HÖHERE TECHNISCHE BUNDESLEHRANSTALT WIEN 3, RENNWEG 89B Höhere Abteilung für Informationstechnologie Höhere Abteilung für Mechatronik

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1 HÖHERE TECHNISCHE BUNDESLEHRANSTALT WIEN 3, RENNWEG 89B Höhere Abteilung für Informationstechnologie Höhere Abteilung für Mechatronik Projektnummer: 3R IT Wien, im September 2017 Antrag um Genehmigung einer Aufgabenstellung für die DIPLOMARBEIT Schuljahr: 2017/18 Anzahl Beiblätter: 17 Thema: Atlas (Erneuerung des Schulnetzes) Aufgabenstellung: Projekt Atlas kümmert sich um das Corporate Network der HTL3R, welches ein historisch gewachsenes Netz mit teils alten Komponenten darstellt. Ziel der Diplomarbeit ist es, das Schulnetz fit für die Zukunft zu machen. Kabelstrecken sollen ersetzt werden, ein neues WLAN installiert werden. Um das neue Netz auch besser administrieren zu können, soll zudem umfassend dokumentiert werden. Kandidaten: Projektleiter Benjamin Soucek Klasse 5CN Individuelle Betreuung SDO Unterschrift Kandidaten Stellv. Projektleiter Stefan Gumprecht 5CN KUS Felix Koroknai 5CN SDO Simon Frittum 5CN KUS Christoph Eigner 5CN KUS Betreuer: Individuelle Betreuung (Hauptbetreuung): Unterschrift Christian Schöndorfer Individuelle Betreuung (Hauptbetreuung Stv.): Clemens Kussbach Als Diplomarbeit zugelassen Datum... AV Dr. Gerhard Hager Datum.. LSI Mag. Bernadette Frauscher

2 Executive Summary The corporate network of the HTL3R was designed eight years ago, since then the requirements to the school network are due to technological developments outdated. These technical problems are amplified because of grown structures and the result is a network which is barely manageable. Objectives The objectives of the diploma thesis are the documentation of the current situation, the consolidation of the network, the implementation of physical changes to the topology, an analysis on the network which features need improvement, the actual implantation of these changes, and final, the testing process of these changes. Risks The top risks are from technical nature, like failing Switches, weakly convergent Routing, and many more. To counteract these risks, a detailed planning is needed. To minimize collateral damage, the school administration is to be informed when major changes to the network are being made. Milestones (Table of the most important milestones) Date Milestone The new Fortinet Access Points are mounted The network diagram is created The physical changes are finished The CN is consolidated A new routing concept is implemented The new WLAN is operational December 2017 Draft presentation of the diploma thesis March 2018 Final presentation of the diploma thesis April 2018 Budget and Resources Inspection of the diploma thesis The needed hardware is already present. Only a domain and a webserver for hosting the diploma-thesis-website is needed, and five shirts which represent our team. The costs will be covered by the team. Project budget 325 Costs for school 0 Total man hours 1000 h. Diplomarbeit Antrag Seite 2 von 18

3 Inhaltsverzeichnis 1 PROJEKTIDEE AUSGANGSSITUATION BESCHREIBUNG DER IDEE PROJEKTZIELE HAUPTZIELE OPTIONALE ZIELE NICHT ZIELE INDIVIDUELLE AUFGABENSTELLUNGEN DER TEAMMITGLIEDER IM GESAMTPROJEKT PROJEKTORGANISATION GRAFISCHE DARSTELLUNG (EMPOWERED PROJEKTORGANISATION) PROJEKTTEAM SCHNITTSTELLEN ZU ANDEREN TEAMS PROJEKTUMFELDANALYSE GRAFISCHE DARSTELLUNG BESCHREIBUNG DER WICHTIGSTEN UMFELDER RISIKOANALYSE BESCHREIBUNG DER WICHTIGSTEN RISIKEN RISIKOPORTFOLIO RISIKO GEGENMAßNAHMEN MEILENSTEINLISTE PROJEKTRESSOURCEN PROJEKTRESSOURCEN: SOLL IST VERGLEICH PERSONELLE RESSOURCEN BUDGET GEPLANTE EXTERNE KOOPERATIONSPARTNER GEPLANTE VERWERTUNG DER ERGEBNISSE Diplomarbeit Antrag Seite 3 von 18

