Võrgud algajatele IT-spetsialistidele. Kohustuslik alus.

Umbes 80% meist, kes lõpetavad ülikooli mõne IT-erialaga, ei saa lõpuks programmeerijaks. Paljud leiavad endale töö tehnilises toetas, süsteemihalduritena, arvutiseadmete seadistamise spetsialistidena, digitaaltehnika müüja konsultantidena, IT-valdkonna juhtidena jne.

See artikkel on just neile 80%, kes on just lõpetanud ülikooli mõne IT-erialaga ja on hakanud vaatama töökuulutusi, näiteks süsteemihalduri või tema assistendi, välitingimustes töötava inseneri või esimesse/teise taseme tehnilise toe positsioonide jaoks.

Samuti neile, kes soovivad iseseisvalt õppida või koolitada uusi töötajaid.

Oma IT-karjääri jooksul olen kokku puutunud probleemiga, et ülikoolides ei õpetata põhiteadmisi võrku puudutavast. Seda kogen ma esmakordselt ise, kui pärast ülikooli lõpetamist käisin 2016. aastal tööintervjuudel ja ei osanud vastata lihtsatele (nüüd tundub mulle) küsimustele. Siis tundus mulle, et ma ei õppinud ülikoolis piisavalt. Kuid nagu selgub, on probleem haridusprogrammis. Kuna nüüd olen samuti kokku puutunud sellega, kui koolitan uusi töötajaid.

Ja seetõttu pidin ma internetis väga palju artikleid läbi lugema, enne kui mõistsin alusmõisted. Samuti, kui nüüd noortelt spetsialistidelt uurin teemasid, mida nad peaksid õppima, leiavad nad raskustega vajalikku teavet ja omandavad seda. See juhtub sellepärast, et internetis on tohutult palju artikleid, mis kõik on teemade kaupa killustunud või on kirjutatud liiga keerulises keeles. Plus, enamik teavet nende artiklite alguses koosneb peamiselt lihtsalt teaduslikest määratlustest, ja seejärel lähevad nad kohe keeruliste tehnoloogiate kasutamise juurde. Lõppkokkuvõttes on palju sellist, mis algaja jaoks on täiesti arusaamatu.

Just sellepärast otsustasin koguda põhiteemad ühte artiklisse ja selgitada neid nii lihtsalt kui võimalik "sõrmedel".

Hoiatan ette, et artiklis ei ole süvaintegramit, ainult kõige baassem ja kõige olulisem teave.

Arutatavad teemad:

1. Globaalne ja kohalik võrk
2. Valged ja hallid IP-aadressid
3. NAT
4. DHCP-server ja alamvõrgud
5. Võrgu marsruutimise seadmed (marsruuter, lüliti, hub)
6. Põhivõrguanalüüsi käsklused
7. Transpordiprotokollid UDP ja TCP

1. Globaalsed ja kohalikud võrgud

Kogu Interneti-võrk jaguneb globaalseteks (WAN) ja kohalikeks (LAN).

Kogu kasutajaseadmed ühe korteri, büroo või isegi hoone piires (arvutid, nutitelefonid, printerid/MFPd, telerid jne) on ühendatud ruuteriga, mis kogub need kohalikku võrku.

Ühe kohaliku võrgu osalised saavad andmeid vahetada oma seadmete vahel ilma Interneti-teenuse pakkujaga ühendust võtmata. Kuid veebis navigeerimiseks (nt Yandexisse või Google'i, VK-sse, Instagrami, YouTube'i või AmoCRM-i sisenemiseks) on vajalik juurdepääs globaalsele võrgule.

Juhtmed globaalne võrk tagab Interneti-teenuse pakkuja, kellele me maksame tellimistasu. Teenusepakkuja seadistab oma ruuterites igas ühenduses kiirusetase vastavalt määrale. Teenusepakkuja toob meile pöördkabli või optika meie ruuterini (meie kohalikku võrku), ja pärast seda saab iga meie kohaliku võrgu seade juurde pääseda Sarnaselt võrke saab võrrelda teedega. tagab Interneti-teenuse pakkuja, kellele me maksame tellimistasu. Teenusepakkuja seadistab oma ruuterites igas ühenduses kiirusetase vastavalt määrale. Teenusepakkuja toob meile pöördkabli või optika meie ruuterini (meie kohalikku võrku), ja pärast seda saab iga meie.

