Введение. Актуальность и цели проекта
В современной цифровой экономике корпоративная сеть перестала быть просто вспомогательной утилитой и превратилась в стратегический актив, определяющий скорость бизнес-процессов, безопасность данных и общую эффективность компании. От ее надежности и производительности напрямую зависит работа критически важных сервисов: от IP-телефонии и CRM-систем до облачных приложений и инструментов для совместной работы. На фоне этого перед бизнесом остро стоит проблема проектирования и модернизации сетевой инфраструктуры, которая должна быть не только быстрой, но и масштабируемой, безопасной и отказоустойчивой, чтобы отвечать на вызовы завтрашнего дня.
Целью данной курсовой работы является разработка проекта современной корпоративной сети для условного предприятия на 100 сотрудников с учетом актуальных технологий и угроз безопасности.
Для достижения этой цели были поставлены следующие ключевые задачи:
- Провести анализ требований к сети со стороны различных подразделений компании.
- Разработать логическую и физическую топологию сети на основе иерархической модели.
- Обосновать выбор современного сетевого оборудования для каждого уровня инфраструктуры.
- Разработать детальный план IP-адресации и конфигурации ключевых сетевых сервисов.
- Предложить комплексный план по обеспечению многоуровневой безопасности сети.
Глава 1. Анализ предметной области и определение требований
Фундаментом любого успешного технического проекта является детальный анализ исходных данных и потребностей будущих пользователей. В рамках данного проекта мы рассматриваем гипотетическое предприятие — IT-компанию со штатом 100 сотрудников, структурно разделенную на три ключевых отдела:
- Отдел разработки (50 сотрудников): Основная потребность — высокая пропускная способность для обмена большими объемами данных с серверами контроля версий, средами тестирования и внутренними ресурсами. Требуется минимальная задержка и стабильное гигабитное подключение на каждом рабочем месте.
- Отдел продаж (30 сотрудников): Ключевое требование — бесперебойный и стабильный доступ к облачным CRM-системам и IP-телефонии. Важна надежность соединения и качественная работа беспроводной сети для мобильности внутри офиса.
- Административный отдел (20 сотрудников): Потребности включают стандартный офисный функционал: доступ к файловым серверам, принтерам, электронной почте и интернету. Также необходим защищенный гостевой доступ к Wi-Fi для посетителей.
На основе этих вводных были сформулированы следующие ключевые технические требования к проектируемой сети:
- Поддержка одновременной работы не менее 100 стационарных и около 50 мобильных устройств.
- Обеспечение строгой логической сегментации трафика между отделами для повышения безопасности и управляемости.
- Организация отдельной, изолированной беспроводной сети для гостевого доступа.
- Высокая степень отказоустойчивости на ключевых узлах сети для минимизации простоев.
- Архитектура, предполагающая возможность простого и экономически эффективного расширения в будущем.
Глава 2. Теоретические основы построения современных корпоративных сетей
Для создания эффективной и управляемой сетевой инфраструктуры мы будем опираться на проверенные временем индустриальные стандарты и технологии. Основой архитектуры станет иерархическая модель сети Cisco, которая де-факто является золотым стандартом в проектировании корпоративных сетей. Эта модель предполагает логическое разделение всей инфраструктуры на три уровня:
- Уровень доступа (Access Layer): Обеспечивает подключение конечных устройств (компьютеры, IP-телефоны, точки доступа) к сети.
- Уровень распределения (Distribution Layer): Выполняет роль посредника между уровнем доступа и ядром. Здесь происходит агрегация трафика, применяются политики безопасности и осуществляется маршрутизация между подсетями.
- Уровень ядра (Core Layer): Отвечает за высокоскоростную и отказоустойчивую коммутацию пакетов по магистральным каналам сети. Его единственная задача — передавать трафик как можно быстрее.
Преимущества такого подхода очевидны: предсказуемость, легкая масштабируемость, упрощение поиска неисправностей и повышенная производительность. В отличие от устаревших плоских сетей, где все устройства находятся в одном широковещательном домене, иерархическая модель позволяет эффективно локализовать проблемы и управлять трафиком.
