Курсовая работа по компьютерным технологиям на тему компьютерные сети и сетевая безопасность

1. Анализ и постановка задачи на проектирование корпоративной сети
1.1. Описание объекта автоматизации (структура офиса/организации)
Объектом автоматизации в рамках данного курсового проектирования является типовое двухэтажное офисное здание. Здание представляет собой современный бизнес-центр класса «В», предназначенный для размещения средней по размеру компании — approximately 70-100 сотрудников. Анализ планировки и распределения помещений (согласно Приложению А "Кабельный журнал") позволяет сделать следующие выводы о структуре организации и рабочих зонах.
Первый этаж включает в себя следующие функциональные зоны:
• Ресепшн и зона ожидания (WS1.1): 2 рабочих места для администраторов/секретарей. Эти рабочие места имеют приоритетный доступ к системам управления звонками и записи посетителей. Требования к сети здесь — стабильное подключение к корпоративной телефонии и быстрый доступ к базе данных посетителей.
• Отдел продаж и клиентской поддержки (WS1.2): 8 рабочих мест (WS1.2(1)-(8)). Отдел работает с CRM-системой, облачными сервисами, интенсивно использует голосовую IP-телефонию и видеоконференции для переговоров с клиентами. Этот сегмент сети характеризуется высоким трафиком в интернет и требовательностью к QoS (приоритезация голоса и видео).
• IT-отдел (WS1.3): 2 рабочих места системных администраторов. Требуют специального уровня доступа для управления конфигурацией коммутаторов, маршрутизаторов, серверов. Сетевой трафик специфический — Telnet/SSH, SNMP мониторинг, TFTP для резервного копирования конфигураций.
• Бухгалтерия и финансовый отдел (WS1.4): 2 рабочих места. Трафик — защищенные подключения к банк-клиенту, работа с локальной базой данных 1С:Предприятие. Требования к безопасности максимальны: изоляция трафика от остальных отделов, шифрование.
• Переговорные комнаты (WS1.5): 4 рабочих места в двух переговорных (вероятно, посадочных места для подключения ноутбуков). Также здесь устанавливается оборудование для ВКС (камеры, микрофоны). Наличие розеток Wi-Fi обязательно для мобильных устройств участников.
• Зона открытого пространства (Open Space) (WS1.6): 10 рабочих мест. Наиболее плотное размещение пользователей. Типичный трафик — внутренняя переписка, документооборот, веб-серфинг. Требуется высокая пропускная способность на пользователя.
Второй этаж включает:
• Руководство и топ-менеджмент (WS2.1, WS2.2, WS2.3): 6 рабочих мест (в ряде кабинетов по 2 места). Требования — приоритетный доступ к ресурсам, повышенная конфиденциальность (защищенные VLAN), максимальная скорость подключения.
• Юридический отдел (WS2.4): 6 рабочих мест. Работа с большими объемами текстовой документации и специализированными правовыми базами данных (КонсультантПлюс, Гарант). Требуется стабильное подключение и возможность печати на сетевых принтерах (сегмент Printers).
• Проектный отдел / Отдел разработки (WS2.5, WS2.6): 4 рабочих места. Интенсивный обмен тяжелыми файлами (CAD, PSD, исходные коды), использование систем контроля версий (Git).
• Зона отдыха и кухня (WS2.7): 8 рабочих мест (скорее, посадочных мест для сотрудников с ноутбуками). Основная нагрузка — доступ в интернет и к внутрикорпоративному порталу.
• HR-отдел (WS2.8): 2 рабочих места. Работа с конфиденциальными личными данными сотрудников, доступ к корпоративной базе вакансий. Требуется изоляция трафика.
• Call-центр (WS2.9): 2 рабочих места. Специфический трафик — VoIP с высокими требованиями к задержкам.
• Кластер видеонаблюдения (C1.1-C1.5 на 1 этаже, C2.1-C2.5 на 2 этаже): 10 IP-камер Hikvision (модель DS-2CD2147G2-LU). Камеры подключаются по технологии PoE к коммутаторам. Генерируют существенный мультимедийный трафик (4 Мп, HEVC/H.265 сжатие). Этот трафик должен быть изолирован в отдельную VLAN, чтобы не перегружать пользовательские сегменты и быть защищенным от несанкционированного доступа (просмотра видео посторонними).
