Построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Факультет Телекоммуникаций и радиотехники

Направление (специальность)

Информационная безопасность телекоммуникационных систем

Кафедра Мультисервисных сетей и информационной безопасности

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

(ДИПЛОМНАЯ РАБОТА)

Построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть

Утверждаю зав.кафедрой д.т.н., проф В.Г.Карташевский

Руководитель декан ФЗО, к.т.н., доцент В.В. Пугин

Н. контролер асс. О.А.Караулова

Разработал ИБТС-11 Ю.А.Нечитайло

Самара 2017



Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

ЗАДАНИЕ

по подготовке выпускной квалификационной работы

Студента Нечитайло Юлии Александровны

1 Тема ВКР

Построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть

Утверждена приказом по университету от 28.10.2016 № 265-2

2 Срок сдачи студентом законченной ВКР 10.02.17

3 Исходные данные и постановка задачи

1)Разработать структурную схему сети

2)Произвести выбор оборудования для построения телефонной связи предприятия путем интеграции в корпоративную сеть беспроводной технологии Wi-Fi

3)Рассчитать зону покрытия сети Wi-Fi внутри офисного здания

4)Рассмотреть типы защиты беспроводных сетей

4 Перечень подлежащих разработке в ВКР вопросов или краткое содержание ВКР. Сроки исполнения 10.02.2017

1)Разработать структурную схему сети Wi-Fi офисного помещения

2)Произвести выбор оборудование для построения сети

3)Выполнить расчет зоны покрытия сети Wi-Fi

4)Рассмотреть возможные методы защиты Wi-Fi

5 Перечень графического материала. Сроки исполнения 10.02.2017

1) Приложение А - Демонстрационные слайды

2) Приложение Б- Схема интеграции сети защищенной мобильной телефонной связи в корпоративную сеть

6 Дата выдачи задания « 28 » октября 2016 г.

Кафедра Мультисервисных сетей и информационной безопасности

Утверждаю зав.кафедрой д.т.н., проф В.Г.Карташевский

Руководитель декан ФЗО к.т.н., доцент В.В.Пугин

Задание принял к исполнению ИБТС-11 Ю.А.Нечитайло



Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВКР

Студент ИБТС-11 Ю.А.Нечитайло

Группа Подпись Дата Инициалы Фамилия

Руководитель ВКР декан ФЗО к.т.н., доцент В.В.Пугин

Должность Уч.степень, звание Подпись Дата Инициалы Фамилия

По ВКР студента Нечитайло Юлии Александровны

На тему Построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть

1 Работа выполнена :
- по теме, предложенной студентом
- по заявке предприятия
		наименование предприятия
- в области фундаментальных и поисковых научных исследований
		указать область исследований
2 Результаты ВКР:
- рекомендованы к опубликованию
		указать где
- рекомендованы к внедрению
		указать где
- внедрены
		акт внедрения
3 ВКР имеет практическую ценность
		в чем заключается практическая ценность
4 Использование ЭВМ при выполнении ВКР:
(ПО, компьютерное моделирование, компьютерная обработка данных и др.)
5. ВКР прошла проверку на объем заимствований		% заимствований
		эл. версия сдана



Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

РЕФЕРАТ

Название	Построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть
Автор	Нечитайло Юлия Александровна
Научный руководитель	Пугин Владимир Владимирович
Ключевые слова	Телефонная связь, беспроводная технология Wi-Fi, точка доступа, контроллер беспроводной сети, безопасность технологии Wi-Fi, оборудование Cisco Systems
Дата публикации	2017
Библиографическое описание	Нечитайло,Ю.А. Построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть[Текст]:дипломная работа/Ю.А.Нечитайло. Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ). Факультет телекоммуникаций и радиотехники (ФТР). Кафедра мультисервисных сетей и информационной безопасности(МСИБ):науч.рук. В.В.Пугин-Самара.2017.-69с.
Аннотация	Описали технологию IP-телефонии, возможные места ее применения. Сравнили достоинства и недостатки двух основных вариантов технологий для построения сети мобильной связи -DECT и Wi Fi. При выборе активного сетевого оборудования остановили свой выбор на производителе Cisco Systems.На основе выбранного оборудования построили схему интеграции сети защищенной мобильной телефонной связи в корпоративную сеть. Далее рассчитали покрытие радиосвязи для выбранной точки доступа. Обосновали необходимость защиты беспроводных сетей. Рассмотрели типы защиты.

Руководитель ВКР ________________ _______________ В.В.Пугин



Введение

В мире современных технологий очень важно не оказаться на обочине прогресса. Умение вовремя заметить и применить новую технологию или техническое решение, это не просто дань моде. Это, зачастую, способ найти более удобный способ решения своих задач и, самое главное, возможность уменьшить свои затраты.

К таким технологиям относится IP-телефония. IP-телефония(VoIP) - технология, которая использует сеть с пакетной коммутацией сообщений на базе протокола IP для передачи голоса в режиме реального времени.

При разговоре наши голосовые сигналы преобразуются в пакеты данных, которые затем сжимаются. Далее эти пакеты данных посылаются через Интернет приемной стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в аналоговый голосовой сигнал [1].

Все эти процессы реализованы благодаря использованию большого количества вспомогательных протоколов.

Рассматривая протоколы передачи данных в данном контексте можно назвать их неким языком, который позволяет абонентам наладить между собой голосовую связь и обеспечить пересылку необходимых для этого данных между пунктами связи.

Совсем недавно сети с коммутацией каналов (телефонные сети) и сети с коммутацией пакетов(IP-сети) существовали независимо друг от друга. Телефонные сети использовались только для передачи голосовой информации, а IP-сети - для передачи данных. В технологиях IP-телефонии эти сети объединяются посредством устройства, называемого шлюзом. Шлюз представляет собой устройство, в которое с одной стороны включаются телефонные линии, а с другой стороны - IP-сеть.

В первую очередь, такое подключение позволяет резко снизить затраты на телефонные переговоры. Благодаря технологии IP-телефонии теперь можно пустить звонок «в обход» телефонной компании.

