Võrgud alustavale IT-spetsialistile. Kohustuslik baas

Umbes 80% meist, kes lõpetavad ülikooli mõne IT-erialaga, ei saa lõpuks programmeerijaks. Paljud leiavad end tehnilise toe, süsteemiadministraatorite, arvutiseadmete seadistajate, digitaalsete seadmete müügikonsultatantide või IT-valdkonna juhtidena jne.

See artikkel on mõeldud just neile 80%-le, kes on hiljuti lõpetanud ülikooli mõne IT-erialaga ja on juba hakanud jälgima tööpakkumisi, näiteks süsteemiadministraatori või tema assistendi ametikohale, välitingimustes töötavate inseneridena, kas outsourceteenuse ettevõttesse või 1./2. taseme tehnilise toe osakonda.

See sobib ka iseseisvaks õppimiseks või uute töötajate koolitamiseks.

Minu IT-alal töötamise aja jooksul olen kokku puutunud probleemiga, et ülikoolides ei õpetata põhiteadmisi võrgualast. Kohtasin seda esmakordselt ise, kui pärast ülikooli lõpetamist käisin 2016. aastal tööintervjuudel ja ei suutnud vastata lihtsatele (nüüd tundub mulle nii) küsimustele. Siis arvasin, et olen lihtsalt õppetöös liiga tähelepanematu olnud. Kuid nüüdseks selgub, et probleem on haridusprogrammides. Praegu kohtan sama teadmispuudujääki, kui koolitan uusi töötajaid.

Ja pidin õppima palju artikleid internetis, enne kui mõistsin põhiaspekte, ja nüüd, kui annan noortele spetsialistidele uurimistemaid, leiavad nad raskusi vajaliku leidmisel ja omandamisel. See juhtub sellepärast, et internetis on tohutult artikleid ja need on teemade kaupa hajutatud, või on need kirjutatud liiga keerulises keeles. Lisaks sisaldavad enamik teavet oma artiklite alguses peamiselt teaduslikke määratlusi, seejärel aga keerulisi kasutustehnoloogiaid. Tulemuseks on palju sellist, mis algajale on täiesti arusaamatu.

Seepärast otsustasin kokku koguda peamised teemad ühte artiklisse ja selgitada neid võimalikult lihtsalt "käe otsas".

Hoian kohe eemale igasugusest süvitsi minevast teabest, artiklis ei ole midagi muud kui ainult kõige olulisem ja vajalik.

Arutlusele tulevad teemad:

1. Globaalne ja lokaalne võrk
2. Valged ja hallid IP-aadressid
3. NAT
4. DHCP-server ja alamvõrgud
5. Võrgu marsruutimise seadmed (marsruuter, lüliti, switch, hub)
6. Põhilised võrguanalüüsi käsud
7. Transportprotokollid UDP ja TCP

1. Globaalne ja lokaalne võrk

Kogu internetti võrk jaguneb globaalseteks (WAN) ja kohalikeks (LAN).

Kõik kasutajaseadmed ühes korteris, kontoris või isegi hoones (arvutid, nutitelefonid, printerid/MFU-d, televiisorid jne) ühendatakse ruuteri kaudu, mis ühendab need kohalikku võrku.

Kohaliku võrgu liikmed saavad oma seadmete vahel andmeid vahetada ilma interneti teenusepakkujaga ühendamata. Kuid internetti pääsemiseks (näiteks Yandexisse või Google'isse pääsemiseks, VK-sse, Instagrami, YouTube'i või AmoCRM-i sisenemiseks) on vajalik juurdepääs globaalsele võrgule.

Välju globaalsesse võrgus tagab interneti teenusepakkuja, kellele me maksame igakuist tasu. Teenusepakkuja seadistab oma ruuterites igasühenduse kiirusenivoo vastavalt hinnavõrgule. Teenusepakkuja toob meieni pööratud paari või optika meie ruuteri (meie kohaliku võrgu) juurde ning pärast seda suudab mis tahes meie kohalikust võrgust pääseda globaalsesse võrgus.