В проекте будет использован следующий стек ключевых технологий:
VLAN (Virtual Local Area Network): Технология для логической сегментации сети, позволяющая изолировать трафик разных отделов друг от друга так, как будто они подключены к разным физическим коммутаторам.
OSPF (Open Shortest Path First): Протокол динамической маршрутизации, который будет использоваться на уровне распределения и ядре для автоматического построения оптимальных маршрутов и быстрой реакции на сбои в сети.
Wi-Fi 6 (802.11ax): Последнее поколение стандарта беспроводной связи, обеспечивающее более высокую скорость, эффективность и качество работы в условиях высокой плотности клиентов по сравнению с устаревшими стандартами.
Глава 3. Раздел 1. Проектирование топологии и архитектуры сети
На основе теоретической базы и сформулированных требований была разработана архитектура корпоративной сети. В качестве основы выбрана трехуровневая иерархическая модель, так как она полностью удовлетворяет нашим требованиям к производительности, масштабируемости и управляемости.
Физически сеть будет состоять из коммутаторов доступа, расположенных в коммутационных шкафах на этажах, которые подключаются к центральному коммутатору уровня распределения. Он, в свою очередь, соединен с пограничным маршрутизатором, обеспечивающим выход в интернет.
Логическая структура сети будет построена на базе технологии VLAN для сегментации трафика между отделами. Предлагается следующая схема разделения:
- VLAN 10 «Development» (Разработка): для сотрудников отдела разработки.
- VLAN 20 «Sales» (Продажи): для сотрудников отдела продаж.
- VLAN 30 «Admin» (Администрация): для административного персонала.
- VLAN 99 «Guest» (Гостевая): для организации изолированного гостевого Wi-Fi доступа.
Такая сегментация позволяет не только повысить безопасность, изолировав критически важные сегменты друг от друга, но и оптимизировать сетевой трафик, ограничивая широковещательные домены. Маршрутизация между VLAN будет осуществляться на коммутаторе уровня распределения/ядра, который будет выполнять функции L3-коммутатора.
(Здесь в курсовой работе следует разместить логическую схему сети, созданную в любом графическом редакторе, например, draw.io или Visio, которая наглядно демонстрирует соединение маршрутизатора, коммутаторов и распределение VLAN по портам).
Глава 3. Раздел 2. Как мы выбрали и обосновали сетевое оборудование
Это ключевой раздел проекта, демонстрирующий способность применять теоретические знания на практике. Выбор оборудования производился на основе требований к производительности, функционалу, безопасности и сбалансированной стоимости. Мы сознательно отказались от устаревших и SOHO-решений (вроде неуправляемых коммутаторов Asus GX 1024I), которые не отвечают современным корпоративным стандартам.
Коммутаторы уровня доступа
Задача: Подключить ~100 рабочих мест, IP-телефоны и точки доступа. Требования: 1 Гбит/с на порт, поддержка PoE (Power over Ethernet), базовые функции L2/L3 для безопасности.
Сравнение: Рассматривались линейки Cisco Catalyst 2960-X и Juniper EX2300.
Выбор: Juniper EX2300. Эта модель предлагает отличный баланс функциональности и стоимости. Она является полноценным управляемым L2/L3-коммутатором, поддерживает PoE+ на всех портах и обладает функциями безопасности, необходимыми для этого уровня, при этом часто оказывается более экономически выгодной, чем аналоги от Cisco.
Коммутатор уровня распределения/ядра
Задача: Агрегировать трафик с коммутаторов доступа, осуществлять L3-маршрутизацию между VLAN, обеспечивать высокоскоростное подключение к маршрутизатору. Требования: аплинки 10/40 Гбит/с, высокая производительность L3-коммутации.
Выбор: Cisco Catalyst 9300 Series. Это признанный индустриальный стандарт для уровня распределения в сетях среднего размера. Он обеспечивает необходимую производительность, поддержку современных протоколов маршрутизации (OSPF) и является программно-определяемой платформой, что дает задел на будущее.
