Około 80% z nas, którzy ukończyli studia z jakąś specjalizacją informatyczną, nie zostaje programistą. Wiele osób podejmuje pracę jako pomoc techniczna, administratorzy systemów, dopasowujący urządzenia komputerowe, konsultanci-sprzedawcy sprzętu cyfrowego, menedżerowie w dziedzinie IT i tak dalej.
Ten artykuł jest przeznaczony tylko dla tych 80%, którzy właśnie ukończyli studia o jakiejś specjalności informatycznej i rozpoczęli już monitorowanie wakatów na przykład na stanowisko administratora systemu lub jego asystenta, inżyniera terenowego w firmie outsourcingowej lub na stanowisko wsparcie techniczne I/II linii.
A także do samodzielnej nauki lub szkolenia nowych pracowników.
W trakcie mojej kariery w branży IT napotkałem problem polegający na tym, że uczelnie nie przekazują najbardziej podstawowej wiedzy o sieciach. Sama zetknęłam się z tym po raz pierwszy, kiedy po skończeniu studiów poszłam w 2016 roku na rozmowę kwalifikacyjną i nie umiałam odpowiedzieć na proste (jak mi się teraz wydaje) pytania. Wtedy oczywiście wydawało mi się, że coś schrzaniłem i nie skończyłem studiów na uniwersytecie. Ale jak się okazało, problem tkwił w programie edukacyjnym. Od tej pory z tą luką w wiedzy spotykam się także podczas szkolenia nowych pracowników.
I że wtedy musiałem przestudiować wiele artykułów w Internecie, zanim zrozumiałem podstawowe zagadnienia, a teraz, zadając młodym specjalistom tematy do studiowania, mają oni trudności ze znalezieniem i przyswojeniem tego, czego potrzebują. Wynika to z faktu, że w Internecie znajduje się ogromna liczba artykułów, a wszystkie są rozproszone tematycznie lub napisane zbyt skomplikowanym językiem. Poza tym większość informacji na początku ich artykułów zawiera głównie definicje naukowe, a następnie od razu skomplikowane technologie użytkowania. Rezultatem jest wiele rzeczy, które są nadal całkowicie niezrozumiałe dla początkującego.
Dlatego też postanowiłem zebrać główne tematy w jednym artykule i wyjaśnić je możliwie najprościej „na palcach”.
Od razu ostrzegam, że w artykule nie będzie żadnych szczegółowych informacji, a jedynie te najbardziej podstawowe i najbardziej podstawowe.
Omawiane tematy:
- Sieci globalne i lokalne
- Białe i szare adresy IP
- NAT
- Serwer DHCP i podsieci
- Sieciowe urządzenia routingowe (router, przełącznik, przełącznik, koncentrator)
- Podstawowe polecenia analizy sieci
- Protokoły transportowe UDP i TCP
1. Sieci globalne i lokalne
Cała sieć internetowa jest podzielona na globalne (WAN) и lokalny (LAN).
Wszystkie urządzenia użytkowników w jednym mieszkaniu, biurze, a nawet budynku (komputery, smartfony, drukarki/urządzenia wielofunkcyjne, telewizory itp.) są podłączone do routera, który łączy je w lokalna sieć.
Uczestnicy tej samej sieci lokalnej mogą wymieniać dane między swoimi urządzeniami bez konieczności łączenia się z dostawcą Internetu. Ale aby przejść do trybu online (na przykład przejść do wyszukiwarki Yandex lub Google, przejść do VK, Instagram, YouTube lub AmoCRM), potrzebujesz dostępu do sieć globalna.
Wyjdź do sieć globalna zapewnia dostawca Internetu, za co płacimy mu abonament. Dostawca ustala poziom prędkości na swoich routerach dla każdego połączenia zgodnie z taryfą. Dostawca wysyła nam skrętkę lub światłowód do naszego routera (naszej sieci lokalnej), a następnie do dowolnego urządzenia w naszej sieci lokalna sieć może iść do sieć globalna.
Przez analogię sieci można porównać do dróg.
Na przykład drogi w Twoim mieście N to: sieć lokalna. Drogi te łączą Cię ze sklepami, firmami, parkami i innymi miejscami w Twoim mieście.
