Około 80% z nas, którzy kończą uniwersytet z jakąkolwiek specjalnością IT, nie zostaje programistami. Wiele osób podejmuje pracę w wsparciu technicznym, jako administratorzy systemów, specjaliści ds. konfiguracji sprzętu komputerowego, sprzedawcy technologii cyfrowych, menedżerowie w branży IT itd.
Ten artykuł jest właśnie dla tych 80%, którzy dopiero ukończyli uniwersytet z jakąkolwiek specjalnością IT i już zaczęli przeszukiwać oferty pracy, na przykład na stanowisko administratora systemów lub jego asystenta, lub inżyniera wsparcia w firmie outsourcingowej, lub w wsparciu technicznym 1. lub 2. linii.
A także do samodzielnego nauki lub do szkolenia nowych pracowników.
W trakcie mojej kariery w branży IT spotkałem się z problemem, że na uniwersytetach nie dostarczają podstawowej wiedzy dotyczącej sieci. Sam się z tym zetknąłem, gdy po ukończeniu uniwersytetu poszukiwałem pracy w 2016 roku i nie potrafiłem odpowiedzieć na proste (jak mi się teraz wydaje) pytania. Wtedy wydawało mi się, że to moja wina, że nie dokształciłem się na uniwersytecie. Ale okazuje się, że problem leży w programie nauczania. Obecnie również napotykam ten brak wiedzy, gdy szkolę nowych pracowników.
I co wtedy, musiałem przestudiować wiele artykułów w internecie, zanim zrozumiałem podstawowe kwestie, a teraz, zadając młodym specjalistom tematy do nauki, mają trudności ze znalezieniem i przyswojeniem potrzebnej wiedzy. Dzieje się tak, ponieważ w internecie jest ogromna ilość artykułów i wszystkie są rozproszone tematycznie, albo napisane zbyt złożonym językiem. Poza tym większość informacji na początku swoich artykułów zawiera głównie po prostu definicje naukowe, a następnie przechodzi od razu do skomplikowanych technologii zastosowania. W konsekwencji otrzymujemy wiele tego, co dla początkującego jest wciąż zupełnie niejasne.
Dlatego postanowiłem zebrać podstawowe tematy w jeden artykuł i wyjaśnić je w możliwie najprostszy sposób „na palcach”.
Z góry ostrzegam, że w artykule nie będzie żadnych pogłębionych informacji, tylko wyłącznie sama baza i najważniejsze.
Tematy, które zostały omówione:
- Sieci globalne i lokalne
- Białe i szare adresy IP
- NAT
- Serwer DHCP i podsieci
- Urządzenia routingu sieci (router, switch, hub)
- Podstawowe polecenia analizy sieci
- Protokoły transportowe UDP i TCP
1. Sieci globalne i lokalne
Cała sieć internetowa dzieli się na sieć globalną (WAN) i sieć lokalną (LAN).
Wszystkie urządzenia użytkowników w ramach jednego mieszkania, biura czy nawet budynku (komputery, smartfony, drukarki/MFP, telewizory itd.) łączą się z routerem, który łączy je w sieć lokalną.
Uczestnicy jednej sieci lokalnej mogą wymieniać dane między swoimi urządzeniami bez połączenia z dostawcą internetu. Aby wyjść do sieci (na przykład, aby wejść do wyszukiwarki Yandex lub Google, zalogować się do VK, Instagram, YouTube lub AmoCRM) potrzebny jest dostęp do sieci globalnej.
Wyjście do sieci globalnej zapewnia dostawca internetu, któremu płacimy abonament. Dostawca ustala na swoich routerach prędkość dla każdego połączenia zgodnie z taryfą. Dostawca prowadzi do naszego routera (naszej sieci lokalnej) skrętkę lub światłowód, a po tym każde urządzenie naszej sieci lokalnej może uzyskać dostęp do sieci globalnej.
Dla porównania, sieci można porównać do dróg.
Na przykład drogi w twoim mieście N to sieć lokalna. Te drogi łączą cię z sklepami, instytucjami, parkami i innymi miejscami w twoim mieście.
