Анализ принципов аппаратно-программной реализации маршрутизатора Cisco 2960 c оптическими интерфейсами

Современные тенденции становления общества характеризуются стремительным ростом роли информации и вовлечением во все сферы деятельности человека процессов информатизации. Россия находится на этапе перехода от индустриального общества на совершенно новый уровень развития – становление информационного общества.
Инновационные средства вычислительной техники, прогрессивные информационные технологии сосредоточены в системах коммуникации и вычислительных сетях, составляющих основу инфраструктуры информационных и коммуникационных технология Российской Федерации.
По мере роста объемов трафика перед операторами связи все более актуальным становится вопрос о построении новых и модернизации существующих транспортных сетей. Рост потребностей в увеличении объемов связи привел к появлению и становлению новых волоконно-оптических технологий. На первый план выходят проблемы анализа программно-аппаратной реализации сетевого оборудования, так как только в случае детального изучения принципов функционирования аппаратуры и овладения навыками ее настройки становится возможным оптимальное построение оптической сети. Проект сети на базе Cisco 2960 может стать основой разработки корпоративной информационной сети реального предприятия. Кроме того, подбор сопутствующего оборудования, анализ программной реализации маршрутизатора, а так же исследование характеристик мощности позволит построить надежную оптическую сеть, соответствующую необходимым требованиям по производительности и обладающую наименьшей стоимостью.
Объектом настоящего исследования является маршрутизатор Cisco 2960.
Предметом – принципы программно-аппаратной реализации маршрутизатора Cisco 2960.
Цель исследования состоит в проведении глубокого всестороннего анализа принципов аппаратно-программной реализации маршрутизатора Cisco 2960 c оптическими интерфейсами.
Для достижения цели необходимо решение следующих задач:
провести обзор литературы и Интернет источников по вопросам построения оптических сетей и применения маршрутизаторов Cisco;
определить особенности маршрутизатора Cisco 2960 c оптическими интерфейсами;
провести сравнение маршрутизаторов компаний Cisco и D-Linc;
выявить особенности построения оптических сетей;
разработать проект оптической сети на основе маршрутизатора Cisco 2960 c оптическими интерфейсами;
провести мониторинг и контроль основных оптических показателей сети.
Вопросам построения оптических сетей и применения оборудования Cisco посвящено много работ. Так, О.К. Скляров освещает вопросы развития отрасли волоконно-оптических систем. Особое внимание автор уделяет аппаратному обеспечению сетей [19]. В контексте нашего исследования учебное пособие О.К. Склярова интересно наличием анализа особенностей построения оптических сетей и их элементной базы.
Учебник «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы» (авторы В.Г. Олифер, Н.А. Олифер) охватывает полный курс по компьютерным сетям [14]. Данная работа стала информационной основой дипломного исследования, так как содержит не только общие теоретические сведения по развертыванию сетей, но и практические рекомендации. Так, представляется важным изучение особенностей технической реализации коммутаторов. Авторы подробно описывают виды такого сетевого оборудования, его дополнительные функции, типовые схемы построения локальных сетей. Кроме того, учебник содержит описание процесса маршрутизации, классификацию маршрутизаторов и их основные характеристики. Следует отметить так же наличие рекомендаций по организации мониторинга сетей.
Э.Б. Ершова, Э.М. Вакс в статье «К вопросу построения оптических сетей» проводят классификацию оптических сетей и их особенности [5]. Авторы выделяют сети с многоволновой линией связи, сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов. В работе компоненты сети разделены на пассивные (мультиплексор, ответвитель и т.д.) и активные, к числу которых и относится маршрутизатор. Кроме того, статья содержит подробное описание аппаратной реализации оптической сети
Исследованию базовой структуры оптических сетей и особенностей их применения посвящена работа И.М. Ашраф, Г.Л. Лысенко «Аналитический обзор современных оптических иерархических сетей передачи данных». Авторы отмечают, что главной особенностью оптических сетей являются широкая полоса пропускания (1,5-2х1014 Гц), малое затухание (0,01-0,02 Дб/км), малое значение дисперсии (0,5-2,5 пс/нм*км). Важным, по мнению специалистов, становится и обеспечение защищенности каналов передачи и гальванической развязки [2].
Вопросам безопасности передачи данных в сетях уделено внимание в работе И.А. Яницкого «Организация защиты информации в сетях Cisco». В рамках дипломного исследования названная статья может стать полезной с точки зрения влияния на безопасность правильной настройки оборудования и его конфигурирования. По мнению автора, данные показатели играют важную роль, так как существует множество возможных атак на оборудование. И.Я. Яницкий дает рекомендации по настройке маршрутизаторов Cisco для предотвращения несанкционированного доступа к сети [22].
Основой для изучения принципов программно-аппаратной реализации маршрутизатора стало руководство Cisco по подготовке к сертификационным экзаменам. Автор У. Одом рассматривает основные концепции настройки и обслуживания оборудования Cisco. Данная книга стала методическим сопровождением дипломного исследования и позволила провести глубокий анализ принципов программно-аппаратной-реализации маршрутизатора с оптическими интерфейсами [13].
