Готовая дипломная работа: мониторинг ЛВС организации

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ	10
1.1. Технико-экономическая характеристика предметной области и организации	10
1.1.1. Анализ деятельности ФКУ «ГБ МСЭ по Тульской области» и организационной структуры управления	10
1.1.2. Программная и техническая архитектура информационной системы и ИТ-инфраструктуры организации	11
1.2 Постановка задачи повышения эффективности мониторинга локальной вычислительной сети	13
1.2.1 Характеристика действующей ЛВС и процессов её эксплуатации	14
1.2.2 Анализ текущей системы мониторинга сети: функции, ограничения и «узкие места»	14
1.2.3. Предлагаемые изменения в технологию мониторинга и реагирования на инциденты	16
1.3. Информационное обеспечение и данные мониторинга (описание базы данных предметной области)	17
1.3.1. Состав и характеристика данных, подлежащих сбору и хранению	17
1.3.2. Требования к хранению данных и журналированию	19
1.4. Исследование существующих автоматизированных решений и технологий мониторинга ЛВС	21
1.4.1. Анализ рынка готовых решений мониторинга ЛВС	21
1.4.2. Выбор и обоснование стратегии внедрения системы мониторинга	23
1.5. Принципы построения системы обеспечения информационной безопасности при мониторинге ЛВС	24
1.5.1. Характеристика существующей системы информационной безопасности в организации	24
1.5.2. Предложения по совершенствованию информационной безопасности в части мониторинга	25
Выводы по разделу 1	26
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ	28
2.1. Формализация требований к системе мониторинга ЛВС	28
2.1.1. Требования к информационному обеспечению (данные, справочники, отчёты, хранение истории)	28
2.1.2. Требования к программному обеспечению (состав модулей, интеграции, права доступа)	34
2.1.3. Требования к техническому обеспечению (сервер, агенты, сетевые устройства, отказоустойчивость)	41
2.1.4. Функциональные требования (карта сети, оповещения, отчётность, SLA/время реакции)	46
2.2. ER-модель базы данных и обоснование выбора даталогической модели данных	52
2.3. Проектирование архитектуры и структуры информационной системы мониторинга ЛВС	60
2.3.1. Архитектура решения системы мониторинга ЛВС	61
2.3.2. Проектирование подсистем и сценариев работы пользователей	65
2.3.3. Проектирование интерфейсов и отчётных форм системы мониторинга ЛВС	70
Выводы по главе 2	75
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ	78
3.1. Реализация базы данных и даталогической модели (физическая схема)	78
3.2. Реализация системы мониторинга ЛВС и интеграция с инфраструктурой	85
3.3. Пользовательский интерфейс и алгоритмы формирования показателей эффективности	97
3.4. Тестирование и анализ результатов внедрения	103
3.5. Оценка экономической эффективности проекта	105
Выводы по разделу 3	106
Заключение	108
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	112

Современные учреждения социальной направленности всё в большей степени зависят от устойчивой работы информационных систем и локальных вычислительных сетей. Повседневная деятельность ФКУ «ГБ МСЭ по Тульской области» Минтруда России включает обработку персональных данных граждан, взаимодействие между территориальными отделениями, формирование отчётности, работу с федеральными реестрами и специализированными информационными ресурсами. Все эти процессы невозможны без стабильной и контролируемой сетевой инфраструктуры, обеспечивающей постоянный доступ к информационным сервисам.
Локальная вычислительная сеть учреждения представляет собой основу функционирования информационных потоков, а любые сбои в её работе приводят к задержкам при обработке документов, увеличению времени обслуживания граждан и нарушению регламентированных сроков выполнения процедур. На фоне возросшего количества цифровых сервисов растёт и нагрузка на ИТ-инфраструктуру, что требует внедрения современных инструментов мониторинга и управления сетью. Однако действующие механизмы контроля зачастую ограничены базовыми средствами оборудования и ручными методами диагностики, что снижает оперативность обнаружения инцидентов и затрудняет анализ причин возникающих проблем.
Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности мониторинга сети, минимизации рисков простоев ключевых сервисов и обеспечения стабильной работы информационной системы учреждения. Наличие централизованной системы мониторинга позволяет своевременно выявлять отклонения в работе сетевого оборудования, контролировать загрузку каналов, сокращать время реакции на инциденты и обеспечивать прозрачность работы ЛВС. В условиях постоянно растущих требований к информационной безопасности и надёжности ИТ-инфраструктуры такая система становится обязательным элементом управления.
Степень разработанности темы свидетельствует о широком распространении различных программных решений для мониторинга сети, однако их применение требует адаптации под конкретные условия организации. Практическая необходимость в выборе подходящего инструмента и разработке мероприятий по повышению эффективности мониторинга определяет прикладной характер данной работы.
Целью выпускной квалификационной работы является анализ эффективности функционирования действующей системы мониторинга локальной вычислительной сети ФКУ «ГБ МСЭ по Тульской области» Минтруда России и разработка мероприятий по её повышению.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
1.	Изучить структуру и особенности ИТ-инфраструктуры учреждения, определить специфику функционирования локальной вычислительной сети.
2.	Проанализировать существующую систему мониторинга ЛВС, выявить её сильные стороны, недостатки и ограничения.
3.	Определить требования к улучшенной системе мониторинга и сформировать перечень необходимых функций.
4.	Разработать архитектуру и модели данных проектируемого решения, обосновать выбор инструментов для реализации.
5.	Выполнить разработку программного обеспечения (ИС, БД, АИС) для мониторинга ЛВС и настроить его основные модули.
6.	Провести тестирование, оценить результаты внедрения и предложить мероприятия по оптимизации.
7.	Выполнить оценку экономической эффективности предлагаемого решения.
Объектом исследования является локальная вычислительная сеть ФКУ «ГБ МСЭ по Тульской области» Минтруда России.
Предмет исследования – методы, процессы и программные средства мониторинга ЛВС, влияющие на стабильность работы информационных систем учреждения.
В работе используются методы системного анализа, методы моделирования информационных процессов, сравнительный анализ программных решений, а также практические методы тестирования и оценки эффективности.
Структурно ВКР состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. В первой главе проводится анализ предметной области и существующей инфраструктуры организации. Во второй главе рассматриваются вопросы проектирования программного обеспечения, включая построение моделей данных и архитектуры системы мониторинга. Третья глава посвящена разработке и внедрению программных решений, тестированию и оценке их эффективности. В заключении формулируются основные выводы по работе и подтверждается достижение поставленной цели.

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке и внедрению программного обеспечения для мониторинга локальной вычислительной сети, ориентированного на практическое применение в условиях реальной эксплуатации. Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что устойчивость функционирования ИТ-инфраструктуры напрямую влияет на эффективность деятельности организации и качество предоставляемых услуг. В то же время во многих организациях сохраняются проблемы, связанные с использованием разрозненных средств контроля, недостаточной прозрачностью состояния сетевых узлов и сервисов, а также отсутствием единого подхода к фиксации и анализу инцидентов, что приводит к увеличению времени обнаружения и устранения отказов.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были последовательно решены задачи, связанные с анализом предметной области, формированием требований и разработкой проектных решений. На этапе аналитической части были выполнены:
•	анализ структуры локальной вычислительной сети организации и состава ИТ-инфраструктуры;
•	определение основных групп объектов мониторинга и критичных сервисов;
•	выявление типовых причин нарушений работоспособности и сценариев реагирования ИТ-службы;
•	формирование функциональных требований к системе мониторинга, включающих сбор метрик и событий, контроль доступности, хранение истории измерений, классификацию инцидентов и формирование отчётности;
•	уточнение требований к разграничению доступа и обеспечению информационной безопасности.
На этапе проектирования были разработаны архитектура системы и модели данных, обеспечивающие централизованное хранение и обработку информации. В рамках данного этапа были реализованы следующие решения:
•	спроектирована архитектура системы мониторинга, ориентированная на централизованный сбор и анализ данных;
•	разработана модель данных с разделением справочной, оперативной и исторической информации;
•	обеспечена ссылочная целостность данных и оптимизация хранения временных рядов;
•	предусмотрены механизмы масштабирования и устойчивой работы системы при росте объёмов данных.
