Leitfaden für Ihre Netzwerklösung. IP-Sicherheit und Überwachung

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1 Leitfaden für Ihre Netzwerklösung IP-Sicherheit und Überwachung

2 IP-Sicherheit und Überwachung Systeme für die Videoüberwachung und Videosicherheit haben sich weltweit zu strategischen Instrumenten für den Schutz von Unternehmen, die Bekämpfung des Terrorismus und die öffentliche Sicherheit entwickelt. Gleichzeitig steigt auch permanent der Einsatz von Videoüberwachungssystemen für die Verkehrskontrolle und für die Sicherheit in der Kommunalverwaltung. Denn die Tage der Videoüberwachungssysteme, die verpixelte und unscharfe Bilder lieferten, sind gezählt. An deren Stelle sind hochmoderne digitale IP-Kameras und Systeme getreten, die hochauflösende und gestochen scharfe audiovisuelle Daten in Echtzeit abbilden. Entscheidend für die Bereitstellung dieser neuen Technologie ist eine hochleistungsfähige IP-Netzwerkinfrastruktur. Technologische Weiterentwicklungen in der Videoüberwachung Videotechnologien der neuen Generation basieren auf dem Internetprotokoll (IP) und verdrängen zunehmend analoge Videoüberwachungssysteme. Zudem erstellen HD-Kameras mit hoher Megapixel-Auflösung und hochqualitativen Objektiven Vollbewegungsvideos in Echtzeit. Für die Bereitstellung dieser hochauflösenden audiovisuellen Echtzeitdaten sind allerdings Hochgeschwindigkeits-IP-Netzwerke erforderlich, die unterbrechungsfrei arbeiten und höchste Qualität sicherstellen. 2 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

3 IP-Videoüberwachungssysteme sind mit mehreren Kameras ausgerüstet, die an Videospeicherserver angeschlossen sind, um die audiovisuellen Datenströme aufzuzeichnen und zu verarbeiten. In einer Einsatzzentrale oder einem sogenannten Hub werden diese audiovisuellen Daten in Echtzeit dargestellt und überwacht. Eine Vielzahl der IP-Sicherheitskameras verfügen über Schwenk- und Neigefunktionen bis zu 360 Grad und werden in der Einsatzzentrale ferngesteuert. Um das IP-Videonetzwerk zu unterstützen und die Fernsteuerung und den Fernbetrieb der Kameras sicherzustellen, ist ein IP/Ethernet-Netzwerk erforderlich, dessen Design und Funktionalität gezielt auf IP-Videoanwendungen ausgerichtet ist. IP-Sicherheitskameras werden in allen erdenklichen Einrichtungen und für diverse Anwendungsbereiche eingesetzt: unter anderem zur Sicherung von Straßen, Außenwänden von Gebäuden, Gebäuden selbst sowie Fluren und Parkplätzen. Im Einsatz sind dabei unterschiedliche fest installierte oder bewegliche Kameras, die für diverse Anwendungsgebiete konzipiert sind. So erfüllen sie unter anderem die Ansprüche von militärischen Einrichtungen oder entsprechen den Anforderungen der öffentlichen Hand, der Versorgungsunternehmen und Privatwirtschaft, des medizinischen Sektors und Einzelhandels, Gastgewerbes sowie Verkehrsund Bildungssektors. Damit diese Anforderungen erfüllt werden und die Systeme an den unterschiedlichsten Einsatzorten in Gebäuden oder im Freien optimal funktionieren können, sind betriebssichere und leistungsstarke IP-Netzwerke gefordert. Diese IP-Netzwerke verbinden Kameras in Gebäuden, auf Dächern oder an Verkehrsampeln mit den Servern und der Einsatzzentrale, in der die Überwachung stattfindet. Aufgrund der verschiedenartigen Anwendungsbereiche und Umgebungen sowie der unterschiedlichen Kameratypen ist eine adaptive Netzwerkinfrastruktur unerlässlich, die skalierbar und optimal auf die jeweiligen Anforderungen ausgerichtet ist. IP-Sicherheit und Überwachung 3

4 Allied Telesis sorgt für die IP-Verbindung Allied Telesis wurde 1987 gegründet und ist Spezialist für IP/Ethernet-Technologie. Seit mehr als 20 Jahren ist das Unternehmen weltweit Vorreiter für die Bereitstellung von zukunftsweisenden IP-Zugangslösungen auf dem Enterpriseund Telekom-Markt. Entsprechend bietet Allied Telesis rund IP/ Ethernet-Produkte in den Kategorien Medienkonverter, Netzwerk Interface Karten (NICs), Layer 2 und 3 Ethernet Switches, Router, integrierte Multiservice Access Platforms (imap) sowie intelligente Multiservice Gateways (img). Das Unternehmen ist Wegbereiter bei der Übertragung von audiovisuellen Daten über IP und entwickelt hochmoderne Ethernet Switches, Multiservice Gateways sowie IPvideofähige Zugangsprodukte der Carrier-Klasse. Tatsächlich wurde die Plattform von Allied Telesis für die ersten kommerziellen IPTV- Dienste weltweit eingesetzt. Durch umfangreiches Know-how in den Bereichen Video und IP-Funktionalität sichert Allied Telesis die Bereitstellung von hochauflösenden IP-Videosystemen in Topqualität. IP-Videoüberwachungs- und Sicherheitssysteme benötigen leistungsfähige und robuste Netzwerke an den Orten, an denen sich Kameras, Server- und Datenzentren sowie Überwachungszentralen befinden. Allied Telesis liefert eine Produktlinie und Technologien, die an jedem dieser Standorte funktionell und sparsam eine komplette und durchgehende Netzwerklösung bereitstellen. Dazu gehören Geräte, die speziell für den Einsatz im Freien konzipiert wurden sowie Hub- und Aggregationslösungen. Darüber hinaus bietet Allied Telesis mit AlliedView NMS integrierte Management-, Diagnoseund Überwachungswerkzeuge. Netzwerkbetreiber können auf dieser Basis sämtliche Bestandteile eines Sicherheitsnetzwerkes mit den intelligenten Geräten von Allied Telesis konfigurieren, überwachen, diagnostizieren und verwalten. Die Lösungen von Allied Telesis sichern die Verbindung, die für ein IP-Videoüberwachungsnetzwerk essentiell ist - von der Anbindung der Kameras über den Rücktransport der audiovisuellen Daten bis hin zur Verteilung via: Power over Ethernet (PoE) mit bis zu 30W pro Port 10/100TX und BX Optical-to-Electrical (O/E) Medienkonverter 100 Mbps, Gigabit und 10 Gigabit optisches Ethernet 4 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