На рынке сетевого оборудования представлены не только решения компании Cisco, но ряда других производителей. А.Е. Петраков проводит сравнение Cisco и D-Link и приходит к мнению, что продукты компании Cisco обладают преимуществами по многим параметрам, но имеют более высокую стоимость. В качестве главных достоинств Cisco автор называет гибкую и тонкую настройку оборудования [16].
Так как завершающим этапом исследования должен стать мониторинг сети, то необходимо изучить источники и по данному вопросу. Так, А.М. Меккель в статье «Архитектурные аспекты управления оптической транспортной сетью» определяет особенности нескольких видов мониторинга – внутреннего, мониторинга без вмешательства и с вмешательством, мониторинг неиспользуемых соединений и используемых и т.д.
Проведенный обзор литературы позволил выделить особенности построения оптических сетей и оборудования компании Cisco. Стоит отметить, что в работах не уделено достаточного внимания программно-аппаратной реализации сетевого оборудования. Даны общие рекомендации, определены направления деятельности, выявлены особенности обеспечения безопасной передачи данных. Настоящее исследования отличается наличием анализа принципов программно-аппаратной реализации конкретного оборудования – маршрутизатора Cisco 2960 с оптическими интерфейсами. В работе представлен общий обзор названного продукта и особенности построения оптических сетей. Практическая значимость исследования заключена в наличии проекта оптической сети, подбора аппаратных и программных компонентов, проведении мониторинга сети и определении ее мощности.
Дипломная работа состоит из введения, двух глав основной части, заключения.
Во введении описан объект исследования – маршрутизатор Cisco 2960 с оптическими интерфейсами; определена актуальность исследования; проведен обзор литературы по направлению исследования.
Первая глава содержит теоретические сведения о маршрутизаторе Cisco 2960 с оптическими интерфейсами и особенностях построения оптических сетей.
Во второй главе представлены результаты практической работы – выбор сетевых карт расширения и оптических интерфейсов для сети, а так же проект реализации оптической сети.
Заключение посвящено оценке степени достижения цели и решения задач, определению значимых результатов исследования, описанию перспектив применения проведенного исследования.

Введение 4
1. Теоретическое обеспечение аппаратно-программной реализации маршрутизатора Cisco 2960 9
1.1 Краткие сведения о маршрутизаторе Cisco 2960 9
1.2 Особенности оптических сетей передачи на базе Cisco 2960 23
1.3 Выводы по первой главе 29
2. Практические аспекты аппаратно-программной реализации маршрутизатора Cisco 2960 с оптическими интерфейсами 31
2.1 Особенности выбора оптических интерфейсов и сетевых карт расширения для маршрутизатора Cisco 2960 31
2.2 Реализация построения оптической сети 48
Заключение 61
Список использованной литературы 63

Настоящее дипломное исследования было направлено на изучение основ аппаратно-программной реализации маршрутизатора Cisco 2960. Проведенный анализ позволил получить следующие результаты.
Во-первых, проведен теоретический обзор возможностей сетевого оборудования Cisco, в ходе которого определено, что устройства рассматриваемой компании-производителя отличаются надежностью, высокой производительностью, гибкостью настройки, возможностью диагностики оборудования, централизованным управлением. Кроме того, в работе определена область применения маршрутизаторов Cisco. Выявленные преимущества устройства и его широкое распространение позволило еще раз сделать вывод об актуальности исследования.
Во-вторых, в работе представлено описание особенностей оптических сетей и выделены преимущества оптоволоконных кабелей, которые заключаются в высокой стойкости к помехам, широкой полосе пропускания и т.д.
Исследование включало в себя определение особенности построения оптической сети на базе маршрутизатора Cisco. Так, по рекомендациям специалистов, такую сеть стоит разделить на три группы – уровень доступа к сети, уровень распределения, ядро сети. Коммутаторы уровня доступа к сети обеспечивают точки доступа для конечного пользователя; уровня распределения - агрегирование каналов от коммутаторов уровня доступа к сети; уровня ядра сети - агрегирование каналов от коммутаторов уровня распределения в крупных территориальных локальных сетях.
Отметим, что построение оптической сети на базе маршрутизатора будет оптимальным в случае локальной территориальной сети, примером которой может служить сеть склада предприятия, что послужило поводом разработки такого проекта.
Практическая значимость работы состоит в наличии разработанной структуры сети. Было подобрано оборудование с учетом первоначальных задач исследования – построение оптической сети. Базовыми устройствами стали коммутаторы серии Cisco 2960 - Cisco WS-C2960-24PC-S, Cisco WS-C2960-24PC-S. В работе представлены их характеристики.
Особое внимание уделено программной настройке коммутатора. Был рассмотрен вариант консольного подключения устройства к серверу и дальнейшая его настройка средствами программы-симулятора Hyper Terminal. Выбор данного программного обеспечения обоснован тем, что оно является приложением Windows XP, то есть не требует дополнительной установки.
Практическая часть включает программные коды перехода в режим конфигурирования, изменение имени коммутатора, указания IP-адреса, установки пароля, шифрования трафика, поддержки маршрутизации. Кроме того рассмотрены варианты хранения конфигурационного файла и определены возможности его изменения.