Näiteks, teie linna N teed on
kohalik võrk . Need teed ühendavad teid poodidega, asutustega, parkide ja teiste teie linna kohtadega.Teise linna N pääsemiseks peate minema riiklikule maanteele ja sõitma teatud kilomeetrite vahemaa. See tähendab, et peate sisenema
Kohaliku võrgu ja globaalse võrgu tagab Interneti-teenuse pakkuja, kellele me maksame tellimistasu. Teenusepakkuja seadistab oma ruuterites igas ühenduses kiirusetase vastavalt määrale. Teenusepakkuja toob meile pöördkabli või optika meie ruuterini (meie kohalikku võrku), ja pärast seda saab iga meie.

selgemaks mõistmiseks joonistasin lihtsa skeemi. 2. Valged ja hallid IP-aadressid Iga seadme võrkus on oma

unikaalne IP-aadress

. See on vajalik, et seadmed mõistaksid, kuhu päring suunata ja vastata. Nagu ka meie kodudel ja korteritel on oma täpne aadress (indeks, linn, tänav, maja nr, korteri nr).Teie kohaliku võrgu (korteri, büroo või hoone) piires on oma unikaalsete aadresside vahemik. Arvan, et paljud on märganud, et näiteks arvuti IP-aadress algab numbritega 192.168.X.X
Nii et see on teie seadme kohalik aadress.

lubatud kohalike võrkude vahemikud

Arvan, et antud tabelist saab kohe selgeks, miks on kõige levinum vahemik 192.168.X.X

On olemas Kuid näiteks oma arvuti IP-aadressi (Windowsi operatsioonisüsteemi baasil) leidmiseks tippige terminalis käsk:

ipconfig

Kui soovite teada, näiteks, oma arvuti IP-aadressi (Windowsi operatsioonisüsteemi põhjal), tippige terminali käsk ipconfig

Nagu näete, on minu arvuti IP-aadress minu koduses kohalikus võrgus 192.168.88.251

Globaalsesse võrku pääsemiseks on teie kohalik IP-aadress asendatud ruuteri poolt globaalne, mille andis teile teenusepakkuja. Globaalsed IP-aadressid ei kuulu ülalkirjeldatud vahemike alla.

Nii et Kohalikud IP-aadressid on hallid IP-aadressid, globaalsed aga valged.

Kuna paremini mõista, vaadake allolevat skeemi. Olen igale seadmele kirjutanud selle IP-aadressi.

Skeemilt näeme, et teenusepakkuja suunab meid globaalsetesse võrkutesse (internetti) valge IP-aadressilt 91.132.25.108

Meie ruuterile andis teenusepakkuja halli IP-aadressi 172.17.135.11
Ja meie kohaliku võrgu kõik seadmed omavad samuti halli IP-aadressi 192.168.X.X

Saate teada, millise IP-aadressiga pääsete globaalsetesse võrkudesse, külastades veebilehte 2ip.ru

Aga sellest kõigest tasub meeles pidada üht väga olulist tegurit!
Praegu on halvenenud probleem valgete IP-aadresside puudumisega, kuna võrguseadmete arv on ammu ületanud saadaval olevate IP-aadresside arvu. Ja seetõttu annavad interneti teenusepakkujad kasutajatele halli IP-aadresse (teenusepakkuja kohaliku võrgu piires, näiteks mitme korterelamu vahel) ja suunavad nad globaalsetesse võrkudesse ühe ühise valge IP-aadressiga.

Hall IP-aadressi määramise või valge määramiseks võite oma ruuteri sisse logida ja vaadata, millise IP-aadressi teenusepakkuja teile annab.

Või külastada näiteks veebilehte mobilon.ru ja saidi allosas (jaluses) näete oma ruuteri IP-aadressi.