Aby dostać się do innego miasta N, musisz wjechać na trasę federalną i przejechać pewną liczbę kilometrów. Tzn. wyjść do sieci globalnej.
Dla lepszego zobrazowania, czym są sieć globalna i lokalna narysowałem schemat.
2. Białe i szare adresy IP
Każde urządzenie w sieci ma swój unikalny adres IP. Jest on potrzebny, aby urządzenia sieci rozumiały, dokąd należy skierować zapytanie i odpowiedź.
To także tak, jak nasze domy i mieszkania mają swój dokładny adres (kod pocztowy, miasto, ulica, nr domu, nr mieszkania).
W ramach twojej lokalnej sieci (mieszkania, biura lub budynku) istnieje swój zakres unikalnych adresów. Myślę, że wielu zauważyło, że adres IP komputera, na przykład, zaczyna się od cyfr 192.168.X.X
Więc to jest lokalny adres twojego urządzenia.
Istnieją dozwolone zakresy lokalnych sieci:
Myślę, że z przedstawionej tabeli od razu widać, dlaczego najpowszechniejszy zakres to 192.168.X.X
Aby na przykład sprawdzić adres IP swojego komputera (na systemie Windows), wpisz w terminalu polecenie ipconfig
Jak widać, adres IP mojego komputera w mojej lokalnej sieci domowej 192.168.88.251
Aby uzyskać dostęp do globalnych sieci, twój lokalny adres IP jest zamieniany przez router na globalny, który przydzielił ci dostawca. Adresy IP globalne nie mieszczą się w zakresach z tabeli powyżej.
Otóż to lokalne adresy IP — to szare adresy IP, a globalne — to białe.
Aby lepiej zrozumieć, zobacz schemat poniżej. Na nim przypisałem każde urządzenie do odpowiedniego adresu IP.
Na schemacie widać, że dostawca wprowadza nas do globalnych sieci (do internetu) z białego adresu IP 91.132.25.108
Dla naszego routera dostawca przydzielił szary adres IP 172.17.135.11
I w naszej lokalnej sieci wszystkie urządzenia również mają szare adresy IP 192.168.X.X
Można sprawdzić, pod jakim adresem IP wchodzisz do globalnej sieci na stronie
Ale z tego wszystkiego warto zapamiętać jeden bardzo ważny czynnik!
Obecnie nasilił się problem braku białych adresów IP, ponieważ liczba urządzeń sieciowych od dawna przekroczyła liczbę dostępnych adresów IP. Z tego powodu dostawcy internetu przydzielają użytkownikom szare adresy IP (w ramach lokalnej sieci dostawcy, na przykład w obrębie kilku budynków mieszkalnych) i wprowadzają do globalnej sieci pod jednym wspólnym białym adresem IP.
Aby sprawdzić, czy dostawca przydziela ci szary czy biały adres IP, można wejść na swój router i sprawdzić, jaki adres IP otrzymuje twój router od dostawcy.
Możesz także odwiedzić na przykład stronę i na samym dole (w stopce strony) zobaczysz adres IP swojego routera.
Na przykład, oto jak ja korzystam z domowego internetu:
Jak widać, w rzeczywistości mam szary adres IP 172.17.132.2 (patrz zakres adresów lokalnych). Aby uzyskać dostęp do białego adresu IP, dostawcy zazwyczaj oferują dodatkową usługę za opłatą.
W rzeczywistości, dla domowego internetu to nie jest zbyt krytyczne. Natomiast dla biur firm zaleca się wykupienie u dostawcy właśnie białego adresu IP, ponieważ korzystanie z szarego adresu IP wiąże się z problemami z działaniem telefonii IP, a także nie będzie możliwości skonfigurowania połączenia zdalnego przez VPN. To znaczy, że szary adres IP nie pozwoli ci wyprowadzić skonfigurowanego serwera do internetu ani skonfigurować zdalnego połączenia z serwerem z innej sieci.