Rohkemate analoogiate jaoks võib võrke võrrelda teedega.
Näiteks teie linna N teed on kohalik võrk. Need teed ühendavad teid poodide, asutuste, parkide ja muude teie linna kohtadega.
Teise linna N jõudmiseks peate minema föderaalmaanteele ja sõitma teatud arvu kilomeetreid. Tähendab, et peate välja minema globaalsesse võrgus.

Kergemaks mõistmiseks, mis on globaalne ja lokaalnetwork joonistasin skeemilise pildi.

2. Valged ja hallid IP-aadressid

Igal seadmel võrgus on oma ainulaadne IP-aadress. See on vajalik sel eesmärgil, et seadmed mõistaksid, kuhu tuleb suunata päring ja vastus.
See on nagu meie majadel ja korteritel on oma täpne aadress (indeks, linn, tänav, maja nr, korteri nr).

Teie lokaalses võrgus (korteris, kontoris või hoones) on oma ainulaadsete aadresside vahemik. Arvan, et paljud on märganud, et arvuti IP-aadress, näiteks, algab numbritega 192.168.X.X

See on teie seadme lokaalne aadress.

On olemas On olemas:

loodud lokaalse võrgu vahemikud

Arvan, et antud tabelist on kohe arusaadav, miks kõige levinum vahemik on 192.168.X.X Selleks, et näiteks teada saada oma arvuti IP-aadress (Windowsi operatsioonisüsteemi alusel), tippige terminalis käsk

ipconfig 192.168.88.251

Nagu näete, on minu arvuti IP-aadress minu koduses lokaalses võrgus. teie kohalik IP-aadress vale-ruuteri kaudu asendatakse globaalne, mille on väljastanud teie teenusepakkuja. Globaalne IP-aadress ei kuulu ülaltoodud tabelisse.

Nii et kohalikud IP-aadressid on hallid IP-aadressid, samas kui globaalne – valge.

Süvendamiseks vaadake allolevat skeemi. Skeemil on iga seadme kõrval märgitud oma IP-aadress.

Skeemilt on näha, et teenusepakkuja laseb meid globaalsetesse võrkudesse (internetti) valge IP-aadressi 91.132.25.108 kaudu.

Meie ruuterile andis teenusepakkuja halli IP-aadressi 172.17.135.11.
Ja meie kohalikus võrgus on kõik seadmed vastavalt samuti hallid IP-aadressid 192.168.X.X.

Saate teada, millise IP-aadressiga te globaalsetesse võrkudesse sisenete, külastades 2ip.ru.

Kuid kõigest sellest on oluline meeles pidada üks väga oluline tegur!
Praegu on teravenenud probleem valgete IP-aadresside puudusest, kuna võrgu seadmete arv on pikka aega ületanud saadaval olevate IP-de arvu. Seetõttu väljastavad internetiteenuse pakkujad kasutajatele halli IP-aadressid (teenusepakkuja kohaliku võrgu raames, näiteks mitme kortermaja vahel) ja lasevad meid globaalsetesse võrkudesse ühise IP-aadressiga. valge IP-aadress.

Et teada saada, kas teie IP-aadress on hall või valge, saate minna oma ruuteri seadistustesse ja vaadata, millise IP-aadressi teie ruuter pakkujatelt saab.

Või näiteks sisse logida veebilehele mobilon.ru , kus lehe allosas (jaluses) näete oma ruuteri IP-aadressi.

Näiteks, olen sisse logitud kodu interneti kaudu:

Nagu näete, on mul tegelikult hall IP-aadress 172.17.132.2 (vt kohalike aadresside vahemikku). Valge IP-aadressi saamiseks pakuvad teenusepakkujad tavaliselt lisateenust, mille eest tuleb maksta kuutasu.

Tegelikult ei ole kodu interneti puhul see kuigi kriitiline. Kuid ettevõtete kontorites soovitatakse teenusepakkujalt osta just valge IP-aadress, kuna halli IP-aadressi kasutamine toob kaasa probleeme IP-telefonia toimimisega ning ei võimalda seadistada eemalt ühendusi VPN-i kaudu. See tähendab, et hall IP-aadress ei võimalda teil viia internetti teie seadistatud serverit ja ei võimalda ühendada serverit teise võrgust.

