Проектирование корпоративной сети с филиалами готовая структура и содержание для дипломной работы, Локально-Вычислительные сети

Глава 1. Введение, где мы определяем цели, задачи и актуальность проекта

В современных условиях глобализации и активного роста бизнеса, создание единой, безопасной и масштабируемой корпоративной сети для предприятий с филиалами становится критически важной задачей. Часто компании сталкиваются со сложностями при интеграции разнородных сетей, например, в результате слияния или поглощения, когда необходимо объединить унаследованную IT-инфраструктуру. Это требует выработки унифицированного подхода к доставке данных.

Ключевая проблема, которую решает данная дипломная работа, — это необходимость проектирования эффективной территориально-распределенной сети. Такая сеть должна обеспечивать полностью «прозрачную» и, что наиболее важно, безопасную передачу информации между центральным офисом и всеми удаленными подразделениями. Решение этой задачи требует не только выбора правильного оборудования, но и грамотного применения современных сетевых технологий.

Соответственно, объектом исследования выступает корпоративная компьютерная сеть предприятия с филиальной структурой. В свою очередь, предметом исследования являются технологии и методы, позволяющие объединить географически разнесенные филиалы в единую защищенную информационную среду, с особым акцентом на использование виртуальных частных сетей (VPN).

Исходя из этого, была поставлена следующая цель и задачи:

Цель работы: Разработать комплексный проект корпоративной сети для предприятия с несколькими филиалами.
Задачи для достижения цели:
1. Изучить теоретические основы построения распределенных сетей.
2. Проанализировать требования к проектируемой сети.
3. Обосновать выбор сетевой топологии и необходимого оборудования.
4. Спроектировать логическую и физическую структуру сети.
5. Разработать и описать настройку VPN-туннелей для безопасного соединения.
6. Проработать комплекс мер по обеспечению информационной безопасности.
7. Рассчитать экономическую эффективность и срок окупаемости предложенного решения.

Глава 2. Теоретический фундамент проектирования распределенных сетей

Для успешного проектирования сложной сетевой инфраструктуры необходимо владеть базовой терминологией и понимать ключевые принципы, лежащие в основе современных сетей. Основой любой корпоративной инфраструктуры является локальная вычислительная сеть (ЛВС) — система, объединяющая компьютеры и периферийные устройства в пределах одного здания или ограниченной территории для совместного использования ресурсов и обмена данными.

Ключевые компоненты ЛВС включают:

Рабочие станции и серверы: Конечные точки сети, где создается и обрабатывается информация.
Активное сетевое оборудование: Устройства, отвечающие за передачу и управление потоками данных. В первую очередь это коммутаторы (соединяют устройства в одном сегменте сети) и маршрутизаторы (соединяют разные сети между собой).
Кабельная система: Физическая среда передачи данных, например, витая пара или оптоволокно.

Исторически сложилось несколько базовых сетевых топологий, однако в современных корпоративных сетях доминирующей является топология «звезда» и ее иерархические вариации. В такой топологии все устройства подключаются к центральному узлу (коммутатору), что обеспечивает простоту обслуживания и высокую отказоустойчивость: выход из строя одного луча не влияет на работу остальных.

Когда речь заходит об объединении географически удаленных ЛВС, на первый план выходит технология VPN (Virtual Private Network). Это идеальное решение для безопасного соединения филиалов через публичные сети, такие как Интернет. VPN создает зашифрованный канал, или «туннель», внутри незащищенной сети, гарантируя конфиденциальность и целостность передаваемых данных. Существует два основных сценария использования VPN:

Удаленный доступ (Remote Access VPN): Позволяет отдельным сотрудникам (например, работающим из дома или в командировке) безопасно подключаться к ресурсам корпоративной сети.
Сайт-сайт (Site-to-Site VPN): Объединяет целые сети (например, ЛВС центрального офиса и ЛВС филиала) в единую виртуальную сеть. Именно этот тип является ключевым для нашего проекта.

