Приблизително 80% от нас, които завършват университет с някаква IT специалност, в крайна сметка не стават програмисти. Много от тях намират работа в техническа поддръжка, системни администратори, специалисти по настройка на компютърно оборудване, търговски консултанти за цифрова техника, мениджъри в IT сферата и т.н.
Тази статия е точно за такива 80%, които току-що са завършили университет с IT специалност и вече са започнали да следят обяви за работа, например за длъжността системен администратор или помощник на такъв, или за изходящ инженер в аутсорсингова компания, или в техническа поддръжка от 1-ва/2-ра линия.
А също така за самообучение или за обучение на нови служители.
По време на своя трудов опит в IT сферата се сблъсках с проблема, че университетите не предоставят основната база по отношение на мрежите. Със това се сблъсках първо лично, когато, след завършването на университета, ходех на интервюта през 2016 година и не можех да отговоря на прости (както ми се струва сега) въпроси. Тогава, разбира се, ми се стори, че съм се пренебрегнал и не съм учил достатъчно в университета. Но оказа се, че проблемът е в образователната програма. Сега също попадам на този пропуск на знания, когато обучавам нови служители.
И какво стана, ми се наложи да прочета множество статии в интернет, преди да разбера основните моменти, и сега, задавайки на младите специалисти теми за изучаване, те труднo намират и усвояват необходимата информация. Това става, защото в интернет има огромно количество статии и те са разпилени по теми или написани на прекалено сложен език. Плюс, в началото на повечето статии се съдържат основно научни определения, а след това веднага сложни технологии за използване. В резултат получаваме много информация, която за начинаещия е още напълно неясна.
Затова реших да събера основните теми в една статия и да ги обясня колкото може по-просто "на пръсти".
Веднага предупреждавам, че в статията няма да има задълбочена информация, само изключително най-основното.
Темите, които ще бъдат разгледани:
- Глобални и локални мрежи
- Бели и сиви IP адреси
- NAT
- DHCP сървър и подсети
- Устройства за маршрутна свързаност на мрежата (маршрутизатор, комутатор, свич, хъб)
- Основни команди за анализ на мрежата
- Транспортни протоколи UDP и TCP
1. Глобални и Локални мрежи
Цялата интернет мрежа се разделя на глобална (WAN) и локална (LAN).
Всички потребителски устройства в рамките на един апартамент или офис, или дори сграда (компютри, смартфони, принтери/МФУ, телевизори и т.н.) се свързват с рутера, който ги обединява в локална мрежа.
Участниците в една локална мрежа могат да обменят данни между своите устройства без свързване към интернет доставчик. За да се свържете с интернет (например, за да влезете в търсене в Яндекс или Google, да посетите VK, Instagram, YouTube или AmoCRM) е необходим достъп до глобалната мрежа.
Изходът в глобалната мрежа осигурява интернет доставчикът, за което плащаме месечна такса. Доставчикът задава ниво на скорост на своите рутери за всяко свързване в съответствие с тарифата. Доставчикът прокарва усукана двойка или оптика до нашия рутер (нашата локална мрежа) и след това всяко устройство в нашата локална мрежа може да излиза в глобалната мрежа.
За аналогия, мрежите могат да се сравнят с пътищата.
Например, пътищата на вашия град N са локалната мрежа. Тези пътища ви свързват с магазини, учреждения, паркове и други места във вашия град.
За да стигнете до друг град N, трябва да излезете на федералния път и да изминете известно разстояние. Тоест, трябва да излезете в глобалната мрежа.
За по-коректно представяне на това какво е глобалната и локалната мрежа нарисувах схематичен рисунък.
2. Бели и сиви IP адреси
Всяко устройство в мрежата има свой уникален IP адрес. Той е необходим, за да разбират устройствата в мрежата къде трябва да изпратят заявка и отговор.
Това е също като нашите домове и апартаменти, които имат свой точен адрес (индекс, град, улица, № на къща, № на апартамент).
В рамките на вашата локална мрежа (апартамент, офис или сграда) има собствен диапазон от уникални адреси. Мисля, че много хора са забелязали, че IP адресът на компютъра, например, започва с цифрите 192.168.X.X
Така че това е локалният адрес на вашето устройство.