Näiteks avasin oma kodusest internetist:

Nagu näete, on mul tegelikult hall IP-aadress 172.17.132.2 (vt kohalike адресide vahemikku). Valge IP-aadressi saamiseks pakuvad teenusepakkujad tavaliselt lisateenust igakuise tasu eest.

Tegelikult ei ole see koduse interneti jaoks absoluutselt kriitiline. Kuid ettevõtte kontoritele soovitatakse osta teenusepakkujalt just valge IP-aadress, kuna halli IP-aadressi kasutamine tekitab probleeme IP-telefoniside töös ja muudab VPN-iga kaugühenduse seadistamise võimatuks. See tähendab, et hall IP-aadress ei luba teil oma seadistatud serverit internetti saata ning ei võimalda kaugühenduse seadistamist serverisse teisest võrgust.

3. NAT

Eelmises jaotises märkisin, et “Praegu on valgete IP-aadresside nappuse probleem teravnenud.Seetõttu on interneti pakkujate seas levinud ühendusskeem see, et paljusid kliente ühendatakse hallide IP-aadressidega ja globaalsesse internetti lastakse nad läbi ühe ühise valge IP-aadressi.

Kuid see polnud alati nii, algselt anti kõigile valged IP-aadressid, ja peagi, et vältida valgete IP-aadresside nappuse probleemi, just selleks toimuski leiutamine. NAT (Network Address Translation) — IP-aadresside tõlke mehhanism..

NAT See töötab kõigil ruuteritel ja võimaldab meil väljastpoolt kohaliku võrgu globaalsesse võrku pääseda.

Parima mõistmise saavutamiseks vaatleme kahte näidet:

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

Igal kohalikul seadmel on oma hall IP-aadress. Kuid internetti pääsemine on võimalik ainult kaitsva IP-aadressi kaudu.

Seega, kui näiteks PC1, mille IP-aadress on 192.168.1.3, otsustab Yandexi otsingumootorisse minna, siis ruuter, väljastades PC1 päringu globaalsesse võrku, käivitab mehhanismi. NAT, mis See muudab PC1 IP-aadressi valgeks globaalset IP-aadressi 91.105.8.10.

Samuti tagurpidi, kui ruuter saab Yandexist vastuse, suunab ta selle mehhanismi abil IP-aadressile 192.168.1.3, kuhu PC1 on ühendatud. NAT 2. Teine juhtum:

teie kohalikus võrgus on samuti ühendatud mitu seadet, kuid te ei ole ostnud interneti pakkujalt valget IP-aadressi. Sellisel juhul kohalik aadress

PC1 (192.168.1.3) muudetakse kõigepealt teie ruuteri abil ja muudetakse halliks IP-aadressiks 172.17.115.3, NATmille on väljastanud interneti pakkuja, ja seejärel muudetakse teie hall IP-aadress pakkuja ruuteri käivitamise abilvalgeks IP-aadressiks 91.105.108.10, NATja ainult pärast seda toimub väljumine internetti (globaalsesse võrku). Seega selgub, et teie seadmed asuvad kahe kaitse all.Selline skeem pakub teie seadmete jaoks kõrgemat turvalisuse taset, kuid seal on mitmeid suuri miinuseid. Näiteks ebastabiilne SIP-registreerimine VoIP-seadmes või ühepoolsus ip-telefonikõnedes.

Täpsemalt mehhanismi toimimise, selle plusside ja miinuste, portide jagamise, sokettide ning tüüpide kohta NATkirjutan ma eraldi artikli.

4. DHCP — server ja alamvõrgud.

Üksikasjalikumalt mehhanismi töö kohta NAT, selle plusside ja miinuste, portide eraldamise, sokettide ja tüüpide kohta NAT kirjutan ma eraldi artikli.

4. DHCP — server ja alamvõrgud

Interneti ühendamiseks seate tavaliselt näiteks arvuti ühendades kaabli (vittepaari) arvutisse ja edasi vabasse porti ruuteris, pärast mida arvuti automaatselt saab ip-aadressi ja internetiühendus on loodud.