3. NAT
W poprzedniej sekcji zauważyłem, że “Obecnie problem braku białych adresów IP stał się jeszcze bardziej spotkany.Dlatego popularny schemat połączenia u dostawców internetu polega teraz na łączeniu wielu klientów z szarymi adresami IP, a do globalnego internetu wypuszczanie ich pod jednym wspólnym białym IP.
Jednak tak nie zawsze było, początkowo wszystkim przydzielano białe adresy IP, a wkrótce, aby uniknąć problemu braku białych adresów IP, właśnie wymyślono NAT (Network Address Translation) — mechanizm konwersji adresów IP..
NAT Działa na wszystkich routerach i pozwala nam wyjść z sieci lokalnej do globalnej.
Aby lepiej zrozumieć, rozważmy dwa przykłady:
1. Pierwszy przypadek: masz zakupiony biały adres IP 91.105.8.10 i w sieci lokalnej jest podłączonych kilka urządzeń.
Każde lokalne urządzenie ma swój szary adres IP. Jednak wyjście do internetu jest możliwe tylko z białego adresu IP.
W związku z tym, gdy na przykład PC1 z adresem IP 192.168.1.3 postanowił wejść na wyszukiwarkę Yandex, router, wypuszczając zapytanie PC1 do globalnej sieci, uruchamia mechanizm. NAT, który Konwertuje adres IP PC1 na biały globalny adres IP 91.105.8.10.
Tak samo w stronę odwrotną, gdy router otrzyma odpowiedź od serwera Yandex, za pomocą mechanizmu NAT skieruje tę odpowiedź na adres IP 192.168.1.3, pod którym jest podłączony PC1.
2. Drugi przypadek: masz również w sieci lokalnej podłączonych kilka urządzeń, ale nie kupiłeś białego adresu IP od dostawcy internetu.
W tym przypadku lokalny adres PC1(192.168.1.3) najpierw jest konwertowany NATprzez twój router i przekształcany w szary adres IP 172.17.115.3, który przydzielił ci dostawca internetu, a następnie twój szary adres IP jest konwertowany NATprzez router dostawcy w biały adres IP 91.105.108.10, i dopiero po tym następuje wyjście do internetu (globalnej sieci).
To znaczy, w tym przypadku wychodzi na to, że twoje urządzenia znajdują się za podwójnym NATNAT.
Taki schemat ma wyższy poziom bezpieczeństwa twoich urządzeń, ale ma również szereg poważnych wad. Na przykład, niestabilna rejestracja SIP sprzętu VoIP lub jednostronne słyszenie podczas rozmów przez telefonię IP.
Bardziej szczegółowo o działaniu mechanizmu, o jego zaletach i wadach, o przydzielaniu portów, o gniazdach i o rodzajach NATnapiszę osobny artykuł. NAT 4. DHCP — serwer i podsieci.
4. DHCP — serwer i podsieci
Aby podłączyć urządzenie, na przykład komputer, do Internetu, zazwyczaj wystarczy podłączyć kabel (skrętkę) do komputera, a następnie do wolnego portu w routerze, po czym komputer automatycznie otrzymuje adres IP i uzyskuje dostęp do Internetu.
Podobnie w przypadku Wi-Fi, na przykład na smartfonie lub laptopie, łączysz się z odpowiednią siecią, wpisujesz hasło, urządzenie otrzymuje adres IP i masz dostęp do Internetu.
A co pozwala urządzeniu na automatyczne uzyskanie lokalnego adresu IP?
Tę funkcję pełni serwer DHCP.
Każdy router jest wyposażony w serwer DHCP.Adresy IP uzyskane automatycznie są dynamicznymi adresami IP..
Dlaczego dynamicznymi?
Ponieważ przy każdym nowym połączeniu lub ponownym uruchomieniu routera serwer DHCP również się resetuje i może przydzielić urządzeniom różne adresy IP.
To znaczy, na przykład, obecnie twój komputer ma adres IP 192.168.1.10, po ponownym uruchomieniu routera adres IP komputera może się zmienić. 192.168.1.35
Aby adres IP się nie zmieniał, można go ustawić statycznie.Można to zrobić zarówno na komputerze w ustawieniach sieci, jak i na samym routerze.