Съществуват разрешени диапазони на локалните мрежи:
Мисля, че от представената таблица веднага става ясно защо най-разпространеният диапазон е 192.168.X.X
За да разберете, например, IP адреса на своя компютър (на база ОС Windows), напишете в терминала командата ipconfig
Както виждате, IP адресът на компютъра ми в домашната ми локална мрежа 192.168.88.251
За излизане в глобалните мрежи, вашият локален IP адрес бива заменен от рутера с глобален, който ви е предоставил доставчикът. Глобалните IP адреси не попадат в диапазоните от таблицата по-горе.
Така че локалните IP адреси са сиви IP адреси, а глобалните – бели.
За по-добро разбиране, разгледайте схемата по-долу. На нея всяко устройство е надписано с неговия IP адрес.
На схемата е видно, че доставчикът ни изпуска в глобалните мрежи (в Интернет) с бял IP адрес 91.132.25.108
За нашия рутер доставчикът е предоставил сив IP адрес 172.17.135.11
И в нашата локална мрежа всички устройства също имат сиви IP адреси 192.168.X.X
Можете да разберете под кой IP адрес излизате в глобалната мрежа на сайта
Но от всичко това е важно да помните един много важен фактор!
В момента проблемът с недостига на бели IP адреси е нараснал, тъй като числото на мрежовите устройства отдавна е надвишило броя на наличните IP. И по тази причина интернет доставчиците издават на потребителите сиви IP адреси (в рамките на локалната мрежа на доставчика, например в границите на няколко жилищни сгради) и изпускат в глобалната мрежа под един общ бял IP адрес.
За да разберете дали доставчикът ви предоставя сив или бял IP адрес, можете просто да влезете в рутера си и да видите какъв IP адрес получава вашият рутер от доставчика.
Или да посетите например сайта и в самия край (в долната част на сайта) ще видите IP адреса на вашия рутер.
Например, ето, че аз влязох с домашния интернет:
Както виждате, на практика имам сив IP адрес 172.17.132.2 (вж. диапазона на локалните адреси). За свързване на бял IP адрес, доставчиците обикновено предлагат допълнителна услуга с абонаментна такса.
Всъщност, за домашен интернет това изобщо не е критично. А ето за офисите на компании се препоръчва да се закупи именно бял IP адрес от доставчика, тъй като използването на сив IP адрес води до проблеми с работата на IP телефоните, а също така няма да можете да настроите отдалечен достъп по VPN. Тоест, сивият IP адрес няма да ви позволи да изведете на интернет вашия настроен сървър и няма да ви позволи да настроите отдалечен достъп до сървъра от друга мрежа.
3. NAT
В предишния раздел отбелязах, че "Проблемата с недостига на публични IP адреси в момента е остро.Затова разпространената схема на свързване от интернет доставчиците в момента е да свързват множество клиенти с частни IP адреси, а в глобалния интернет да ги извеждат под един общ публичен IP.
Но не винаги е било така; първоначално на всички се предоставяха публични IP адреси, и скоро, за да се избегне проблема с дефицита на публични IP адреси, беше измислен NAT (Network Address Translation) — механизъм за преобразуване на IP адреси..
NAT Той работи на всички рутери и ни позволява да излизаме в глобалната мрежа от локалната.
За по-добро разбиране, нека разгледаме два примера:
1. Първият случай: вие имате закупен публичен IP адрес 91.105.8.10 и в локалната мрежа са свързани няколко устройства.
Всяко локално устройство има свой частен IP адрес. Но изходът в интернет е възможен само с публичния IP адрес.
Следователно, когато например, ПК1 с IP адрес 192.168.1.3 реши да посети търсачката Яндекс, рутерът, изпращайки заявката на ПК1 в глобалната мрежа, свързва механизма NAT, който и преобразува IP адреса на ПК1 в публичния глобален IP адрес 91.105.8.10.
Също така и в обратна посока, когато рутерът получи от сървъра на Яндекс отговор, той с помощта на механизма NAT насочва този отговор към IP адреса 192.168.1.3, към който е свързан ПК1.
2. Вторият случай: в локалната мрежа са свързани също няколко устройства, но не сте закупили публичен IP адрес от интернет доставчика.
