Научно-образовательный портал
W-10.RU

Разработка локальной сети и защита передачи данных на основе перспективных технологий

Разработка локальной сети и защита передачи данных на основе перспективных технологий

по подготовке дипломной работы (проекта)

Студенту 951 уч. группы Шарову Максиму Игоревичу

Тема работы (проекта)

Разработка локальной сети и защита передачи данных на основе перспективных технологий

2. Срок сдачи студентом законченной работы (проекта) 6 июня 2008 года

3. Исходные данные к работе (проекту) ТЗ

4. Перечень вопросов, подлежащих разработке в дипломной работе (проекте):

5. Перечень обязательного графического материала:

• Содержание
• Реферат
• Список сокращений, символов и спецальных терминов
• Введение
• 1. Анализ перспективных технологий построения абонентской части сети с учетом защиты информации
• 1.1 Система фиксированного широкополосного радиодоступа и оценка защиты информации в ней
• 1.2 Оценка организации радиоинтерфейса системы FBWA
• 1.3 Оценка тактико-технических характеристик системы FBWA
• 1.3.1 Радиус зоны обслуживания и скорость передачи информации
• 1.3.2 Защита информации структурным построением сети
• 1.3.3 Защита информации на основе передачи шумоподобного сигнала (технология DSSS)
• 1.3.4 Защита информации на основе перестройки частоты несущей технология FHSS
• 1.3.5 Защита информации на основе применения методов частотной модуляции и кодирования (стандартов EEE 802.11)
• 1.4. Оценка алгоритма обеспечения конфиденциальности передаваемых сообщений
• 2. Выбор оборудования, предъявляемое к перспективным информационным технологиям передачи данных, для зашиты информации
• 2.1 Выбор передающей среды
• 2.2 Оценка режимов работы системы передачи данных в стандарте 802.11
• 2.2.1 Оценка информационной защиты с учетом дальности связи беспроводных устройств
• 2.3 Оценка стоимости оборудования и затрат на развертывание сети с защитой инофрмации
• 3. Разработка и построению локальной сети на основе технологии беспроводного радиодоступа
• 3.1 Разработка и построению абонентской части локальной сети на основе технологии беспроводного радиодоступа D-Link с учетом защиты информации
• 3.2 Предлагаемая локальная компьютерная сеть с комплексной защитой объектов информатизации
• 4. Планирование разработки защищенной локальной сети и определение эффективности работы
• 4.1 Расчет трудоемкости отдельных этапов разработки локальной вычислительной сети
• 4.2 Состав исполнителей проектируемой сети
• 4.3 Оптимизация сетевого графика разработки локальной сети
• 5. Расчет экономических показателей защищенной локальной сети и определение эффективности работы
• 5.1 Заработная плата исполнителей
• 5.2Отчисления во внебюджетные фонды
• 5.3 Затраты на стоимость материалов
• 5.4 Накладные расходы
• 5.5 Расчет годовых эксплутационных расходов
• 5.6 Расчет экономической эффективности от внедрения проекта
• 6. Анализ опасных и вредных факторов в сфере деятельности специалиста по защите информации
• 6.1 Описание рабочего места специалиста по защите информации
• 7. Меры обеспечения допустимы условий труда в рабочем помещении специалиста по защите информации
• 7.1 Электромагнитные излучения
• 7.2 Освещенность
• 7.3 Шум
• 7.4 Микроклимат
• 7.5 Электробезопасность
• 7.6 Пожарная безопасность
• Заключение
• Список литературы

Список сокращений, символов и специальных терминов

ЛВС - локальная вычислительная сеть

СПД - система передачи данных

ИБП - источник бесперебойного питания

Мбит/с - скорость передачи данных мегабит в секунду

IEEE - Стандарты передачи данных

ТфОП - Телефония, факс и передача данных с использованием dial-up-модемов

ЦС - Центральная станция

PC - Ретрансляционные станции

ТС - Терминальные станции

ГРЧЦ - Главный радиочастотный центр

Wi-Fi. - Беспроводные сети

FBWA - Магистральная беспроводная система передачи данных

WEP - устаревший алгоритм для обеспечения безопасности беспроводной сети.

WLAN - Беспроводные локальные сети, системы, комплексы

TNC - терминал с пакетными контроллерами

ЗФ - Зона Френеля

ВОЛС - Волоконно-оптическая линия связи

PCI - Сетевой адаптер радиосвязи

AP - модуль точки доступа

SM - абонентский модуль

SDH - универсальный стандарт для сетевых узловых

5Е - категория кабеля (витая пара)

WLL - Системы абонентского доступа

ETSI - Европейский институт стандартов в области электросвязи

DSSS - широкополосная модуляция с прямым расширением спектра.