Практическая часть выпускной квалификационной работы была направлена на реализацию и внедрение проектных решений в ИТ-инфраструктуру организации. В ходе реализации были выполнены:
•	развёртывание и настройка системы мониторинга;
•	регистрация и классификация объектов мониторинга;
•	подключение серверов и рабочих станций с использованием агентного подхода;
•	настройка мониторинга сетевого оборудования по протоколу SNMP;
•	разработка и применение шаблонов проверок и триггеров для выявления значимых отклонений;
•	настройка уведомлений и логики эскалации инцидентов.
В рамках работы были разработаны алгоритмы обработки данных и формирования показателей эффективности функционирования локальной вычислительной сети и работы ИТ-службы. Реализованные алгоритмы обеспечивают:
•	расчёт уровня доступности узлов и сервисов;
•	определение среднего времени реакции и восстановления;
•	классификацию и анализ инцидентов по уровню критичности;
•	формирование аналитических отчётов и показателей SLA и KPI.
Проведённое тестирование подтвердило корректность функционирования системы и её пригодность к эксплуатации. В процессе тестирования были проверены:
•	сбор и хранение метрик и событий;
•	формирование и сопровождение инцидентов;
•	работа механизмов уведомлений;
•	корректность формирования отчётных и аналитических данных.
Экономическая оценка результатов внедрения системы мониторинга показала целесообразность реализации проекта. Экономический эффект достигается за счёт:
•	сокращения времени обнаружения и устранения инцидентов;
•	снижения трудозатрат специалистов на диагностику неисправностей;
•	предотвращения части отказов на стадии деградации;
•	повышения управляемости и прозрачности ИТ-инфраструктуры.
Таким образом, в рамках выпускной квалификационной работы использовалась готовая платформа мониторинга с открытым исходным кодом, адаптированная под инфраструктуру конкретной организации. Были выполнены:
•	проектирование архитектуры системы мониторинга;
•	разработка модели данных и физической структуры базы данных;
•	настройка логики мониторинга и сбора метрик;
•	разработка и настройка алгоритмов формирования инцидентов;
•	реализация расчёта показателей эффективности и качества обслуживания;
•	интеграция системы мониторинга с ИТ-инфраструктурой учреждения.
Цель выпускной квалификационной работы достигнута. Разработанная система мониторинга локальной вычислительной сети обеспечивает централизованный сбор и анализ данных, контроль состояния объектов и сервисов, регистрацию и обработку инцидентов, уведомление ответственных сотрудников и формирование аналитической отчётности. Полученные результаты подтверждают практическую значимость выполненной работы и возможность использования предложенного решения в организациях со схожей структурой ИТ-инфраструктуры, а также его дальнейшего развития и расширения функциональных возможностей.

1.	Таненбаум, Э. Компьютерные сети : учебное пособие / Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. — 5-е изд. — Санкт-Петербург : Питер, 2021. — 960 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/175844
2.	Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы : учебник для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. — 6-е изд. — Москва : Питер, 2022. — 1008 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/262398
3.	Столлингс, У. Современные компьютерные сети : учебное пособие / У. Столлингс. — Москва : Вильямс, 2020. — 1120 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/153682
4.	Кузин, А. В. Администрирование компьютерных сетей : учебное пособие для вузов / А. В. Кузин. — Москва : Инфра-М, 2021. — 256 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/169223
5.	Иванов, А. А. Мониторинг и управление сетевой инфраструктурой : учебное пособие / А. А. Иванов, И. В. Петров. — Москва : БХВ-Петербург, 2022. — 304 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/310457
6.	Назаров, С. В. Проектирование и эксплуатация компьютерных сетей : учебное пособие / С. В. Назаров. — Москва : Инфра-М, 2020. — 352 с. — Текст : электронный // Лань. — URL: https://e.lanbook.com
7.	Громов, А. И. Информационные системы и технологии : учебник для вузов / А. И. Громов. — Москва : Юрайт, 2021. — 406 с. — Текст : электронный.
8.	Федотов, А. А. Управление ИТ-инфраструктурой организации : учебное пособие / А. А. Федотов. — Москва : БХВ-Петербург, 2020. — 288 с. — Текст : электронный.