Dodatkowo, serwer DHCP na routerze można całkowicie wyłączyć DHCP i przydzielać adresy IP ręcznie.
Można skonfigurować kilka serwerów DHCP na jednym routerze. Wówczas lokalna sieć zostanie podzielona na podsieci..
Na przykład, komputery połączone z zerową podsiecią 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 dostępne w piątej podsieci w zakresie 192.168.5.2-192.168.5.255 (patrz schemat poniżej).
Ogólnie rzecz biorąc, nie ma potrzeby dokonywania podziału na podsieci. Robi się to, gdy w firmie jest wiele urządzeń podłączonych do sieci oraz przy konfigurowaniu zabezpieczeń sieciowych.
Jednak taka schematy są w firmach dość powszechne.
Dlatego należy znać bardzo ważny aspekt.
Uwaga!
Jeśli musisz uzyskać dostęp do interfejsu WWW, na przykład drukarki lub telefonu IP z komputera, a twój komputer znajduje się w innej podsieci, połączenie nie będzie możliwe.
Aby to zrozumieć, rozważmy przykład:
Załóżmy, że pracujesz na PC1 z lokalnym adresem IP 10.10.5.2 i chcesz uzyskać dostęp do interfejsu WWW telefonu IP z lokalnym adresem IP 192.168.1.3, połączenie nie będzie możliwe, ponieważ urządzenia znajdują się w różnych podsieciach. Do telefonu IP, którego adres znajduje się w podsieci 192.168.1.X, można uzyskać dostęp tylko z PC3 (192.168.1.5)..
Podobnie do MFP (172.17.17.12) możesz uzyskać dostęp tylko z PC4 (172.17.17.10).
Dlatego, gdy łączysz się zdalnie z użytkownikiem na PC, aby uzyskać dostęp do web-interfejsu telefonu IP, zawsze najpierw sprawdź ich lokalne adresy IP, aby upewnić się, że oba urządzenia są podłączone do tej samej podsieci.
5. Urządzenia routingu sieci (router, switch, hub)
Jak dziwnie by to nie brzmiało, to istnieje fakt, że nowicjusze w IT (czasami również już pracujący administratorzy sieci) nie znają lub mylą takie pojęcia jak router, switch, brama sieciowa i hub.
Myślę, że przyczyną tego zamieszania jest to, że pojawiło się mnóstwo synonimów i żargonów w nazwach sprzętu sieciowego, co teraz wprowadza w błąd wielu początkujących inżynierów.
Przejdźmy do sedna.
a) Router, router i brama sieciowa
Wszyscy wiedzą, co to jest router. To właśnie to urządzenie, które w danym pomieszczeniu udostępnia Internet z dostawcy Internetu.
Otóż to router i brama sieciowa to w zasadzie jeden i to samo.
To urządzenie jest kluczowe w organizacji sieci. W środowisku inżynieryjnym najczęściej używaną nazwą jest “router”.
Przy okazji, routerem może być nie tylko dekoder, ale także jednostka centralna komputera, jeśli zainstalujesz tam dodatkową kartę sieciową i, na przykład, zainstalujesz RouterOS Mikrotik. Następnie podłącz sieć do wielu urządzeń za pomocą switcha.
b) Co to jest Switch i czym różni się od Komutatora i Huba
Switch i Komutator to również synonimy. A teraz hub to nieco inne urządzenie. O nim w następnym punkcie (v).
Komutator (switch) służy do rozgałęziania lokalnej sieci. Jak trójnik lub filtr sieciowy, do którego podłączamy nasze urządzenia, aby zasilić je prądem z jednej gniazdka.
Komutator nie potrafi routować sieci jak router. Nie przydzieli twojemu urządzeniu adresu IP i bez pomocy routera nie będzie w stanie wypuścić cię do internetu.
Standardowy router zwykle ma 4-5 portów do podłączania urządzeń. Jeśli więc twoje urządzenia są połączone kablowo i jest ich więcej niż portów na routerze, będziesz potrzebować switcha. Możesz podłączyć switcha na 24 porty do jednego portu routera i swobodnie zorganizować lokalną sieć dla 24 urządzeń.