В този случай частният адрес ПК1(192.168.1.3) първоначално се преобразува NATот вашия рутер и се превръща в частен IP адрес 172.17.115.3, който ви е предоставил интернет доставчика, а след това вашият частен IP адрес се преобразува NATот рутера на доставчика в публичен IP адрес 91.105.108.10, и едва след това се осъществява изход в интернет (глобалната мрежа).
Тоест, в този случай става ясно, че вашите устройства са зад двойно NATпреобразуване.
Тази схема предлага по-висока степен на сигурност за вашите устройства, но също така има редица значителни недостатъци. Например, нестабилна SIP регистрация на VoIP оборудване или еднопосочен звук при разговори по IP телефония.
По-подробно относно работата на механизма NAT, за неговите предимства и недостатъци, за разпределението на портовете, за сокетите и за видовете NAT ще напиша отделна статия.
4. DHCP — сървър и подсети
За да свържете устройство, например, компютър към интернет, обикновено просто свързвате кабела (витата двойка) към компютъра и след това в свободен порт на маршрутизатора, след което компютърът автоматично получава IP адрес и получава достъп до интернет.
Също така и с Wi-Fi, например от смартфон или лаптоп, свързвате се към нужната мрежа, въвеждате паролата, устройството получава IP адрес и вече имате интернет.
И как позволява на устройството автоматично да получи локален IP адрес?
Тази функция изпълнява DHCP-сървър.
Всеки маршрутизатор е оборудван с DHCP сървър. IP адресите, получени автоматично, са динамични IP адреси.
Защо динамични?
Защото при всяко ново свързване или рестартиране на маршрутизатора, DHCP-сървър той също се рестартира и може да предостави на устройствата различни IP адреси.
Тоест, например, в момента вашият компютър има IP адрес 192.168.1.10, след рестартиране на маршрутизатора IP адресът на компютъра може да стане 192.168.1.35
За да не се променя IP адресът, можете да зададете статично. Това може да се направи както на компютъра в настройките на мрежата, така и на самия маршрутизатор.
Също така, DHCP-сървър на маршрутизатора можете напълно да деактивирате DHCP и да задавате IP адресите ръчно.
Можете да настроите няколко DHCP сервера на един маршрутизатор. Тогава локалната мрежа ще бъде разделена на подмрежи.
Например, свързваме компютрите към нулева подмрежа в диапазона 192.168.0.2-192.168.0.255, принтерите към първата подмрежа в диапазона 192.168.1.2-192.168.1.255, а Wi-Fi ще раздаваме на петата подмрежа с диапазон 192.168.5.2-192.168.5.255 (вижте схемата по-долу)
Обикновено, разделението по подмрежи не е необходимо. Това се прави, когато в компанията има голямо количество устройства, свързани към мрежата, и при настройка на мрежовата сигурност.
Но такава схема в компаниите се среща доста често.
Затова е задължително да знаете много важен момент.
Внимание!
Ако е необходимо да влезете в уеб интерфейса, например, на принтера или IP телефона от вашия компютър, и в същото време вашият компютър е в друга подмрежа, то няма да можете да се свържете.
За разбиране разгледайте пример:
Да предположим, че работите на ПК1 с локален IP адрес 10.10.5.2 и искате да влезете в уеб интерфейса на IP телефона с локален IP адрес 192.168.1.3, то няма да можете да се свържете. Понеже устройствата са в различни подмрежи. Към IP телефона, който е в подмрежата 192.168.1.X, може да се свържете само от ПК3 (192.168.1.5).
Също така, към МФУ (172.17.17.12) можете да се свържете само от ПК4 (172.17.17.10).
Следователно, когато се свързвате дистанционно с потребителя на компютър, за да влезете в уеб интерфейса на IP телефона, първо проверявайте локалните им IP адреси, за да се уверите, че и двете устройства са свързани в една подсетка.
5. Устройства за маршрутизиране на мрежата (рутер, комутатор, свич, хъб)
Както и да е странно, но има такъв факт, че начинаещите в ИТ (в понякога и вече действащите системни администратори) не знаят или бъркат такива понятия като рутер, комутатор, свич, мрежов шлюз и хъб.