5 Bedeutung der IP-Videofunktionalität IP-Multicast (IGMP) IP-Multicast basiert auf dem Internet Group Management Protocol (IGMP) und ermöglicht die Übertragung von audiovisuellen Daten aus einer Videoquelle an eine Gruppe von Empfängern in einer einzigen Instanz und kann dadurch Netzwerkkapazität sparen. IGMP verwendet eine Reihe von Join - und Leave -Steuerungsnachrichten. Damit empfangen Clients Videodaten und benachrichtigen den Host darüber, das Video zu übertragen. IGMP nutzt die für eine Gruppe reservierten IP-Adressen und einen speziell für Video-Multicasting vorgesehenen Adressbereich. Die Konfiguration des IGMP erfolgt entweder per Layer 2 Bridgingfunktion (IGMP-Snooping) oder Layer 3 Routingfunktion über VLANs (IGMP Proxy Routing). Allied Telesis unterstützt sowohl das IGMP Layer 2 Snooping Protokoll als auch Layer 3 Multicast Routing Protokolle. Abhängig von der Größe und vom Design des IP-Sicherheitsnetzwerkes lassen sich die Systeme für eine Bridging oder eine umfassendere Routing- Methode konfigurieren. Somit steht eine skalierbare Lösung von kleinen bis hin zu sehr großen Überwachungsnetzen zur Verfügung. Bestehende kleine Infrastrukturen können einfach zu großen, gerouteten Netzen migriert werden. Real-Time Streaming Protocol (RTSP) In vielen Fällen werden audiovisuelle Daten in IP-Netzwerken in Echtzeit direkt von der Kamera zum Host gestreamt. Hierbei wird eine Punktzu-Punkt Übertragung verwendet, welche als Unicast bezeichnet wird. Das RTSP-Protokoll verwendet Unicast als Übertragungsmechanismus von audiovisuellen Daten. Alle Zugangsplattformen von Allied Telesis unterstützen Unicast auch zusammen mit Multicast-Video Traffic. Dabei wird Unicast vor allem zwischen Kameras und Servern als Punkt-zu-Punkt Lösung für das Video-Streaming eingesetzt. IP Quality of Service (QoS) Die Implementierung von Quality of Service hat allerhöchsten Stellenwert bei Allied Telesis, denn dies schafft die Voraussetzung für die Bereitstellung von Video und Sprachdaten mit höchster Qualität und unabhängig von eventuell zusätzlich, auf gleicher Infrastruktur zu übertragenden Informationen. QoS ermöglicht Benutzern, die Datenpakete zu klassifizieren, in Dienste einzuteilen und diese zu priorisieren. Die Klassifizierung der Datenpakete kann an Hand von verschiedenen Kriterien erfolgen, wie zum Beispiel Layer 2 Informationen (IEEE 802.1p) oder auch Layer 3 Informationen. Werden beispielsweise in einem Netzwerk mehrere Dienste durchgeführt (zum Beispiel die IP-Videoüberwachung per Kamera sowie Verkehrskontrollen für ein Signal auf demselben Leitungsmast), können unterschiedliche Dienstklassen mit jeweils eigener Klassifizierung und Priorität zugeordnet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Leistung und Qualität beider Dienste nicht durch einen Zugangskonflikt herabgesetzt wird. Allied Telesis unterstützt auch erweiterte Funktionalitäten wie Rate Shaping, Rate Limiting und Traffic Policing sowie IP-Funktionen wie DiffServ. IP-Sicherheit und Überwachung 5