Aby dostać się do innego miasta N, należy wjechać na autostradę federalną i przejechać określoną liczbę kilometrów. To znaczy wyjdź do sieć globalna.
Dla jaśniejszego pojęcia, co to jest sieć globalna i lokalna Narysowałem schematyczny rysunek.
2. Białe i szare adresy IP
Każde urządzenie w sieci ma swoje własne unikalny adres IP. Jest to potrzebne, aby urządzenia sieciowe wiedziały, gdzie wysłać żądanie i odpowiedź.
To tak, jakby nasze domy i mieszkania miały swój dokładny adres (kod pocztowy, miasto, ulica, numer domu, numer mieszkania).
W obrębie Twojej sieci lokalnej (mieszkania, biura lub budynku) istnieje szereg unikalnych adresów. Myślę, że wiele osób zauważyło, że np. adres IP komputera zaczyna się od cyfr 192.168.XX
To jest adres lokalny Twojego urządzenia.
Tam dozwolone zakresy sieci lokalnych:
Myślę, że z przedstawionej tabeli od razu staje się jasne, dlaczego najpopularniejszym zakresem jest 192.168.XX
Aby dowiedzieć się na przykład adresu IP swojego komputera (w przypadku systemu operacyjnego Windows), wpisz polecenie w terminalu ipconfig
Jak widać, adres IP mojego komputera znajduje się w mojej domowej sieci LAN 192.168.88.251
Aby uzyskać dostęp do sieci globalnych, Twój lokalny adres IP zostaje zastąpiony przez router z światowy, który został Ci przekazany przez Twojego dostawcę. Globalne adresy IP nie mieszczą się w zakresach wymienionych powyżej.
Więc tu lokalne adresy IP są szarymi adresami IP, a globalne adresy IP są białe.
Aby uzyskać więcej zrozumienia, spójrz na poniższy diagram. Na nim podpisałem każde urządzenie swoim adresem IP.
Ze schematu wynika, że dostawca udostępnia nam sieci globalne (Internet) za pomocą biały adres IP 91.132.25.108
W przypadku naszego routera dostawca wydał szary kolor Adres IP 172.17.135.11
A w naszej sieci lokalnej odpowiednio wszystkie urządzenia również mają szary Adresy IP 192.168.Х.Х
Na stronie internetowej możesz dowiedzieć się, pod jakim adresem IP uzyskujesz dostęp do sieci globalnej
Ale z tego wszystkiego warto pamiętać jeden bardzo ważny czynnik!
Obecnie pogłębił się problem niedoboru białych adresów IP, gdyż liczba urządzeń sieciowych już dawno przekroczyła liczbę dostępnych adresów IP. Z tego powodu dostawcy Internetu wydają użytkownikom szare adresy IP (w sieci lokalnej dostawcy, na przykład w kilku budynkach mieszkalnych) i udostępniane w sieci globalnej w ramach jednego wspólnego biały adres IP.
Aby dowiedzieć się, czy Twój dostawca daje Ci szary czy biały adres IP, możesz udać się do swojego routera i sprawdzić, jaki adres IP router otrzymuje od Twojego dostawcy.
Lub przejdź na przykład do strony internetowej a na samym dole (w stopce strony) zobaczysz adres IP swojego routera.
Przykładowo tutaj zalogowałem się z domowego Internetu:
Jak widać, rzeczywiście tak jest szary adres IP 172.17.132.2 (patrz lokalny zakres adresów). Aby podłączyć biały adres IP, dostawcy zazwyczaj świadczą dodatkowe usługi. usługa z abonentem opłata.
W rzeczywistości w przypadku Internetu domowego nie jest to wcale krytyczne. I tu W przypadku biur firmowych zaleca się zakup białego adresu IP od dostawcy, gdyż używanie szarego adresu IP wiąże się z problemami w działaniu telefonii IP, nie będzie też możliwości nawiązania zdalnego połączenia poprzez VPN. Oznacza to, że szary adres IP nie pozwoli na połączenie skonfigurowanego serwera z Internetem i nie pozwoli na skonfigurowanie zdalnego połączenia z serwerem z innej sieci.