Маршрутизатор (Пограничный)
Задача: Подключение к интернету, поддержка протоколов BGP/OSPF, организация VPN-туннелей, базовая фильтрация трафика.
Сравнение: Рассматривались Cisco ISR 4300 series и Mikrotik CCR.
Выбор: Cisco ISR 4331. Хотя Mikrotik предлагает привлекательную цену, маршрутизаторы Cisco ISR являются более надежным и предсказуемым решением для корпоративного сегмента, с развитой поддержкой и высочайшей стабильностью работы критически важных функций, таких как VPN и динамическая маршрутизация.
Межсетевой экран (Firewall)
Задача: Защита периметра сети. Требования: функционал NGFW (Next-Generation Firewall), включая систему предотвращения вторжений (IPS) и контроль приложений.
Сравнение: Fortinet FortiGate и Palo Alto Networks.
Выбор: Fortinet FortiGate. Оба вендора являются лидерами рынка. Выбор пал на FortiGate как на более распространенное и сбалансированное решение для сегмента малого и среднего бизнеса (СМБ), предлагающее отличную производительность и широкий функционал безопасности «из коробки».
Точки беспроводного доступа
Задача: Обеспечить полное покрытие офиса качественным и быстрым Wi-Fi.
Требование: Поддержка стандарта Wi-Fi 6 (802.11ax).
Выбор: Cisco Catalyst 9100 Series. Эти точки доступа обеспечивают все преимущества стандарта Wi-Fi 6, включая высокую скорость и эффективную работу в средах с большим количеством клиентов, что критически важно для современного офиса.
Глава 3. Раздел 3. План IP-адресации и настройка ключевых сервисов
Грамотное планирование IP-адресации — залог стабильной и легко управляемой сети. Для всей корпоративной инфраструктуры выделяется единое адресное пространство из диапазона частных сетей — 10.10.0.0/16. Этот диапазон будет разделен на более мелкие подсети для каждого VLAN, что позволит эффективно использовать адреса и упростит правила маршрутизации и безопасности.
Предлагается следующая схема распределения подсетей:
- VLAN 10 «Development»: 10.10.10.0/24 (до 254 хостов)
- VLAN 20 «Sales»: 10.10.20.0/24 (до 254 хостов)
- VLAN 30 «Admin»: 10.10.30.0/24 (до 254 хостов)
- VLAN 99 «Guest»: 10.10.99.0/24 (до 254 хостов)
Для автоматизации процесса назначения IP-адресов конечным устройствам будет настроен DHCP-сервер. Его роль может выполнять L3-коммутатор уровня распределения (Cisco Catalyst 9300) или пограничный маршрутизатор. Настройка DHCP-пулов для каждой VLAN позволит устройствам автоматически получать IP-адрес, маску подсети, адрес шлюза и адреса DNS-серверов.
Также неотъемлемой частью инфраструктуры является внутренний DNS-сервер. Он будет отвечать за преобразование внутренних имен (например, fileserver.company.local) в IP-адреса, что значительно упрощает доступ к сетевым ресурсам для пользователей.
Глава 3. Раздел 4. Какие меры безопасности мы заложили в проект
Безопасность — это не отдельный компонент, а комплексный, многоуровневый процесс. В нашем проекте реализован подход «глубокоэшелонированной обороны» (Defense in Depth), который предполагает наличие нескольких рубежей защиты.
- Уровень 1: Защита периметра. Основную нагрузку здесь несет межсетевой экран NGFW FortiGate. На нем настраиваются строгие правила доступа, разрешающие только необходимый трафик из интернета и вовне. Активируется система предотвращения вторжений (IPS) для блокировки известных атак и вредоносной активности в режиме реального времени.