6 Geringe Verzögerungszeiten Allied Telesis nutzt Chip- und Software-Designs, um äußerst niedrige Latenzzeiten für die Video- Übertragung sicherzustellen, da sich die digitale Videoqualität in Echtzeit durch hohe Verzögerungszeiten oder Zwischenspeicherung verschlechtern kann. Der technische Vorsprung von Allied Telesis Produkten wurde in einem Test von dem unabhängigen Institut Binary Testing bestätigt. Verfügbarkeit Besonders für Überwachungslösungen ist eine 100%ige Verfügbarkeit der Infrastruktur unerlässlich. Allied Telesis bietet verschiedene Technologien und Mechanismen an, welche bei entsprechender Netzwerkarchitektur einen unterbrechungsfreien Dienst auch im Fehlerfall garantiert. Neben standardkonformen Technologien wie Spanning Tree und Rapid Spanning Tree unterstützen eine Reihe von Ethernet Switches und imap Zugangsplattformen der Carrier-Klasse von Allied Telesis die Ethernet Protection Switch Ring- Technologie (EPSR), um Redundanzen im Transportnetzwerk zu erreichen. Die EPSR-Technologie bietet eine Ausfallsicherheit der Switches von unter 50 Millisekunden und Hitless Protection für das Video-Streaming, falls eine Unterbrechung oder ein Ausfall auftreten sollte. Zusätzlich kann über Stacking, Link Aggregation (LAG) und den redundanten Aufbau von Produkten höchste Verfügbarkeit garantiert werden. Layer 2 oder Layer 3 für IP-Video Die Wahl zwischen der Implementierung einer einfacheren Lösung zur Konfiguration von Layer 2 IP-Videonetzwerken oder eines Layer 3 Routed Videonetzwerks ist abhängig von der Größe des Netzwerks und dem Anwendungsbereich. So benötigen kleine bis mittelgroße IP- Videoüberwachungs-Installationen in der Regel ein weniger komplexes Netzwerk. In diesen Fällen kommt eine Layer 2 Architektur zum Einsatz. Installationen in größeren Netzwerken oder Installationen, bei denen nicht nur Video im Netz transportiert werden soll, benötigen in der Regel ein komplexeres Netzwerk. Bei großen Netzwerken kommt oft Layer 3 Routing zum Einsatz. Durch eine Segmentierung in mehrere IP Netze (Broadcast Domänen) erzielt man ein robusteres Gesamtkonzept und bessere Verwaltungsmöglichkeiten. Das Routing zwischen den IP Netzen ermöglicht es, die Dienste zu kontrollieren und die Videos in diversen Unternetzwerken zu platzieren. 6 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

7 Allied Telesis bietet sowohl Layer 2 Switches als auch Layer 3 Switches oder je nach Bedarf auch die Konfiguration eines Layer 3 Switches als Layer 2 Gerät. Auch die img Gateway Produkte und imap Zugangsplattform der Carrier- Klasse von Allied Telesis unterstützen sowohl Layer 2 Funktionen als auch Layer 3 Funktionen. Die Produkte fungieren als Bausteine für den Aufbau des jeweils optimalen Netzwerkes an jedem beliebigen Standort und erzielen höchste Skalierbarkeit und Flexibilität für optimale Leistung und Wirtschaftlichkeit. Partnerschaften von Allied Telesis im Bereich IP-Videoüberwachung Allied Telesis unterhält strategische Partnerschaften mit einigen marktführenden Anbietern von IP- Kameras und Systemen, Distributoren und Integratoren. Dadurch profitieren Kunden von einer Komplettlösung. Das Unternehmen arbeitet mit Partnern zusammen, um die Interoperabilität herzustellen und sichert damit, dass die Systeme die Leistungserwartungen erfüllen und durchgängig zuverlässig arbeiten. Allied Telesis und die Lösungspartner des Unternehmens bieten Kunden integrierte Angebote, so dass Kunden nicht auf verschiedene Anbieter zurückgreifen müssen. Durch diese Partnerschaften entsteht umfangreiches Wissen und die erforderliche Expertise für die Bereitstellung eines voll funktionsfähigen und hochperformanten IP-Netzwerkes, das Bestandteil der kompletten IP- Überwachungslösung ist. Der Einsatz von IP- Videoüberwachungssystemen im Rahmen von Partnerschaften verringert insgesamt die Komplexität und schafft Zeit und Raum für die Installation sowie die Durchführung von Tests und Optimierung. Zudem wird sichergestellt, dass Leistungsanforderungen durchgehend erfüllt werden. Die Partnerschaften von Allied Telesis im Bereich IP- Video bieten Kunden die Flexibilität, die beste Lösung für die jeweilige Anwendung und Anforderung sowie das vorhandene Budget zu wählen und dabei auf branchenführende Geräteanbieter, VARs und Integratoren zuzugreifen. Allied Telesis erfüllt gerne Wünsche seitens der Kunden in Bezug auf die Auswahl eines Partners oder auch bezüglich einer schlüsselfertigen Lösung. Mit einem kompletten Serviceangebot kann von Allied Telesis ein speziell auf die Kundenanforderungen zugeschnittenes Netzwerk geplant und installiert werden. Auch beim Betrieb unterstützt Allied Telesis Kunden, um eine optimale und störungsfreie Infrastruktur während des gesamten Lifecycles zu gewährleisten. IP-Sicherheit und Überwachung 7

