初心者の IT スペシャリスト向けのネットワーク。 必須の拠点

私たちの約 80% は、何らかの IT 専門分野を持って大学を卒業しても、最終的にプログラマーにはなりません。 テクニカルサポート、システム管理者、コンピュータ機器の調整者、デジタル機器の販売コンサルタント、IT分野のマネージャーなどに就職する人も少なくありません。

この記事は、IT の専門知識を持って大学を卒業したばかりで、システム管理者やそのアシスタント、アウトソーシング会社のフィールド エンジニアなどのポジションの求人をすでに監視し始めている 80% の人たちを対象としています。 1次/2次ラインのテクニカルサポート。

自己学習や新入社員の研修にも。

IT 分野でのキャリアの中で、大学がネットワークに関する最も基本的な知識を提供していないという問題に遭遇しました。 私自身、大学卒業後の 2016 年に面接に行った際に、簡単な (今ではそう思える) 質問に答えることができなかったときに初めてこの問題に遭遇しました。 そしてもちろん、私は失敗して大学での勉強を終えることができなかったように思えました。 しかし、結局のところ、問題は教育プログラムにありました。 それ以来、私は新入社員を教育する際にもこの知識のギャップに直面しています。

そして、基本的な要点を理解するまでにインターネットで多くの記事を勉強しなければならなかったし、今、若い専門家に研究テーマを尋ねるとき、彼らは必要なものを見つけて理解するのが難しいと感じました。 これは、インターネット上には膨大な数の記事があり、それらはすべてトピックごとに分散しているか、あまりにも複雑な言語で書かれているという事実によるものです。 さらに、記事の冒頭にある情報のほとんどには、主に科学的な定義だけが含まれており、すぐに複雑な使用技術が含まれています。 その結果、初心者にはまだ完全に理解できないことがたくさんあります。

そのため、主要なトピックを XNUMX つの記事にまとめ、それらをできるだけ簡単に「指で」説明することにしました。

この記事には詳細な情報はなく、非常に基本的な情報のみが含まれることをすぐに警告します。

取り上げられるトピック:

1. グローバルおよびローカルネットワーク
2. 白と灰色の IP アドレス
3. NAT
4. DHCPサーバーとサブネット
5. ネットワークルーティングデバイス (ルーター、スイッチ、スイッチ、ハブ)
6. 基本的なネットワーク分析コマンド
7. トランスポートプロトコル UDP および TCP

1. グローバルネットワークとローカルネットワーク

インターネット ネットワーク全体は次のように分割されます。 グローバル (WAN) и ローカル（LAN）.

XNUMX つのアパート、オフィス、さらには建物内のすべてのユーザー デバイス (コンピューター、スマートフォン、プリンター/複合機、テレビなど) は、それらを統合するルーターに接続されています。 ローカルネットワーク.

同じローカル ネットワーク内の参加者は、インターネット プロバイダーに接続せずに、デバイス間でデータを交換できます。 ただし、オンラインにアクセスするには (たとえば、Yandex または Google 検索エンジンにアクセスしたり、VK、Instagram、YouTube、または AmoCRM にアクセスしたりする)、次のサイトにアクセスする必要があります。 グローバルネットワーク.

終了して グローバルネットワーク インターネットプロバイダーによって提供され、当社はその対価として彼に購読料を支払います。 プロバイダーは、料金表に従って接続ごとにルーターの速度レベルを設定します。 プロバイダーは、ツイスト ペア ケーブルまたはファイバーをルーター (ローカル ネットワーク) に送信し、その後、弊社のすべてのデバイスに送信します。 地元のネットワーク に行くかもしれない グローバルネットワーク.

たとえて言えば、ネットワークは道路に例えることができます。
たとえば、あなたの街 N の道路は次のとおりです。 ローカルネットワーク。 これらの道路は、市内の店舗、企業、公園、その他の場所とつながっています。
別の都市 N に行くには、連邦高速道路に乗り、一定のキロメートルを走行する必要があります。 つまり、出かける グローバルネットワーク.