Происходит это благодаря тому, что:

1) Традиционные телефонные сети обладают избыточной производительностью, в то время, как IP-телефония использует технологию сжатия голосовых пакетов и позволяет полностью использовать емкость телефонной линии.

2) Как правило, на сегодняшний момент доступ в глобальную сеть есть у всех желающих, что позволяет сократить затраты на подключение или совсем исключить их.

3) Звонки в локальной сети могут использовать внутренний сервер и происходить без участия внешней АТС.

Во-вторых, IP-телефония привлекает возможностями совмещенного доступа в Интернет. Голосовые данные, факсимильные сообщения передаются уже с используемым набором IP-протоколов Интернета. Таким образом, голосовая информация и обычные данные могут передаваться по одной и той же сети. Это означает, что клиенты получают дополнительную полезную функцию от используемой сети, которая сочетает в себе свойства сети передачи обычных данных и телефонной сети. По сути это означает, что, имея компьютерную сеть, можно "наложить" на нее телефонию, и голосовой трафик этой сети будет передаваться по тем же каналам, что и данные. Доступ в Интернет становится более универсальным.

Вместе с выше перечисленным, IP-телефония позволяет улучшить качество связи. Достигается это, опять же, благодаря трем основным факторам:

1) Телефонные серверы постоянно совершенствуются и алгоритмы их работы становятся более устойчивыми к задержкам или другим проблемам IP-сетей. В частных сетях их владельцы обладают полным контролем над ситуацией и могут изменять такие параметры, как ширина полосы пропускания, количество абонентов на одной линии, и, как следствие, величину задержки.

2) Сети с коммутацией пакетов развиваются, и ежегодно вводятся новые протоколы и технологии, позволяющие улучшить качество связи (например, протокол резервирования полосы пропускания RSVP).

3) Благодаря IP-телефонии очень элегантно решается проблема занятой линии, так как переадресация, либо перевод в режим ожидания могут быть осуществлены несколькими командами в конфигурационном файле на АТС.

Таким образом, на сегодняшний день IP-телефония все больше вытесняет традиционные телефонные сети за счет легкости развертывания, низкой стоимости звонка, простоты конфигурирования, высокого качества связи и сравнительной безопасности соединения.

Все вышесказанное определило актуальность темы работы - построение защищенной сети мобильной телефонной связи интегрированной в корпоративную сеть.

Целью дипломной работы является разработка решения для построения телефонной связи предприятия, путём интеграции в корпоративную сеть беспроводной технологии Wi-Fi.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1) разработать структурную схему сети;

2) подобрать подходящее оборудование;

3) рассчитать зоны покрытия сети Wi-Fi внутри здания;

4) описать возможные методы защиты беспроводной сети.

Объектом исследования выступает IP-телефония, а предметом - технология построения беспроводной сети Wi Fi.

Основными источниками информации для написания дипломной работы послужили книги:

1) учебное пособие, авторами которого являются Гольдштейн B.C., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л. IP-Телефония, в котором рассматриваются системно-сетевые аспекты IP-Телефонии, алгоритмы кодирования речевой информации, аспекты реализации оборудования IP-Телефонии и его тестирования;

2) учебное пособие, авторами которого являются Баскаков И.В., Пролетарский А.В., Мельников С.А., Федоров Р.А. IP-телефония в компьютерных сетях, посвящённое проблемам с которыми можно столкнуться при использовании IP-телефонии, а так же более подробно представлено описание самой технологии.

Цель и задачи написания работы определили ее структуру, которая состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников и приложений. Во ведении обосновывается актуальность работы, описываются поставленные цели и задачи, а так же объект и предмет исследования. Первая глава раскрывает общие сведения о технологиях, которые возможно использовать для построения сети мобильной телефонной связи, вторая глава посвящена расчету зон покрытия сети Wi-Fi, а третья - необходимости защиты беспроводных сетей и методам ее реализации. В заключении сделаны основные выводы и результаты по проделанной работе.



1. Обоснование необходимости работы

1.1 Выбор технологии построения сети мобильной телефонной связи

1.1.1 Использование IP-телефонии

IP-телефония - технология, которая используется в Internet для передачи речевых сигналов.

В интернете возможна передача данных любого рода, в том числе и человеческий голос. Выводить телефонный разговор в Internet, передавать его на дальнее расстояние и принимать в каждой точке земного шара позволяют «голосовые шлюзы». Как раз они обеспечивают переход с VoIP на аналоговые линии.

Для совершения сеанса связи требуется набрать телефонный номер требуемого абонента, далее происходит соединение с сетевым шлюзом. Голосовое сообщение клиента А при помощи микрофона преобразуется в электрический аналоговый сигнал, который подвержен ряду преобразований (кодируется). Внутри шлюза происходит оцифровка голосового сигнала. Затем оцифрованный цифровой сигнал, занимающий, как и наша речь, канал в 64 кбит/с, сжимается в соответствии с выбранным кодеком делится на пакеты сигналов в соответствии с предпочтенным типом кодирующего устройства (кодеком). Преобразование включает в себя аппаратное и программное обеспечение от абонента А.

Далее сжатые данные отправляются в сеть. На приемной стороне имеется подобный набор устройств клиента В, совершающих преобразования в обратном порядке. Пакеты из сети попадают в телефонный шлюз, который в свою очередь подключен к телефонной линии. Все действия повторяются в обратном порядке, то есть происходит декодирование цифрового сигнала и преобразование его в аналоговую форму, которая приводит в действие звуковой динамик.

Ступени преобразования сигналов и передачи осуществляются за считанные секунды, почти в реальном масштабе времени, что позволяет обеспечить дуплексный (двухсторонний) разговор.

Сеть IP-телефонии (согласно рекомендациям ITU-T H.323) состоит из ряда устройств, соединенных по IP-сети:

1) шлюз (gateway);

2) диспетчер (gatekeeper);

3) монитор (administration manager).

Архитектуру технологии VoIP обычно упрощают до вида двух плоскостей.