Мисля, че причината за такова объркване произтича от факта, че се появиха многобройни синоними и жаргонизми в наименованията на мрежовото оборудване и това сега заблуждава много начинаещи инженери.
Нека разберем.
а) Рутер, маршрутизатор и мрежов шлюз
Всеки знае какво е рутер. Това е именно устройството, което раздава интернет в помещението, свързан от интернет доставчика.
Така че маршрутизатор и мрежов шлюз са рутер.
Това оборудване е основното устройство в организацията на мрежата. В инженерната среда най-използваното наименование е “рутер”.
Между другото, рутер може да бъде не само приставка, но и системен блок на компютъра, ако инсталирате там още една мрежова карта и инсталирате, например, RouterOS Mikrotik. След това разпределете мрежата на множество устройства с помощта на свич.
б) Какво е свич и с какво се различава от комутатора и хъба
Свич и Комутатор също са синонимни. А сега хъб е малко по-различно устройство. За него в следващата точка (в).
Комутатор (свич) служи за разклоняване на локалната мрежа. Като тройник или мрежов филтър, където свързваме своите устройства, за да ги захраним с електричество от един контакт.
Комутаторът не умее да маршрутизира мрежата като рутера. Той не ще ви предостави IP адрес за вашето устройство и без помощта на рутера не може да ви пусне в интернет.
Стандартният маршрутизатор обикновено има 4-5 порта за свързване на устройства. Съответно, ако вашите устройства се свързват с кабели и са повече от портовете на рутера, ще ви е необходим свич. Можете да свържете свич с 24 порта към един порт на рутера и спокойно да организирате локална мрежа на 24 устройства.
А ако имате още един рутер на разположение, можете в неговия уеб интерфейс да включите режим на комутатор и също да го използвате като свич.
в) Хъб
Хъб изпълнява същите функции като суича. Но технологията за предаване е доста остаряла и неприложима.
Хъб разпределя, без разбор, идващите от маршрутизатора пакети на всички свързани устройства, а устройствата сами трябва да решават дали това е пакетът, който им е нужен.
И суичът разполага с MAC таблица и поради това разпределя идващите пакети към конкретно устройство, което е запитвало за този пакет. Следователно предаването на данни с суича е по-бързо и ефективно..
В момента рядко може да се срещне използването на хаб, но все пак те попадат, така че трябва да сме подготвени и задължително да препоръчаме на потребителя замяна на хаба с суич.
6. Основни команди за анализ на мрежата.
а) Команда Ping
За да разберем дали ip-адресът или самото устройство е активно, можем да го „пингуем“.
За целта в командния ред пишем командата ping “ip-адрес”.
Тук „пинговахме“ dns сървъра на Google и, както виждаме, сървърът е активен (отговор на пингите е получен и е равен на 83 ms).
Ако адресатът не е достъпен или този ip-адрес не съществува, ще видим такава картинка:
Т.е. не получаваме отговор на пингите.
Но Ping значително по-полезно е да се използват с ключове:
-t -“пингуват” непрекъснато (за спиране натискаме комбинацията Ctrl+C)
-а -показва името на “пингувания” узел (сайт/устройство/сървър)
Съответно ключ “-а” ни показа, че името на пингувания узел е “dns.google”.
А благодарение на ключа “-t” ping се извършва без спиране, спря го, натискайки Ctrl+C.
При непрекъснат пинг можете да видите как се държи пингуваният узел и приблизителното качество на интернет канала.
Както виждаме от екрана, периодично се появяват забавяния на приема на пакети до 418 ms, което е доста критична стойност, тъй като скокът от 83 ms до 418 ms би се отразил на видеовръзката със забавяне/замръзване на изображението или в ip телефонията с деградация на качеството на гласа.
В моя случай, най-вероятно мрежата ми у дома е нестабилна.
Но за да установим причината по-подробно, това трябва да се направи чрез dump. А това е тема за цяла статия.
Внимание! Понякога на маршрутизаторите е деактивирано изпращането на ICMP пакети (някои изключват умишлено, а в някои случаи по подразбиране не е включено), в такъв случай на "пингите" такъв узел няма да отговори, въпреки че самият той е активен и функционира нормално в мрежата.