それが何であるかをより明確に理解するには グローバルネットワークとローカルネットワーク 概略図を描きました。

2. 白とグレーの IP アドレス

ネットワーク上の各デバイスには独自の 固有のIPアドレス。 これは、ネットワーク デバイスが要求と応答の送信先を理解するために必要です。
これは、私たちの家やアパートに正確な住所 (郵便番号、市区町村、番地、番地、アパート番号) があるのと同じです。

ローカル ネットワーク (アパート、オフィス、または建物) 内には、さまざまな一意のアドレスがあります。 たとえば、コンピュータの IP アドレスが 192.168.XX という数字で始まっていることに気づいた人も多いと思います。

したがって、これはデバイスのローカルアドレスです。

そこ ローカルネットワークの許可範囲:

提示された表から、最も一般的な範囲が 192.168.XX である理由がすぐに明らかになるかと思います。

たとえば、コンピュータ (Windows OS ベース) の IP アドレスを確認するには、ターミナルに次のコマンドを入力します。 IPCONFIG

ご覧のとおり、私のコンピュータの IP アドレスは自宅 LAN 上にあります。 192.168.88.251

グローバル ネットワークにアクセスするには、 ローカルIPアドレス ルーターによって置き換えられます グローバル、プロバイダーから提供されたものです。 グローバル IP アドレスは上記の範囲内にありません。

そしてそう ローカル IP アドレスは灰色の IP アドレス、グローバル IP アドレスは白色です.

さらに理解するには、以下の図を検討してください。 その上で、各デバイスにその IP アドレスを署名しました。

この図は、プロバイダーが私たちをグローバル ネットワーク (インターネット) に解放してくれることを示しています。 ホワイト IP アドレス 91.132.25.108

私たちのルーターの場合、プロバイダーはグレーのルーターを発行しました IPアドレス 172.17.135.11
そして、ローカルネットワークでは、すべてのデバイスもそれぞれ グレーの IP アドレス 192.168.Х.Х

どのIPアドレスでグローバルネットワークにアクセスしているかはWebサイトで確認できます。 2ip.ru

しかし、これらすべてから、覚えておく価値があります 非常に重要な要素が XNUMX つあります。
現在、ネットワーク デバイスの数が利用可能な IP の数をはるかに超えているため、ホワイト IP アドレスの不足の問題が悪化しています。 このため、インターネットプロバイダーはユーザーに グレーの IP アドレス （プロバイダーのローカル ネットワーク内、たとえば、いくつかのアパートの建物内）そして XNUMX つの共通の下でグローバル ネットワークにリリースされます。 白いIPアドレス.

プロバイダーが灰色の IP アドレスを提供するか白色の IP アドレスを提供するかを確認するには、ルーターにアクセスして、ルーターがプロバイダーから受け取る IP アドレスを確認します。

または、たとえば Web サイトにアクセスします。 モビロン.ru そして一番下 (サイトのフッター) にルーターの IP アドレスが表示されます。

たとえば、ここでは自宅のインターネットからログインしました。

ご覧のとおり、実際には私は 灰色の IP アドレス 172.17.132.2 (ローカルアドレス範囲を参照)。 ホワイト IP アドレスに接続するために、通常、プロバイダーは追加のサービスを提供します。 加入者とのサービス手数料。

実際、家庭用インターネットの場合、これはまったく重要ではありません。 そしてここ 会社のオフィスの場合は、プロバイダーからホワイト IP アドレスを購入することをお勧めしますグレーの IP アドレスを使用すると、IP テレフォニーの動作に問題が発生し、VPN 経由でリモート接続を設定することもできなくなるためです。 つまり、グレーの IP アドレスでは、設定したサーバーをインターネットに接続できず、別のネットワークからサーバーへのリモート接続をセットアップすることもできません。

3.NAT

前のセクションで私は次のように述べました。現在、ホワイトIPアドレス不足の問題が深刻化していますしたがって、現在、インターネット プロバイダーの間で一般的な接続スキームは、多くのクライアントをグレーの IP アドレスで接続し、それらを XNUMX つの共通のホワイト IP の下でグローバル インターネットに解放することです。

しかし、これは常に当てはまるわけではありません。最初は全員にホワイト IP アドレスが与えられましたが、すぐにホワイト IP アドレスの不足の問題を回避するために、まさにこれが発明されました。 NAT (ネットワーク アドレス変換) - IP アドレスを変換するメカニズム.

NAT すべてのルーターで動作し、ローカル ネットワークからグローバル ネットワークにアクセスできるようになります。

より深く理解するために、XNUMX つの例を見てみましょう。

1. 最初のケース: あなたから購入した 白いIPアドレス 91.105.8.10 ローカル ネットワーク上には複数のデバイスが接続されています。

各ローカル デバイスには独自のグレー IP アドレスがあります。 ただし、インターネットへのアクセスはホワイト IP アドレスからのみ可能です。

したがって、たとえば、IP アドレス 1 の PC192.168.1.3 が Yandex 検索エンジンにアクセスすることを決定した場合、ルーターは PC1 のリクエストをグローバル ネットワークに解放し、このメカニズムに接続します。 NATどちら PC1 の IP アドレスを白いグローバル IP アドレス 91.105.8.10 に変換します。