8 Einsatz eines einzelnen Switch für kleinere Videoüberwachungssysteme Generell sind IP-Kameras sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden positioniert und das Sicherheitsüberwachungszentrum befindet sich beispielsweise auf dem Firmengelände selbst. Diese Art der Anwendung wird häufig bei folgenden Gebäuden eingesetzt: Bürogebäuden Staatlichen und kommunalen Einrichtungen oder Einrichtungen des Bundes Forschungs- und Entwicklungszentren (mit hoher Sicherheitsstufe) Hotels, Unterhaltungsstätten und dem Gastgewerbe Banken und Finanzgebäuden Für diese Szenarien eignet sich abhängig von der Anzahl der IP-Kameras und Clients, die angeschlossen werden, ein einzelner 12-, 24- oder 48-Port Ethernet Switch. In den meisten Fällen wird hier die Layer 2 Funktionalität, unter anderem IGMP-Snooping, Querying und möglicherweise auch Filtering eingesetzt. Falls andere Daten beziehungsweise auch Sprache im Netzwerk übertragen werden sollen, steht optional auch das Layer 3 VLAN-Routing zur Sicherung der Qualität der verschiedenen Services zur Verfügung. Idealerweise wird zudem Power over Ethernet (PoE) verwendet, um die Stromversorgung vom Switch zu den Fernsteuerungskameras zu gewährleisten. In punkto Port-Kapazität und Bandbreite sind die AT-8000S und die AT-8000GS Serie die optimale Wahl für diese Szenarien: Sie weisen einen herausragenden wirtschaftlichen Nutzen und hervorragende Funktionen auf. Abbildung 1 zeigt den einfachen Aufbau eines IP-Sicherheitsnetzwerks mit einem einzelnen Switch der 8000S Serie mit PoE, 24- oder 48-Port. Die auf der AT-8000S/GS Serie basierende Referenzlösung verfügt über folgende Kernfunktionen: Der Switch versorgt die Fernsteuerungskameras in den Gebäuden sowie im Freien via PoE mit Strom. Je nach Bedarf übernimmt der Switch die Realisierung der Zugangssicherheit zum Netzwerk und der angeschlossenen Geräte (IEEE 802.1x oder MAC-basierte Authentifizierung). Server können vom Switch direkt an Gigabit-Ports angeschlossen werden und bieten hohe Durchsatzraten, um eine hochauflösende Videobearbeitung und Videospeicherung in Echtzeit zu erzielen. Die Switches der 8000S/ GS Serie unterstützen sowohl den Multicast-Datenverkehr als auch Unicast-Feeds und führen IGMP- Querying aus, um Multicast-Pakete intelligent an die Hosts zu verteilen, die diese angefordert haben. Der Switch der 8000S/GS Serie sendet zudem IGMP-Abfragen, um die Client-Mitgliedschaft von IGMP-Gruppen aufrechtzuerhalten und den Datenverkehr effizient zu verteilen. Damit lassen sich Ereignisse verhindern, die einen unnötigen und ungewollten Multicast- Datenverkehr erzeugen und das Netzwerk unnötig belasten. 8 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

9 Alternativlösungen Falls eine redundante Stromversorgung benötigt wird, kann der Switch der 8000S/GS Serie entweder durch AT-9424T/POE oder AT-8624POE Switches ersetzt werden. Während die Funktionalitäten identisch sind, weisen manche Modelle unterschiedliche Port- Dichten auf und bieten gegenüber der 8000S/GS Serie zusätzliche Redundanz. Bisweilen werden in einigen Szenarien nur wenige Kameras und ein einziger Host eingesetzt, so zum Beispiel bei einem kleinen Einzelhandelsgeschäft oder auch, wenn aufgrund der Entfernung der Einsatz von Glasfaser erforderlich ist. Für diese Anwendungsbereiche stehen die Medienkonverter und PoE-Injektoren von Allied Telesis als skalierbare und kosteneffiziente Lösung zur Verfügung. Beispiele für diese Produkte sind der PoE-Injektor AT-6101G sowie die Fiberto-PoE Medienkonverter AT-PC2002POE und AT-PC232/POE. Darüber hinaus bietet Allied Telesis Alternativlösungen für IP-Sicherheitskameras ohne PoE- Unterstützung. Beim Einsatz eines kleinen und wirtschaftlich attraktiven AT-6102G PoE Splitters für die direkte Anbindung der Kamera kann die Stromversorgung der Standard- PoE-Leitung entnommen und für die Kamera bereitgestellt werden. Der Benutzer wählt dafür einen Bereich zwischen 5 und 12 Volt. Servers 8000S/24POE Clients 1 Gigabit link 10/100 link Cameras Abbildung 1 IP-Sicherheit und Überwachung 9

10 Hochverfügbare IP-Switch Lösungen für kleinere Installationen FS G Servers PC232/POE 8000S 9924T Cameras Cameras 100Mbps fiber link 1 Gigabit copper link 10/100 copper link Abbildung 2 Auch bei manchen kleineren IP- Sicherheitsnetzwerken sind aufgrund des Einsatzbereiches eine hohe Redundanz und sehr hohe Verfügbarkeit extrem wichtig. Beispiele dafür sind: Militärische Anlagen und Verteidigungsanlagen Öffentliche Versorgungseinrichtungen Sicherheitslabors Notdiensteinrichtungen Der Switch der 9924 Serie von Allied Telesis ist aufgrund der Leistungsstärke die Ideallösung für diese Hochverfügbarkeitsanwendung. Der komplett ausgestattete Layer 3+ Ethernet Switch unterstützt die umfassende QoS-Funktionalität, IP-Sicherheit, Routing und natürlich IGMP Multicast-Funktionen. Zusätzlich ermöglicht der Switch der 9924 Serie Hot-Swap-Stromversorgung und garantiert damit höchste Betriebssicherheit. Clients Da die 9924 Serie jedoch PoE nicht unterstützt, können die PoE-Injektoren der 6100 Serie eingesetzt werden, um die Kameras per Ethernet- Verkabelung mit Strom zu versorgen. Die Medienkonverter AT-PC232/POE können bei Einsatz von Glasfasern ebenfalls für Kameras verwendet werden, die abseits des Switches positioniert sind. Abbildung 2 zeigt eine typische Anwendung einer IP- Sicherheitsnetzwerktopologie mit einem Switch der 9924 Serie sowie peripheren PoE-Geräten. Alternativlösung Der Layer 3+ Ethernet Switch der x600 Serie mit PoE kann verwendet werden, um die erforderliche Hardware- Redundanz mit PoE-Funktionalität bereitzustellen. Zudem ist der Switch der x600 Serie stapelbar (Stacking) und gewährleistet eine Uplink und Hardware-Redundanz durch die Allied Telesis VCStack Technologie. Single Point of Failures werden durch Einsatz von zwei NICs beseitigt, die zu einer Link Aggregation Group (LAG) mit den Servern zusammengefasst werden. Dabei ist jeweils ein Server an jedes Chassis im Stapel angeschlossen. Ähnliche Stackoptionen können durch die Switches SwitchBlade x908 oder die x900 Serie von Allied Telesis zur Verfügung gestellt werden. 10 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

