Přibližně 80 % z nás, kdo absolvují univerzitu s jakýmkoli IT oborem, nakonec nepracuje jako programátor. Mnozí se uplatňují v technické podpoře, jako systémoví administrátoři, specialisté na opravu počítačů, prodejci digitálních zařízení nebo manažeři v IT sektoru a tak dále.
Tento článek je určen právě pro těch 80 %, kteří právě dokončili univerzitu s jakýmkoli IT oborem a již začali sledovat pracovní nabídky, například na pozici systémového administrátora nebo jeho asistenta, či venkovního inženýra v outsourcingové firmě, nebo v technické podpoře 1. nebo 2. linie.
A také pro samostatné studium nebo pro školení nových zaměstnanců.
Během své pracovní kariéry v oblasti IT jsem se setkal s problémem, že na univerzitách neposkytují základní znalosti ohledně sítí. S tím jsem se setkal poprvé sám, když jsem po ukončení univerzity chodil na pohovory v roce 2016 a nedokázal jsem odpovědět na jednoduché (jak mi nyní připadá) otázky. Tehdy se mi samozřejmě zdálo, že jsem nedostudoval. Ale jak se ukázalo, bylo to problémem vzdělávacího programu. I nyní se s tímto nedostatkem znalostí setkávám, když školím nové zaměstnance.
Což mě donutilo prostudovat spoustu článků na internetu, než jsem pochopil základní koncepty, a když nyní dávám mladým specialistům témata k prostudování, mají problémy je najít a osvojit si je. Důvodem je to, že na internetu je obrovské množství článků, které jsou rozptýlené po různých tématech, nebo jsou napsány příliš složitým jazykem. Navíc většina informací na začátku článků obsahuje jen vědecké definice, za kterými následují složité technologie použití. Nakonec je zde mnoho informací, které jsou pro začátečníka zcela nejasné.
Právě proto jsem se rozhodl shromáždit hlavní témata do jednoho článku a vysvětlit je co nejjednodušeji 'na prstech'.
Hned varuji, že v článku nebude žádná hluboká informace, pouze ty nejzákladnější a nejdůležitější znalosti.
Témata, která budou pokryta:
- Globální a lokální sítě
- Bílé a šedé IP adresy
- NAT
- DHCP server a podsítě
- Zařízení pro směrování sítě (směrovač, switch, hub)
- Hlavní příkazy pro analýzu sítě
- Transportní protokoly UDP a TCP
1. Globální a Lokální sítě
Celá internetová síť se dělí na globální (WAN) a lokální (LAN).
Všechna uživatelská zařízení v rámci jedné domácnosti, kanceláře nebo dokonce budovy (počítače, smartphony, tiskárny/MFP, televize atd.) se připojují k routeru, který je spojuje do lokální sítě.
Účastníci jedné lokální sítě si mohou vyměňovat data mezi svými zařízeními bez připojení k poskytovateli internetu. Aby se dostali na síť (například aby navštívili vyhledávač Yandex nebo Google, nebošli na VK, Instagram, YouTube nebo AmoCRM) potřebují přístup k globální síti.
Výstup do globální sítě zajišťuje poskytovatel internetu, za což mu platíme měsíční poplatek. Poskytovatel nastavuje na svých routerech úroveň rychlosti pro každé připojení podle tarifu. Poskytovatel nám přivede kroucenou dvojlinku nebo optiku k našemu routeru (naší lokální síti) a po tom může jakékoli zařízení naší lokální sítě vydat se na internet. globální sítě.
Pro analogii, sítě lze přirovnat k silnicím.
Například silnice vašeho města N jsou lokální síť.. Tyto silnice vás spojují s obchody, institucemi, parky a dalšími místy ve vašem městě.
Abyste se dostali do jiného města N, musíte vyjet na federální dálnici a ujet určitou vzdálenost. Tedy se dostat do globální sítě.
Pro lepší ilustraci toho, co představují globální a lokální síť jsem nakreslil schématický obrázek.
2. Bílé a šedé IP adresy
Každé zařízení v síti má svou unikátní IP adresu.. Ta je potřebná, aby zařízení v síti rozuměla, kam by měly poslat žádost a odpověď.
Je to jako naše domy a byty, které mají svou přesnou adresu (PSČ, město, ulice, č. domu, č. bytu).