また、逆方向では、ルーターが Yandex サーバーから応答を受信すると、次のメカニズムが使用されます。 NAT は、この応答を PC192.168.1.3 が接続されている IP アドレス 1 に送信します。

2. XNUMX 番目のケース: また、ローカル ネットワークに複数のデバイスが接続されていますが、インターネット プロバイダーからホワイト IP アドレスを購入していません。

この場合、ローカルアドレス PC1(192.168.1.3) 最初に変換された NATルーターの 'om は次のようになります 灰色の IP アドレス 172.17.115.3、インターネットプロバイダーから提供され、グレーの IP アドレスが変換されます。 NATプロバイダーのルーター 白いIPアドレス 91.105.108.10, そしてこの後初めてインターネット（グローバルネットワーク）にアクセスできるようになります。

つまり、この場合、デバイスが XNUMX 倍遅れていることがわかります。 NATああ。

この方式はデバイスのセキュリティをより高めますが、多くの大きな欠点もあります。 たとえば、VoIP 機器の SIP 登録が不安定になったり、IP テレフォニーで通話する際の一方通行の可聴性が発生したりします。

メカニズムの動作に関する詳細 NAT、その長所と短所、ポートの割り当て、ソケット、およびタイプについて NAT 別記事に書きます。

4. DHCP - サーバーとサブネット

コンピュータなどのデバイスをインターネットに接続するには、通常、ワイヤ (ツイストペア) をコンピュータに接続し、次にルーターの空きポートに接続するだけです。その後、コンピュータは自動的に IP アドレスを受け取り、インターネットにアクセスします。インターネットが表示されます。

また、Wi-Fi を使用すると、たとえばスマートフォンやラップトップから必要なネットワークに接続し、パスワードを入力すると、デバイスが IP アドレスを受け取り、インターネットが利用できるようになります。

А デバイスがローカル IP アドレスを自動的に取得できるようにするにはどうすればよいですか?
この機能が実行されるのは DHCP サーバー.

各ルーターに装備されている DHCPサーバー。 自動的に取得されるIPアドレスは、 動的IPアドレス.

なぜダイナミックなのか？

なぜなら、ルーターを新たに接続したり再起動したりするたびに、 DHCP サーバー また、再起動し、デバイスに異なる IP アドレスを与える可能性があります。

つまり、たとえば、あなたのコンピュータには IP アドレスが割り当てられています。 192.168.1.10、ルーターを再起動すると、コンピューターの IP アドレスが 192.168.1.35

IP アドレスが変更されないようにするには、次のように設定します。 静的に。 これは、ネットワーク設定のコンピュータとルーター自体の両方で実行できます。

そしてまた DHCP サーバー 通常、ルーターでこれを無効にして、IP アドレスを手動で設定できます。

複数の設定が可能 DHCPサーバー XNUMX 台のルーター上で。 その後、ローカルネットワークは次のように分割されます。 サブネット.

たとえば、コンピュータを 192.168.0.2 ～ 192.168.0.255 の範囲のゼロ サブネットに接続し、プリンタを 192.168.1.2 ～ 192.168.1.255 の範囲の最初のサブネットに接続し、Wi-Fi を 192.168.5.2 番目のサブネットに分散します。範囲 192.168.5.255 ～ XNUMX (下の図を参照)

通常、サブネットを区別する必要はありません。 これは、企業で多数のデバイスがネットワークに接続されている場合や、ネットワーク セキュリティを設定する場合に行われます。

しかし、このようなスキームは企業内で頻繁に発生します。
したがって、非常に重要な点を必ず知っておく必要があります。

警告！
PC からプリンタや IP 電話などの Web インターフェイスにアクセスする必要があり、PC が別のサブネット上にある場合は、接続できません。

理解するために、例を見てみましょう。

あなたが働いているとしましょう PC1 ローカルIPアドレス付き 10.10.5.2 Webインターフェースに行きたい IP電話 ローカルIPアドレス付き 192.168.1.3の場合、接続できなくなります。 デバイスが異なるサブネット上にあるためです。 サブネット内の IP 電話へ 192.168.1.X、とのみ接続できます PC3 (192.168.1.5).

また、 複合機 (172.17.17.12) とのみ接続できます PC4 (172.17.17.10).