11 Mittelgroße IP-Sicherheitslösung: Switch Netzwerk Clients 8000GS Servers 8000S/24POE RSTP Layer 2 Stack 8000GS Clients Abbildung 3 1 Gigabit link 10/100 link Link aggregation 8000S/24POE 8000S/24POE Access Core In vielen IP-Sicherheitsszenarien werden mehrere Kameras innerhalb und außerhalb von verschiedenen Gebäude-Clustern eingesetzt. In diesen verteilten Architekturen wird pro Gebäude ein Switch (Access Switch) benötigt. Die Access Switches wiederum sind an einem zentralen Aggregation Switch angeschlossen, an dem sich auch die Server und Kontrollzentrale befinden. In der Regel werden diese Lösungen in folgenden mitteständischen Organisationen eingesetzt: Medizinischen Einrichtungen und Krankenhäusern Unternehmen / Bürogebäuden Einkaufszentren mittlerer Größe Bildungseinrichtungen mittlerer Größe Mehrstöckigen Wohn- und Geschäftsgebäuden (Apartments, Wohnanlagen oder Hotels) Die Access Switches verfügen generell über Layer 2 Funktionen und Port- Kapazitäten, die an die Anzahl der Kameras oder Clients angepasst werden, um alle Standorte anzubinden. Der zentrale Aggregation Switch ist oft ein Layer 3 Switch, der eine Gigabit Glasfaserkonnektivität für die Access Switches sowie eine Gigabit Anbindung zu den Servern bereitstellt. Um ein hohes Maß an Verfügbarkeit zu erzielen, muss das Netzwerk eine Verbindungsredundanz mit Ausfallschutz bieten und Netzwerkkonvergenz im Falle eines Ausfalles in einem akzeptablen Zeitrahmen ermöglichen, damit der Betrieb sichergestellt ist. In einer wie hier dargestellten verteilten Umgebung wird das Netzwerk in Core und Access unterteilt. Die gesamte Netzwerktopologie zwischen den Core Switches und Access Switches bildet ein Ring mit Verbindungsausfallfunktion unter Verwendung des Rapid Spanning- Tree Protocol (RSTP). Die Access Switches sorgen für die Verbindung zu IP-Kameras und gewährleisten nach Bedarf die PoE- Stromversorgung. Zudem sichern die Switches per IGMP-Snooping die intelligente Verteilung der Multicast- Pakete, IGMP-Filtering, falls eine zusätzliche Kontrolle des IGMP-Signaling erforderlich ist sowie RSTP, um die Verbindungs-/Knoten-Fehlertoleranz im Netzwerk zu ermöglichen. Die Access Switches sind untereinander im Ring verbunden und die beiden Aggregation Switches als Stack konfiguriert, die ebenfalls Bestandteil der Ringtopologie sind. IP-Sicherheit und Überwachung 11

12 Die Core Switches stellen die Verbindung zwischen Server und Client PCs her und erhalten Video-Feeds der IP-Kameras von den Access Switches, die diese Daten an die Server leiten. Im Gegenzug erhalten die Core Switches Multicast-Daten von den Servern und stellen sie interessierten Clients zur Verfügung. Core Switches besitzen ausreichend Bandbreite für dieses hohe Datenvolumen, unterstützen IGMP- Snooping und Querying-Funktionalität sowie RSTP. Geeignet für den Einsatz in dieser Anwendung sind unter anderem folgende Switches: Access: AT-8000S/24POE oder AT-8000S/48POE Core: Stacked AT-9924 oder SwitchBlade x908 Mit dieser Lösung wird eine hohe Betriebssicherheit erzielt, da die Core Switches redundant ausgelegt sind. Im Falle eines Ausfalls berechnet RSTP die Netzwerktopologie neu, um die Verbindung mit allen Knoten im Netzwerk wiederherzustellen. Je nachdem, wo eine Unterbrechung stattfindet, wird der Datenstrom durch den schnellen Übertragungsmechanismus RSTP in unter einer Sekunde wiederhergestellt. Allenfalls benötigt RSTP 5 bis 15 Sekunden für die Wiederherstellung der Konnektivität, wenn es sich ausschließlich um Punkt-zu-Punkt Verbindungen handelt. Bei dieser Lösung muss aber nicht nur die Konnektivität wiedererlangt werden, sondern auch die korrekte Multicast-Weiterleitung durch die Switches wiederhergestellt werden. Aus diesem Grund führt die IGMP-Abfragequelle eine Aktualisierung der IGMP-Weiterleitungseinträge der Switches durch. Mit IGMP Query Solicitation von Allied Telesis (SwitchBlade x908, x900 und 9924 Serie) kann der Multicast-Pfad innerhalb einer oder zwei Sekunden nach der RSTP Rekonvergenz wiederhergestellt werden. Auf Basis dieser Funktion erzwingt der Switch eine sofortige generelle Abfrage, sobald eine RSTP Topologieänderung erkannt wird. Nach dem Ausfall eines Zugangsknotens fallen sämtliche Kameras aus, die an diesen Knoten angebunden sind. Wie bereits vorstehend erläutert, lässt sich die Konnektivität der übrigen Kameras mit den Servern schnell wiederherstellen. Der Ausfall eines Core Switches führt nicht zum Verlust der Server-Konnektivität, da die Verbindungsaggregation über Teamed NICs eine Verbindung zu beiden Core Switches sicherstellt. Verwenden die Client-Geräte kein NIC Teaming, stehen die Clients, die an den ausgefallenen Core Switch angeschlossen sind, nicht zur Verfügung. Erst nach der RSTP Rekonvergenz und Aktualisierung des IGMP-Signaling stehen alle Kamera- Feeds wieder bereit. Alternative Produkte und Zubehör Weitere geeignete Switches von Allied Telesis für ein Netzwerk mit ähnlichen Funktionen: Core switches: SwitchBlade x908, x900 und x600 Serie Access switches: AT-9424T/POE und AT-8624POE In einem mittelgroßen Netzwerk können Legacy-Switches auch ohne PoE-Unterstützung wiederverwendet werden und optional einen kostengünstigen PoE-Injektor (AT-6101G) von Allied Telesis einsetzen. Zudem können Medienkonverter mit PoE für die Verbindung von IP-Kameras über einen langen Glasfaserstrang eingesetzt werden. 12 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