9.	Зубарев, Д. В. Сетевые протоколы и технологии передачи данных : учебное пособие / Д. В. Зубарев. — Москва : Инфра-М, 2019. — 320 с. — Текст : электронный.
10.	Петров, И. В. Автоматизация администрирования сетей и серверов : учебное пособие / И. В. Петров. — Москва : КНОРУС, 2021. — 240 с. — Текст : электронный.
Нормативные и методические документы
11.	ГОСТ Р ИСО/МЭК 27001–2021. Системы менеджмента информационной безопасности. Требования : национальный стандарт Российской Федерации. — Москва : Стандартинформ, 2021. — 43 с. — Текст : непосредственный.
12.	ГОСТ Р 56939–2016. Информационные технологии. Защита информации. Мониторинг информационной безопасности : национальный стандарт Российской Федерации. — Москва : Стандартинформ, 2017. — 28 с. — Текст : непосредственный.
13.	ГОСТ Р ИСО/МЭК 27002–2021. Практические правила управления информационной безопасностью. — Москва : Стандартинформ, 2021. — 76 с.
14.	ГОСТ Р 34.003–2020. Информационная технология. Термины и определения. — Москва : Стандартинформ, 2020. — 18 с.
15.	ГОСТ Р 34.601–90. Автоматизированные системы. Стадии создания. — Москва : Издательство стандартов, 2019. — 12 с.
Стандарты, RFC, спецификации
16.	RFC 1157. Simple Network Management Protocol (SNMP) / J. Case et al. — Текст : электронный. — URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc1157
17.	RFC 3411. An Architecture for Describing SNMP Management Frameworks / D. Harrington et al. — Текст : электронный. — URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3411
18.	RFC 3413. SNMP Applications. — Текст : электронный. — URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3413
19.	RFC 2616. Hypertext Transfer Protocol — HTTP/1.1. — Текст : электронный. — URL: https://datatracker.ietf.org
20.	RFC 793. Transmission Control Protocol (TCP). — Текст : электронный. — URL: https://datatracker.ietf.org
Документация и электронные ресурсы
21.	Zabbix Documentation. Zabbix 6.0 Official Documentation : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://www.zabbix.com/documentation/current
22.	PostgreSQL Documentation. PostgreSQL 15 Official Documentation : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://www.postgresql.org/docs/
23.	Django Documentation. Django 4.x Documentation : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://docs.djangoproject.com/
24.	Grafana Documentation. Grafana Labs Official Docs : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://grafana.com/docs/
25.	Prometheus Documentation. Monitoring system & time series database : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://prometheus.io/docs/
26.	Nagios Documentation. Nagios Core Documentation : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://www.nagios.org/documentation/
27.	PRTG Network Monitor Documentation : электронный ресурс. — Текст : электронный. — URL: https://www.paessler.com/prtg
Дополнительные источники по БД, архитектуре и аналитике
28.	Date, C. J. An Introduction to Database Systems. — 8th ed. — Boston : Pearson, 2019. — 1024 p. — Text : electronic.
29.	Silberschatz, A. Database System Concepts / A. Silberschatz, H. Korth, S. Sudarshan. — 7th ed. — McGraw-Hill, 2020. — 1376 p.
30.	Fowler, M. Patterns of Enterprise Application Architecture. — Boston : Addison-Wesley, 2018. — 560 p.
31.	Bass, L. Software Architecture in Practice / L. Bass, P. Clements, R. Kazman. — 4th ed. — Boston : Addison-Wesley, 2021. — 560 p.
32.	Newman, S. Building Microservices. — 2nd ed. — O’Reilly Media, 2021. — 600 p.
33.	Kim, G. The Phoenix Project : A Novel about IT, DevOps, and Helping Your Business Win. — Portland : IT Revolution Press, 2018. — 432 p.
34.	Beyer, B. Site Reliability Engineering / B. Beyer et al. — Sebastopol : O’Reilly Media, 2016. — 552 p.
35.	NIST SP 800-92. Guide to Computer Security Log Management. — Gaithersburg : NIST, 2019. — Text : electronic.