4 1 Projektidee 1.1 Ausgangssituation Das CN der HTLW3R wurde vor 8 Jahren grundlegend entworfen, damals geltende Anforderungen sind aufgrund von Schul- und technischen Entwicklungen, sowie neuerer Gerätehardware nicht mehr zeitgemäß. Diese technischen Probleme werden durch gewachsene Strukturen verstärkt und es ergibt sich alles in allem ein komplexes und kaum noch administrierbares Netzwerk, welches den aktuellen Anforderungen anzupassen ist. 1.2 Beschreibung der Idee Das Team von Atlas hatte die Idee, das Schulnetz einer Generalüberholung zu unterziehen, die sicherstellt, dass das Schulnetz auch zukünftig seine Aufgaben erfüllt und der administrative Aufwand geringer wird. Die dafür notwendigen Schritte bestehen aus einer intensiven Auseinandersetzung mit dem Ist-Zustand des Netzes, der Erstellung einer Dokumentation, einer Analyse zur Feststellung von nicht mehr benötigten Elementen, etc. Zudem sollen an strategischen Punkten der Schule (zb. Konferenzzentrum, LIZ) neue, bereits vorhandene, Access Points aufgehängt werden, die ein sogenanntes High Density Wireless LAN liefern, welches eine schnellere drahtlose Verbindung ermöglicht. Diplomarbeit Antrag Seite 4 von 18

5 2 Projektziele 2.1 Hauptziele Die Hauptziele sind wie folgt spezifiziert: RE-M 1 Feststellung der Dokumentationsweise Die Art und Weise, wie dokumentiert werden soll, ist festgestellt Um die bestmögliche Dokumentationsform zu wählen, muss im ersten Schritt Recherche betrieben werden, in welcher Art und Weise die Form der Dokumentation aussehen soll. Diese Form variiert je nach Schwerpunkt (zb Netzwerkplan in Microsoft Visio). RE-M 2 Dokumentation Ist-Zustand Eine Dokumentation des Schulnetzes im Ist-Zustand ist erstellt. Nach einem intensiven Kennenlernprozess wird eine Dokumentation des Ist- Zustandes erstellt. Die Dokumentation ist entspricht der in Ziel H1 festgelegten Norm. Die Dokumentation ist gegliedert in folgende Kernpunkte: Routing Switching Virtualisierungskonzept (aus LAN-Sicht) Firewall-Konzept WLAN-Konzept Verkabelung RE-M 3 Konsolidierung des Schulnetzes Das CN ist konsolidiert. Vor der eigentlichen Umstrukturierung des CN werden basierend auf der Ist- Zustandsanalyse Konsolidierungsarbeiten durchgeführt. Dazu zählen Austausch entsprechender Geräte und Leitungen, Konfigurationsstandardisierung, IOS Upgrades und das Entfernen von nicht benötigten VLANs. RE-M 4 Änderung physikalischer Struktur Die physikalische Struktur des Schulnetzes ist aktualisiert. Nach der Konsolidierung wird das Netz in den Soll-Zustand gebracht, das heißt, dass gewisse Elemente des Netzes ersetzt werden (zb defekte Kabel) bzw. gänzlich neue Aspekte (zb Access Points im Werkstättentrakt) implementiert werden. RE-M 5 Funktionsanalyse Diplomarbeit Antrag Seite 5 von 18

6 Eine Analyse der benötigten Funktionen ist erstellt. Nach Beendigung der physikalischen Änderung werden die logischen Komponenten eingehend analysiert und auf deren Funktionstüchtigkeit überprüft, um somit im nächsten Schritt Maßnahmen festzulegen, um auch zukünftig ein hochverfügbares, leistungsstarkes und belastbares Netz zu gewährleisten. Die Funktionsanalyse teilt sich auf die bereits in Ziel H2 genannten Punkte auf, analysiert werden unter anderem die Art des Routings, die logische Netzaufteilung, Firewall-Policies, benötigter Durchsatz, Anbindungskonzept, Koexistenz zweier WLANs, etc. RE-M 6 Funktionsumsetzung Die benötigten Funktionen sind umgesetzt. Die nach der Funktionsanalyse benötigten Funktionen sind umgesetzt. Nach Vollendung der Funktionsanalyse wird die Logik des Schulnetzes dementsprechend verändert, dies wird, (sofern umsetzbar) mittels einer Konfigurationsanpassung geschehen. RE-M 7 Testen Die umgesetzten Funktionen sind getestet und das Schulnetz ist einwandfrei benutzbar. Nach erfolgter Umsetzung der Funktionen wird das Schulnetz auf Herz und Nieren überprüft, um festzustellen, welche Auswirkungen die Änderungen in der Realität haben, sowie um eventuell entstandene Fehler auszumerzen. 2.2 Optionale Ziele Die optionalen Ziele sind wie folgt spezifiziert: RE-O 1 Härtung Die Netzwerkinfrastrukturgeräte sind gehärtet. Die Geräte verfügen über den maximal möglichen Schutz, sind also gehärtet, hierzu wird der BSI-Grundschutzkatalog herangezogen. RE-O 2 HD-WLAN Optimierung Die Leistung des neuen High Density WLANs (kurz HD-WLAN) ist optimiert. Mittels individueller Anpassung der Konfigurationsparameter des HD-WLANs wird die maximal mögliche Leistung des HD-WLANs erreicht. Dies erfordert eine intensive Auseinandersetzung mit dem bisherigen WiFi, um Überschneidungen und Wechselwirkungen zu minimieren. Diplomarbeit Antrag Seite 6 von 18