13 Mittelgroße hochverfügbare IP-Sicherheitslösung: Switch Netzwerk Servers POE x900 Series Clients 8000S/24POE Core Gigabit fiber link 1 Gigabit copper link 10/100 copper link DC power Link aggregation Non PoE Camera 6102G 8000SPC2002POE Abbildung 4 Access Diese Lösung ähnelt der bereits beschriebenen Lösung. Allerdings sind in diesem Szenario Service- Ausfallzeiten nicht zulässig. Da Video Echtzeitdaten in punkto Latenz und Pufferung sensibel sind, muss die Ausfallsicherung (Netzwerk Architektur) in Szenarien mit absoluter Hochverfügbarkeitsanforderung in einem Bereich von 50 Millisekunden liegen. In der Regel ist diese Höchstverfügbarkeit in folgenden Einsatzbereichen erforderlich: Militär und Verteidigung Sicherheitseinrichtungen (zum Beispiel Gefängnisse) Flughäfen und anderen Einrichtungen, in denen Terrorismusgefahr herrscht Sicherheitslabors und Forschungseinrichtungen Die virtuelle Chassis Stacking Lösung (VCStack) von Allied Telesis kann gemeinsam mit der Link-Aggregation (LAG) Technologie eingesetzt werden, um eine Höchstverfügbarkeit zu sichern. Mit diesem Ansatz wird die Netzwerktopologie und Konfiguration vereinfacht und die Bandbreite effizienter genutzt. Dabei bilden zwei Switches der x900 Serie den Netzwerk-Core. Jeder Access Switch ist an die Core Switches über zwei aggregierte Verbindungen angeschlossen, wobei jedem Stack- Mitglied eine Verbindung zugeordnet ist. Die Verbindungsaggregation lässt sich realisieren, da die beiden Core Switches ein Single Virtual Chassis bilden. Mit dieser Topologie wird ein loopfreies Netzwerk mit Verbindungsund Core Switch-Redundanz erzielt. Anwendungsserver und optional Clients können zudem mit zwei oder mehreren NICs ausgestattet werden. Um resiliente Verbindungen zum Netzwerk-Core zu ermöglichen, kann NIC Teaming eingesetzt werden. Ein wesentlicher Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass kein Single Point of Failure im Netzwerk entsteht und im Fall eines Verbindungsausfalls keine Service- Ausfälle auftreten. Alternative Produkte und Zubehör Zu den alternativen Produkten von Allied Telesis, die VCStack unterstützen, gehören die SwitchBlade x908 Serie und x600 Serie. In einem mittelgroßen Netzwerk können Legacy-Switches ohne PoE Support natürlich auch verwendet werden, indem Sie zusammen mit PoE-Injektoren (AT-6101G) eingesetzt werden. Medienkonverter mit PoE- Unterstützung können zudem verwendet werden, um IP-Kameras über einen langen Glasfaserstrang zu betreiben. IP-Sicherheit und Überwachung 13

14 Umfassende verteilte IP-Sicherheitsnetzwerke: Switch Netzwerk Servers 8000S/24POE SwitchBlade x908 x900-24xt 8000S/24POE SwitchBlade x Gigabit link 1 Gigabit link 10/100 link x900-24xt x900-24xt 8000S/24POE 8000S/24POE 8000S/24POE Abbildung 5 Videoüberwachungssysteme, die in großen Campusnetzwerken oder Netzwerken in Ballungsräumen eingesetzt werden, greifen meist auf eine Infrastruktur zu, die für eine Vielzahl von Anwendungen und Diensten entwickelt wurde. Diese Art von Netzwerk unterstützt eine sehr hohe Zahl von Endanwendern und ist extrem betriebssicher, kontrollierbar und skalierbar. Anwendungen dieser Art finden sich häufig in folgenden Bereichen: Netzwerken für die städtische oder kommunale Straßenüberwachung sowie öffentlichen Überwachungsnetzwerken Städtischen oder kommunalen Verkehrsüberwachungsnetzwerken Transport- und Nahverkehrsnetzwerken Großen Bildungseinrichtungen (Universitätsgelände) Großen Gewerbegebieten Großen Einkaufszentren Militärstützpunkten 14 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