3.NAT
W poprzedniej części zauważyłem, że „Obecnie pogłębił się problem niedoboru białych adresów IP” i dlatego powszechnym schematem połączeń wśród dostawców Internetu jest obecnie łączenie wielu klientów z szarymi adresami IP i udostępnianie ich do globalnego Internetu pod jednym wspólnym białym adresem IP.
Ale nie zawsze tak było, początkowo wszyscy otrzymywali białe adresy IP, a wkrótce, aby uniknąć problemu niedoboru białych adresów IP, właśnie to wymyślono NAT (Network Address Translation) – mechanizm konwersji adresów IP.
NAT działa na wszystkich routerach i pozwala nam uzyskać dostęp do sieci globalnej z sieci lokalnej.
Dla lepszego zrozumienia spójrzmy na dwa przykłady:
1. Pierwszy przypadek: zakupione od Ciebie biały adres IP 91.105.8.10 a w sieci lokalnej jest podłączonych kilka urządzeń.
Każde urządzenie lokalne ma swój własny szary adres IP. Jednak dostęp do Internetu jest możliwy tylko z białego adresu IP.
Dlatego gdy np. PC1 o adresie IP 192.168.1.3 zdecydował się przejść do wyszukiwarki Yandex, router, wysyłając żądanie PC1 do sieci globalnej, łączy mechanizm NATKtóry konwertuje adres IP komputera PC1 na biały globalny adres IP 91.105.8.10
Również w drugą stronę, gdy router otrzyma odpowiedź z serwera Yandex, wykorzystuje ten mechanizm NAT wyśle tę odpowiedź na adres IP 192.168.1.3, do którego podłączony jest PC1.
2. Drugi przypadek: Masz również kilka urządzeń podłączonych do sieci lokalnej, ale nie kupiłeś białego adresu IP od swojego dostawcy Internetu.
W tym przypadku adres lokalny PC1(192.168.1.3) pierwszy nawrócony NAT'om routera i zamienia się w szary adres IP 172.17.115.3, który otrzymałeś od Twojego dostawcy Internetu, a następnie Twój szary adres IP jest konwertowany NATrouter dostawcy om biały adres IP 91.105.108.10i dopiero po tym następuje dostęp do Internetu (sieć globalna).
Oznacza to, że w tym przypadku okazuje się, że Twoje urządzenia są podwójnie opóźnione NAT„och.
Ten schemat zapewnia wyższy stopień bezpieczeństwa Twoich urządzeń, ale ma również wiele poważnych wad. Na przykład niestabilna rejestracja łyków sprzętu VoIP lub słyszalność jednokierunkowa podczas połączeń w telefonii IP.
Więcej szczegółów na temat działania mechanizmu NAT, o jego zaletach i wadach, o alokacji portów, o gniazdach i o typach NAT Napiszę osobny artykuł.
4. DHCP - serwer i podsieci
Aby podłączyć urządzenie np. komputer do Internetu, zazwyczaj wystarczy podłączyć kabel (skrętkę) do komputera, a następnie do wolnego portu w routerze, po czym komputer automatycznie otrzyma adres IP i dostęp do Pojawia się Internet.
Również dzięki Wi-Fi, na przykład ze smartfona lub laptopa, łączysz się z potrzebną siecią, wpisujesz hasło, urządzenie otrzymuje adres IP i masz Internet.
А co pozwala urządzeniu automatycznie uzyskać lokalny adres IP?
Ta funkcja jest wykonywana DHCP serwer.
Każdy router jest wyposażony DHCP serwer. Adresy IP uzyskane automatycznie są dynamiczne adresy IP.
Dlaczego dynamiczny?
Ponieważ przy każdym nowym połączeniu lub ponownym uruchomieniu routera DHCP serwer uruchamia się również ponownie i może przydzielać urządzeniom różne adresy IP.
Oznacza to na przykład, że teraz Twój komputer ma adres IP 192.168.1.10, po ponownym uruchomieniu routera adres IP komputera może zostać zmieniony 192.168.1.35
Aby zapobiec zmianie adresu IP, możesz go ustawić statycznie. Można to zrobić zarówno na komputerze w ustawieniach sieciowych, jak i na samym routerze.