Õigupoolest, ka Wi-Fi kasutamisel, näiteks nutitelefonist või sülearvutist, ühendute soovitud võrku, sisestate parooli, seade saab ip-aadressi ja teil on internet.

A mis võimaldab seadmel automaatselt saada lokaalset ip-aadressi?
Seda funktsiooni täidab DHCP-server.

Iga ruuter on varustatud DHCP-serveriga.Automaatsete ip-aadresside jagamine on dünaamilised ip-aadressid..

Miks on dünaamilised?

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

See tähendab, et näiteks hetkel on teie arvutil ip-aadress 192.168.1.10, pärast ruuteri taaskäitamist võib arvuti ip-aadress muutuda. 192.168.1.35

Kuna ip-aadressi muutmine ei ole soovitav, on võimalik määrata see staatiliselt.Seda saab teha nii arvutis võrguseadetes kui ka ise ruuteris.

Samuti on ruuteris üldiselt võimalik välja lülitada ja määrata ip-aadresse käsitsi. DHCP-server Ühel ruuteril on võimalik seadistada mitu

DHCP-serverit. Sel juhul jaguneb lokaalne võrk alamvõrkudeks. Näiteks ühendame arvutid nullalamsse alamvõrku 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 viienda alamvõrguga vahemikus 192.168.5.2-192.168.5.255 (vt allolevat skeemi)..

Tavaliselt ei ole vajalik alamvõrkude vahelisi piire luua. Seda tehakse siis, kui ettevõttes on suur hulk seadmeid, mis on ühendatud võrku ja süsteemi turvalisuse seadistamise ajal.

Kuid selline skeem ettevõtetes kohtab üsna sageli.

Seetõttu on ülioluline mõista väga tähtsat hetke.
Kui teil on vaja PC-st sisse logida näiteks printeri või ip-telefonide veebiliidesesse ja teie PC asub teises alamvõrgus, siis ei õnnestu määrata ühendust.

Tähelepanu!
Mõistmiseks toome näite:

Oletame, et töötate

PC1 koos lokaalse ip-aadressiga ja soovite sisse logida ip-telefonide veebiliidesesse 10.10.5.2 , siis pole võimalik ühendust luua. Kuna seadmed asuvad erinevates alamvõrkudes. Ainult ip-telefonile, mis asub alamvõrgus ja soovite sisse logida ip-telefonide veebiliidesesse 192.168.1.3192.168.1.X , saab pingutada ainultPC3 (192.168.1.5). Samuti saate.

MFP (172.17.17.12) ühendada vaid PC3-ga. ПК4 (172.17.17.10).

Seetõttu, kui ühendate kaugarvutiga kasutajale, et pääseda ip-telefonide veebiliidesesse, peaksite esmalt kontrollima nende kohalikke ip-aadresse, et veenduda, et mõlemad seadmed on ühendatud sama alamsüsteemiga.

5. Võrguseadmed (ruuteri, lüliti, switch, hub)

Kuidas imelik see ka ei tunduks, on selline fakt, et IT-alased algajad (mõnikord ka juba töötavad süsteemiadministraatorid) ei tea või segavad selliseid mõisteid nagu ruuter, lüliti, switch, võrgu värav ja hub.

Ma arvan, et sellise segaduse põhjus on see, et võrgu seadmete nimedes on tekkinud palju sünonüüme ja žargooni, mis nüüd segavad paljusid algaja inseneridele.

Hakkame mõtlema.

a) Ruuter, marsruutija ja võrgu värav

Kõik teavad, mis on ruuter. See on see seade, mis jagab ruumis internetti, mis on ühendatud internetiteenuse pakkujaga.

Nii et marsruutija ja võrgu värav ongi ruuter.

See seade on võrgu loomise põhiüksus. Inseneritehnikas on kõige sagedamini kasutatav nimi “marsruutija”.