3. NAT

Eelmises peatükis märkisin, et "praegu on valgete IP-aadresside nappus teravnenudSeetõttu on praegu laialt levinud, et internetiteenuse pakkujad ühendavad mitmeid kliente hallide IP-aadressidega, samas kui nad väljastavad Internetti ühte ühist valget IP-aadressi.

Kuid nii ei olnud alati, algselt anti kõigile välja valged IP-aadressid ja peagi, et vältida valgete IP-aadresside nappust, just nimelt leiutati NAT (Network Address Translation) — IP-aadresside teisendamise mehhanism.

NAT millel on kõikides ruuterites ja mis võimaldab meil paiksetest võrkudest globaalsesse internetti pääseda.

Parima arusaamise huvides vaatleme kahte näidet:

1. Esimene juhtum: teil on ostetud valge IP-aadress 91.105.8.10 ja teie kohalikus võrgus on ühendatud mitu seadet.

Iga kohalik seade omab oma halli IP-aadressi. Kuid internetti pääsemine on võimalik ainult valge IP-aadressi kaudu.

Seetõttu, kui näiteks PC1 IP-aadressiga 192.168.1.3 otsustas Yandexi otsingumootorisse sisse logida, siis ruuter, edastades PC1 päringu globaalsesse võrku, aktiveerib mehhanismi, NAT, mis mis muudab PC1 IP-aadressi valgeks globaalseks IP-aadressiks 91.105.8.10.

Samuti vastupidises suunas, kui ruuter saab Yandexi serverilt vastuse, töötab ta mehhanismi abil. NAT saatke see vastus IP-aadressile 192.168.1.3, kuhu on ühendatud PC1.

2. Teine olukord: teie kohaliku võrgu kaudu on ühendatud mitu seadet, kuid te ei ole ostnud internetiteenuse pakkujalt avalikku IP-aadressi.

Sellisel juhul lokaalne aadress PC1 (192.168.1.3) moodustatakse kõigepealt NATteie ruuteri NAT-i abil ja muudetakse halliks IP-aadressiks 172.17.115.3, mille on väljastanud teie internetiteenuse pakkuja, ja seejärel muudetakse teie hall IP-aadress NATteenuse pakkuja ruuteri NAT-i abil avalikuks IP-aadressiks 91.105.108.10, ja alles pärast seda on võimalik pääseda internetti (globaalsesse võrku).

Ehk siis sel juhul on nii, et teie seadmed on kahekordse NAT-i taga. NATSelline süsteem tagab kõrgema turvalisuse teie seadmete jaoks, kuid omab ka mitmeid suuri puudusi. Näiteks ebastabiilne SIP-registreerimine VoIP-seadmete puhul või ühesuunaline kuulamine IP-telefoni kõnedes.

See skeemil on kõrgem turvalisus teie seadmete jaoks, kuid sellel on ka mitmeid suuri puudusi. Näiteks ebastabiilne VoIP seadmete SIP registreerimine või ühepoolne helikuulamine IP-telefonikõnede ajal.

Täpsemalt selle mehhanismi toimimisest, selle plusse ja miinuseid, portide eraldamisest, socketitest ja tüüpidest NATkirjutan eraldi artikli. NAT Kirjutan eraldi artikli.

4. DHCP — server ja alamvõrgud

Seadmise seadistamine, näiteks arvuti internetiühendusele, tähendab tavaliselt kaabli (nt pöördkabel) ühendamist arvutiga ja seejärel vaba porti ühendamist ruuteris. Pärast seda saab arvuti automaatselt IP-aadressi ja internetiühendus on valmis.

Sama kehtib Wi-Fi kohta: näiteks nutitelefonist või sülearvutist ühendate end soovitud võrku, sisestate parooli, seade saab IP-aadressi ja teil on internetiühendus.

A Mis võimaldab seadmel automaatselt saada kohaliku IP-aadressi?
Seda funktsiooni täidab DHCP-server.

Iga ruuter on varustatud DHCP-serveriga. Automaatne IP-aadress on dünaamilised IP-aadressid.

Miks on dünaamilised?

Sest iga uue ühenduse või ruuteri taaskäivitamise korral DHCP-server ka ruuter taaskäivitub ja võib seadmetele anda erinevaid IP-aadresse.