A jeśli masz gdzieś jeszcze jeden router, możesz w jego web-interfejsie włączyć tryb switcha i również używać go jako switch.
c) Hub
Hub pełni te same funkcje, co switch. Jednak jego technologia dystrybucji jest mocno przestarzała.
Hub rozprowadza pakiety przychodzące z routera do wszystkich podłączonych urządzeń bez analizy, a same urządzenia muszą decydować, czy to jest ten pakiet, którego potrzebują.
A switch ma tablicę MAC i dlatego rozdziela przychodzące pakiety do konkretnego urządzenia, które żądało tego pakietu. W związku z tym transfer danych przez switch jest szybszy i bardziej efektywny..
Obecnie rzadko spotyka się użycie huba, ale nadal się zdarzają, dlatego należy być na to przygotowanym i zdecydowanie zalecać użytkownikowi wymianę huba na switch.
6. Podstawowe polecenia do analizy sieci
a) Polecenie Ping
Aby sprawdzić, czy adres IP lub samo urządzenie jest aktywne, można je "pingować".
W tym celu w wierszu poleceń wpisujemy komendę ping "adres-IP”.
Tutaj "pingowaliśmy" serwer DNS Google i, jak widać, serwer jest aktywny (odpowiedź na ping jest i wynosi 83 ms).
Jeśli adresat jest niedostępny lub dany adres IP nie istnieje, zobaczymy taki obrazek:
To znaczy, że nie otrzymujemy odpowiedzi na ping.
Ale Ping Dużo lepiej używać z kluczami:
-t - "pingować" w sposób ciągły (aby zatrzymać, należy nacisnąć kombinację Ctrl+C)
-a - wyświetlić nazwę "pingowanego" węzła (strony/urządzenia/serwera)
Odpowiednio klucz "-a" pokazał nam, że nazwa pingowanego węzła to "dns.google".
A dzięki kluczowi "-t" ping szedł bez zatrzymania, zatrzymałem go, naciskając Ctrl+C.
Przy ciągłym pingowaniu można zobaczyć, jak adekwatnie zachowuje się pingowany węzeł i przybliżoną jakość działania kanału internetowego.
Jak widać na zrzucie ekranu, okresowo występują opóźnienia w odbiorze pakietu sięgające aż 418 ms, to dość krytyczna wartość, ponieważ skok z 83 ms do 418 ms odbiłby się na wideo rozmowach opóźnieniem/zawieszeniem obrazu lub w telefonii IP pogorszeniem jakości głosu.
W moim przypadku, prawdopodobnie zakłóca mój domowy Internet.
Jednak aby dokładniej ustalić przyczynę, trzeba uruchomić dump. A to temat na osobny artykuł.
Uwaga! Czasami na routerach wyłączona jest wysyłka ICMP pakietów (ktoś wyłącza specjalnie, a gdzie indziej nie jest włączona domyślnie), w takim przypadku taki węzeł nie będzie odpowiadał na "pingi", mimo że sam będzie aktywny i normalnie funkcjonować w sieci.
Inną możliwością "pingu" jest sprawdzić, jaki adres IP kryje się za domeną strony. A dokładniej, na którym serwerze zainstalowano hosting strony.
Aby to zrobić, wystarczy zamiast adresu IP wpisać nazwę strony:
Jak widać, adres IP Habr to 178.248.237.68
b) Traceroute
Czasami bardzo ważne jest zobaczenie, jaką drogą pakiet dociera do danego urządzenia.
Możliwe, że gdzieś jest luka i pakiet nie dociera do adresata. Tak więc narzędzie traceroute pomaga określić, na którym etapie ten pakiet utknął.
W systemie Windows to narzędzie wywołuje się poleceniem “tracert” adres IP lub domenę:
Tutaj widzieliśmy, przez jakie węzły przechodzi nasze zapytanie, zanim dotrze do serwera ya.ru
Na systemie Linux to narzędzie wywołuje się poleceniem traceroute.