V rámci vaší lokální sítě (bytu, kanceláře nebo budovy) existuje svůj rozsah unikátních adres. Myslím, že si mnozí všimli, že IP adresa počítače například začíná čísly 192.168.X.X
Takže to je lokální adresa vašeho zařízení.
Existují povolené rozsahy lokálních sítí:
Myslím, že z předložené tabulky je hned jasné, proč je nejrozšířenější rozsah 192.168.X.X.
Abychom zjistili například IP adresu svého počítače (na operačním systému Windows), zadejte do terminálu příkaz ipconfig
Jak vidíte, ip adresa mého počítače v mé domácí místní síti 192.168.88.251
Pro přístup do globálních sítí, váš lokální ip adresa je routerem změněna na globální, kterou vám poskytl poskytovatel. Globální ip adresy nepadají do rozsahů z tabulky výše.
Tak tedy lokální ip adresy jsou šedé ip adresy, zatímco globální jsou bílé.
Pro lepší porozumění se podívejte na schéma níže. Na něm jsem každému zařízení přidělil jeho ip adresu.
Na schématu je vidět, že poskytovatel nás vydává do globálních sítí (na internet) z bílé ip adresy 91.132.25.108
Pro náš router poskytovatel vydal šedý ip adresu 172.17.135.11
A v naší místní síti mají všechna zařízení odpovídající šedé ip adresy 192.168.X.X
Zjistit pod jakou ip adresou se dostáváte do globální sítě můžete na stránkách
Ale z tohoto všeho je důležité pamatovat na jeden velmi důležitý faktor!
V současnosti se vyostřil problém nedostatku bílých ip adres, protože počet síťových zařízení již dávno překonal dostupný počet ip. A z tohoto důvodu internetoví poskytovatelé vydávají uživatelům šedé ip adresy (v rámci místní sítě poskytovatele, například v rámci několika bytových domů) a vydávají do globální sítě pod jednou společnou bílou ip adresou.
Chcete-li zjistit, zda vám poskytovatel vydává šedou ip adresu nebo bílou, můžete se přihlásit do svého routeru a podívat se, jakou ip adresu váš router od poskytovatele dostává.
Nebo se například podívat na web a ve spodní části (v patičce stránky) uvidíte ip adresu vašeho routeru.
Například, já jsem se přihlásil z domácího internetu:
Jak vidíte, ve skutečnosti mám šedou ip adresu 172.17.132.2 (viz rozsah lokálních adres). Pro připojení bílé ip adresy poskytovatelé obvykle poskytují další službu za poplatek.
Ve skutečnosti pro domácí internet to není kritické. Ale pro kanceláře firem se doporučuje zakoupit od poskytovatele právě bílou ip adresu,protože používání šedé ip adresy přináší problémy s fungováním ip telefonie, stejně jako nebude možné nastavit vzdálené připojení přes VPN. To znamená, že šedá ip adresa vám neumožní vystavit na internet váš nastavený server a neumožní nastavit vzdálené připojení na server z jiné sítě.
3. NAT
V předchozí části jsem zmínil, že "V současnosti se vyhrotil problém nedostatku veřejných IP adres.A proto je nyní běžným schématem připojení u poskytovatelů internetu připojovat mnoho klientů pomocí soukromých IP adres a na globální internet je vypouštět pod jednou společnou veřejnou IP.
Ale tak tomu nebylo vždy, na začátku byly všem přidělovány veřejné IP adresy a brzy, aby se předešlo problému nedostatku veřejných IP adres, byl právě vymyšlen NAT (překládání adres sítě) — mechanismus překládání IP adres..
NAT Funguje na všech routerech a umožňuje nám vstupovat z lokální sítě do globální.
Pro lepší pochopení si rozebráme dva příklady:
1. První případ: máte zakoupenou veřejnou IP adresu 91.105.8.10 a v lokální síti je připojeno několik zařízení.
Každé lokální zařízení má svou soukromou IP adresu. Ale přístup na internet je možný pouze s veřejnou IP adresou.
Proto, když například PC1 s IP adresou 192.168.1.3 se rozhodne vstoupit do vyhledávače Yandex, router při odesílání požadavku PC1 do globální sítě zapíná mechanismus NAT, který a převádí IP adresu PC1 na veřejnou globální IP adresu 91.105.8.10.
Stejně tak i na zpáteční cestě, když router dostane odpověď od serveru Yandex, pomocí mechanismu NAT pošle tuto odpověď na IP adresu 192.168.1.3, na kterou je připojeno PC1.