Введение

В настоящее время увеличивается количество новых локальных сетей, существующие сети расширяются, возрастает число пользователей этих сетей. Растут также и требования, предъявляемые к передаваемому трафику, пропускной способности, протяженности (масштабности), защите информации (передачи данных) и стоимости разработки и развертывания сети, причем безопасность информации и стоимость локальной сети являются одним из главных факторов при ее построении.

Помимо задачи повышения защиты информации и увеличения пропускной способности магистральной составляющей сети, актуальной является задача информационного доступа к сети, основными требованиями к которой являются:

- широкая (разветвленная) инфраструктура;

- масштабность (протяженность);

- невысокая стоимость.

Трудности решения этих задач возникают по ряду причин, а именно:

1. Не высокий уровень телефонизации (большое количество удаленных населенных пунктов и промышленных сооружений, в нашей стране не телефонизировано).

2. Трудности преодоления естественных (природных) и искусственных (созданных человеком) препятствий при прокладке кабеля (большое количество природных помех, таких как реки, овраги, леса, а также искусственно созданных: здания, железнодорожные пути).

Для решения этих задач необходимо:

1. Обосновать необходимость применения беспроводного доступа к информационным ресурсам сети (рассмотреть случай, при котором применение проводных сетей затруднительно, а, следовательно, является чрезмерно дорогостоящим) с одновременным обеспечением защиты информации.

2. Проанализировать сети беспроводного радиодоступа (выявить все преимущества и недостатки данной системы, включая информационную безопасность, а также экономически обосновать целесообразность применения данных технологий).

3. Проанализировать существующие стандарты, поддерживающие технологии беспроводного радиодоступа с заданной информационной безопасностью (рассмотреть существующие технологии и стандарты, выбрать наиболее перспективные и описать их характеристики).

4. Проанализировать оборудование, представленное на российском рынке, а именно: провести сравнительный анализ всех типов оборудования, представленного как отечественными, так и зарубежными производителями на российском рынке и сделать выводы о преимуществах использования одного из типов оборудования с учетом обеспечения защиты информации.

5. Разработать конкретные предложения по созданию абонентской части локальной сети и, на основе вышеприведенного выбора конкретного оборудования, разработать фрагмент локальной системы передачи данных, описать его характеристики и обосновать выбор экономически.Решению этих актуальных задач по созданию абонентской части локальной сети, с помощью технологий беспроводного широкополосного радиодоступа с обеспечением заданной защиты информации, и посвящена тема дипломной работы.

Кроме того, актуальность темы дипломной работы обосновывается ещё и тем, что она направлена на разрешение объективного противоречия, сложившегося в настоящее время, между возрастающей потребностью увеличения числа локальных сетей и их пользователей, с одной стороны, и ограниченными возможностями каналов связи обеспечить высокую пропускную способность, информационную безопасность и низкую стоимость, с другой стороны.

1. Анализ перспективных технологий построения абонентской части сети

1.1 Система фиксированного широкополосного радиодоступа

Анализ результатов развития технологий пользовательского доступа за последнее десятилетие показывает, что для предоставления услуг мультимедиа в настоящее время имеется широкий выбор беспроводных технологий пользовательского доступа. Современные системы радиодоступа строятся в соответствии со следующими стандартами:

- HiperLAN2;

- MMDS;

- WLL;

- FBWA (стандарт IEEE серии 802.11/b/g).

В перечисленном выше порядке рассмотрим эти известные системы радиодоступа.HiperLAN2 базируется на недавно разработанной радиотехнологии, созданной специально для взаимодействий по локальной сети в рамках проекта Broadband Radio Access Networks (BRAN), реализуемого Европейским институтом стандартов в области электросвязи (ETSI), радиотехнология -- так называемое уплотнение с ортогональным разделением частот (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), реализация которого является весьма серьезной технической задачей. Наиболее привлекательной чертой HiperLAN2 является ее высокая скорость, в качестве каковой иногда ошибочно называется величина 54 Мбит/с. Действительно, номинальная скорость радиопередачи будет составлять 54 Мбит/с, но типичная скорость для приложений будет ближе к 20 Мбит/с. Другая характерная черта -- поддержка QoS, что весьма важно для таких приложений, как видео и речь. Архитектура HiperLAN2 обеспечивает соединение с множеством типов сетей, в том числе Ethernet (она будет поддерживаться в числе первых), IP, ATM и PPP. Построение сетей на основе технологии HiperLAN2 потребует значительных инвестиций по следующим причинам:

- Во-первых, единственный стандарт на беспроводные локальные сети, на сегодняшний день широко применяемый, был предложен IEEE, а вовсе не ETSI.