したがって、PC 上のユーザーにリモート接続して IP 電話の Web インターフェイスにアクセスする場合は、必ず最初にローカル IP アドレスをチェックして、両方のデバイスが同じサブネットに接続されていることを確認してください。

5. ネットワークルーティングデバイス (ルーター、スイッチ、スイッチ、ハブ)

不思議なことではないかも知れませんが、IT の初心者 (既存のシステム管理者の場合もあります) は、次のような概念を知らなかったり、混乱したりしているという事実があります。 ルーター、スイッチ、スイッチ、ネットワーク ゲートウェイおよびハブ.

このような混乱の原因は、ネットワーク機器の名前に同義語や専門用語が急増し、多くの初心者エンジニアを誤解させていることにあると思います。

それを考えてみましょう。

a) ルーター、ルーターおよびネットワークゲートウェイ

誰もがそれが何であるかを知っています ルータ。 これはまさに、プロバイダーから接続して屋内にインターネットを配信する装置だということ。

そしてそう ルーターとネットワークゲートウェイはルーターです.

この装置は、ネットワークを構成するための主要な装置です。 エンジニアリングにおいて、最も一般的に使用される名前は「ルーター"。

ちなみに、ルーターはセットトップボックスだけでなく、そこに別のネットワークカードを取り付けて、たとえば RouterOS Mikrotik をインストールすると、コンピューターシステムユニットにもなります。 次に、スイッチを使用してネットワークを多くのデバイスに分散します。

b) スイッチとは何ですか。スイッチやハブとの違いは何ですか?

スイッチとスイッチ それも 同義語。 しかし ハブ 少し異なるデバイス。 それについては次の段落(c)で説明します。

スイッチ（スイッチ） ローカルネットワークを分岐するのに役立ちます。 デバイスを接続して XNUMX つのコンセントから電力を供給する T シャツやサージプロテクターのようなものです。

スイッチはルーターのようにネットワークをルーティングできません。 デバイスに IP アドレスは付与されず、ルーターの助けがなければインターネットに接続できません。

標準ルーターには通常、デバイスを接続するためのポートが 4 ～ 5 つあります。 したがって、デバイスが有線で接続されており、ルーターのポートよりもデバイスの数が多い場合は、スイッチが必要になります。 24 ポートを持つスイッチをルーターの 24 つのポートに接続し、XNUMX 台のデバイス用のローカル ネットワークを簡単に編成できます。

また、別のルーターがある場合は、その Web インターフェイスでスイッチ モードを有効にして、それをスイッチとして使用することもできます。

c) ハブ

ハブ スイッチと同じ機能を実行します。 しかし、その流通技術は非常に古いもので、すでに時代遅れです。

ハブ ルータからのパケットを接続されているすべてのデバイスに無差別に配信するため、デバイス自体がそれがパケットであるかどうかを理解する必要があります。

А スイッチにはMACテーブルがあります したがって、受信パケットを、このパケットを要求した XNUMX つの特定のデバイスに分配します。 したがって、 データ転送 スイッチ より速く、より効率的に.

最近ではあまり使われなくなってきましたが、 ハブ、しかしそれでも遭遇するので、これに備えて、ハブをスイッチに交換することをユーザーに必ず推奨する必要があります。

6. ネットワーク解析の基本コマンド

a) Pingコマンド

IP アドレスまたはデバイス自体がアクティブであるかどうかを確認するには、「ping」を実行します。
これを行うには、コマンドラインに「ping」コマンドを書き込みます。IPアドレス"。

ここでは、Google DNS サーバーに「ping」を送信しました。ご覧のとおり、サーバーはアクティブです (ping に対する応答があり、83 ミリ秒です)。

宛先が利用できない場合、またはこの IP アドレスが存在しない場合は、次の図が表示されます。

つまり、ping に対する応答を受信しません。

しかし ピン キーと一緒に使用するとさらに便利です。
-t - 連続的に「ping」を実行します (停止するには、Ctrl+C を押します)
ああ -「pingされた」ノードの名前を表示します(サイト/デバイス/サーバー)

したがって、キー「ああ」により、ping されたノードの名前が「dns.google」であることがわかりました。
そして鍵のおかげで」-t「ping は止まらずに続いたので、Ctrl+C を押して停止しました。

継続的な ping により、ping されたノードが適切に動作しているかどうか、およびインターネット チャネルのおおよその品質を確認できます。

スクリーンショットからわかるように、最大​​ 418 ミリ秒のパケット受信遅延が定期的に発生します。83 ミリ秒から 418 ミリ秒へのジャンプは、画像や IP の速度低下/フリーズによってビデオ通信に影響を与えるため、これはかなり重大な値です。音声品質の劣化による電話。