2. Druhý případ: ve vaší lokální síti je také připojeno několik zařízení, ale veřejnou IP adresu jste od poskytovatele internetu nekupovali.
V tomto případě se lokální adresa PC1 (192.168.1.3) nejdříve převádí NATvaším routerem na soukromou IP adresu 172.17.115.3, kterou vám přidělil poskytovatel internetu, a poté se vaše soukromá IP adresa převádí NATrouterem poskytovatele na veřejnou IP adresu 91.105.108.10, a teprve poté dochází k přístupu na internet (globální síť).
To znamená, že v tomto případě se vaše zařízení nacházejí za dvojitým NATNAT.
Toto schéma má vyšší úroveň bezpečnosti vašich zařízení, ale také má řadu větších nevýhod. Například nestabilní SIP registrace VoIP zařízení nebo jednostranná slyšitelnost při voláních přes IP telefonii.
Podrobněji o fungování mechanismu NAT, o jeho výhodách a nevýhodách, o přidělování portů, o soketech a o typech NAT napíšu samostatný článek.
4. DHCP — server a podsítě.
Abyste připojili zařízení, jako například počítač, k internetu, obvykle jednoduše zapojíte kabel (twisted pair) do počítače a pak do volného portu na routeru, po čemž počítač automaticky obdrží IP adresu a dojde k připojení k internetu.
Podobně je to s Wi-Fi, například se smartphonem nebo notebookem, připojíte se k požadované síti, zadáte heslo, zařízení obdrží IP adresu a máte internet.
A co umožňuje zařízení automaticky získat lokální IP adresu?
Tuto funkci vykonává DHCP server.
Každičký router je vybaven DHCP serverem.Automaticky získané IP adresy jsou dynamické IP adresy..
Proč dynamické?
Protože při každém novém připojení nebo restartu routeru DHCP server se také restartuje a může přidělit zařízení různým IP adresám.
To znamená, například, teď má váš počítač IP adresu 192.168.1.10, po restartu routeru může IP adresa počítače být 192.168.1.35
Aby IP adresa zůstala stejná, může být nastavena staticky.To lze provést jak na počítači v nastavení sítě, tak přímo na routeru.
Také je možné DHCP server na routeru zcela vypnout DHCP a IP adresy přidělovat ručně.
Na jednom routeru je možné nastavit několik DHCP serverů. Pak se místní síť rozdělí na podsíť..
Například připojíme počítače k nulté podsíti v rozsahu 192.168.0.2-192.168.0.255, tiskárny k první podsíti v rozsahu 192.168.1.2-192.168.1.255 a Wi-Fi budeme sdílet na páté podsíti s rozsahem 192.168.5.2-192.168.5.255 (viz schéma níže).
Obvykle není potřeba dělit podsítě. To se dělá, když má společnost velké množství zařízení připojených k síti a při nastavování síťové bezpečnosti.
Ale takové schéma se v firmách často vyskytuje.
Proto je nezbytné znát velmi důležité detail.
Pozor!
Pokud potřebujete z PC přistupovat na webové rozhraní, například tiskárny nebo IP telefonu a přitom je váš PC v jiné podsíti, tak se nepřipojíte.
Pro pochopení se podíváme na příklad:
Představte si, že pracujete na PC1 s lokální IP adresou 10.10.5.2 a chcete přistupovat na webové rozhraní IP telefonu, s lokální IP adresou 192.168.1.3tak se nepřipojíte. Protože zařízení jsou v různých podsítích. Na IP telefon nacházející se v podsíti 192.168.1.X, se lze připojit pouze z PC3 (192.168.1.5)..
Stejně tak k MFP (172.17.17.12) se budete moci připojit pouze z PC4 (172.17.17.10).
Proto, když se připojujete vzdáleně k uživateli na PC, abyste se dostali na webové rozhraní IP telefonu, vždy nejdříve zkontrolujte jejich lokální IP adresy, abyste se ujistili, že jsou obě zařízení připojena k jedné podsíti.
5. Zařízení pro směrování sítě (směrovač, přepínač, switch, hub)
Jak podivné, ale je to fakt, že začátečníci v IT (někdy i již zkušené systémové administrátory) nevědí nebo si pletou takové pojmy jako směrovač, přepínač, switch, síťová brána a hub.