Muide, ruuter ei ole mitte ainult seade, vaid ka arvuti süsteemiplokk, kui sinna paigaldada veel üks võrgukaart ja installida näiteks RouterOS Mikrotik. Edasi jaotada võrku paljudele seadmetele switchi abil.

b) Mis on Lüliti ja kuidas see erineb Kommuteerijast ja Hubist

Lüliti ja Kommuteerija on samuti sünonüümidProgrammi loomiseks Nanonyami jaoks tuleb kasutada spetsiaalseid raamatukogusid, kus on rakendatud kõik praegu saadaval olevad virtuaalsed funktsioonid. Laadige alla virtuaalne masin Nanonyam ja raamatukogud selle jaoks hub veidi teistsugune seade. Sellest räägitakse järgmises punktis (v).

Kommuteerija (lüliti) teenib lokaalse võrgu jaotamise eesmärgil. Nagu kolmik või võrgu filter, kuhu ühendame oma seadmed, et varustada neid elektriga ühest pistikupesast.

Kommuteerija ei oska võrku marsruutida nagu ruuter. Ta ei anna teie seadmele ip-aadressi ja ilma ruuterita ei saa te internetti pääseda.

Tavalisel ruuteril on tavaliselt 4–5 porti seadmete ühendamiseks. Seega, kui teie seadmed on ühendatud juhtmete abil ja neid on rohkem kui pordid ruuteril, siis vajate lülitit. Ühte ruuteri porti saab ühendada 24-pordilise lülitiga ja rahulikult korraldada lokaalset võrku 24 seadmele.

Ja kui teil on veel üks ruuter käepärast, siis saate selle veebiliideses lülitida lülitirežiimi ja kasutada ka lülitina.

v) Hub

Hub täidab samu funktsioone nagu lüliti. Kuid tema jaotustehnoloogia on tugevalt ajale jalgu jäänud ja juba vananenud.

Hub jagab ruuterilt tulevaid pakette kõigile ühendatud seadmetele, ilma eristamiseta, ja seadmed peavad ise aru saama, kas see on nende pakk või mitte.

A lülitil on MAC-tabel ja seetõttu jaotab ta tulevad paketid ühele konkreetsele seadmele, mis seda paketti soovis. Seega andmete edastamine lüliti kaudu on kiiremini ja tõhusamalt.

Praegu on harva kusagil leida hubi, kuid siiski kohtab neid, seega tuleb selleks valmis olla ja kindlasti soovitada kasutajale hubi asendamist lülitiga.

6. Peamised käsud võrguanalüüsiks

a) Ping-käsk

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

Siin me "pingime" Google'i DNS-serverit ja nagu näeme, on server aktiivne (vastus pingidele on olemas ja on 83 ms).

Kui adressaat ei ole kättesaadav või see IP-aadress ei eksisteeri, näeme järgmist pilti:

Tähendab, et vastust pingidele ei saa.

Aga Ping on palju kasulikum kasutada koos võtmetega:
-t -"pingida" pidevalt (peatamiseks vajutage kombinatsiooni Ctrl+C)
-a -näidata "pingitava" sõlme (veebi/domaani/seadme/servidori) nime

Seega näitas võti "-a" meile, et pingitava sõlme nimi on "dns.google".
Ja tänu võtmele "-t" ping käis katkematult, lõpetasin selle Ctrl+C abil.

Pideva pingi korral saab näha, kas pingitav sõlm käitub normaalselt ja ligikaudset internetiühenduse kvaliteeti.

Nagu näeme ekraanipildilt, esinevad perioodiliselt viivitused paketi vastuvõtmisel kuni 418 ms, see on üsna kriitiline väärtus, kuna hüpe 83 ms-lt 418 ms-le kajastuks videokõnes viivitustes/piltide hangumises või IP-telefonias kvaliteedi halvenemises.

Minu puhul on tõenäoliselt probleem mu koduses internetis.
Kuid et põhjalikumalt välja selgitada põhjus, tuleb käivitada dump. See on teemaks tervele artiklile.

Tähelepanu! Mõnikord on ruuteritel välja lülitatud pakettide saatmine pakettide (mõned lülitavad selle ise välja, teistel pole see vaikimisi lubatud), sellisel juhul ei vasta selline sõlm "pingidele", ehkki on aktiivne ja töötab võrgu kaudu normaalselt.