- Во-вторых, IEEE уже имеет несколько стандартов на беспроводные локальные сети, в том числе стандарт 802.11a, обеспечивающий скорость передачи 54 Мбит/с.

- В-третьих, ни одна компания, из числа поддержавших проект HiperLAN2, не является признанным лидером в области локальных сетей. Работает данная технология HiperLAN2 в 5Ггц диапазоне, который в настоящее время еще не лицензирован. Чтобы разделяемые сети в стандарте HiperLAN2 действительно обеспечивали широкополосный доступ, они должны иметь множество точек доступа и множество каналов, которые обеспечивают свободу передвижений в пределах определенной территории.

Защита информации при использовании технологии HiperLAN2 включают аутентификацию и шифрование, что обеспечивает временную криптографическую стойкость передаваемой информации в линии связи от ее несанкционированного разглашения. Кроме того, техническая реализация уплотнения каналов с ортогональным разделением частот повышает безопасность информации за счет большой неопределенности выбора параметров несущих частот.

Система MMDS (Microwave Multipoint Distribution Service - Микроволновые многоточечные распределительные системы) получили в последние годы широкое распространение как альтернатива классическим кабельным сетям, в которых распределительная сеть строится за счет прокладки коаксиальных или оптических кабелей. Возможность интеграции систем MMDS c высокоскоростным беспроводным обменом цифровыми данными, позволяет легко решить проблему «последней» мили, обеспечивая радиус вещания, ограниченный линией горизонта (около 60 км).

Запрашиваемые пользователем данные транслируются нисходящими потоками в цифровых каналах, использующих модуляцию QPSK, 16-, 32-, 64-, 128- или 256-QAM. При этом, в зависимости от ширины канала и выбранной схемы модуляции сигнала, в одном канале шириной до 8 МГц обеспечивается скорость передачи данных до 56 Мбит/сек. времени, что в 1000-1500 раз быстрее, чем позволяет аналоговый телефонный модем (33,6 Кбит/с), в 200-400 раз быстрее, чем по линии ISDN (64 и 128 Кбит/с). Радиус зоны обслуживания системы ММDS определяется высотой подъема передающей антенны, мощностью передатчика, количеством передаваемых каналов, потерями в антенно-фидерном тракте и коэффициентом усиления передающей и приёмной антенн. В процессе строительства и эксплуатации выявлен ряд преимуществ системы MMDS. Главным недостатком технологии является высокая стоимость оборудования, большое число обслуживающего персонала.

Организация защиты информации в системе MMDS аналогична ранее рассмотренной защите информации в системе HiperLAN2.

Системы WLL фиксированного беспроводного доступа (WLL -Wireless Local Loop) были разработаны в конце 1980-х - начале 1990-х годов для решения весьма актуальной задачи - расширения зоны обслуживания АТС. Название этого класса систем определяет и их назначение - предоставление услуг традиционной телефонии абонентам, расположенным за пределами зоны обслуживания.

Системы WLL работают в диапазонах частот от 1,5 до 3,5 ГГц, а сети на базе систем WLL строятся по сотовому принципу. В состав систем WLL входят:

1) центральная станция (ЦС), обеспечивающая подключение и уп-равление всей сетью в целом;

2) ретрансляционные станции (PC), позволяющие обеспечить сплошное покрытие обслуживаемой территории и расширить зону обслуживания до нескольких сотен километров (в зависимости от количества последовательно включенных ретрансляторов);

3) терминальные станции (ТС), устанавливаемые в зонах обслуживания;

4) система технического обслуживания, реализованная в виде программного обеспечения на уровне управления сетевыми элементами и устанавливаемая на персональном компьютере.

Системы WLL предоставляют услуги ТфОП (телефония, факс и передача данных с использованием dial-up-модемов) абонентам, удаленным на десятки километров. Основной недостаток данных систем является высокая стоимость, сложность установки и эксплуатации оборудования.

Информационная безопасность в системе WLL достигается точной адресацией отправляемого сообщения пользователю и организационными мероприятиями по допуску обслуживающего персонала базовых станций сети.

Системы класса FBWA своим развитием в конце 1990-х годов обусловлены несколькими факторами:

1) практически всеобщей потребностью информатизации;

2) появлением широкого набора высокоскоростных транспортных технологий;

3) разработкой концепции построения сетей следующего поколения, обеспечивающих единое управление всеми видами трафика в современных мультисервисных сетях связи.