See tähendab, et näiteks praegu on teie arvutis IP-aadress 192.168.1.10, pärast ruuteri taaskäitamist võib arvuti IP-aadress muutuda 192.168.1.35

IP-aadressi muutmise vältimiseks saab selle määrata staatiliselt. Seda saab teha nii arvuti võrgu seadetes kui ka otse ruuteris.

Samuti saab DHCP-server ruuteri puhul ÜLDSE IP-aadressid välja lülitada ja määrata need käsitsi.

Saate konfigureerida mitut DHCP-serverit ühel ruuteril. Siis jaguneb kohalik võrk alamvõrkudeks.

Näiteks ühendame arvutid nullalamvõrku vahemikus 192.168.0.2–192.168.0.255, printerid esimesse alamvõrku vahemikus 192.168.1.2–192.168.1.255 ja Wi-Fi jagame viiendasse alamvõrku vahemikus 192.168.5.2–192.168.5.255 (vt allolevat skeemi)

Tavaliselt ei ole vaja alamvõrkude eraldamist teha. Seda tehakse, kui ettevõttes on suur hulk seadmeid, mis on võrku ühendatud, ning võrgu turvalisuse seadistamisel.

Kuid selline skeem esineb ettevõtetes üsna sageli.
Seetõttu on kindlasti oluline teada väga tähtsat mõtet.

Tähelepanu!
Kui teil on vaja arvutist pääseda veebiliidesele, näiteks printeri või IP-telefoni, ja teie arvuti asub teises alamvõrgus, siis ei ole teil võimalik ühendust luua.

Arusaamiseks vaatame näidet:

Oletame, et töötate PC1 kohaliku IP-aadressiga 10.10.5.2 ja soovite pääseda IP-telefoni veebiliidesele , siis ei ole teil võimalik ühendust luua. Kuna seadmed asuvad erinevates alamvõrkudes. IP-telefonile, mis asub alamvõrgus kohaliku IP-aadressiga 192.168.1.3192.168.1.X , saab ühendust luua ainultPC3 (192.168.1.5) Ning samuti ka.

MFP-d (172.17.17.12) MFP (172.17.17.12) saate ühenduda ainult PC4 (172.17.17.10).

Seetõttu, kui ühendate kaugtöötaja PC-ga, et minna IP telefoni veebiliidesesse, kontrollige kindlasti esmalt nende kohalikke IP-aadresse, et veenduda, et mõlemad seadmed on ühendatud sama alamvõrku.

5. Võrgu marsruudimise seadmed (marsruuter, lüliti, switš, hub)

Ehkki see võib tunduda kummaline, on tõsi, et IT-s algajad (mõnikord ka juba töötavad süsteemiadministraatorid) ei tea või segavad selliseid mõisteid nagu marsruuter, lüliti, switš, võrgu värav ja hub.

Arvan, et see segadus on tekkinud seetõttu, et on loobitud sünonüüme ja žargooni võrgu seadmete nimedes, mis eksitab paljusid noori insenere.

Hakkame kohe asja selgitama.

a) Ruuter, marsruuter ja võrgu värav

Kõik teavad, mis on ruuter. See on seadme, mis jagab ruumis internetiühendust, mis on ühendatud interneti teenuse pakkujaga.

Nii et marsruuter ja võrgu värav ongi ruuter.

See seadme on võrgu korraldamise peamine seade. Insenerikeskkonnas on kõige levinum nimetus “ruuter”.

Üldiselt võib marsruuteriks olla mitte ainult meediaseade, vaid ka arvuti üksus, kui installida sinna veel üks võrcard ja panna näiteks RouterOS Mikrotik. Seejärel jagada võrk mitmele seadmele lülitiga.

b) Mis on lüliti ja kuidas see erineb kommuterist ja hubist

Lüliti ja Kommuter need on samuti sünonüümid. Ja siin hub veidi teistsugune seade. Räägime sellest järgmises punktis (v).

Kommuter (lüliti) teenib kohaliku võrgu haru. Nagu kolmik või võrgufilter, kuhu ühendame seadmed, et neid toita ühest pistikust.