Итогом исследования стала структура локальной сети, построенная на базе маршрутизаторов Cisco 2960. Таким образом, можно сделать вывод о достижении цели и решении задач, определенных во введении.

1. White A., Hamaide J.-P. High-speed Optical Networks: Recent innovations and future challenges//Доклад на совместном семинаре МФТИ-Bell Labs, МФТИ, 25.05.2011.
2. Ашраф И.М. Аналитический обзор современных оптических сетей передачи данных [Текст]/ И.М. Ашраф, Г.Л. Лысенко// Оптико-электронные информационно-энергетические технологии. – Винница: Издательство Винницкого национального техн. Университета. - №2(30). – 2015. – С.111-138.
3. Беспроводные сети WI-FI / В. Пролетарский, А. В. Баскаков, И. Н. Чирков, Д. и др. — М. : Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. — 215 с.
4. Бройдо, В.А. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для ВУЗов [Текст]/ В.А. Бройдо, О.И. Ильина. - СПб.: Питер, 2009.- 520с.
5. Вакс Э.М. К вопросу построения оптических сетей [Текст]/ Э.М. Вакс, Э.Б. Ершова// T-COMM: Телекоммуникации и транспорт. – М.: ООО «ИД Медиа паблишер». - №51. – 2009. – С.14-17
6. Ватаманюк, А.Г. Создание и обслуживание локальных сетей [Текст]/ А.Г. Ватаманюк. – СПб.: Питер, 2008. – 254с.
7. Воройский, Ф. С. Информатика. Энциклопедический словарь-справочник: введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах [Текст]/ Ф.С. Воройский. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 768 с.
8. Гамильтон, К. Принципы коммутации в локальных сетях Cisco: пер. с англ. [Текст]/ К. Гамильтон, К. Кларк. – М.: Издательство «Вильямс», 2010. – 976с.
9. Грошев, А.С. Информатика: Учебник для вузов [Текст]/ А.С. Грошев. – Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2010. – 470с.
10. Заборовский, В. С., Масловский В. М. Кластеры межсетевых экранов и VPN сервера на базе сетевых процессоров [Текст]/ В.С. Заборовский, В.М. Масловский//II Межрегиональная конф. «Информаци-онная безопасность регионов России (ИБРР-2001)». Санкт-Петербург, 26-29 ноября 2011г. Матер, конф., СПб., 2011. С.62.
11. Иванов В.И. Применение технологии WDM в современных сетях передачи информации [Текст]/ В.И. Иванов. – Казань: Издательство ПГУТИ, 2010. – 148с.
12. Максимов, Н. В. Компьютерные сети [Текст]/ Н.В. Максимов, И.И. Попов. - М.: Инфра-М, 2010. - 448 с.
13. Одом У. Официальное руководство Cisco по подготовке к сертификационным экзаменам CCENT/CCNA ICNDI 640-822 [Текст], 3-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «ИД Вильямс», 2013. – 720с.
14. Олифер, В.Г., Олифер, Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. — СПб. : Питер, 2008. — 958 с.
15. Педяш, В.В. Использование имитационного моделирования для определения длины участка регенерации ВОСП по дисперсии [Текст] / В.В. Педяш, О.С. Решетникова // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – 2009. - № 2. – С. 73-78.
16. Петраков А.Е. Сравнение Cisco и D-Linc [Текст]/ А.Е. Петраков// Сборник материалов VII Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием. – Кемерово: Издательство Кузбасского гос. техн. Университета им. Т.Ф. Горбачева. – 2015. – С.67-69.
17. Рошан П., Дж. Лиэри. Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. — М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. — 304 с.
18. Руководство по технологиям объединения сетей, 6 изд.: Перевод с англ. [Текст]// Cisco Systems. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2012. – 1040с.
19. Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи [Текст]/ О.К. Скляров. – М.: СОЛОН-Пресс, 2010. – 272с.
20. Таненбаум, Э. Компьютерные сети. 5-е изд. [Текст]/ Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. – СПб.: Питер, 2012. – 960с.
21. Фомин, Д.В. Компьютерные сети: учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графической работы [Текст]/ Фомин Д.В. – М.: Директ-Медиа, 2015. – 66с.
22. Яницкий И.А. Организация защиты информации в сетях Cisco [Текст]/ И.А. Яницкий// Информационные системы и технологии: управление и безопасность. - Тольятти: Издательство Поволжского государственного университета сервиса. - №2. – 2013. – С.374-379
23. Кондратенко С. Основы локальных сетей [Электронный ресурс]/ С. Кондратенко, Ю. Новиков// Национальный открытый университет Интуит. – Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/57/57/info
24. Николаев, Д. Первоначальная настройка Cisco Catalyst [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://subnets.ru/blog/?p=333
25. Питай, В. Настройка Cisco 2960: Устанавливаем коммутатор [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://geek-nose.com/nastrojka-cisco-2960-ustanavlivaem-kommutator/
26. Федоров, С. Почему Cisco? [Электронный ресурс]/ С. Федоров// Хабрахабр. – Режим доступа: http://habrahabr.ru/post/58843/