Narzędzie traceroute mają również niektóre urządzenia, routery lub bramki VoIP.
c) Narzędzie whois
To narzędzie pozwala uzyskać pełne informacje o adresie IP lub rejestratorze domeny.
Na przykład, sprawdźmy adres IP 145.255.1.71. W tym celu wpisuję w terminalu polecenie whois 145.255.1.71
Uzyskaliśmy informacje o dostawcy adresu IP, kraju, mieście, adresie, zakresie itp.
Korzystam z niego tylko na Linux. Narzędzie pobiera się i instaluje łatwo z oficjalnego repozytorium systemu operacyjnego.
Jednak także czytałem, że na Windows istnieje podobne rozwiązanie.
7. Protokół transportowy TCP i UDP
Wszystkie transmisje zapytań i odbiór odpowiedzi między urządzeniami w sieci odbywają się przy użyciu protokołów transportowych TCP i UDP.
Protokół TCP gwarantuje dostarczenie zapytania i integralność jego przesyłania. Z góry sprawdza dostępność węzła przed wysłaniem pakietu. A jeśli w trakcie drogi integralność pakietu zostanie naruszona, to TCP uzupełni brakujące elementy.
Ogólnie rzecz biorąc, to protokół, który zrobi wszystko, aby Twoje zapytanie dotarło poprawnie do adresata.
Dlatego TCP najbardziej rozpowszechniony protokół transportowy. Jest używany, gdy użytkownik przegląda internet, zastanawia się nad stronami, usługami, sieciami społecznościowymi itd.
UDP protokół nie ma takiej gwarantowanej transmisji danych, jak TCP. Nie sprawdza dostępności docelowego węzła przed wysłaniem i nie uzupełnia pakietu w przypadku jego degradacji. Jeśli jakiś pakiet lub kilka pakietów zostanie zagubionych po drodze, to wiadomość dotrze do adresata w tak niekompletnym stanie.
Dlaczego więc potrzebny jest UDP?
Rzecz w tym, że ten protokół transportowy ma ogromną przewagę nad TCP prędkości przesyłania danych. Dlatego UDP jest szeroko stosowany do przesyłania pakietów głosowych i wideo w czasie rzeczywistym. A dokładniej, w telekomunikacji IP i połączeniach wideo.
Na przykład każde połączenie przez WhatsApp lub Viber korzysta z protokołu transportowego UDP. Tak samo w przypadku połączeń wideo, na przykład przez Skype lub te same komunikatory WhatsApp i Viber.
To właśnie dlatego, że UDP nie gwarantuje absolutnego przesyłu danych i integralności przesyłanego pakietu, często pojawiają się problemy podczas połączeń przez internet.
Może to być przerywanie głosu, opóźnienia, echo lub robotyczny głos.
Problem ten występuje z powodu przeciążenia kanału internetowego, podwójnego NAT-u lub kanału radiowego.
W takich sytuacjach dobrze byłoby oczywiście użyć TCP, ale niestety, do przesyłu głosu potrzebne jest natychmiastowe przesyłanie integralnych pakietów, a do tego zadania idealnie nadaje się UDP.
Aby uniknąć problemów z używaniem UDP protokołu, wystarczy po prostu zorganizować wysokiej jakości kanał internetowy. Należy także skonfigurować na routerze dedykowany pasmo dla UDP, aby obciążenie z innych urządzeń korzystających z TCP nie zakłócało pracy protokołu transportowego UDP.
To wszystko.
Nie chciałem zagracać artykułu i kopiować tutaj naukowych definicji wszystkich używanych terminów; kto tego potrzebuje, po prostu niech poszuka w internecie.
Starałem się zebrać w całość 7 najważniejszych, moim zdaniem, punktów, które pomogą młodemu "IT-owcowi" przejść przez pierwsze etapy rozmowy kwalifikacyjnej na "IT-owe" stanowiska lub przynajmniej pokazać pracodawcy, że wiecie zdecydowanie więcej niż przeciętny użytkownik.
Uczcie się, sporządzajcie notatki. Mam nadzieję, że artykuł przyniesie wszystkim korzyści.
Źródło: habr.com