Kommuter ei oska võrku marsruutida nagu marsruuter. Ta ei paku teie seadmele IP-aadressi ja ilma marsruuteri abita ei saa te internetti.

Tavaliselt on standardmarsruuteril 4–5 porti seadmete ühendamiseks. Seega, kui teie seadmed ühendatakse kaablitega ja neid on rohkem kui marsruuteril on porte, on teile vajalik lüliti. Ühte marsruuteri porti saab ühendada 24-portise lülitiga ja rahulikult korraldada kohaliku võrgu 24 seadmele.

Ja kui sul leidub veel üks ruuter, saad selle veebiliideses lülitada silda režiimi ning kasutada seda ka lülitina.

b) Hub

Hub täidab samu funktsioone nagu lüliti. Kuid selle jaotustehnoloogia on väga aeglane ja juba vananenud.

Hub jagab ruuterilt saabuvaid pakette kõikidele ühendatud seadmetele ilma eristamiseta, ning seadmed peavad ise aru saama, kas see pakett neile kuulub või mitte.

A lülitil on MAC tabel ja seetõttu jaotab see saabuvad paketid konkreetsele seadmele, mis seda paketti küsis. Seega andmete edastus lüliti kaudu on kiirem ja efektiivsem..

Tänapäeval on harva, kui kohtab hubi, kuid siiski on need olemas, seega tuleb selleks valmis olla ja kindlasti soovitada kasutajale hubi asendamist lülitiga.

6. Peamised käsud võrgu analüüsimiseks

a) Ping käsk

Kuna mõista, kas IP-aadress või seade ise on aktiivne, saab seda “pingida”.
Selleks kirjutame käsureale käsu ping “ip-aadress”.

Siin “pingisime” Google'i DNS-serverit ja nagu näeme, server on aktiivne (vastus pingidele on olemas ja on 83 ms).

Kui adressaat ei ole saadaval või antud IP-aadress ei eksisteeri, näeme sellist pilti:

See tähendab, et me ei saa vastust pingidele.

Aga Ping Oluliselt parem on kasutada võtmeid:
-t -"pingida" pidevalt (peatumiseks vajutage Ctrl+C)
-a -näidata "pingitava" sõlme (veebisaidi/seadme/serveri) nime

Seega, võtmes“-a“ näitas meile, et pingitava sõlme nimi on "dns.google".
Ja tänu võtmele “-t“ pingis pidevalt, peatasin selle vajutades Ctrl+C.

Pideva pingi puhul saab näha, kuidas pingitav sõlm käitub ja umbkaudset Interneti-ühenduse töö kvaliteeti.

Kuidas näeme ekraanipildilt, esinevad aeg-ajalt pakettide vastuvõtu viivitused kuni 418 ms, see on üsna kriitiline väärtus, kuna hüpe 83 ms-lt 418 ms-le avaldaks video vestlusele mõju, põhjustades pildi viivitust/peatumist või IP-telefonias kvaliteedi halvenemist.

Minu puhul tõenäoliselt kõigub mu kodune Internet.
Kuid et täpsemalt kindlaks teha põhjus, tuleb käivitada dump. Ja see on teema tervele artiklile.

Tähelepanu! Mõnikord on ruuterites välja lülitatud saatmine ICMP pakette (kellega on see spetsiaalselt välja lülitatud või on see vaikimisi välja lülitatud), sellisel juhul ei reageeri selline sõlm "pingile", kuigi see ise on aktiivne ja töötab võrgu sees normaalselt.

Teine võimalus „pingi“ jaoks on välja selgitada, milline ip-aadress peitub konkreetse saidi domeeni taga. Nimelt, millisel serveril saidi hostitakse.

Selleks tuleb lihtsalt ip-aadressi asemel kirjutada sait:

Nagu näete, on Habr'il ip-aadress 178.248.237.68

b) Tracimine

Mõnikord on väga oluline näha, millist teed paki sihtseadmest mööda minnes läbib.
Võib-olla on kuskil läbikukkumine ja pakk ei jõua adressaadini. Sel juhul tracimise utiliit aitab määrata, millisel etapil see pakk kinni jääb..