15 Häufig werden in einem Netzwerk auch andere Daten übertragen, zum Beispiel auch andere Echtzeitdaten wie Videokonferenzen oder auch Voice over IP Daten. Diese Anforderungen werden durch ein Netzwerkdesign erfüllt, in dem unterschiedliche Dienste in separate VLANs aufgeteilt sind und über eine Ringtopologie übertragen werden, wobei die Ringtopologie durch einen extrem schnellen Ausfallsicherheitsmechanismus geschützt wird. Allied Telesis nutzt Ethernet Protected Switching Ring (EPSR) als Fast-Failover Ring Protection Solution. Dieses extrem zuverlässige und hochperformante Ring Protection Protocol sorgt für die Wiederherstellung der Verbindung innerhalb von 50 Millisekunden nach einem Verbindungsausfall. Dienste wie die Videoüberwachung können über ein oder mehrere VLANs bereitgestellt werden, die über die EPSR Ringe ausgeführt werden. Daten auf Layer 2 oder Layer 3 sind zwischen den Ringen und dem zentralen Standort geschaltet. x908 im VCStack transportiert die audiovisuellen Datenströme von den Ringen zum Server und zu den Client- Geräten am zentralen Standort. Das Netzwerkdesign ist extrem skalierbar und stellt darüber hinaus Tausenden von Endbenutzern und Hunderten Überwachungskameras zuverlässige Netzwerkdienste zur Verfügung. Greifen mehrere Dienste auf eine Netzwerkinfrastruktur zu, ist sicherzustellen, dass jeder Dienst den erwarteten Quality of Service erzielt und die rechtzeitige Zustellung der Daten sowie der Zugang zu Anwendungen gesichert ist. Bei Bedarf muss auch die Bandbreitennutzung kontrollierbar sein, um zu vermeiden, dass ein einzelner Dienst einem anderen zu viel Bandbreite entzieht. Zudem müssen Datenströme gerade bei schwankungsanfälligen Anwendungen wie Videos problemlos und verlustfrei übertragen werden. Die Switches der SwitchBlade x908 Serie und x900 Serie von Allied Telesis sind extrem leistungsfähige, vielfältig einsetzbare Produkte, die Quality of Service unterstützen und somit das Verhalten von über unterschiedlichen Datenströmen simultan verwalten können. Damit sind die Produkte ideal geeignet für die Bereitstellung von Shared Service Netzwerken mit Echtzeitanwendungen. Ein Verbindungsausfall in einem EPSR- Ring führt zur Wiederherstellung in unter 50 Millisekunden. In der Regel wird ein derartiger Ausfall von Benutzern von Echtzeitdiensten für Video oder Sprache nicht wahrgenommen. Die Applikationen arbeiten ohne Unterbrechung weiter. Und auch der Ausfall eines Bauteils im SwitchBlade x908 VCStack wird nach minimaler Unterbrechung automatisch wiederhergestellt. Eine zuverlässige und skalierbare Struktur wird erzielt durch das gegenüberliegende Positionieren von mehreren Ringen und mehreren SwitchBlade x908 sowie VCStack als Gateway zwischen den Ringen und dem zentralen Standort. Zur vereinfachten Verwaltung, Kontrolle und Problemlösung wird für jeden Ring ein anderes Videoüberwachungs-VLAN genutzt. Der Layer 3 SwitchBlade IP-Sicherheit und Überwachung 15

16 Outdoor-Verkehrs- und Sicherheitsüberwachung per IP bei extremen Temperaturen IT NOC IP Video Servers Media Converter Multi-mode fiber 10G EPSR IP Video Control and Monitoring SwitchBlade x908 Outdoor Mounted IP Cameras Single-mode 100Mbps fiber 10 Gigabit link 1 Gigabit link Abbildung 6 IP-Sicherheitskameras können auf Leitungsmasten, Verkehrsampeln oder auch im Freien an Gebäuden installiert sein. In solchen Netzwerken sind außerdem zahllose Kameras über weite Strecken verteilt. Daher ist es unwirtschaftlich, an jedem Standort einen Switch zu installieren. Darüber hinaus muss Elektronik verwendet werden, die starken Umwelteinflüssen standhält. Häufig werden NEMAstandardisierte Gehäuse für die Stromversorgung eingesetzt, die allerdings keinen angemessen Schutz vor extremer Hitze oder Kälte bieten. Referenzlösung Allied Telesis stellt mit der img 7x6MOD Serie ein Glasfaser-Endgerät der Carrier-Klasse bereit, das für FTTH (Fiber to the Home) und den Einsatz an den Außenbereichen von Wohngebäuden konzipiert wurde. img 7x6MOD hält extremen Temperaturen stand und wird den Umweltspezifikationen des NEBS Level 3 entsprechend in einem luftdichten Gehäuse mit Glasfaser und Elektronikbehälter ausgeliefert. 16 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