Veel üks võimalus "pingimiseks" on välja selgitada, milline IP-aadress peitub domeeni taga. Täpsemalt, millisel serveril saidihost asub.

Selleks kirjutame lihtsalt domeeni asemel IP-aadressi:

Nagu näete, on Habr'i IP-aadress 178.248.237.68

b) Traceroute

Mõnikord on väga oluline näha, millist teed pakett teeb, et jõuda kindlasse seadmesse.
Võib-olla on kuskil midagi valesti ja pakett ei jõua adressaadini. Nii et traceroute'i utiliit aitab kindlaks teha, millisel etapil see pakett kinni jääb.

Windowsi operatsioonisüsteemis kutsutakse seda utiliiti välja käsuga “tracert” IP-aadress või domeen:

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

Pealehe Linuxi OSiga seda utiliiti kutsutakse välja käsuga traceroute.

Traceroute'i utiliidil on ka mõned seadmed, marsruuterid või VoIP-kõnelinkide seadmed.

c) Whois utiliit

See utiliit võimaldab teada saada kogu teavet IP-aadressi või domeeni registripidaja kohta.

Näiteks kontrollime IP-aadressi 145.255.1.71. Selleks sisestan terminalis käsu whois 145.255.1.71

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

Kasutame seda ainult Linuxis. Utiliit saab kergesti alla laadida ja installida operatsioonisüsteemi tavalistest hoidlatest.

Aga olen kuulnud, et Windowsis on ka sarnane lahendus.

7. Transportprotokollid TCP ja UDP

Kõik päringute edastamine ja vastuste vastuvõtmine seadmete vahel toimub transportprotokollide kaudu TCP ja UDP.

TCP-protokoll tagab päringu kohaletoimetamise ja andmete terviklikkuse. See kontrollib eelnevalt sõlme kättesaadavust, enne kui pakett saadetakse. Ja kui paketi terviklikkus teel rikkuda, siis TCP täiendavad puuduolevad komponendid.

Üldiselt on see protokoll, mis teeb kõik endast oleneva, et teie päring jõuaks korrektsetes tingimustes adressaadini.

Seega TCP kõige levinum transportprotokoll. Seda kasutatakse, kui kasutaja surfab internetis, uurib veebisaite, teenuseid, sotsiaalmeediat jne.

UDP protokollil ei ole sama garantii andmete edastamisel, nagu TCP. See ei kontrolli sihtpunkti kättesaadavust enne saatmist ja ei täienda paketti, kui see on kahjustunud. Kui mõni pakett või mitmed paketid teel kaovad, siis jõuab sõnum adressaadini ebapiisaval kujul.

Miks on siis UDP vajalik?

Asi on selles, et sellel transportprotokollil on tohutu eelis TCP and the speed of data transfer. Therefore, UDP is widely used for transmitting voice and video packets in real time.Specifically, in VoIP and video calls.
For instance, any call on WhatsApp or Viber uses a transport protocol. UDPThe same goes for video calls, for example, through Skype or the same messengers WhatsApp and Viber.

It is precisely because UDP does not guarantee absolute data transmission and the integrity of transmitted packets that problems often arise during internet calls.
These issues include voice interruptions, delays, echoes, or robotic voices.

This problem occurs due to a congested internet channel, double NAT, or radio channel.

It would be great to use TCP, but unfortunately, for voice transmission, instant transmission of complete packets is essential, and for this task, UDP.

To avoid problems when using UDP the protocol, you simply need to organize a quality internet channel. You should also set a dedicated bandwidth on the router for UDP, so the load from other devices using TCP does not interfere with the operation of the transport protocol. UDP.

Sellega on kõik.

I didn't want to overload the article and copy-paste scientific definitions of all the terms used; if someone needs it, just Google it.

I have tried to gather the 7 most important points, in my opinion, that will help a young 'IT specialist' get through the first stages of an interview for 'IT' positions or at least make it clear to the employer that you clearly know more than an ordinary user.

Study, take notes. I hope this article will be useful to many.

Allikas: habr.com