Для обеспечения безопасности в VPN-сетях используется множество протоколов, но отраслевым стандартом де-факто является IPsec. Это не один протокол, а целый набор, который обеспечивает комплексную защиту.

Его главные компоненты:

IKE (Internet Key Exchange): Протокол, который автоматически согласовывает параметры безопасности и управляет ключами шифрования между устройствами.
ESP (Encapsulating Security Payload): Протокол, который непосредственно шифрует данные и проверяет их целостность, защищая от перехвата и модификации.

Понимание этих концепций — ЛВС, топологий, VPN и IPsec — формирует теоретический базис, необходимый для перехода к практическому проектированию.

Глава 3. Предпроектный анализ и формирование технических требований

Любое качественное проектирование начинается не с выбора оборудования, а с тщательного обследования объекта и сбора требований. Этот подготовительный этап позволяет транслировать абстрактные потребности бизнеса в конкретный набор технических параметров, что является залогом успеха всего проекта.

Первый шаг — это комплексное обследование организации. На этом этапе необходимо изучить:

Текущую IT-инфраструктуру: Какие серверы, коммутаторы и рабочие станции уже используются, каково их состояние.
Архитектурную планировку зданий: Планы помещений для определения мест прокладки кабелей и установки оборудования.
Расположение рабочих мест: Количество и плотность размещения пользователей для расчета необходимого числа портов.
Существующие каналы связи: Типы и скорость подключения к интернету в каждом из филиалов.

На основе собранных данных формируются четкие требования к будущей сети. Например, для нашей гипотетической организации мы можем смоделировать следующую ситуацию. Есть главный офис и первый филиал, расположенные в одном городе на расстоянии 500 метров друг от друга. Второй филиал находится в другом городе на расстоянии 530 километров. Это географическое распределение напрямую влияет на выбор технологий:

Для связи между близко расположенными офисом и первым филиалом наиболее целесообразно проложить выделенный оптоволоконный кабель, что обеспечит максимальную скорость и минимальные задержки.
Для связи с удаленным вторым филиалом единственным экономически оправданным решением будет использование VPN-туннеля типа «сайт-сайт» через существующие интернет-каналы.

По итогам анализа все требования сводятся в единый документ — техническое задание. В нем фиксируются такие параметры, как:

Требуемая пропускная способность каналов для каждого филиала.
Общее количество подключаемых пользователей и устройств.
Список корпоративных ресурсов (например, файловый сервер, 1С-база), к которым требуется обеспечить доступ из филиалов.
Требования к отказоустойчивости и времени восстановления после сбоя.
Требования к информационной безопасности.

Именно этот документ становится отправной точкой для следующей, самой объемной главы дипломной работы — практического проектирования.

Глава 4. Практическое проектирование корпоративной сети и настройка VPN

Имея на руках четкое техническое задание, мы приступаем к ядру дипломной работы — детальной разработке сетевой инфраструктуры. Этот процесс включает выбор топологии, создание схем, подбор оборудования и его настройку.

На основе ранее сформулированных требований оптимальным выбором является иерархическая топология. Она предполагает разделение сети на уровни: уровень доступа (где подключаются пользователи), уровень распределения (агрегирует трафик с уровня доступа) и уровень ядра (высокоскоростная магистраль сети). Такая структура логична, легко управляется и, что самое главное, отлично масштабируется.

Разработка логической и физической схем

Проектирование воплощается в двух ключевых документах:

Физическая схема: Это «карта» сети. На ней отображается реальное расположение оборудования (серверных шкафов, коммутаторов, маршрутизаторов) и трассы прокладки кабельных линий по этажам и между зданиями.
Логическая схема: Это «мозг» сети. Она описывает не физическое, а информационное взаимодействие. Ключевым элементом здесь является планирование IP-адресации — выделение уникальных диапазонов адресов для каждого офиса и каждого сегмента сети. Также на этом этапе проектируются виртуальные локальные сети (VLAN), которые позволяют логически изолировать группы пользователей (например, «Бухгалтерия», «Разработка», «Гости») в рамках одной физической инфраструктуры, повышая безопасность и управляемость.

