Розроблення програмно-технічного комплексу для вивчення інформаційних мереж в системах автоматизованого керування

Abstract

Булавинець Б.Б., Пістун Є.П. (керівник). Розроблення програмно-технічного комплексу для вивчення інформаційних мереж в системах автоматизованого керування. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Розширена анотація У сучасних умовах розвитку промисловості автоматизовані системи управління відіграють важливу роль у забезпеченні ефективної та безперервної роботи виробничих процесів. Системи автоматизації впроваджуються на всіх рівнях підприємств, починаючи від окремих виробничих ліній і закінчуючи комплексними технологічними процесами, які охоплюють задані цілі виробництва. Необхідність застосування інформаційних мереж для обміну даними між різними рівнями управління зумовлена розподіленою структурою виробництва. Зокрема, в умовах розвитку інформаційних технологій, все більшого значення набувають розподілені та безпровідні мережі, які забезпечують високу швидкість передачі даних, масштабованість та гнучкість налаштування. В той самий час, з розвитком і розширенням мережевої інфраструктури збільшується потреба в ефективних системах захисту інформації, оскільки загрози кібератак можуть суттєво знизити ефективність та працездатність підприємств. Об’єктом дослідження магістерської кваліфікаційної роботи є інформаційне забезпечення систем керування технологічними процесами та виробництвами. Предметом дослідження є програмно-технічний комплекс для вивчення інформаційних мереж в системах автоматизованого керування. Метою дослідження є розроблення сучасного програмно-технічного комплексу для вивченняінформаційних мереж, які застосовують в системах керування виробництвами, на основі апаратних та програмних засобів компанії MikroTik. У першому розділі зроблено огляд комутаційного обладнання та описано переваги використання засобів компанії MikroTik. Проаналізовано можливості операційної системи RouterOS компанії MikroTik [1].Описано переваги застосування засобів компанії MikroTik та операційної системи RouterOS в системах керування виробництвом[2]. У другому розділі налаштовано віртуальну машину на основі операційної системи RouterOS компанії MikroTik. Проаналізовано функціональні можливості віртуального середовища OracleVirtualBox. VirtualBox широко застосовується для створення середовища тестування, навчання та моделювання різних операційних систем [3]. У третьому розділі розглянуто способи підключення до графічного інтерфейсу MikroTikRouterOS за допомогою інструментів WinBox та WebFig. Розглянуто способи конфігурації та швидке налаштування операційної системи [4]. У четвертому розділі здійснено налаштування DHCP-клієнта на WAN інтерфейсі Налаштовано локальний DHCP-сервер та шлюз за замовчуванням [5]. У п’ятому розділі розглянуто способи захисту мережевої інфраструктури за допомогою міжмережевого екрана на прикладі MikroTikRouterOS [6] та методи моніторингу стану системи [7]. У шостому розділі розглянуто основні принципи технологій 802.11a/b/g/n/ac. У сучасних промислових виробництвах дедалі більшої популярності набувають безпровідні мережі, які забезпечують масштабованість гнучкість та мобільність мереж, недоступних для традиційних дротових рішень. Описано позитивні та негативні аспекти використання технологій 802.11. Розглянуто діапазони роботи безпровідної мережі, канали, швидкості передачі даних, сила передачі даних, чутливість приймача та правила країни. Здійснено налаштування простої безпровідної мережі на основі маршрутизатора компанії MikroTik. Також розглянуто способи шифрування безпровідної мережі [8]. У сьомому розділі описано та продемонстровано способи резервного копіювання операційної системи та збереження файлу конфігурації[9]. У восьмому розділі описано та реалізовано на практиці типи віртуальної приватної мережі VPN [10] серед них: PPTP [11], L2TP [12], OpenVPN [13], WireGuard [14] та описано переваги використання кожного з них. У дев’ятому розділі описано переваги застосування VLAN у мережевій інфраструктурі цифрових підприємств.Bulavynets B.B., Pistun E.P. (head). Development of Software and Hardware Complex to Study Information Networks in Automated Control Systems. Master’s thesis. – Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2025. Abstract In the modern context of industrial development, automated control systems play a crucial role in ensuring the efficient and continuous operation of production processes. Automation systems are implemented at all enterprise levels, from individual production lines to complex technological processes aligned with specific production goals. The need to utilize information networks for data exchange between different levels of control is driven by the distributed structure of production. In particular, with the advancement of information technologies, distributed and wireless networks are gaining increasing importance. They provide high data transfer rates, scalability, and configuration flexibility. At the same time, as network infrastructure expands, there is a growing need for effective information security systems, as cyber threats can significantly impair the efficiency and performance of enterprises. The object of this master's qualification research is the information support of control systems for technological processes and production. The subject of the research is a software and hardware complex for studying information networks in automated control systems. The purposeof the research is to develop a modern software and hardware complex for studying information networks used in production control systems, based on MikroTik hardware and software tools. The first chapter provides an overview of communication equipment from leading manufacturers. The advantages of using MikroTik products are described. The capabilities of the MikroTik RouterOS operating system are analyzed [1]. The benefits of implementing MikroTik tools and RouterOS in production control systems are also discussed [2]. The second chapter focuses on setting up a virtual machine based on MikroTik's RouterOS. The functionality of the Oracle VirtualBox virtual environment is analyzed. VirtualBox is widely used for testing, training, and simulating various operating systems [3]. The third chapter examines methods of accessing the graphical interface of MikroTik RouterOS using WinBox and WebFig. Configuration methods and quick system setup procedures are reviewed [4]. The fourth chapter covers the configuration of a DHCP client on the WAN interface, setup of a local DHCP server, and default gateway [5]. The fifth chapter explores methods for protecting network infrastructure using a firewall based on MikroTik RouterOS [6], along with system monitoring techniques [7]. The sixth chapter discusses the core principles of 802.11a/b/g/n/ac wireless technologies. In modern industrial environments, wireless networks are increasingly popular, offering scalability, flexibility, and mobility not achievable with traditional wired solutions. The advantages and disadvantages of 802.11 technologies are described. The chapter also addresses frequency ranges, channels, data transmission speeds, signal strength, receiver sensitivity, and country-specific regulations. A simple wireless network is configured using a MikroTik router, and encryption methods are explored [8]. The seventh chapter presents methods for backing up the operating system and saving the configuration file [9]. The eighth chapter describes and implements various types of Virtual Private Networks (VPNs)[10], including PPTP [11], L2TP [12], OpenVPN [13], and WireGuard [14], along with the advantages of each. The ninth chapter outlines the benefits of using VLAN technology in the network infrastructure of digital enterprises.