7 RE-O 3 Grafische Dokumentation Es ist eine grafische Dokumentation der Arbeiten erstellt. Im Laufe der Diplomarbeit werden viele verschiedene Arbeiten erledigt, diese sollen unter anderem für die Nachwelt festgehalten werden in Form von Bildern sowie Videos. 2.3 NICHT Ziele Die NICHT-Ziele sind wie folgt spezifiziert: RE-N 1 Änderungen während des Betriebes Die Änderungen werden während des laufenden Betriebs (Unterricht) vorgenommen. Wartungen und Instandsetzungen werden während des Unterrichts vorgenommen, sodass es kurzzeitig zu Infrastrukturausfällen kommen kann. RE-N 2 Veröffentlichung der Ergebnisse Sämtliche Ergebnisse der Diplomarbeit (Dokumentation, etc.) sind frei zugänglich und öffentlich einsehbar. Die Dokumentation des Schulnetzes wird in einer passenden Form (zb im Internet) veröffentlicht um jedem Einblick in die Schulinfrastruktur zu gewähren, dabei wird nichts anonymisiert und sensible Netzwerkknotenpunkte offengelegt. Diplomarbeit Antrag Seite 7 von 18

8 2.4 Individuelle Aufgabenstellungen der Teammitglieder im Gesamtprojekt Benjamin Soucek Routing Der Schwerpunkt Routing enthält die Analyse der Wegewahl im Schulnetz, sowie die Überarbeitung dessen bzw. die Neukonzipierung im Hinblick auf statisches oder dynamisches Routing. Aufgabenstellung Auflistung der einzelnen Ziele und Anforderungen ZIEL-H 1 Feststellung Dokumentation Routing ZIEL-H 2 Dokumentation Routing ZIEL-H 3 Konsolidierung Routing ZIEL-H 5 Funktionsanalyse Routing ZIEL-H 6 Funktionsumsetzung Routing ZIEL-H 7 Testen des Routings ZIEL-O 3 Grafische Dokumentation ZIEL-N 1 Änderungen während des Betriebes ZIEL-N 2 Veröffentlichung der Ergebnisse Stefan Gumprecht WLAN Aufgabenstellung Auflistung der einzelnen Ziele und Anforderungen Der Schwerpunkt WLAN konzentriert sich auf das Ausarbeiten eines neuen bzw. überarbeiteten WLAN-Konzepts, das Aufhängen neuer Access Points und die Koexistenz von bestehendem und neuem HD- WLAN. ZIEL-H 1 Feststellung Dokumentation WLAN ZIEL-H 2 Dokumentation WLAN ZIEL-H 3 Konsolidierung WLAN ZIEL-H 4 Änderung physikalische Struktur (in Bezug auf WLAN) ZIEL-H 5 Funktionsanalyse WLAN ZIEL-H 6 Funktionsumsetzung WLAN ZIEL-H 7 Testen des WLAN ZIEL-O 2 HD-WLAN Optimierung ZIEL-N 1 Änderungen während des Betriebes ZIEL-N 2 Veröffentlichung der Ergebnisse Felix Koroknai Firewall-Konzept Der Schwerpunkt FW-Konzept befasst sich mit der Analyse der bestehenden Firewall-Konfigurationen der beiden Schul-Firewalls, sowie das Erdenken eines neuen bzw. überarbeiteten Konzepts in Bezug auf Policies, Lastenverteilung und Redundanz. Diplomarbeit Antrag Seite 8 von 18