Спецификация оборудования

Следующий шаг — подбор конкретных моделей оборудования. Выбор должен быть обоснован требованиями к производительности, функционалу и бюджету. Типичный перечень включает:

Маршрутизаторы: Для каждого филиала и центрального офиса. Ключевое требование — аппаратная поддержка шифрования IPsec для обеспечения высокой производительности VPN-туннелей.
Коммутаторы: Управляемые коммутаторы уровня доступа (L2) с поддержкой VLAN и достаточным количеством портов. Для агрегации трафика могут понадобиться более производительные коммутаторы уровня распределения (L3).
Межсетевые экраны (Firewalls): Устанавливаются на границе сети для защиты от внешних угроз. Часто их функционал совмещен с маршрутизатором.

Настройка VPN-туннеля «сайт-сайт»

Это кульминационная часть практической главы. Необходимо подробно описать процесс создания безопасного канала между центральным офисом и удаленным филиалом. Хотя синтаксис команд может отличаться у разных производителей, общая логика настройки на маршрутизаторах выглядит так:

Конфигурация IKE (Фаза 1): На этом этапе маршрутизаторы «договариваются» о параметрах будущего защищенного канала. Создается политика, в которой указываются метод аутентификации (например, общий ключ Pre-Shared Key), алгоритмы шифрования (AES) и хеширования (SHA), а также время жизни ключа.
Конфигурация IPsec (Фаза 2): Здесь настраивается сам «туннель» для передачи пользовательских данных. Определяется, какой трафик будет шифроваться (например, весь трафик между локальной сетью офиса 192.168.1.0/24 и сетью филиала 192.168.2.0/24). Выбираются протоколы (ESP) и алгоритмы для шифрования уже самих данных.
Настройка списков доступа (ACL): Создаются правила, разрешающие прохождение VPN-трафика через внешний интерфейс маршрутизатора.
Настройка маршрутизации: Необходимо указать маршрутизаторам, что для доступа к удаленной подсети следует направлять трафик в созданный VPN-туннель.

Важно подчеркнуть, что предложенное решение является масштабируемым. Подключение нового филиала не потребует перестройки всей архитектуры, а сведется к настройке нового VPN-туннеля по аналогии с уже существующим. Это обеспечивает гибкость и защиту инвестиций в инфраструктуру.

Глава 5. Разработка комплекса мер по обеспечению безопасности сети

Спроектированная и настроенная сеть готова к работе, но её запуск без продуманной системы безопасности был бы фатальной ошибкой. VPN-шифрование — это мощный инструмент, но он защищает лишь канал передачи данных между филиалами. Комплексная безопасность требует многоуровневого подхода, известного как эшелонированная оборона, где каждый уровень защиты дополняет остальные.

Ключевыми элементами такой системы являются:

Межсетевое экранирование (Firewalling): На границе каждой локальной сети (центрального офиса и каждого филиала) необходимо установить межсетевой экран. Его основная задача — фильтрация трафика на основе набора правил. Базовый принцип — «запрещено всё, что не разрешено». Это означает, что по умолчанию все входящие извне соединения блокируются, и открываются только те порты и протоколы, которые необходимы для работы (например, для VPN-туннеля или веб-сервера).
Контроль доступа и аутентификация: Безопасность не может полагаться только на защиту данных; необходимо строго контролировать, кто получает к ним доступ. Вместо локальных паролей на каждом устройстве следует внедрять централизованные системы аутентификации. Например, можно использовать RADIUS-сервер или интегрировать сетевое оборудование с Active Directory, чтобы управлять доступом пользователей из единого центра и применять единые парольные политики.
Фильтрация контента и защита от вредоносного ПО: Сотрудники, выходящие в Интернет через корпоративную сеть, могут случайно или намеренно посетить вредоносные сайты. Для минимизации этих рисков используются прокси-серверы с функцией фильтрации веб-трафика, которые могут блокировать доступ к нежелательным категориям сайтов, а также проверять загружаемый контент на наличие вирусов.
Системы обнаружения и предотвращения вторжений (IDS/IPS): Эти системы анализируют сетевой трафик в реальном времени, выявляя аномалии, подозрительную активность и известные паттерны атак (например, сканирование портов или попытки эксплуатации уязвимостей). IDS (Intrusion Detection System) только оповещает администратора, в то время как более продвинутая IPS (Intrusion Prevention System) может активно блокировать атаку.