Windowsi operatsioonisüsteemis kutsutakse seda utiliiti käsuga "tracert" ip-aadress või domeen:

Siin nägime, läbi milliste sõlmede meie päring kulgeb, enne kui see jõuab serverisse ya.ru

VDS-l on võimalik installida: Linuxi OS-iga. see utiliit kutsutakse käsuga traceroute.

Tracimise utiliit on ka paljudes seadmetes, marsruuterites või VoIP-poliitikas.

c) Whois utiliit

See utiliit võimaldab välja selgitada kogu teabe ip-aadressi või domeeni registreerija kohta.

Näiteks kontrollime ip-aadressi 145.255.1.71. Selleks kasutan terminalis käsku whois 145.255.1.71

Saime teavet IP-aadressi pakkujast, riigist, linnast, aadressist, vahemikust jne.

Kasutades ainult Linuxis. Utiliit allub ja installitakse lihtsalt operatsioonisüsteemi tavalisest hoidlast.

Aga olen samuti kuulnud, et Windowsis on sarnane lahendus.

7. Transpordiprotokollid TCP ja UDP

Kõik päringute ülekanded ja vastuste vastuvõtmine seadmete vahel võrgus toimub transpordiprotokollide abil TCP ja UDP.

TCP-protokoll garanteerib päringu edastamise ja selle edastamise terviklikkuse. See kontrollib ette, kas sõlm on enne paketi saatmist saadaval. Ja kui paketi teel on terviklikkus kahjustatud, siis TCP täiendatakse puuduvad osad.

Kokkuvõttes on see protokoll, mis teeb kõik, et teie päring korrektselt saajani jõuaks.

Seega TCP kõige levinum transpordiprotokoll. Seda kasutatakse, kui kasutaja sirvib internetis, külastab saite, teenuseid, sotsiaalmeedia jne.

UDP protokollil ei ole sellist garanteeritud andmeedastust nagu TCP. See ei kontrolli sihtkoha kättesaadavust enne saatmist ja ei täienda paketti, kui see on degradeerunud. Kui mõni pakett või mitu paketti teel kaovad, siis sõnum jõuab adressaadini sellises puudulikus vormis.

Kuid miks on UDP siis vajalik?

Asi on selles, et see transpordiprotokoll omab tohutut eelist TCP andmete edastamise kiirusel. Seetõttu kasutatakse UDP-d laialdaselt reaalajas helide ja video paketide edastamiseks. Nimelt ip-telefonias ja video kõnedes.
Näiteks igasugused kõned WhatsAppi või Viberi kaudu kasutavad transpordiprotokolli UDP. Samuti video kõnede puhul, näiteks Skype'is või nendes samades sõnumirakendustes WhatsApp ja Viber.

Just seetõttu, et UDP ei garanteeri andmete absoluutset edastamist ja edastatava paketi terviklikkust, tekivad sageli probleemid interneti läbi helistamisel.
See võib olla hääle katkestamine, viivitamine, kaja või robotihääl.

See probleem ilmneb koormatud interneti kanalite, topelt NAT-i või raadiokanali tõttu.

Oluline oleks sellistel juhtudel kindlasti kasutada TCP, kuid kahjuks on hääle edastamiseks vajalik tervikpakettide kohene edastamine, ja selle ülesande jaoks sobib kõige paremini UDP.

Probleemide vältimiseks tuleb UDP protokolli jaoks lihtsalt korraldada kvaliteetne internetiühendus. Samuti tuleb ruuteril seadistada eraldi ribalaius UDP, et teisi seadmeid, mis kasutavad TCP , ei segaks transportimisprotokolli tööd. UDP.

Sellega on kõik.

Ma ei hakanud artiklit koormama ja siia teaduslikke määratlusi kõigist kasutatud terminidest kopeerima; kes seda vajab, saab lihtsalt Google'ist otsida.

Olen püüdnud kokku koguda 7 kõige olulisemat, minu arvates, punkti, mille teadmine aitab noorel "IT-spetsialistil" läbida esimesed etapid tööintervjuul "IT- ametikohtadele või vähemalt anda tööandjale mõista, et te tõesti teate rohkem kui tavaline kasutaja.

Uurige, koostage märkmeid. Loodan, et artikkel toob paljudele kasu.

Allikas: habr.com