Нижняя плоскость - это базовая сеть с маршрутизацией пакетов IP, верхняя - программные средства управления обслуживанием вызовов. Нижняя плоскость, грубо говоря, представляет собой сочетание взаимосвязанных протоколов Интернета: это RTP (Real Time Transport Protocol), который работает поверх протокола UDP (User Datagram Protocol), который находится в стеке протоколов TCP/IP над протоколом IP. Таким образом, иерархия протоколов RTP/UDP/IP выступает в роли транспортного механизма для речевого трафика. Можно заметить, что в сетях с маршрутизацией пакетов IP для передачи данных всегда предусматриваются механизмы повторной передачи пакетов в случае их потери. При передаче голосовых сообщений в реальном масштабе времени этот прием не подходит, т. к. речевая информация крайне чувствительна к задержкам, но менее чувствительна к потерям, поэтому для передачи речи (как и видеоинформации) используется механизм негарантированной доставки информации RTP/UDP/IP. Рекомендации ITU-Т допускают задержки в одном направлении, не более 150 мс.

Верхняя плоскость архитектуры VoIP управляет обслуживанием запросов связи, т. е. адресацией, куда вызов должен быть направлен, и способом, каким должно быть установлено соединение между абонентами. Инструментами такого управления являются телефонные системы сигнализации[2].

Шлюз исполняет пять основных функций:

1) интерфейса с УАТС, ТФОП и другими телефонными сетями;

2) основные функции обслуживания вызова (соединение/разъединение и т.п);

3) компрессию/декомпрессию речи в реальном времени;

4) упаковку и распаковку сжатой речи в пакеты;

5) интерфейса с IP-сетью.

Функции шлюза не обязательно объединены в одном устройстве, т.е. могут располагаться частично на стороне клиента (например, Аналоговая речь Internet или частная IP-шлюз IP-сеть пакеты Привратник Кодек УАТС Оцифрованная речь (ИКМ) или коммутатор на АТС Цифровая УАТС ПК Цифровой телефон пакеты 25 функции компрессии/декомпрессии и пакетирования), частично на стороне провайдера (все остальное).

Таким образом, шлюз, - это основная и неотделимая часть архитектуры IP-телефонии, непосредственно соединяющая телефонную сеть с сетью IP.

Диспетчер - это добавочное устройство, подключаемое только к IP-сети и несущее в себе всю логику работы сети IP-телефонии.

Функции:

1) аутентификация и авторизация абонента;

2) распределение вызовов между шлюзами;

3) биллинг.

Монитор - необязательный модуль сети IP-телефонии, подключаемый только к IP-сети, используемый для удаленного конфигурирования и поддержки остальных устройств сети - шлюзов и диспетчеров.

Функции: интерфейс для удаленной настройки через IP-сеть параметров шлюзов и диспетчеров сети IP-телефонии.

Монитор является удобным средством конфигурирования и администрирования сети. В начальных версиях шлюзов для этого просто использовались стандартные сетевые приложения. Позднее создатели оборудования IP-телефонии начали выпускать собственные приложения для этих целей.

Выделяют три наиболее распространенные сценария IP-телефонии:

1) web-телефон;

2) телефон-компьютер;

3) телефон-телефон.

Web-телефон-наиболее разрабатываемая на данный момент услуга провайдеров, созданная компанией VocalTec. Она дает возможность набирать номер абонента и осуществлять звонок, одним нажатием по ссылке на web-странице. Такая услуга знакома многим также как web-звонок или Surf&Call(рис.1.1). Все, что требуется, -это скачать и установить нужное программное обеспечение, которое как правило можно найти на той же странице сайта.

Рис.1.1 - Пользователь использует веб-браузер с подключенными микрофоном и наушниками для аудио звонков.

Дополнительная телефонная линия или приостановка работы в сети не требуется. Обычно данная услуга применяется в электронной коммерции для связи конечного потребителя с торговым представителем или менеджером по работе с клиентами. Это позволяет оперативно обслуживать клиентов и организовывать сервис на максимально высоком уровне.

Следующий сценарий "телефон-компьютер" применяется в различных справочно-информационных службах Интернета, в службах сбыта товаров или в службах технической поддержки(рис.1.2). Пользователь, подключившись к серверу WWW той или иной компании, может обратиться к оператору справочной службы. Данная возможность широко используется в жизни современного общества, которое нуждается во все возможных удобствах и экономии времени.

Рис.1.2 - Пользователя IP-сети вызывает абонент ТфОП по сценарию "телефон-компьютер"

В схеме "телефон-компьютер" соединение устанавливается между пользователем ТфОП и пользователем IP-сети. Рассчитывается, что инициатором соединения выступает пользователь сети коммутации каналов.

Третий сценарий "телефон-телефон" существенно отличается от предыдущих своей социальной необходимостью(рис.1.3). Его назначение состоит в том, чтобы предоставлять рядовым абонентам ТфОП альтернативную возможность междугородной и международной телефонной связи.

Рис.1.3 - Соединение абонентов ТфОП через транзитную IP-сеть по сценарию «телефон-телефон»

Обслуживание вызовов по такому сценарию IP-телефонии выглядит следующим образом. Шлюз поставщика услуг IP-телефонии подключается к коммутационному узлу или станции ТФОП по сети Интернет или по выделенному каналу к аналогичному шлюзу, находящемуся в другом городе или другой стране.

Стандартная услуга IP-телефонии по схеме "телефон-телефон" использует простой IP-телефон, а вместо междугороднего компонента ТфОП использует либо частную IP-сеть, либо сеть Интернет. Благодаря маршрутизации телефонного трафика по IP-сети есть возможность обходить сети общего пользования и, следовательно, сократить расходы, не платив за междугороднюю/международную связь[3].

Соединение телефонного сервера с телефонной сетью должна соответствовать двум параметрам: стандартность и масштабируемость.

Другими словами она должна соответствовать международным протоколам, так как именно международные звонки делают ее выгодной, второе условие - должна быть применимой в любых условиях. То есть телефонный сервер должен быть удобным и выгодным, как в пределах небольшой компании, так и для крупного предприятия.

Еще одна необходимая функция - удаление эха или Echo Cancellation. Проблема состоит в том, что обыкновенные телефонные линии не удаляют эхо, так как в большем случае он практически сливается со звуком. Через телефонные сервера осуществляются звонки на дальние расстояния, при которых эхо возникает и неизбежно становится крайне заметным. Ситуация парадоксальная: локальная сеть эхо не удаляет, по причине ненадобности, а IP-телефония использует локальные сети при дальних звонках. Исходя из этого, телефонные сервера должны снабжаться особыми алгоритмами гашения эха.