В совокупности эти меры создают надежную модель безопасности, которая обеспечивает не только конфиденциальность данных при передаче, но и защищенность и изолированность внутренней инфраструктуры от широкого спектра современных киберугроз.

Глава 6. Экономическое обоснование и расчет срока окупаемости проекта

Любой технический проект в бизнесе должен быть не только функциональным, но и экономически оправданным. Эта глава переводит инженерные решения на язык финансов, доказывая целесообразность инвестиций. Расчет строится на анализе затрат, оценке выгод и определении срока окупаемости.

Расчет капитальных затрат (CAPEX)

Это единовременные инвестиции, необходимые для запуска проекта. Чтобы их рассчитать, нужно составить смету на основе спецификации оборудования из Главы 4 и стоимости работ.

Пример таблицы для расчета капитальных затрат (CAPEX)
Статья затрат	Кол-во	Цена за ед. (у.е.)	Сумма (у.е.)
Маршрутизатор с поддержкой IPsec	3	500	1500
Коммутатор управляемый L2, 24 порта	5	300	1500
Работы по монтажу и настройке	1	1000	1000
Итого CAPEX	4000

Расчет операционных затрат (OPEX)

Это регулярные расходы, необходимые для поддержания работы сети. Они включают:

Ежемесячную плату за интернет-каналы в каждом из офисов.
Затраты на электроэнергию для питания нового оборудования.
Расходы на обслуживание: либо зарплата штатного системного администратора, либо стоимость контракта с аутсорсинговой компанией.

Оценка экономической эффективности и расчет ROI

Выгоду от внедрения новой сети не всегда легко посчитать напрямую, но она складывается из нескольких факторов: сокращение расходов на командировки за счет стабильной связи, повышение производительности труда благодаря быстрому доступу к корпоративным ресурсам, снижение финансовых рисков от возможных простоев старой сети. Сравнив годовую экономию (или дополнительную прибыль) с затратами, можно рассчитать ключевой показатель — срок окупаемости инвестиций (ROI). Он вычисляется по формуле:

ROI = ( (Прибыль от инвестиций — Стоимость инвестиций) / Стоимость инвестиций ) * 100%

Даже если прямую прибыль оценить сложно, можно рассчитать простой срок окупаемости (Payback Period), разделив сумму капитальных затрат на сумму годовой экономии. Расчет, показывающий, что проект окупится за приемлемый срок (например, 1-2 года), является убедительным доказательством его финансовой привлекательности для руководства.

Глава 7. Заключение, в котором мы подводим итоги и намечаем пути развития

В ходе выполнения данной дипломной работы был проделан комплексный путь от теоретического анализа до экономического обоснования. Был детально изучен предмет исследования, произведено обследование условного объекта и сформулированы технические требования. На их основе был разработан полноценный проект корпоративной сети, включая выбор топологии, подбор оборудования, а также детальное описание настройки ключевой технологии безопасности — VPN-туннеля типа «сайт-сайт». Отдельное внимание было уделено комплексному подходу к безопасности и расчету экономической целесообразности проекта.

Таким образом, главная цель дипломной работы — разработка проекта корпоративной сети для предприятия с филиалами — полностью достигнута. Предложенное решение является законченной системой, которая обеспечивает сотрудников высокоскоростной и, что особенно важно, защищенной связью. Спроектированная сеть является масштабируемой и экономически эффективной, что подтверждает её жизнеспособность.

Практическая значимость работы заключается в том, что представленный проект и методология могут быть использованы в качестве шаблона и внедрены в любой организации среднего и крупного бизнеса с распределенной филиальной структурой.

