, необходимые для восстановления аудиоданных или видеоизображения в приёмном узле, а также данные о типе кодирования информации (JPEG, MPEG и т. п.). В заголовке данного протокола, в частности, передаются временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют при минимальных задержках определить порядок и момент декодирования каждого пакета, а также интерполировать потерянные пакеты. RTP не имеет стандартного зарезервированного номера порта. Единственное ограничение состоит в том, что соединение проходит с использованием чётного номера, а следующий нечётный номер используется для связи по протоколу RTCP. Тот факт, что RTP использует динамически назначаемые адреса портов, создаёт ему трудности для прохождения межсетевых экранов, для обхода этой проблемы, как правило, используется STUN-сервер.

• Протокол SRTP (англ. Secure Real-time Transport Protocol) — Безопасный Протокол Передачи Данных. В реальном времени (или SRTP) определяет профиль RTP (Транспортный Протокол В реальном времени) и предназначен для шифрования, установления подлинности сообщения, целостности, защиту от замены данных RTP в однонаправленных и multicast передачах медиа и приложениях. Он был разработан небольшой командой криптоэкспертов IP протоколов компаний Cisco и Ericsson в составе David Oran, David McGrew, Mark Baugher, Mats Naslund, Elisabetta Carrara, Karl Norman, и Rolf Blom. Был впервые опубликован в IETF в марте 2004 как RFC 3711.

2.3. Определить и описать информационные подсистемы, входящие в состав мультисервисной сети.

1)Подсистема телефонии – совокупность технических средств, предназначенных для передачи речевой и факсимильной информации между абонентами телефонной сети.

2)Подсистемы передачи данных предназначены для создания сетевой инфраструктуры объекта – основной компоненты системы информационного взаимодействия пользователей локальной вычислительной сети, которая обеспечивает работу структуры средств управления и коммутируемых информационных сетей передачи данных, реализацию управления передачей трафика и приоритетами, пропускной способности и учет используемых ресурсов вычислительной сети. Оборудование данной подсистемы включает в себя маршрутизаторы, межсетевые экраны, коммутаторы, контроллеры беспроводной сети, точки доступа и другие активные устройства.

3)Серверная подсистема. Основной задачей серверных систем является обработка максимальных объемов информации в кратчайшие сроки. На серверах обычно хранят и редактируют данные, устанавливают производственное программное обеспечение и производят расчеты.

4)Подсистема видеоконференцсвязи (ВКС) – это телекоммуникационная технология интерактивного взаимодействия трех и более удалённых абонентов, при которой между ними возможен обмен аудио- и видеоинформацией в реальном времени, с учётом передачи управляющих данных.

5) Подсистема защиты информации — это комплекс организационных и технических мер, направленных на обеспечение информационной безопасности предприятия. Главным объектом защиты являются данные, которые обрабатываются в автоматизированной системе управления (АСУ) и задействованы при выполнении рабочих процессов.

2.4. Осуществить предварительный выбор производителя и конкретных моделей активного сетевого оборудования для уровня доступа в соответствии с архитектурными особенностями и функциональными параметрами. Привести обоснование выбора оборудования. Результат выбора представить в таблице вида (табл. 10):

Таблица 10 – Перечень активного сетевого оборудования уровня доступа

№ п/п	Тип	Модель устройства	Производитель	Количество, шт	Краткие тех. хар-ки
1	Коммутатор	Catalyst 2960-X	Сisco	16	48 х Ethernet, (1000BASE-T), IEEE 802.1q (VLAN), IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1d (Spanning Tree), 4 x 1GbE SFP, 2 x 10GbE SFP+, PoE/PoE+ (370W), 1 x БП, 1 x Вент.
2	Коммутатор	Catalyst 6500	Сisco	4	48 х 10/100/1000 Ethernet, 48 x 1GbE, 48 x 100 FX SFP, 96 x 10/100 Rj-21 1 x БП, 1 x Вент.
3	Маршрутиза-тор	ASR 1001-X	Сisco	4	6 x 1GE, 2 x 10 GE, 1 x SPA, 1 x NIM, 2 x 10GbE SFP+, 6 x 1GbE SFP, 2 x USB, 2 x БП
4	Межсетевой экран	FRR1010-ASA-K9	Сisco	4	8 x LAN Ethernet, 10/100/1000Base-TX (1000 мбит/с), 8 x GE RJ-45, 1 х БП, 1 х Вент
5	Сервер	HPE ProLiant DL360 Gen10	Сisco	6	2 x ЦП х 16 Ядер, 2 х 32 ГБ ОЗУ, 1 х ILO, 4 х 1GbE, 2 х 10/25GbE SFP28 (FlexiblLOM), 2 х БП, 2 х Вент.

Integrated Lights-Out (iLO, англ. произносится «айло́») — механизм управления серверами в условиях отсутствия физического доступа к ним. 

SFP (англ. Small Form-factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приёмопередатчиков (трансиверов), используемых для передачи и приема данных в телекоммуникациях.

Передача электроэнергии через Ethernet (Power over Ethernet (PoE)) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet.

Стандарты:

IEEE 802.1Q — открытый стандарт, который описывает процедуру тегирования трафика для передачи информации о принадлежности к VLAN по сетям стандарта IEEE 802.3 Ethernet.

Стандарт IEEE 802.1p специфицирует метод указания приоритета кадра, основанный на использовании новых полей, определенных в стандарте IEEE 802.1Q.

100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента — до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.

100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.

IEEE 802.3ab, ратифицированный в 1999 г., определяет стандарт гигабитной передачи данных по неэкранированной витой паре (UTP) категорий 5, 5e и 6, и известен как 1000BASE-T. После ратификации 802.3ab, гигабитный Ethernet стал прикладной технологией, так как организации могли использовать уже существующую кабельную инфраструктуру.