- Уровень 2: Внутренняя сегментация. Мы не доверяем внутренней сети по умолчанию. Использование VLAN и списков контроля доступа (ACL) на коммутаторе уровня распределения позволяет строго изолировать отделы друг от друга. Например, гостевой VLAN 99 будет иметь доступ только в интернет, но не к внутренним ресурсам компании. ACL ограничат взаимодействие между отделами только до разрешенных бизнес-протоколов.
- Уровень 3: Безопасность доступа. Для беспроводной сети используется самый надежный на сегодня протокол шифрования WPA3. На портах коммутаторов доступа настраивается функция Port Security, которая разрешает подключение только зарегистрированных MAC-адресов, предотвращая несанкционированное подключение сторонних устройств.
- Уровень 4: Безопасность управления. Весь доступ к интерфейсам управления сетевым оборудованием осуществляется исключительно по защищенным протоколам — SSH для командной строки и HTTPS для веб-интерфейсов. Устаревшие и небезопасные протоколы, такие как Telnet, полностью отключаются.
Глава 4. План внедрения и методика тестирования сети
Чтобы минимизировать риски для текущих бизнес-процессов, внедрение новой сетевой инфраструктуры должно производиться поэтапно. Предлагается следующий план:
- Этап 1: Лабораторный стенд. Всё закупленное оборудование (маршрутизатор, коммутаторы, точки доступа) монтируется и настраивается в «лабораторных» условиях. Производится базовая настройка, обновление ПО, проверка совместимости.
- Этап 2: Внедрение ядра и распределения. Новые коммутатор ядра/распределения и пограничный маршрутизатор устанавливаются параллельно со старым оборудованием и запускаются в работу. На них переключаются магистральные каналы.
- Этап 3: Поэтапное подключение отделов. Подключение конечных пользователей к новой сети производится по отделам, начиная с наименее критичного (например, административного отдела). Это позволяет оперативно решать возникающие проблемы в небольшом сегменте.
После внедрения каждого этапа проводится комплексное тестирование для валидации корректной работы сети:
Методика тестирования: включает проверку базовой связности утилитами ping и traceroute, измерение реальной пропускной способности с помощью ПО iperf, тестирование правил ACL и файрвола на корректность блокировки/разрешения трафика, а также проверку зоны покрытия и производительности Wi-Fi в разных точках офиса.
После полного ввода в эксплуатацию необходимо внедрить систему мониторинга для постоянного контроля за состоянием сети, загрузкой каналов и доступностью ключевых узлов.
Заключение. Основные результаты и выводы по проекту
В ходе выполнения данной курсовой работы была успешно достигнута поставленная цель: разработан комплексный проект современной, масштабируемой и безопасной корпоративной сети для предприятия на 100 сотрудников.
Ключевыми результатами проекта являются:
- Спроектирована отказоустойчивая сетевая архитектура на основе иерархической модели и технологии сегментации VLAN.
- Подобрано и обосновано актуальное на 2025 год сетевое оборудование от ведущих вендоров (Cisco, Juniper, Fortinet), полностью отвечающее техническим требованиям.
- Разработан детальный план IP-адресации, а также предложена схема настройки ключевых сетевых сервисов DHCP и DNS.
- Предложен многоуровневый комплекс мер безопасности, охватывающий все участки сети от периметра до конечного пользователя.
В результате был создан технически грамотный и готовый к реализации проект, который полностью решает поставленные бизнес-задачи и обеспечивает надежный фундамент для дальнейшего цифрового развития компании.
Список использованных источников
- Официальная документация Cisco по проектированию иерархических сетей (Cisco SAFE Design Guide).
- Техническая документация на коммутаторы Juniper EX2300 Series.
- Техническая документация на коммутаторы Cisco Catalyst 9300 Series.
- Техническая документация на маршрутизаторы Cisco ISR 4300 Series.
- Официальная документация на межсетевые экраны Fortinet FortiGate.
- Стандарт IEEE 802.11ax-2021 (Wi-Fi 6/6E).
- RFC 2328 – OSPF Version 2.
- Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2019.
Список использованной литературы
- Лекции преподавателей по компьютерным сетям