В качестве перспектив дальнейшего развития созданной инфраструктуры можно выделить:

Интеграцию системы IP-телефонии для унификации голосовой связи.
Внедрение корпоративной системы видеоконференцсвязи поверх существующей сети.
Постепенный переход на более современные и производительные протоколы безопасности по мере их развития.

Список источников информации

Бройдо В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. пособие / В. Л. Бройдо, О. П. Ильина . − 3-е изд. − СПб. : Питер, 2008. − 766 с.
Величко, В. В. Телекоммуникационные системы и сети : учеб. пособие для студ. вузов связи и колледжей : в 3 т. / В. В. Величко [и др.] ; под ред. В. П. Шувалова, Т. 3, Мультисервисные сети . − М. : Горячая линия-Телеком, 2005. − 592 с.
Годин В.В. Управление информационными ресурсами [Текст]/ В.В.Годин, И.К.Корнеев. – М.:ИНФРА-М, 2014. – 198с.
Гордиенко, В. Н. Многоканальные телекоммуникационные системы : учебник для студ. вузов, обуч. по спец. 201000 «Многоканальные телекоммуникационные системы» / В. Н. Гордиенко, М. С. Тверецкий . − Москва : Горячая линия-Телеком, 2007. − 416 с.
Галичский, К. В. Компьютерные системы [Текст] / К. В. Галичский. − СПб.: БХВ-Петербург, 2002. − 400 с.
Домарев В.В. Безопасность информационных технологий. Методология создания систем за¬щиты. − М.: ДиаСофт, 2002. − 693 с.
Досмухамедов Б.Р. Анализ угроз информации систем электронного документооборота // Компьютерное обеспечение и вычислительная техника. − 2009. − № 6. − С. 140-143.
Дэвидсон, Д. Основы передачи данных по сетям IP, 2-е изд. [Текст] / Д. Дэвидсон, Д. Питерс, М. Бхатия, С. Калидинди, С. Мукхержи. − М.: Вильямс, 2007. − 400 с.
Жуков А.И. Основы сетевых технологий: Учебное пособие для студентов вузов [Текст]/ А.И.Жуков, М.М.Ластовченко. – М.: АСТ, 1999. – 168с.
Засецкий А.В. Контроль качества в телеком¬муникациях и связи. Обслуживание, качество услуг, бизнес-управление. Часть II [Текст]/ А.В. Засецкий, А.Б.Иванов. — М: Syrus Systems. 2014. − 336 с.
Иванов А.Б. Контроль соответствия в телекоммуникациях и связи. Измерения, анализ, тестирование и мониторинг. Часть I [Текст]/ А.Б. Иванов. − М.: Сайрус Системе, 2014. − 376 с.
Иванов Т.И. Корпоративные сети связи [Текст]/ Т.И.Иванов.- М.: Эко-Трендз, 2014. – 281с.
Клименко С.Ю. Компьютерная сеть за один день: Как на базе оборудования D-Link развернуть проводную и Wi-Fi сеть [Текст]/ С.Ю.Клименко. – М.: АСТ, 2012. – 394с.
Колбин Р.В. Глобальные и локальные сети: Создание, настройка и использование: Методическое пособие [Текст]/ Р.В.Колбин. – М.: АСТ, 2014. – 358с.
Коханович Г.Ф., Климчук В.П., Паук С.М. Защита информации в телекоммуникационных системах. М.: МК-Пресс, 2012.
Кузнецов А.А. Защита деловой информации (секреты безопасности). СПб.: Питер, 2014.
Кульгин М.Я. Технология корпоративных сетей. Энциклопедия [Текст]/ М.Я.Кульгин. – СПб.: Питер, 2014. – 296с.
Мур М. Телекоммуникации Руководство для начинающих [Текст]/ М. Мур − СПб.: БХВ-Петербург, 2012. − 624 с.
Новиков Ю.В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование [Текст]/ Ю.В.Новиков. – М.: ЭКОМ, 2014. – 325с.
Новиков Ю.В. Основы локальных сетей [Текст]/ Ю.В.Новиков, С. В. Кондратенко. – М.: ЭКОМ, 2012. – 360с.