Още една възможност за “пинг” е научете се какъв IP адрес се крие зад домейна на сайта. По-точно, на кой сървър е инсталиран хостът на сайта.
За целта просто вместо IP адрес пишем сайта:
Както виждате, IP адресът на Хабра е 178.248.237.68
б) Трасировка
Понякога е много важно да видите по кой път пратката достига до определено устройство.
Възможно е на някое място да има пробойна и пратката да не стигне до адресата. Така програмата за трасировка помага да се определи на кой етап тази пратка се задържа.
На ОС Windows тази програма се извиква с командата “tracert” IP адрес или домейн:
Тук видяхме през какви възли преминава нашето запитване, преди да стигне до сървъра ya.ru
На ОС Linux. тази програма се извиква с командата traceroute.
Програмата за трасировка разполага и с някои устройства, маршрутизатори или VoIP шлюзове.
в) Утилита whois
Тази утилита позволява да разберете цялата информация за IP адреса или за регистратора на домейна.
Например, проверим IP адрес 145.255.1.71. За целта въвеждам в терминала командата whois 145.255.1.71
Получихме информация за провайдера на IP адреса, страната, града, адреса, диапазона и т.н.
Аз я използвам само на Linux. Утилитата се изтегля и инсталира лесно от стандартния репозиторий на операционната система.
Но също така съм чувал, че на Windows има подобно решение.
7. Транспортни протоколи TCP и UDP
Всички предавания на запитвания и прием на отговори между устройства в мрежата се осъществяват с помощта на транспортни протоколи TCP и UDP.
TCP протоколът гарантирано осигурява доставка на запитването и целостта на предаването му. Той предварително проверява наличността на възела преди изпращането на пратката. А ако по пътя целостта на пратката бъде нарушена, то TCP допълва липсващите съставки.
Общо погледнато, това е протокол, който ще направи всичко, за да стигне вашето запитване коректно до адресата.
Затова TCP най-разпространеният транспортен протокол. Той се използва, когато потребителят сърфира в интернет, разглежда сайтове, услуги, социални мрежи и т.н.
UDP протоколът няма такова гарантирано предаване на данни, като TCP. Той не проверява наличността на крайния възел преди изпращане и не възстановява пратката в случай на нейното влошаване. Ако някоя пратка или няколко пратки по пътя са загубени, то съобщението ще стигне до адресата в такава непълна форма.
Защо тогава е нужен UDP?
Факт е, че този транспортен протокол има огромно предимство пред TCP в скоростта на предаване на данни. Затова UDP се използва широко за предаване на гласови и видео пакети в реално време. По-конкретно, в IP телефонните услуги и видео обажданията.
Например, всяко обаждане през WhatsApp или Viber използва транспортен протокол UDP. Също така и при видео обаждания, например през Skype или същите мессенджъри WhatsApp и Viber.
Точно поради факта, че UDP не гарантира абсолютна предаване на данни и целостта на предавания пакет, често възникват проблеми при обажданията през интернет.
Това са прекъсвания на гласа, забавяне, ехото или роботизирания глас.
Тази проблема възниква заради натоварен интернет канал, двойна NAT конфигурация или радиоканал.
Би било добре, разбира се, в такива случаи да използвате TCP, но за съжаление, за предаване на глас е необходима мигновена предаване на целостни пакети, а за това перфектно подхожда UDP.
За да не възникват проблеми с използването на UDP протокола, просто трябва да организирате качествен интернет канал. А също така да настроите на рутера отделена лента за UDP, за да не пречи натоварването от други устройства, които използват TCP на работата на транспортния протокол UDP.
Това е всичко.
Не поставих излишно в статията и не копирах научните определения на всички използвани термини, ако ви е нужно, просто ги потърсете в Google.
Опитах се да събера на едно място 7-те най-важни, според мен, момента, познанието на които ще помогне на младежкия "айтишник" да премине първите етапи на интервюто за "айтишни" позиции или поне да накара работодателя да разбере, че знаете повече от обикновения потребител.
Изучавайте, правете бележки. Надявам се, че статията ще бъде полезна за много от вас.
Източник: habr.com