Myslím, že důvodem této záměny je to, že se v názvech síťových zařízení vyskytuje mnoho synonym a žargonů, a to nyní uvádí do zmatku mnohé začínající inženýry.
Pojďme se na to podívat.
a) Router, směrovač a síťová brána
Všichni vědí, co je to router. Je to zařízení, které sdílí internet v místnosti, připojený od poskytovatele internetu.
Tak tedy směrovač a síťová brána jsou vlastně router.
Toto zařízení je hlavní v organizaci sítě. V inženýrské sféře je nejvíce používané označení “směrovač”.
Mimochodem, routerem nemusí být jen set-top box, ale také systémová jednotka počítače, pokud do ní nainstalujete další síťovou kartu a například RouterOS Mikrotik. Poté rozvetvte síť na mnoho zařízení pomocí switche.
b) Co je to Switch a jak se liší od Přepínače a Hubu
Switch a Přepínač jsou také synonymy. A nyní hub je trochu jiné zařízení. O něm se dozvíte v dalším bodě (v).
Přepínač (switch) slouží k rozvětvení lokální sítě. Jako trojítko nebo síťová prodlužovačka, kam připojujeme svá zařízení, abychom je napájeli elektrickým proudem z jedné zásuvky.
Přepínač neumí směrovat síť jako router. Nepřidělí vaší mu zařízení IP adresu a bez pomoci routeru vás nemůže vydat na internet.
Standardní směrovač obvykle má 4-5 portů pro připojení zařízení. Pokud jsou vaše zařízení připojena kabelem a je jich více než portů na routeru, budete potřebovat switch. K jednomu portu routeru můžete připojit switch na 24 portů a v klidu zorganizovat lokální síť na 24 zařízení.
A pokud máte ještě jeden router, můžete v jeho webovém rozhraní zapnout režim přepínače a také ho použít jako switch.
v) Hub
Hub má stejnou funkci jako switch. Ale jeho technologie rozdělování je značně zastaralá.
Hub distribuuje příchozí pakety od routeru všem připojeným zařízením bez rozlišování, a zařízení si již sama musí zjistit, zda se jedná o jejich paket nebo ne.
A switch má tabulku MAC adres a proto rozděluje příchozí pakety na jedno konkrétní zařízení, které tento paket požadovalo. V důsledku toho přenos dat pomocí switche je rychlejší a efektivnější..
V současné době se již vzácně setkáváme s použitím hubu, ale přesto se občas vyskytují, je dobré na to být připraven a určitě doporučit uživateli výměnu hubu za switch.
6. Hlavní příkazy pro analýzu sítě
a) Příkaz Ping
Pro pochopení, zda je IP adresa nebo samotné zařízení aktivní, můžeme jej „propingovat“.
K tomu do příkazového řádku napíšeme příkaz ping "ip-adresa”.
Zde jsme „pingli“ DNS server Google a, jak vidíme, server je aktivní (odpis na pings je 83 ms).
Pokud je adresát nedostupný nebo daná IP adresa neexistuje, uvidíme tuto situaci:
To znamená, že na pings nedostáváme odpověď.
Ale Ping mnohem užitečnější je použít s klíči:
-t - „pingovat“ nepřetržitě (k zastavení stiskneme kombinaci Ctrl+C)
-a - zobrazit jméno „pingovaného“ uzlu (webu/zařízení/serveru)
Odpovídající klíč "-a" nám ukázal, že jméno pingovaného uzlu je "dns.google".
A díky klíči "-t" ping šel bez zastavení, zastavil jsem ho stisknutím Ctrl+C.
Při nepřetržitém pingu lze vidět, jak se pingovaný uzel chová a přibližnou kvalitu internetového připojení.
Jak vidíme ze screenshotu, občas dochází ke zpoždění příjmu paketu až 418 ms, což je poměrně kritická hodnota, protože skok z 83 ms na 418 ms by se projevil na videohovoru jako trhání/zasekávání obrazu nebo v IP telefonii jako degradace kvality hlasu.
V mém případě pravděpodobně měl problém s mým domácím internetem.
Ale abych podrobněji zjistil příčinu, je třeba spustit dump. A to je téma na celý článek.
Pozor! Někdy na routerech je zakázáno odesílání ICMP paketů (někdo to vypíná úmyslně, a někde to není ve výchozím nastavení zapnuto), v takovém případě na "pingy" takový uzel odpovídat nebude, ačkoliv bude aktivní a normálně fungovat v síti.