Норенков И.П. Телекоммуникационные технологии и сети [Текст]/ И.П. Норенков, В.А. Трудоношин. − М.: изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2012. – 398с.
Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. [Текст]/ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – Спб.: Питер, 2013. – 958 с.
Олифер В.Г. Новые технологии и оборудование IP-сетей [Текст]/ В.Г.Олифер, Н.А.Олифер. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2014. – 475с.
Олифер Н.А. Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов Изд. 3-е. [Текст]/ Н.А.Олифер, В.Г.Олифер. – М.: НТ Пресс, 2014. – 624с.
Пескова, С. А. Сети и телекоммуникации : учеб. пособие для вузов / С. А. Пескова, А. В. Кузин, А. Н. Волков . − 2-е изд., стер. − М. : Академия, 2007. − 350 с. − (Высшее профессиональное образование). − Библиогр.: с. 339.
Поляк-Брагинский А.В. Локальная сеть: Самое необходимое: Принципы построения локальных сетей; Общие ресурсы и общее подключение к Интернету; Защита сети и её отказоустойчивость и др. [Текст]/ А.В.Поляк-Брагинский. – М.: НТ Пресс, 2012. – 274с.
Пятибратов А. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. пособие для вузов / А. П. Пятибратов, Л. П. Гудыно, А. А. Кириченко ; под ред. А. П. Пятибратова . − 3-е изд., перераб. и доп. − М. : Финансы и статистика, 2006. − 560 с.
Росляков А. В. IP-телефония [Текст] / А. В. Росляков, М. Ю. Самсонов, И. В. Шибаева. − М.: Эко-Трендз, 2003. − 253 с.
Семенов А.Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их ком¬понентов [Текст]/ А.Б.Семенов.-М.:ДМК Пресс/Компания АйТи, 2012. − 416 с.
Семенов А.Б.Структурированные кабельные системы 2-ое издание [Текст]/ А.Б.Семенов, С.К.Стрижаков. − М.: ДМК пресс, 2014.- 656с.
Семенов, А.Б. Структурированные кабельные системы. 4-е издание [Текст]/ А.Б.Семенов, С.К. Стрижаков. − М.: ДМК Пресс, 2014. − 640 с.
Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи [Текст]/ Н.Н.Слепов. − М.: Радио и Связь, 2014. — 468с.
Смирнов И.Г. Структурированные кабельные системы [Текст]/ И.Г. Смирнов. − М.: Эко-Трендз, 1998. − 179 с.
Строганов, М. П. Информационные сети и телекоммуникации : учеб. пособие / М. П. Строганов, М. А. Щербаков. − М. : Высшая школа, 2008. − 151 с. : ил. − Библиогр. с. 151. − ISBN 978-5-06-005744-7
Трулав Д. Сети. Технологии, прокладка, обслуживание [Текст]/ Д.Трулав. – М.: НТ Пресс, 2014. – 376с.
Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение [Текст]/ К.Уорден. – М.: Техносфера, 2013. – 224 с.
Филимонов, А. Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet [Текст] / А. Ю. Филимонов. − СПб.: БХВ-петербург, 2007. − 502 с.
Халяпин Д.Б., Ярочкин В.И. Основы защиты информации.-М.:ИПКИР,2004
Хореев П.Б. Методы и средства защиты информации в компьютерных системах. М.: Academia, 2012.
Щеглов А.Ю. Защита компьютерной информации от несанкционированного доступа. − М.: Наука и техника, 2003. − 384 с.
Шиверский А.А. Защита информации: проблемы теории и практика.-М.:Юрист,1996.
Шумский А.А., Шелупанов А.А. Системный анализ в защите информации. М.: Гелиос АРВ, 2005.
Ярочкин В.И. Информационная безопасность: Учебник для студентов вузов.-М.:Академический Проект; Фонд «Мир»,2003.-640с.