Помимо этого, все новые решения IP-телефонии должны включать дуплексный режим, когда на том и другом конце провода можно говорить одновременно. В качестве примера полудуплексного общения можно привести переговоры по рации: есть возможность или говорить, или слушать. Но в IP-телефонии это неприемлемо. Теперь затронем тему голосовой связи и ее типов с помощью IP-телефонии.

В сравнении с простой телефонной связью для IP-телефонии характерны следующие преимущества:

1) низкие расходы за звонки на дальние расстояния. Которое в свою очередь не оказывает ни какого влияние на стоимость вызова;

2) на качество связи не влияет удалённость абонентов друг от друга;

3) возможность ведения междугородного разговора при установленном запрете выхода на междугородную сеть;

4) возможность передачи в одно и то же время видео, голоса и передачи данных, что является неоспоримым преимуществом для корпоративных клиентов. Это позволяет снизить телекоммуникационные расходы офисов и повысить эффективность бизнеса.

К существенному недостатку IP-телефонии относится то, что Интернет изначально не был рассчитан на передачу голосовых сообщений. Вследствие чего может возникнуть проблема задержки с передачей голосового трафика. А это приводит к ухудшению качества связи. Так же вероятны и некоторые неудобства для абонентов. А именно:

1) при входящем звонке, пришедшем из IP-сети, не произойдёт определение входящего номера. И если в аппарате, на который вы звоните, произведена настройка, исключающая дозвон не определившихся абонентов, то вы не сможете дозвониться.

2) набор большого количества цифр. Требуется набрать: номер вызываемого абонента, PIN-код карточки и номер самой карточки.

3) при пользовании программным IP-телефоном необходимо в компьютер установить программу и подключить микрофон с наушниками. А аппаратные IP-телефоны настраиваются под определённого интернет-провайдера.

мобильный беспроводный связь сеть

1.1.2 Выбор технологии для организации мобильной связи

В настоящее время существует два основных варианта решения для построения беспроводной офисной связи - это стандарты DECT (Digital European Cordless Telecommunications) и IEEE 802.11 Wi-Fi.

Каждый имеет свои достоинства и недостатки, поэтому при выборе решения необходимо учитывать особенности проекта. Системы DECT более приспособлены непосредственно для телефонии, они больше всего подходят для высокой нагрузки, менее чувствительны к помехам и имеют больший радиус зоны покрытия сети.

Системы Wi-Fi легче в установке, так как в них в качестве транспорта применяются ЛВС на основе 802 стандартов. Таким образом, приобретая систему DECT, заказчик в какой-то мере жертвовал гибкостью, а, выбирая систему Wi-Fi, мог столкнуться с проблемами обеспечения высокой нагрузки или покрытия больших площадей.

Стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) был опубликован Европейским институтом стандартизации электросвязи (European Telecommunications Standards Institute - ETSI) в 1992 г., а первые коммерческие продукты, соответствующие этому стандарту, появились в 1993 г.

Изначально они представляли собой в основном средства для построения беспроводных учрежденческих автоматических телефонных станций (УАТС), пользователи которых могли связываться между собой в пределах учреждения с помощью переносных телефонов, а также обычных домашних беспроводных телефонов. Некоторые производители создали оборудование для беспроводных ЛВС, которые поддерживают стандарт DECT.

В основном стандарт DECT создавался для удовлетворения потребностей сложной системы радиосвязи - беспроводной АТС. Среда беспроводной АТС характеризуется высокой плотностью трафика и строгими требованиями пользователей к качеству и конфиденциальности (для чего используется шифрование радиосигнала) связи.

При перемещении абонента благодаря системе DECT реализуется неприметное (автоматическое) переключение абонента на базовую станцию, которая находится ближе всего, что позволяет избежать обрывов связи. Разрабатывавшийся для беспроводных АТС, DECT оказался подходящим и для домашних, а также местных локальных телефонных систем. Стандарт поддерживает также различные службы передачи данных и обеспечивает взаимодействие с сетью связи фактически любого другого типа.

Стандарт DECT содержит некоторые функции защиты, включая шифрование радиосигнала и аутентификацию портативных устройств связи. Система идентификации устройств DECT позволяет одному и тому же устройству связи осуществлять доступ к нескольким различным системам (например, к базовой станции обычного домашнего телефона, АТС и к системе общего доступа), а также одной базовой станции обеспечивать доступ к различным системам связи. При подобной организации несколько служб могут совместно использовать одну и ту же инфраструктуру связи, что весьма привлекательно с экономической точки зрения[4].

Преимущества DECT:

1) прекрасное качество звука (связи). Речь передается без искажений, слышимость отличная;

2) цифровая передача информации. Раньше были аналоговые радиотелефоны. Цифровые способны наилучшим образом обработать сигнал и передать звук, обеспечить поддержку различных услуг и возможностей;

3) защищенность связи. Т. е. защита от несанкционированного прослушивания. А ведь нередко люди сталкивались с проблемой оплаты несовершенных ими звонков. В данном стандарте встроена защита от такого рода звонков;

4) возможность использования нескольких переносных телефонов на одном базовом блоке. До 8 трубок в зависимости от модели. А так же одну трубку можно закрепить за несколькими базами (до четырех);

5) выполнение функций подобных АТС. Прием внешнего вызова во время внутренней связи, передача вызова на другой переносной телефон, подключение персонального телефона к нескольким базовым блокам. Это дает возможность создать свою микросотовую сеть, в которой все внутренние звонки будут бесплатными, если одну трубку зарегистрировать на домашнем базовом блоке, в телефонной сети офиса и загородного дома;

6) радиотелефоны стремительно дешевеют;

7) DECT-телефоны не привязывают к одному производителю. Т. е. к базовому блоку можно дополнительно к «родной» трубке купить нужное количество дополнительных трубок других производителей. Чтобы у вас не возникло проблемы совместимости «неродных» трубок, обратите внимание на маркировку: GAP или DECT / GAP. Это специальный протокол обмена, который позволяет соединять телефонные трубки и базы разных производителей, если оно поддерживают данный протокол;

8) сосуществование различных некоординируемых DECT-систем в общем частотном диапазоне без необходимости частотного планирования;

9) уровень излучения телефона DECT около 10 мВт, что значительно ниже излучения мобильного телефона или обычного радиотелефона;

10) использование радиотелефона стандарта DECT не требует дополнительных затрат, кроме оплаты услуги местной телефонной сети.