• Серверная / Коммутационный узел: Помещение, где размещается сервер HPE DL180 GEN10, основной маршрутизатор Cisco C891F-K9, ядро сети — корневой коммутатор уровня распределения, а также телекоммуникационные шкафы, патч-панели и ИБП.

1.2. Анализ требований к производительности и надежности
1.2.1. Количественная оценка нагрузки
Для корректного выбора коммутаторов и планирования каналов связи необходимо оценить генерируемый трафик. Типовой офисный сотрудник в зависимости от отдела создает нагрузку от 5 Мбит/с (бухгалтерия) до 50+ Мбит/с (проектный отдел при передаче чертежей). Однако пиковые нагрузки (видеоконференции, отправка отчетов) могут быть выше в 2-3 раза.
Оценим суммарный трафик для критичных сегментов:
Отдел продаж (8 ПК): каждый ПК потенциально может создавать нагрузку до 20 Мбит/с (видеозвонок + CRM + email). Итого: 160 Мбит/с входящего и исходящего трафика через uplink-порт коммутатора к ядру сети.
Проектный отдел (4 ПК): при передаче CAD-файлов размером 100-200 МБ каждый сотрудник на короткое время (насыщение канала) может загружать канал на 300-500 Мбит/с, но в среднем — 50 Мбит/с. Итого пиковая нагрузка: до 1-2 Гбит/с, но она кратковременная. Требуется буферизация на коммутаторе.
Видеонаблюдение (10 камер): Камера DS-2CD2147G2-LU при разрешении 4 Мп (2560x1440) и сжатии H.265 создает поток битрейтом до 8-10 Мбит/с (в зависимости от динамики сцены). Суммарный трафик видеопотоков: 10 камер * 10 Мбит/с = 100 Мбит/с. Этот трафик идет постоянно 24/7 и должен быть учтен при расчете загрузки магистральных каналов (uplink между этажами).
Вывод по производительности: Внешний канал в интернет должен быть минимум 500 Мбит/с (с возможностью резервирования двух провайдеров). Внутренние магистрали (аплинки между этажными коммутаторами и ядром) должны работать на скорости 1 Гбит/с, с агрегацией (LACP) как минимум 2 портов для обеспечения избыточности и увеличения пропускной способности до 2 Гбит/с.
1.2.2. Требования к надежности и отказоустойчивости
Анализ типовых отказов в офисных ЛВС позволяет выделить следующие требования к проекту:
1. Отказ активного оборудования (коммутатора): Выход из строя одиночного порта не должен нарушать работу сети (пользователь переключается на другой порт). Отказ целого коммутатора уровня доступа — потеря связи только для одного этажа или его части, но не всей сети. Для минимизации последствий, критичные пользователи (руководство, сервера) подключаются к разным коммутаторам по схеме 1+1 (хотя в рамках бюджетного проекта это сложно, но uplink-порты коммутаторов агрегируются).
2. Отказ канала связи (обрыв кабеля): При проектировании СКС необходимо избегать единой точки отказа на магистральных линиях. Связь между этажами должна быть реализована двумя разными физическими кабелями (или с использованием резервирования по протоколу STP/RSTP). Патч-корды должны быть запасены.
3. Отказ электропитания: Ключевое оборудование (коммутаторы ядра, маршрутизатор, сервер, коммутаторы этажей с питанием PoE) подключается к источникам бесперебойного питания (ИБП). Время автономной работы должно составлять минимум 15-20 минут — этого достаточно для безопасного завершения работы и запуска резервного генератора или перехода на мобильный интернет (4G/5G резерв). Коммутаторы уровня доступа могут питаться от централизованного ИБП в шкафу.
4. Отказ источника бесперебойного питания (ИБП): Должна использоваться архитектура с резервированием питания. В монтажных шкафах устанавливаются ИБП с возможностью "горячей" замены батарей. Критичные серверы подключаются к двум независимым ИБП или используют режим dual-feed (если поддерживается блоком питания).
Требования к надежности (SLA):
• Время доступности сети (Uptime) для критичных сервисов (почта, бухгалтерия, сервер): 99.99% (не более 52 минут простоя в год).
• Время восстановления после сбоя (RTO): не более 4 часов для аппаратной замены коммутатора из теплого склада.
• Максимальная потеря пакетов при сбое линии (при наличии LACP или STP): не более 50 мс.