私の場合、おそらく自宅のインターネットに嵐が発生しています。
ただし、原因をより詳細に特定するには、ダンプを実行する必要があります。 そして、これは記事全体のトピックです。

警告！ ルーターで送信が無効になる場合がある ICMP この場合、そのようなノードは ping に応答しませんが、ノード自体はアクティブでネットワーク上で正常に機能します。

もう XNUMX つの「ping」の可能性は次のとおりです。 Web サイトのドメインの背後に隠されている IP アドレスを見つける。 つまり、サイトホストがどのサーバーにインストールされているかです。

これを行うには、IP アドレスの代わりに Web サイトを記述するだけです。

ご覧のとおり、ハブには IP アドレスがあります。 178.248.237.68

b) トレース

場合によっては、パケットが特定のデバイスにどの方向に送信されるかを確認することが非常に重要になります。
おそらくどこかに穴があり、荷物が受取人に届かない可能性があります。 それで、ここにあります トレース ユーティリティは、このパッケージがどの段階でスタックしているかを判断するのに役立ちます.

Windows OS では、このユーティリティは次のコマンドで呼び出されます。 「tracert」IPアドレス またはドメイン:

ここでは、リクエストが ya.ru サーバーに到達する前にどのノードを通過するかを確認しました。

На Linux OS このユーティリティはコマンドによって呼び出されます traceroute.

一部のデバイス、ルーター、または VoIP 音声ゲートウェイにはトレース ユーティリティもあります。

c) Whoisユーティリティ

この このユーティリティを使用すると、IP アドレスまたはドメイン レジストラに関するすべての情報を確認できます。.

たとえば、確認してみましょう IPアドレス 145.255.1.71。 これを行うには、ターミナルにコマンドを入力します フーイズ 145.255.1.71

IP アドレスのプロバイダー、国、都市、住所、範囲などに関する情報を受け取りました。

Linux 上でのみ使用します。 このユーティリティは、標準のオペレーティング システム リポジトリから簡単にダウンロードしてインストールできます。

しかし、Windows にも同様のソリューションがあることも読みました。

7. トランスポートプロトコル TCP および UDP

ネットワーク上のデバイス間のリクエストの送信と応答の受信はすべて、トランスポート プロトコルを使用して実行されます。 TCPとUDP.

TCP プロトコルは、リクエストの配信とその送信の整合性を保証します。 パケットを送信する前に、ホストの可用性を事前にチェックします。 途中でパッケージの完全性が侵害された場合、 TCP 不足しているコンポーネントを補完します。

一般に、これはリクエストが受信者に正しく届くようにあらゆることを行うプロトコルです。

そう TCP 最も一般的なトランスポート プロトコル。 ユーザーがインターネットをサーフィンしたり、サイト、サービス、ソーシャル ネットワークにアクセスしたりするときに使用されます。 ネットワークなど

UDP このプロトコルには、次のような保証されたデータ送信がありません。 TCP。 パケットを送信する前にエンドノードの可用性をチェックせず、パケットの性能が低下した場合はパケットを補充しません。 途中で一部のパケットが失われた場合、メッセージはそのような不完全な形式で受信者に届きます。

では、なぜ UDP が必要なのでしょうか?

実際、このトランスポート プロトコルには、 TCP データ転送速度の点で。 それが理由です UDP は音声およびビデオ パケットをリアルタイムで転送するために広く使用されています。 つまり、IP電話やビデオ通話です。
たとえば、WhatsApp または Viber 経由の通話ではトランスポート プロトコルが使用されます。 UDP。 たとえば、Skype や同じインスタント メッセンジャーの WhatsApp や Viber などのビデオ通話も可能です。

UDP は絶対的なデータ転送と送信パケットの完全性を保証していないため、インターネット経由で通話を行うときに問題が頻繁に発生します。
これらは、音声の中断、遅延、エコー、またはロボボイスです。

この問題は、ロードされたインターネット チャネル、二重 NAT、または無線チャネルが原因で発生します。

もちろんそういう場合に使うのも良いでしょう TCPしかし、悲しいことに、音声送信には完全なパケットを即座に送信する必要があるため、このタスクには理想的です。 UDP.

使用上の問題を回避するには UDP プロトコルを使用するには、高品質のインターネット チャネルを編成するだけで済みます。 また、ルーターに専用の帯域を設定します。 UDPを使用する他のデバイスからロードするには TCP トランスポートプロトコルの動作を妨げませんでした UDP.

それで全部です。

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勉強して、メモを取ってください。 この記事が多くの人に役立つことを願っています。

出所： habr.com