Недостатки DECT:

1) небольшой радиус действия(300м на открытой местности и 50м в помещении);

2) все еще высокая цена по сравнению с обычными проводными телефонами;

3) возможность возникновения сильных шумов и помех в слуховых аппаратах(для тех, кто ими пользуется).

Основные сферы применения стандарта DECT - это системы микросотовой связи для бизнеса (беспроводные учережденческие АТС для средних и крупных организаций, распределенных производств, заводов и т.п.), устройства абонентского доступа к телекоммуникационной сети общего пользования как альтернатива стандартному проводному подключению, односотовые радиотелефоны/радиоАТС для дома, для малых офисов. Среди односотовых радиоАТС для дома и малых офисов наиболее известны системы Gigaset производства Siemens, которые представляют собой систему из одного базового блока на 1-2 внешних городских линий и 4-8 радиотелефонов.

Использование технологии радиодоступа, предоставляющей мобильность, подразумевает значительный риск в отношении защищенности. Стандарт DECT предусматривает меры противодействия естественным дефектам защищенности, свойственным бесшнуровой связи. Для предотвращения несанкционированного доступа были введены эффективные протоколы прописки и аутентификации, а концепция усовершенствованного кодирования обеспечивает защиту от прослушивания.

Благодаря технологии Wi Fi выход в интернет становится более доступным и дает пользователю возможность перемещения не то что в пределах комнаты, но и по всему миру.

Беспроводные коммуникации непрерывно развиваются. Особенно это относится к беспроводным сетям, или так называемым WLAN-сетям(Wireless Local Area Network). Сети Wireless LAN - это беспроводные сети (вместо обычного кабеля в них используются радиоволны). Несколько одновременных вещаний могут происходить без обоюдного вмешательства благодаря тому, что радиоволны передаются по разным радиочастотам, известным также как каналы. Для осуществления передачи информации WiFi устройства должны «наложить» данные на радиоволну, также известную как несущая волна. Этот процесс называется модуляцией. Каждый тип модуляции имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения эффективности и требований к питанию.

Устанавливают такие сети там, где развертывание кабельной системы невозможно или экономически невыгодно.

Беспроводные сети особо действенны на предприятиях, где сотрудники активно перемещаются по территории во время рабочего дня с целью обслуживания клиентов или сбора информации (склады, торговые центры, офисы, учреждения здравоохранения и др.).

Функция роуминга позволяет пользователям перемещаться по зоне покрытия сети Wi Fi без разрыва соединения.

WLAN-сети имеют ряд преимуществ перед обычными кабельными сетями:

1) WLAN-сеть можно быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;

2) пользователи мобильных устройств при подключении к локальным беспроводным сетям могут легко перемещаться в рамках действующих зон сети;

3) WLAN-сеть может оказаться единственным выходом, если невозможна прокладка кабеля для обычной сети.

Наряду с преимуществами не стоит забывать и о недостатках беспроводных сетей. Это, как правило, все-таки меньшая скорость, подверженность влиянию помех и более сложная схема обеспечения безопасности передаваемой информации.

На сегодняшний день существует три основный стандарта Wi Fi:

1) 802.11b

2) 802.11a

3) 802.11g

Стандарт 802.11b был первым сертифицированным, поэтому его параметры намного ниже последующих стандартов.

Характеристики стандарта 802.11b:

1) скорость передачи данных не превышает 11Мбит/с;

2) радиус действия не более 50м;

3) частота работы - 2,4Ггц(слабая помехоустойчивость).

Главной особенностью стандарта 802.11а является увеличение скорости передачи данных.

Характеристики стандарта 802.11а:

1) скорость передачи данных до 54Мбит/с;

2) радиус действия не превышает 30м;

3) частота работы 5Ггц.

Таким образом, получаем более высокую пропускную способность адаптера, но меньший радиус беспроводной сети. Исключается воздействие других устройств на уровень и чистоту сигнала, но и отсутствует совместимость с предыдущим стандартом. К тому же стандарт 802.11a выпускается по более высокой цене, что делает его обособленным типом Wi-Fi.

Благодаря полной совместимости с первым из стандартов Wi-Fi, стандарт 802.11g становится самым распространённым типом для сетевого оборудования. А его технические характеристики и ценовой диапазон позволили создавать домашнюю беспроводную сеть, ведь скорость в сочетании с покрытием сети дают неплохие показатели.

Характеристики стандарта 802.11g:

1) скорость передачи данных до 54Мбит/с;

2) радиус действия не более 50м;

3) частота работы - 2,4Ггц.

Но развитие не стоит на месте, поэтому появились более современные стандарты Wi-Fi: 802.11n и 802.11ac.

Оборудование стандарта Wi-Fi 802.11n работает в диапазоне 2,4-2,5 и 5,0 ГГц. Обеспечивает скорость передачи данных до 600 Мбит/с и большой радиус покрытия до 100 м.

В основе стандарта 802.11n:

1) увеличение скорости передачи данных;

2) увеличение зоны покрытия;

3) увеличение надежности передачи сигнала;

4) увеличение пропускной способности.

Производительность беспроводной локальной сети зависит от многочисленных факторов, таких как среда передачи данных, частота радиоволн, размещение устройств и их конфигурация.

Одним из основных моментов стандарта 802.11n является поддержка технологии MIMO (Многоканальный вход/выход). С помощью технологии MIMO реализована способность одновременного приема/передачи нескольких потоков данных через несколько антенн, вместо одной.

Стандарт 802.11n определяет различные антенные конфигурации «МхN», начиная с «1х1» до «4х4» (самые распространенные на сегодняшний день это конфигурации «3х3» или «2х3»). Первое число (М) определяет количество передающих антенн, а второе число (N) определяет количество приемных антенн. Например, точка доступа с двумя передающими и тремя приемными антеннами является «2х3» MIMO-устройством.