9 Aufgabenstellung Auflistung der einzelnen Ziele und Anforderungen ZIEL-H 1 Feststellung Dokumentation FW-Konzept ZIEL-H 2 Dokumentation FW-Konzept ZIEL-H 3 Konsolidierung FW-Konzept ZIEL-H 5 Funktionsanalyse FW-Konzept ZIEL-H 6 Funktionsumsetzung FW-Konzept ZIEL-H 7 Testen des FW-Konzepts ZIEL-O 3 Grafische Dokumentation ZIEL-N 1 Änderungen während des Betriebes ZIEL-N 2 Veröffentlichung der Ergebnisse Simon Frittum Switching & VLANs Der Schwerpunkt Switching & VLANs bezieht sich auf die Konzeption einer neuen logischen Unterteilung der Netze und einer Analyse des Switching. Aufgabenstellung Auflistung der einzelnen Ziele und Anforderungen ZIEL-H 1 Feststellung Dokumentation Switching & VLAN ZIEL-H 2 Dokumentation Switching & VLAN ZIEL-H 3 Konsolidierung Switching & VLAN ZIEL-H 5 Funktionsanalyse Switching & VLAN ZIEL-H 6 Funktionsumsetzung Switching & VLAN ZIEL-H 7 Testen von Switching & VLAN ZIEL-O 3 Grafische Dokumentation ZIEL-N 1 Änderungen während des Betriebes ZIEL-N 2 Veröffentlichung der Ergebnisse Christoph Eigner Verkabelung Aufgabenstellung Auflistung der einzelnen Ziele und Anforderungen Der Schwerpunkt Verkabelung besteht aus der Analyse der bestehenden Verkabelung, welche defekt ist, wie der Durchsatz verbessert werden kann, etc. Zusätzlich soll sich mit der Gerätehärtung laut BSI- Grundschutzkatalog befasst werden. ZIEL-H 1 Feststellung Dokumentation Verkabelung & Härtung ZIEL-H 2 Dokumentation Verkabelung ZIEL-H 3 Konsolidierung Verkabelung ZIEL-H 4 Änderung physikalische Struktur (in Bezug auf Verkabelung) ZIEL-H 5 Funktionsanalyse Verkabelung ZIEL-H 6 Funktionsumsetzung Verkabelung ZIEL-H 7 Testen der Verkabelung ZIEL-O 1 Härtung ZIEL-N 1 Änderungen während des Betriebes ZIEL-N 2 Veröffentlichung der Ergebnisse Diplomarbeit Antrag Seite 9 von 18

10 3 Projektorganisation 3.1 Grafische Darstellung (Empowered Projektorganisation) 3.2 Projektteam Funktion Name Kürzel PA Christian Schöndorfer SDO PA Clemens Kussbach KUS PL Benjamin Soucek SOU PL StV. Stefan Gumprecht GUM PTM Felix Koroknai KOR PTM Simon Frittum FRI PTM Christoph Eigner EIG Diplomarbeit Antrag Seite 10 von 18

11 3.3 Schnittstellen zu anderen Teams Team Name Kürzel Phoenix Johanna Rechberg REC SGREENING Ruth Slavicky SLA 4 Projektumfeldanalyse 4.1 Grafische Darstellung Diplomarbeit Antrag Seite 11 von 18

12 4.2 Beschreibung der wichtigsten Umfelder # Bezeichnung Beschreibung Bewertung 1 Projektmitarbeiter 2 Verkabelung Ist bestrebt, die Diplomarbeit nach bestem Gewissen umzusetzen Bildet die physikalische Infrastruktur des Schulnetzes Software Zur Überwachung und Messung des Netzes - 4 Switches Rückgrat des Netzes - 5 Access Points Infrastrukturkomponente des WLAN - 6 Firewalls 7 Dienste Schützt das Netz von Bedrohungen (innen & außen) Stellt zur Internetkonnektivität nötige Anforderungen bereit - - Diplomarbeit Antrag Seite 12 von 18