17 Mit img 7x6MOD verläuft die Glasfaser von einem zentralisierten Switch zum Leitungsmasten, zur Verkehrsampel oder einem ähnlichen Standort im Freien. Die Entfernung zwischen dem Switch und der IP-Sicherheitskamera kann bis zu 20 Kilometer betragen. Jeder img 7x6MOD verfügt über sechs 10/100TX Ethernet-Ports und ermöglicht den Anschluss von bis zu sechs Kameras pro Einbauort auf demselben oder naheliegenden Leitungsmasten beziehungsweise an Gebäuden in einer Entfernung, die das Cat 5e Ethernet Kabel zulässt. Die img 7x6MOD können mit verschiedenen Glasfaser Uplink Modulen bestückt werden. Zum Beispiel mit einem 100 Mbps aktiven Ethernet Punkt-zu-Punkt Single-Mode Glasfaseruplink, der dann die Verbindung zum Switch herstellen kann. Alternativlösung Als alternative Lösung ist ein Medienkonverter der FS232 Serie für die Konvertierung von Glasfaser auf Kupfer am Einbauort der Kamera denkbar. Auch kann das Produkt verwendet werden, wenn Multi- Mode-Fiber eingesetzt wird, da img 7x6MOD grundsätzlich ein Single-Mode Fiber-Gerät ist. Als einfacher Opticalto-Electrical Medienkonverter kann eine einzelne IP-Kamera vom Switch an eine Single Fiber angeschlossen werden (unterstützt werden die Optionen Single-Mode oder Multi-Mode Fiber). Die Medienkonverter der FS232 Serie bieten eine Unmanaged Lösung. Bei entfernten Kamerastandorten ist dies jedoch generell kein Thema. Medienkonverter sind allerdings nicht vergleichbar mit den höheren Temperaturspezifikationen des img 7x6MOD. Sie eignen sich am besten für die Verwendung in NEMA-standardisierten Gehäusen, die entsprechend der Klassifizierung maximalen Schutz vor Außentemperaturen, Nässe und Feuchtigkeit bieten. Da die meisten IP-Kameras, die in Anwendungen zur Verkehrs- oder Straßenüberwachung zum Einsatz kommen, Zugriff auf die lokale Stromversorgung haben und diese auch nutzen, ist hier PoE weniger relevant. img 7x6MOD kann in einem NEMA-Gehäuse am Boden eines Leitungsmastes montiert und von dort aus mit Strom versorgt werden. Zudem können die img 7x6MOD Geräte auch seitlich eines Gebäudes mit Wechselstrom des Gebäudes versorgt werden. Abbildung 6 zeigt den Einsatz der img 7x6MOD für Outdoor- Anwendungen. Die Verbindungen zum zentralen Switch erfolgen über Glasfaser Single Mode Verbindungen. IP-Sicherheit und Überwachung 17

18 IP-Videosicherheitslösungen Hier finden Sie die Produktmodelle, die wir in den Anwendungsszenarien dargestellt haben und deren Funktionen. Detaillierte Informationen und Datenblätter stehen zur Verfügung unter alliedtelesis.de/products STAPeLBAre Layer 3 ethernet SWITches x600 Serie Intelligente Gigabit Layer 3+ Switches SwitchBlade x908 Modularer Layer 3 Switch 8600 Serie Layer 3 Fast Ethernet Switches und PoE (AT-8624) AT-x900-12X und 24X Gigabit Layer 3+ erweiterbare Switches STAPeLBAre oder STAndALone Layer 2-4 ethernet SWITches 8000GS Serie Managed Stapelbare Gigabit Ethernet Edge Switches 9400 Serie Gigabit Ethernet Layer 3 Switches 8000S Serie Managed Fast Ethernet Switches und PoE AT-9924 Multilayer IPv4 und IPv6 Gigabit Switches 18 IP-Sicherheit und Überwachung alliedtelesis.com

19 Medienkonverter und PoE-Injektoren AT-FS202 und AT-FS232 Zwei-Port Fast-Ethernet Medienkonverter AT-PC2002POE Zwei-Port Gigabit / medienkonvertierender Switch mit PoE AT-PC232/POE Zwei-Port Fast Ethernet / medienkonvertierender Switch mit PoE AT-6101G IEEE 802.3af Single-Port Gigabit Ethernet PoE Injektor AT-6102G IEEE 802.3af Single-Port Gigabit Ethernet PoE Splitter img fiber outdoor GATeWAys img 7x6MOD Serie Gigabit oder aktiver Ethernet Single-Mode Fiber Uplink, 6 x 10/100TX und 2 oder 4 FXS Ports in NEBS 3 Gehäuse img 726 Electronics Tray Ohne Outdoor-Gehäuse für Schaltschrankeinbau und Gestellbauweise IP-Sicherheit und Überwachung 19

20 About Allied Telesis, Inc. Allied Telesis ist führend bei IP/Ethernet-Netzwerk-Lösungen auf dem globalen Markt. Wir bieten innovative, standardbasierende IP-Netzwerke, die nahtlos Sprach-, Videound Datendienste über eine Infrastruktur übertragen. Unternehmenskunden können mit einem einzigen Anbieter vollständige Ende-zu- Ende Netzwerk-Lösungen aufbauen und haben dabei Core- und Edge-Technologien zur Verfügung, die von leistungsstarken 10-Gigabit/s Layer-3-Switches über Netzwerkinterfacekarten bis hin zu Medienkonvertern reichen. Allied Telesis bietet außerdem ein breites Portfolio an Access-, Aggregation- und Backbone-Lösungen für Service-Provider. Unsere Produktpalette reicht von industrieweit führenden Media-Gateways, die den Anschluss von Heim- und Unternehmenskunden an Sprach-, Video- und Datendienste gestatten bis hin zu Chassis basierenden High-End-Plattformen für skalierbare und leistungsfähige Netzwerke. Das flexible Service- und Support-Programm von Allied Telesis ist maßgeschneidert für zahlreiche Bedürfnisse und ist dabei so ausgelegt, dass Ihre Investitionen in Allied Telesis-Hardware perfekt geschützt wird. Besuchen Sie uns online unter alliedtelesis.de Americas Headquarters North Creek Parkway Suite 100 Bothell WA USA T: F: Asia-Pacific Headquarters 11 Tai Seng Link Singapore T: F: EMEA Headquarters Via Motta Chiasso Switzerland T: F: alliedtelesis.de 2011 Allied Telesis Inc. All rights reserved. Information in this document is subject to change without notice. All company names, logos, and product designs that are trademarks or registered trademarks are the property of their respective owners. EMEA2159_de Rev B

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