В основе стандарта 802.11ас:

1) высокая плотность модуляции до 256 QAM;

2) более широкие полосы пропускания -- 80MHz для двух каналов или 160MHz для одного канала;

3) до восьми Multiple Input Multiple Output(MIMO) пространственных потоков.

Стандарт 802.11ac имеет более широкую полосу пропускания 80 MHz или даже 160 MHz по сравнению с предыдущим до 40 MHz в стандарте 802.11n. Более широкая полоса пропускания приводит к улучшению максимальной пропускной способности для цифровых систем связи.

Потребуется тестирование оборудования, способного обрабатывать 80 или 160 MHz для проверки передатчиков, приемников и компонентов.

Новый стандарт Wi-Fi 802.11ac предполагается, что позволит передавать информацию со скоростью до трех раз быстрее. В 802.11n используются сразу две частоты (2.4 и 5 ГГц), а в более ранних версиях только 2.4 ГГц. В 802.11ас оставили только 5 ГГц, так как именно она более эффективна для передачи данных. На частоте 2.4 ГГц сигнал лучше распространяется на большие расстояния, эффективнее огибая препятствия. Однако этот диапазон уже занят огромным количеством «обыденных» волн (от устройств Bluetooth до микроволновых печей и другой домашней электроники), и на практике его применение только ухудшает результат.

Несмотря на разные рабочие частоты (2.4 и 5 ГГц), IEEE гарантирует совместимость ас с более ранними версиями стандарта Wi-Fi.

До стандартизации 802.11n, Wi-Fi уступал технологии DECT в таких показателях как:

1) Wi-Fi имел ограниченный радиус действия. Типичная домашняя Wi-Fi точка доступа стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 100 м снаружи;

2) изначально для обеспечения безопасности в сетях 802.11 применялся алгоритм WEP (Wired Equivalent Privacy), основанный на алгоритме RC4, который представляет собой симметричное потоковое шифрование;

3) переход из соты в соту происходил с разрывом или задержкой соединения.

В реальное время применяется новый алгоритм WPA (Wi-Fi Protected Access).Качественно иной уровень защиты благодаря принятию во внимание ошибок WEP. С 2006 года все устройства, претендующие на поддержку Wi-Fi, обязаны поддерживать новый стандарт WPA2, который отличается от WPA поддержкой более современного алгоритма шифрования AES (Advanced Encryption Standard) с 256-битным ключом.

Сравнив характеристики двух стандартов, остановимся именно на Wi-Fi, т.к. в настоящее время широко распространены Wi-Fi-адаптеры на пользовательских устройствах, благодаря чему проще построить мультисервисную сеть[5].

1.2 Выбор активного сетевого оборудования

1.2.1 Точки доступа (АР)

Беспроводная точка доступа - (англ. Wireless Access Point, AP) - это устройство, выполняющее роль базовой станции, использующееся для создания беспроводной сети Wi-Fi либо для подключения к уже существующей беспроводной сети в режиме клиента или повторителя (repeater или WDS).

По функциональным возможностям точка доступа Wi-Fi -- весьма простое устройство: нет никаких функций маршрутизации, сетевой безопасности и т.п. Вся эволюция беспроводных устройств изначально началась именно с простых точек доступа.

Наиболее важным критерием выбора оборудования для построения корпоративной WLAN является безопасность, управляемость и функциональность. Наблюдается постоянный рост производительности устройств и, соответственно, пропускной способности из интерфейсов, происходит постоянное развитие стандарта WLAN, создаются новые поколения WLAN.

Учитывая последние вышедшие обновления и перспективы дальнейшего развития, остановим свой выбор на точках доступа, поддерживающих стандарт беспроводной связи Wi-Fi 802.11ас.

Точки доступа Cisco Aironet серии 1700 входят в младшую продуктовую линейку решений Cisco для предоставления беспроводной связи в корпоративных сетях.

Данные решения осуществляют ряд передовых функций:

1) превентивную защиту от радиопомех CleanAir Express;

2) оптимизированный роуминг;

3) MIMO-коррекцию.

Устройства отличаются элегантным внешним видом, оснащены встроенными антеннами. Установка точки доступа Cisco Aironet 1700 возможна как на подвесном потолке, так и может быть вмонтированы в него. Работает независимо или под управлением беспроводного контроллера.

Точки доступа Aironet серии 1700 удовлетворяют растущим требованиям беспроводных сетей благодаря обеспечению лучшей производительности, чем у точек доступа 802.11n, и реализации основных функций управления РЧ-средой для лучшей работы беспроводных сетей.

Точки доступа серии 1700 поддерживают возможности волны 1 стандарта 802.11ac, включая расчетную скорость подключения до 867 Мбит/с.

Благодаря увеличению пропускной способности есть возможность предвосхищать растущие требования к полосе пропускания, а именно:

1) увеличение беспроводных клиентов в одной сети;

2) увеличение количества мультимедийных приложений, увеличивающих нагрузку на полосу пропускания;

3) увеличение использования мобильными сотрудниками разных беспроводных устройств.

Точка доступа серии 1700 содержит два радиомодуля -- радиомодуль 802.11n диапазона 2,4 ГГц с режимом многоканального приема-передачи (MIMO) и радиомодуль 802.11ac диапазона 5 ГГц с режимом многоканального приема-передачи (MIMO), со встроенными двухдиапазонными антеннами.

На рис.1.4 изображена точка доступа Cisco Aironet 1702i Access Point.

Рис.1.4 - Cisco Aironet 1702i Access Point

Точка доступа Cisco Aironet 1702i предназначена для установки внутри помещений, которое будет защищать его от воздействия атмосферных осадков и обеспечивающая естественное охлаждение (конвекцию), с внутренними антеннами, под управлением контроллера, 802.11a/g/n/ac.

Модель точки доступа 1702i включает двухдиапазонные антенны типа inverter-F и два двухдиапазонных приемопередатчика. Антенны расположены внутри точки доступа, по одной на каждом углу верхней части корпуса точки доступа 1702I. Каждая антенна поддерживает оба диапазона -- 2,4 ГГц, и 5 ГГц в одном фидере.