Další možností “pingu” je Zjistit, jaká IP adresa se skrývá za doménou webu. A konkrétně, na jakém serveru je webová hostovaná.
K tomu jednoduše místo IP adresy napíšeme web:
Jak vidíte, IP adresa pro Habra je 178.248.237.68
b) Tracování
Někdy je velmi důležité vidět, jakou cestou putuje paket k určitému zařízení.
Možná někde je díra a paket nedorazí k adresátovi. Takže nástroj pro tracování pomáhá určit, na jakém kroku se paket zasekává.
V systému Windows se tento nástroj spouští příkazem “tracert” IP adresa nebo doména:
Zde jsme viděli, přes jaké uzly náš požadavek prochází, než dorazí k serveru ya.ru
Na OS Linux tento nástroj se spouští příkazem traceroute.
Některé zařízení, směrovače nebo hlasové VoIP brány také disponují nástrojem pro tracování.
c) Nástroj whois
Tento nástroj umožňuje zjistit všechny informace o IP adrese nebo o registrátorovi domény.
Například ověříme IP adresu 145.255.1.71. K tomu zavádím v terminálu příkaz whois 145.255.1.71
Dostali jsme informace o poskytovateli IP adresy, zemi, městě, adrese, rozsahu atd.
Používám ho jen na Linuxu. Nástroj se snadno stahuje a instaluje z standardního repozitáře operačního systému.
Ale také jsem slyšel, že podobné řešení je i na Windows.
7. Transportní protokoly TCP a UDP
Veškeré přenosy požadavků a příjem odpovědí mezi zařízeními v síti probíhají pomocí transportních protokolů TCP a UDP.
Protokol TCP zajišťuje doručení požadavku a celistvost jeho přenosu. Než odešle paket, předem kontroluje dostupnost uzlu. A pokud během cesty dojde k porušení celistvosti paketu, pak TCP doplňuje chybějící části.
Obecně je to protokol, který udělá vše pro to, aby váš požadavek správně dorazil k adresátovi.
Proto TCP nejrozšířenější transportní protokol. Používá se, když uživatel surfuje po internetu, navštěvuje weby, služby, sociální sítě atd.
UDP protokol nemá tak zaručený přenos dat jako TCP. Nezkontroluje dostupnost koncového uzlu před odesláním a nedoplňuje paket v případě jeho degradace. Pokud se nějaký paket nebo několik paketů po cestě ztratí, zpráva dorazí k adresátovi v takovém neúplném stavu.
Proč je tedy UDP potřeba?
Je to proto, že tento transportní protokol má obrovskou výhodu oproti TCP v rychlosti přenosu dat. Proto je UDP široce používán pro přenos hlasových a video paketů v reálném čase. A to konkrétně v IP telefonii a video hovorech.
Například každý hovor přes WhatsApp nebo Viber používá přenosový protokol UDP. Stejně tak i při video hovorech, například přes Skype nebo zmíněné messengery WhatsApp a Viber.
Právě proto, že UDP nezaručuje absolutní přenos dat a integritu přenášeného paketu, často dochází k problémům při hovorech přes internet.
To zahrnuje přerušení hlasu, zpoždění, ozvěnu nebo robotický hlas.
Tento problém vzniká kvůli přetíženému internetovému kanálu, dvojitému NATu nebo rádiovému kanálu.
Bylo by jistě dobré v těchto případech použít TCP, ale bohužel, pro přenos hlasu je nutný okamžitý přenos celistvých paketů, a pro tuto úlohu je ideální UDP.
Aby se při používání UDP protokolu nevyskytly problémy, je třeba jednoduše zorganizovat kvalitní internetový kanál. A také nastavit na routeru vyhrazenou šířku pásma pro UDP, aby zátěž z ostatních zařízení, které používají TCP nebránila práci přenosového protokolu. UDP.
To je vše.
Nepřetížil jsem článek a nekopíroval jsem sem vědecké definice všech použitých termínů, kdo to potřebuje, stačí vyhledat.
Snažil jsem se shromáždit dohromady 7 nejdůležitějších, podle mého názoru, bodů, jejichž znalost pomůže mladému "ajťákovi" projít prvními fázemi pohovoru na "ajťácké" pozice nebo aspoň dát najevo zaměstnavateli, že víte více než běžný uživatel.
Studujte, dělejte si poznámky. Doufám, že článek mnohým přinese užitek.
Zdroj: habr.com