A także DHCP serwer Generalnie można wyłączyć tę opcję na routerze i ręcznie ustawić adresy IP.
Można skonfigurować wiele ustawień Serwery DHCP na jednym routerze. Następnie sieć lokalna zostanie podzielona na podsieci.
Przykładowo komputery podłączymy do podsieci zerowej w zakresie 192.168.0.2-192.168.0.255, drukarki do pierwszej podsieci w zakresie 192.168.1.2-192.168.1.255, a Wi-Fi będzie dystrybuowane do piątej podsieci za pomocą zakres 192.168.5.2-192.168.5.255 (patrz schemat poniżej)
Zazwyczaj nie ma potrzeby rozróżniania podsieci. Odbywa się to wtedy, gdy firma ma dużą liczbę urządzeń podłączonych do sieci i podczas konfigurowania zabezpieczeń sieci.
Ale taki schemat występuje dość często w firmach.
Dlatego zdecydowanie musisz znać bardzo ważny punkt.
Ostrzeżenie!
Jeśli chcesz uzyskać dostęp do interfejsu internetowego np. drukarki lub telefonu IP z komputera PC, a Twój komputer znajduje się w innej podsieci, nie będziesz mógł się połączyć.
Aby zrozumieć, spójrzmy na przykład:
Powiedzmy, że pracujesz dla PC1 z lokalnym adresem IP 10.10.5.2 i chcę przejść do interfejsu internetowego telefon IP z lokalnym adresem IP 192.168.1.3, wtedy nie będziesz mógł się połączyć. Ponieważ urządzenia znajdują się w różnych podsieciach. Do telefonów IP znajdujących się w podsieci 192.168.1.X, możesz się połączyć tylko z PC3 (192.168.1.5).
Również Urządzenie wielofunkcyjne (172.17.17.12) możesz się tylko połączyć PC4 (172.17.17.10).
Dlatego też, łącząc się zdalnie z użytkownikiem na komputerze PC, aby uzyskać dostęp do interfejsu internetowego telefonu IP, należy najpierw sprawdzić jego lokalne adresy IP, aby upewnić się, że oba urządzenia są podłączone do tej samej podsieci.
5. Urządzenia routingu sieciowego (router, przełącznik, przełącznik, koncentrator)
Może to nie dziwne, ale faktem jest, że nowicjusze w IT (czasem już obecni administratorzy systemów) nie znają lub mylą takie pojęcia jak router, przełącznik, przełącznik, brama sieciowa i koncentrator.
Myślę, że przyczyną takiego zamieszania było rozprzestrzenianie się synonimów i żargonu w nazwach sprzętu sieciowego, co obecnie wprowadza w błąd wielu początkujących inżynierów.
Zrozummy to.
a) Router, router i brama sieciowa
Każdy wie, co to jest router. Że to jest dokładnie to urządzenie, które dystrybuuje Internet w pomieszczeniu, podłączone od dostawcy Internetu.
Więc tu router, a brama sieciowa to router.
Sprzęt ten jest głównym urządzeniem organizującym sieć. W inżynierii najczęściej używaną nazwą jest „router".
Nawiasem mówiąc, router może być nie tylko dekoderem, ale także jednostką systemową komputera, jeśli zainstalujesz tam inną kartę sieciową i zainstalujesz na przykład RouterOS Mikrotik. Następnie rozprowadź sieć na wiele urządzeń za pomocą przełącznika.
b) Co to jest Switch i czym różni się od Switcha i Huba
Przełącz i Przełącz to też jest synonimy. Ale Centrum nieco inne urządzenie. O tym w następnym akapicie (c).
Przełącznik (przełącznik) służy do rozgałęziania sieci lokalnej. Podobnie jak trójnik lub listwa przeciwprzepięciowa, do której podłączamy nasze urządzenia, aby zasilać je prądem z jednego gniazdka.
Przełącznik nie może kierować siecią jak router. Nie nada Twojemu urządzeniu adresu IP i nie będzie w stanie połączyć Cię z Internetem bez pomocy routera.
Standardowy router ma zwykle 4-5 portów do podłączenia urządzeń. Odpowiednio, jeśli Twoje urządzenia są połączone przewodami i jest ich więcej niż portów na routerze, potrzebujesz przełącznika. Możesz podłączyć przełącznik z 24 portami do jednego portu routera i łatwo zorganizować sieć lokalną dla 24 urządzeń.