Основные характеристики:

1) двухдиапазонная антенна типа inverter-F для использования в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц;

2) антенны встроены в точку доступа;

3) максимальный коэффициент усиления составляет прибл. 4 дБи для обоих диапазонов 2,4 ГГц и 5 ГГц;

4) точки доступа должны использоваться в помещении[6].



1.2.2 Выбор оконечного оборудования

Далее выбираем оконечные устройства для мобильных пользователей, которые по роду деятельности вынуждены перемещаться по офисам. В данном случае рационально применять беспроводные IP-телефоны.

IP-телефон -- телекоммуникационное устройство, обеспечивающее возможность голосового общения удаленных абонентов, которое использует в качестве среды для передачи IP-сеть.

Cisco Unified IP-телефоны кроме функций цифрового телефона, обеспечивают доступ к сервисам унифицированных коммуникаций и корпоративным приложениям, используемым для совместной работы, а так же совместимы с сетями 802.11 a/b/g.

Cisco Unified IP Phone 7965G имеет высококачественный широкополосный звуковой канал переговоров, большой цветной дисплей с подсветкой, а так же поддерживает аудиокодеки G.711, G.722, G.729 и iLBC(рис.1.5).

Рис.1.5 - Cisco Unified IP Phone 7965G

Модель оснащена встроенными двухпортовыми коммутаторами Ethernet 10/100/1000, которые обеспечивают возможность подключения персонального компьютера пользователя к корпоративной сети через телефонный аппарат. Все модели Cisco IP телефонов поддерживают возможность электропитания по сети Ethernet[7].



1.2.3 Выбор контроллера беспроводной сети

Контроллер беспроводной сети Cisco серии 5700, разработанный для сетей стандарта 802.11ac, обеспечивает скорость уровня проводных каналов и поддержку сервисов с помощью аппаратной обработки (специализированной интегральной микросхемы), а также максимальную масштабируемость и высокий уровень отказоустойчивости для развертываний беспроводных сетей в корпоративных средах.

Благодаря новой, улучшенной программируемой из кода специализированной интегральной микросхеме (ASIC) с поддержкой плоскости передачи данных с унифицированным доступом (UADP) он обеспечивает скорость уровня проводных каналов с помощью таких сервисов, как усовершенствованное обеспечение качества обслуживания (QoS), гибкая технология NetFlow версии 9 и загружаемые списки ACL.

Контроллер Cisco 5760, основанный на компоненте One Network (единая сеть) концепции унифицированного доступа, предоставляет следующие преимущества(рис.1.6):

1) пропускная способность со скоростью 60 Гбит/с, как у проводной линии, с поддержкой сервисов;

2) поддержка до 1000 точек доступа на один контроллер и до 72 000 точек доступа на кластер;

3) поддержка до 12 000 клиентов на контроллер и 864 000 клиентов в кластере;

Рис.1.6 - Контроллер беспроводной локальной сети Cisco 5760

Иерархическая архитектура беспроводной сети, обеспечиваемая новым вариантом развертывания в режиме конвергентного доступа, предоставляет беспрецедентную масштабируемость и рассчитанные на будущее сети Wi-Fi.

Контроллер беспроводной сети Cisco серии 5700, основанный на ПО Cisco IOS, позволяет заказчикам использовать различные проверенные функции ПО Cisco IOS и его экосистемы.

Интерфейс командной строки ПО Cisco IOS позволяет заказчикам использовать существующие инструменты для управления беспроводными сетями. ПО Cisco IOS обеспечивает максимальную безопасность и стабильность сети.

Так же сильной стороной данных контроллеров является то, что они предоставляют новаторские технологии Cisco для беспроводных сетей, такие как CleanAir, ClientLink 2.0 и VideoStream.

Cisco VideoStream - технология, которая использует многоадресную маршрутизацию для усовершенствования работы мультимедийных приложений.

Контроллер беспроводной сети 5760 может работать как в режиме конвергентного доступа, так и в централизованном режиме. Режим конвергентного доступа предоставляет иерархическую сетевую архитектуру, которая распределяет плоскость беспроводной передачи данных на уровне доступа на коммутаторы Cisco Catalyst для обеспечения максимальной производительности и масштабирования. В режиме конвергентного доступа обеспечивается максимальный уровень отказоустойчивости за счет ограничения отказов меньшими доменами возникновения сбоя. Кроме того, в режиме конвергентного доступа обеспечивается высокая доступность за счет аварийного переключения точек доступа с сохранением состояния (SSO для точек доступа), что гарантирует высокую доступность имен сетей и минимальное воздействие на беспроводных клиентов.

Сфера использования: построение беспроводных сетей высокой доступности центральных офисов и филиалов предприятий[8].



1.3 Интеграция сети защищенной мобильной телефонной связи в офисный центр

Выбранное оборудование подходит как для интеграции в уже существующую сеть организации, так и для создания новой сети WLAN. Оборудование, на котором мы остановили свой выбор входит в Cisco Unified Wireless Network - унифицированная беспроводная сеть Cisco.

Сочетает в себе проводные и беспроводные компоненты, обеспечивает защиту локальной сети на высоком уровне, предлагает инновационные технологии и гарантирует защиту инвестиций. Решение Cisco Unified Wireless Network поддерживает крайне необходимые для бизнеса приложения, работающие в режиме реального времени, и позволяет создать защищенное, мобильное и интерактивное рабочее пространство для организаций, внедряющих сети WLAN.

Двухдиапазонные точки доступа Cisco Aironet 1700 сконфигурированные для совместной работы с контроллерами беспроводных сетей Cisco 5760 и системой управления Cisco Wireless Control System (WCS) для поддержки особо важных приложений. Такие приложения включают в себя голосовые сервисы, передачу данных и отслеживание местоположения объектов.

Беспроводные контроллеры от Cisco могут быть легко интегрированы в существующие корпоративные сети. Коммуникации между контроллерами и точками доступа осуществляются на 2 уровне (Ethernet) или 3 уровне (IP) по протоколу Lightweight Access Point Protocol (LWAPP). Эти устройства также поддерживают автоматизацию большого количества функций по управлению беспроводной сетью.