13 5 Risikoanalyse 5.1 Beschreibung der wichtigsten Risiken # Bezeichnung Beschreibung des Risikos P A RF 20 Routing Die im Netz befindlichen Server können nicht erreicht werden (zb Moodle, NWT-Share) 17 Access Points Könnten durch unzureichende Befestigung herunterfallen und beschädigt werden 1 Schulleitung Schulleitung benötigt Ressourcen, die änderungsbedingt temporär nicht verwendbar sind 20 Routing Nicht alle Komponenten des Netzes können erreicht werden Switches Switches versagen den Dienst Routing Nicht alle Geräte erreichen das Internet Verkabelung Das Kabel ist physisch beschädigt Dienste Die Namensauflösung durch DNS funktioniert nicht Dienste DHCP vergibt keine IP Adressen SchülerInnen SchülerInnen stören den Diplomarbeitsbetrieb P...Eintrittswahrscheinlichkeit des Risikos A...Schadensausmaß bei Eintritt des Risikos RF...berechneter Risikofaktor Diplomarbeit Antrag Seite 13 von 18

14 Auswirkung Höhere Abteilung für Informationstechnologie und Mechatronik 5.2 Risikoportfolio Einstrittswahrscheinlichkeit Diplomarbeit Antrag Seite 14 von 18

15 5.3 Risiko Gegenmaßnahmen # Bezeichnung Gegenmaßnahme 20 Routing 17 Access Points 1 Schulleitung 20 Routing Schritt-für-Schritt Konfigurationsplan erstellen, ausgiebig testen Die Geräte stabil (Bohren bevorzugt) an der Wand montieren. Die Schulleitung über die geplanten Handlungen im Vorhinein informieren und gegebenenfalls in die Terminfindung miteinbeziehen Routing Plan erstellen und analysieren, aus welchen Netzen welche Netze erreicht werden dürfen 16 Switches Dokumentieren, und rasch austauschen 20 Routing 14 Verkabelung Routing Plan erstellen und analysieren, aus welchen Netzen welche Netze erreicht werden dürfen Hilfswerkzeuge beim Kabeleinziehen verwenden, auf jeden Fall auf Funktionalität messen 19 Dienste Backup-Konzept erstellen, ggf. IPs statisch verteilen 19 Dienste DNS-Server redundant aufsetzen 3 SchülerInnen SchülerInnen über Änderungen frühestmöglich in Kenntnis setzen Diplomarbeit Antrag Seite 15 von 18

16 6 Meilensteinliste Darstellung der Meilensteine mit geschätzten Terminen Datum Meilenstein Die neuen Fortinet Access Points sind aufgehängt Der Netzplan ist erstellt Die physikalischen Änderungen sind abgeschlossen Das CN ist konsolidiert Ein neues Routing-Konzept ist implementiert Das neue WLAN-Netz ist funktionstüchtig Dezember 2017 März 2018 April 2018 Zwischenpräsentation der Diplomarbeit Präsentation der Diplomarbeit Abnahme der Diplomarbeit Diplomarbeit Antrag Seite 16 von 18

17 7 Projektressourcen 7.1 Projektressourcen: Soll Ist Vergleich SOLL Bereich IST Risiko (X) PSP (X) KNOW-HOW im Bereich Routing Verbesserungswürdig KNOW-HOW im Bereich Switching Verbesserungswürdig KNOW-HOW im Bereich WLAN Verbesserungswürdig KNOW-HOW im Bereich Firewall Verbesserungswürdig KNOW-HOW im Bereich Verkabelung Verbesserungswürdig Fortinet Access Points Vorhanden - - Fortinet WLC Vorhanden - - Kabel Vorhanden - - Softwarelizenzen Vorhanden Personelle Ressourcen # Teammitglied Personenstunden 1 Benjamin Soucek Stefan Gumprecht Felix Koroknai Simon Frittum Christoph Eigner 200 SUMME 1000 Diplomarbeit Antrag Seite 17 von 18

18 7.3 Budget Auflistung der Aufwände für die Durchführung der Diplomarbeit Pos. Bezeichnung des Aufwands Kosten Kumuliert 1 Domain- und Serverkosten EUR 50 EUR 50 2 Kosten für Poloshirt mit Logo EUR 55 EUR Gesamtkosten EUR Kostendeckung Das Team teilt sich die Kosten zu gleichen Teilen aus eigener Tasche. 8 Geplante externe Kooperationspartner Derzeit keine geplanten Kooperationspartner. 9 Geplante Verwertung der Ergebnisse Das Ergebnis wird nach erfolgreichem Ende der Diplomarbeit ständig verwertet, da die oben angeführten Verbesserungen im Schulnetz implementiert sind. Die Dokumente, die während der Diplomarbeit erzeugt wurden, werden für die Administration des Schulnetzes verwendet. Diplomarbeit Antrag Seite 18 von 18