A jeśli masz inny router, możesz włączyć tryb przełączania w jego interfejsie internetowym i używać go jako przełącznika.
c) Centrum
Centrum spełnia te same funkcje co przełącznik. Ale technologia jego dystrybucji jest bardzo drewniana i już przestarzała.
Centrum dystrybuuje pakiety przychodzące z routera do wszystkich podłączonych urządzeń bez rozróżnienia, a same urządzenia muszą zrozumieć, czy jest to pakiet, czy nie.
А przełącznik ma tablicę MAC i dlatego rozdziela przychodzące pakiety do jednego konkretnego urządzenia, które zażądało tego pakietu. Stąd transfer danych przełącznik szybciej i wydajniej.
Obecnie rzadko można zobaczyć użycie centrum, ale wciąż się spotykają, musisz być na to przygotowany i pamiętaj, aby zalecić użytkownikowi wymianę koncentratora na przełącznik.
6. Podstawowe polecenia analizy sieci
a) Polecenie ping
Aby dowiedzieć się, czy adres IP lub samo urządzenie jest aktywne, możesz je „pingować”.
Aby to zrobić, wpisz polecenie „ping” w wierszu poleceńadres IP".
Tutaj „pingowaliśmy” serwer Google DNS i jak widzimy serwer jest aktywny (jest odpowiedź na pingi i trwa 83 ms).
Jeśli miejsce docelowe jest niedostępne lub ten adres IP nie istnieje, pojawi się następujący obraz:
Oznacza to, że nie otrzymujemy odpowiedzi na pingi.
Ale Ping o wiele bardziej przydatne w użyciu z kluczami:
-t - ciągłe „pingowanie” (aby zatrzymać, naciśnij Ctrl+C)
aa -wyświetl nazwę węzła „pingowanego” (lokacja/urządzenie/serwer)
W związku z tym klucz „aa” pokazało nam, że nazwa pingowanego węzła to „dns.google”.
A dzięki kluczowi „-t„Pingowanie trwało bez przerwy. Zatrzymałem je, naciskając Ctrl+C.
Dzięki ciągłemu pingowi możesz sprawdzić, czy pingowany węzeł zachowuje się prawidłowo i przybliżoną jakość kanału internetowego.
Jak widać na zrzucie ekranu, okresowo występują opóźnienia w odbiorze pakietów do 418 ms, jest to wartość dość krytyczna, gdyż skok z 83 ms do 418 ms miałby wpływ na komunikację wideo poprzez spowolnienie/zamrożenie obrazu lub w IP telefonii z powodu pogorszenia jakości głosu.
W moim przypadku najprawdopodobniej mój domowy Internet przeżywa burzę.
Aby jednak bardziej szczegółowo ustalić przyczynę, należy uruchomić zrzut. I to jest temat na cały artykuł.
Ostrzeżenie! Czasami wysyłanie jest wyłączone na routerach ICMP pakietów (niektórzy celowo to wyłączają, a gdzieś domyślnie nie jest to włączone), w takim przypadku taki węzeł nie będzie odpowiadał na pingi, chociaż sam będzie aktywny i normalnie działał w sieci.
Inną możliwością „pingowania” jest dowiedz się, jaki adres IP kryje się za domeną serwisu. Mianowicie, na jakim serwerze jest zainstalowany host witryny.
Aby to zrobić wystarczy wpisać nazwę strony internetowej zamiast adresu IP:
Jak widać, koncentrator ma adres IP 178.248.237.68
b) Ślad
Czasami bardzo ważne jest sprawdzenie, w którą stronę pakiet trafia do określonego urządzenia.
Być może gdzieś jest dziura i paczka nie dociera do odbiorcy. Więc oto jest Narzędzie śledzenia pomaga określić, na jakim etapie utknął ten pakiet.
W systemie operacyjnym Windows to narzędzie jest wywoływane za pomocą polecenia adres IP „tracert”. lub domena:
Tutaj widzieliśmy, przez które węzły przechodzi nasze żądanie, zanim dotrze do serwera ya.ru
Na System operacyjny Linux to narzędzie jest wywoływane za pomocą polecenia traceroute.