Системы FBWA предназначены для предоставления индивидуальным и корпоративным пользователям современных услуг.

Представленные в настоящее время на рынке телекоммуникационной связи решения класса FBWA практически не имеют ретрансляционных станций, что ограничивает радиус их зоны обслуживания пределами одной ячейки сотовой системы связи.

В системах FBWA используется секторный принцип построения центральной станции, в состав которой входят несколько при-емопередатчиков, обслуживающих каждый свой сектор, причем в каждом секторе могут быть организованы несколько радиоканалов.

Терминальные станции современных систем FBWA обеспечивают под-ключение к различным услугам широкого круга как индивидуальных, так и корпоративных пользователей, включая ЛВС, УАТС, сети Frame Relay и др.

И, наконец, кроме предоставления услуг пользовательского доступа, системы FBWA широко используются в качестве беспроводных городских сетей для предоставления транспортных услуг (например, для подключения базовых станций к коммутаторам мобильных сетей связи).

Сравнительная оценка надежности защиты информации в рассмотренных выше системах доступа к информационным ресурсам локальных сетей показывает, что предпочтение в выборе способа обеспечения информационной безопасности следует отдать современным системам FBWA, которые обладают большой перспективой своего развития, приемлемой стоимостью и частотной легитимностью. Поэтому уделим дальнейшее внимание в дипломной работе рассмотрению этой системы FBWA.

1.2 Оценка организации радиоинтерфейса системы FBWA

Полосы частот для систем FBWA являются легитимными, так как оп-ределены международным Регламентом радиосвязи, а в России - «Таблицей распределения полос частот между радио службами Российской Федерации в диапазонах частот от 3 кГц до 400 ГГц», определяющей также условия ис-пользования полос частот в России. Под последними следует понимать три категории полос частот, предназначенных для использования радиоэлектронными системами:

1) преимущественно радиоэлектронные системы правительственного назначения (категория «Правительственная»);

2) преимущественно радиоэлектронные системы гражданского назначения (категория «Гражданские»);

3) совместно радиоэлектронные системы правительственного и гражданского назначения (категория «Совместное использование»).

Выделением полос частот для эксплуатации различных систем FBWA занимается Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ), а назначение номиналов частот для эксплуатации каждой конкретной системы производится Главным радиочастотным центром (ГРЧЦ) или его подразделениями.

Современные системы FBWA работают в диапазонах частот 2,4; 3,5; 5; 10,5; 26/28 ГГц, вплоть до 40 ГГц, которые в России относятся к категориям «Правительственным» или «Совместного использования». Кроме того, час-тотный ресурс в каждом конкретном регионе весьма ограничен. Поэтому оператору, решившему предоставлять услуги с использованием систем FBWA, следует перед выбором оборудования выяснить ситуацию с наличием частотного ресурса в регионе развертывания системы в соответствующем подразделении ГРЧЦ.

Перевод систем FBWA в область более высоких частот связан, с одной стороны, с занятостью низкочастотных диапазонов, особенно в крупных городах, а с другой - с необходимостью обеспечения достаточного частотного ресурса для широкого развития систем данного класса. Так, например, если для систем стандартов IEEE 802.1 lb/g выделен частотный ресурс 83,5 МГц в диапазоне 2,4 ГГц, то для развертывания систем FBWA регулирующие органы Евросоюза в области телекоммуникаций выделили полосу частот 300 МГц в диапазоне 10,5 ГГц и по 2 ГГц - в диапазонах 26/28 ГГц. Для развития особого класса систем фиксированного широкополосного беспроводного доступа, получивших название MWS (Multimedia Wireless System), в диапазоне 40 ГГц выделен частотный ресурс 3 ГГц.

Следует отметить, что при проектировании сетей FBWA, работающих в диапазонах выше 15-20 ГГц, необходимо учитывать влияние атмосферных явлений на качество радиосвязи, а радиус зоны обслуживания одной центральной базовой станции сети при этом не будет превышать нескольких километров.

Узкополосные системы могут устанавливаться в регионах с ограниченным частотным ресурсом, развертывание же широкополосных систем хотя и требует наличия большего частотного ресурса, однако обеспечивает высокую протяженность создаваемой сети доступа.

С точки зрения информационной безопасности по критерию энергетической скрытности следует отдать предпочтение узкополосным сетям FBWA. Что касается обеспечения семантической (смысловой) защиты информации, то целесообразно использовать широкополосный радиоинтерфейс, применение которого позволяет кодировать передаваемую информацию.