Унификация проводной и беспроводной сети осуществляется с помощью модуля Cisco Catalyst 6500 Series Wireless LAN Services Module(WLSM) и Cisco Wireless LAN Controller Module для маршрутизаторов с интеграцией сервисов. Модуль Cisco WLSM подходит для масштабных решений развертывания сети беспроводной локальной сети(WLSM). Cisco WLSM подходит для интегрирования в существующий коммутатор Cisco Catalyst 6500(рис.1.7).

Рис.1.7 - Cisco Catalyst 6500 Series

Коммутаторы Cisco Catalyst 6500 Series WLSM идеально подходят для предприятий, среднего бизнеса, университетов и поставщиков услуг, на которых развернуты автономные точки доступа Cisco Aironet[9].

Система контроля беспроводных сетей Cisco (Cisco Wireless Control System, WCS) представляет собой основу для планирования, настройки и администрирования беспроводных локальных сетей, так же, дает возможность вести их мониторинг и управлять ими в централизованном режиме. Таким образом, предлагаемая платформа позволяет упростить процесс эксплуатации сети и снизить совокупную стоимость владения ею.

Cisco WCS -- это необязательный сетевой компонент, работающий в сочетании с «облегченными» точками доступа Cisco Aironet , контроллерами беспроводных сетей Cisco, а также аппаратно-программным решением для отслеживания местоположения беспроводных устройств Cisco (Cisco Wireless Location Appliance).

В лице Cisco WCS сетевые администраторы получают универсальный инструмент, который позволяет решать такие задачи, как радиочастотное планирование, применение политик, оптимизация сети, устранение проблем, слежение за перемещениями пользователей, мониторинг безопасности и администрирование беспроводных локальных сетей.

Для совместной работы с системами традиционной телефонии, в том числе с установленными ранее АТС, и подключения к телефонной сети общего пользования применяются голосовые шлюзы. Данная функциональность реализована на основе целого ряда маршрутизаторов Cisco.

Cisco CallManager представляет собой программный компонент решения Cisco IP телефонии, предназначенный для управления установлением телефонных соединений, а также обеспечивающий ряд дополнительных функций, таких как:

1) настройка и управление системой IP телефонии с помощью удобного графического интерфейса, в том числе настройка IP телефонов, шлюзов, настройка номерного плана, сбор и анализ статистической информации о функционировании системы и т. д. (предусмотрена возможность централизованной удаленной настройки системы);

2) дополнительные функции для пользователей в системе корпоративной IP телефонии, в том числе поддержка аудиоконференций, интеграция с корпоративной директорией абонентов на базе протокола LDAP и др.;

3) интеграция с пользовательскими приложениями, в том числе с системой голосовой почты / унифицированной обработки сообщений (Unified Messaging), системой интерактивных голосовых меню / автоматическим оператором (IP IVR/AA) и т. д..

Cisco Call Manager имеет поддержку протоколов Н. 323 и MGCP для взаимодействия со шлюзами VoIP, маршрутизатор Cisco 3800 является идеальным голосовым шлюзом. Маршрутизаторы серии Cisco 3800 сочетают функциональность обеспечения безопасности, обработки голоса и другие интеллектуальные сервисы в единой компактной платформе, исключая необходимость использования нескольких отдельных устройств.

Cisco CallManager представляет собой основной компонент решения Cisco IP телефонии и видеотелефонии.

IP-телефоны Cisco 7965G подключаются в локальную сеть и обеспечивают как традиционную функциональность цифровых телефонов, так и ряд новых возможностей, присущих IP-телефонам Cisco.

Таким образом, в данной главе мы описали технологии, подходящие для построения сети в офисе, и остановили свой выбор на технологии беспроводной связи Wi Fi. Ознакомившись с всевозможными моделями, представленными на официальном сайте компанией Cisco System,подобрали наиболее подходящее по современным критериям оборудование. Описали его характеристики. И на основе всех данных построили схему сети.

Разработанная схема построения сети защищенной мобильной телефонной связи офисного центра представлена в Приложении.



2. Расчёт зоны покрытия сети Wi-Fi

Требуется выполнить расчёт покрытия радиосвязи для точки доступа Cisco Aironet 1702i. Воспользуемся наиболее успешным вариантом антенны всенаправленной диаграммы направленности(рис. 2.1). Всенаправленные антенны чаще всего применяются в оборудовании для беспроводных сетей.

Всенаправленная антенна равномерно распределяет сигнал вокруг себя. Недостаток в том, что сигнал может искажаться излучениями других электронных приборов, находящихся в квартире, или внешними радиоволнами, если она установлена на улице. Внешние могут устанавливаться на крыше дома или вертикальном шесте, вкопанном в землю. Внутренние - на столе или полке, по возможности ближе к предполагаемому центру зоны желаемого приема.

Внутренние всенаправленные WiFi антенны обычно крепятся на потолке и напоминают светильник. Особенность таких антенн заключается в том, что прямо под антенной находится мертвая зона, поэтому ее нужно крепить как раз в том месте, где сигнал не требуется, а уверенный прием начнется только на небольшом от нее расстоянии.

Рис. 2.1 - Диаграмма направленности антенны

Данную диаграмму направленности может обеспечить антенна AIR-ANT2422DW-R, которая совместима со всеми точками доступа Cisco, имеющими разъем RP-TNC,т.е и с AP Cisco Aironet 1700 серии. Cisco AIR-ANT2422DW-R является всенаправленной антенной со средним радиусом охвата, обычно размещается внутри помещений с рабочей частотой 2.4 ГГц и коэффициентом усиления 2дБ(рис.2.2).

Рис.2.2 - Антенна AIR-ANT2422DW-R

Произведем расчет зоны покрытия сети Wi-Fi этажа офисного здания. Расчёт зоны радиопокрытия точки доступа Cisco Aironet 1700 AP выполняется в специализированной программе Cisco Spectrum Expert. Данная программа автоматически рассчитывает количество точек доступа и места их установки, а также двухмерную цветовую карту, наглядно демонстрирующую радиус действия беспроводной сети.

Первоначально необходимо загрузить план офисного помещения в программу Cisco Spectrum Expert для дальнейших расчётов.