Niektóre urządzenia, routery lub bramki głosowe VoIP są również wyposażone w narzędzie do śledzenia.
c) Narzędzie Whois
To Narzędzie pozwala znaleźć wszystkie informacje o adresie IP lub rejestratorze domeny.
Sprawdźmy na przykład Adres IP 145.255.1.71. Aby to zrobić, wpisuję polecenie w terminalu Whois 145.255.1.71
Otrzymaliśmy informacje o dostawcy adresu IP, kraju, mieście, adresie, zasięgu itp.
Używam go tylko na Linuksie. Narzędzie można łatwo pobrać i zainstalować ze standardowego repozytorium systemu operacyjnego.
Ale przeczytałem też, że istnieje podobne rozwiązanie w systemie Windows.
7. Protokoły transportowe TCP i UDP
Cała transmisja żądań i odbiór odpowiedzi pomiędzy urządzeniami w sieci odbywa się przy użyciu protokołów transportowych TCP i UDP.
Protokół TCP gwarantuje dostarczenie żądania i integralność jego transmisji. Aktywnie sprawdza dostępność hosta przed wysłaniem pakietu. A jeśli po drodze zostanie naruszona integralność pakietu, to TCP uzupełni brakujące elementy.
Generalnie jest to protokół, który zrobi wszystko, aby Twoja prośba dotarła prawidłowo do adresata.
Tak TCP najpopularniejszy protokół transportowy. Jest używany, gdy użytkownik surfuje po Internecie, wchodzi na strony, usługi, sieci społecznościowe. sieci itp.
UDP protokół nie ma takiej gwarantowanej transmisji danych jak TCP. Nie sprawdza dostępności węzła końcowego przed jego wysłaniem i nie uzupełnia pakietu, jeśli jest on zdegradowany. Jeśli po drodze zaginie jakiś pakiet lub kilka pakietów, wiadomość dotrze do odbiorcy w takiej niekompletnej formie.
Dlaczego więc potrzebujesz UDP?
Faktem jest, że ten protokół transportowy ma nad nim ogromną przewagę TCP w szybkości przesyłania danych. Dlatego UDP jest szeroko stosowany do przekazywania pakietów głosu i wideo w czasie rzeczywistym. Mianowicie w telefonii IP i rozmowach wideo.
Na przykład każde połączenie za pośrednictwem WhatsApp lub Viber korzysta z protokołu transportowego UDP. Również z rozmowami wideo, na przykład przez Skype lub te same komunikatory internetowe WhatsApp i Viber.
Właśnie dlatego, że UDP nie gwarantuje całkowitej transmisji danych i integralności przesyłanego pakietu, często pojawiają się problemy podczas wykonywania połączeń przez Internet.
Są to przerwy w głosie, opóźnienia, echa lub robogłosy.
Ten problem występuje z powodu obciążonego kanału internetowego, podwójnego NAT lub kanału radiowego.
Dobrze byłoby oczywiście skorzystać w takich przypadkach TCP, ale niestety transmisja głosu wymaga natychmiastowej transmisji całych pakietów i do tego zadania jest idealna UDP.
Aby uniknąć problemów z użytkowaniem UDP protokół, wystarczy zorganizować wysokiej jakości kanał internetowy. A także skonfiguruj dedykowane pasmo na routerze dla UDPdo ładowania z innych urządzeń, które korzystają TCP nie zakłócały działania protokołu transportowego UDP.
I to wszystko.
Nie zebrałem artykułu w stos i nie wkleiłem naukowych definicji wszystkich użytych tutaj terminów; dla tych, którzy tego potrzebują, po prostu wyszukaj w Google.
Starałem się zebrać 7 najważniejszych, moim zdaniem, punktów, których znajomość pomoże młodemu „informatykowi” przejść pierwsze etapy rozmowy kwalifikacyjnej na stanowiska „IT”, a przynajmniej dać o tym znać pracodawcy najwyraźniej wiesz więcej niż zwykły użytkownik.
Ucz się, rób notatki. Mam nadzieję, że artykuł będzie przydatny dla wielu osób.
Źródło: www.habr.com