Основы сетей
Содержание
Общая информация про сети. Вдруг пригодится.
Основные определения
Типы сетей:
- PAN - персональная сеть
- LAN - локальная сеть
- CAN - кампусная сеть
- MAN - городская сеть
- WAN - глобальная сеть
Компоненты LAN:
- хост - компьютер, сервер, принтер
- устройство соединения - сетевая карта
- сетевое устройство - коммутатор, маршрутизатор
- протокол - IP, ARP, DNS, UDP
Схемы передачи данных:
- Unicast (однонаправленное) - один с одним
- Muiticast (многоадресное) - один нескольким
- Broadcast (широковещание) - один всем
Режим связи:
- Симплекс - только в одну сторону
- Полудуплекс - в один момент времени информация идет только в одну сторону
- Дуплекс - одновременно в обе стороны
Типы оборудования:
- Активное - если для его работы нужно питание (сетевая карта, маршрутизатор)
- Пассивное - для его работы не требуется питание от сети (розетка, кабель)
Аббревиатуры:
- ISO - огранизация
- IEEE - институт
- RFC - документ
Измерения:
- кило - 1000
- мега - 1000000
- гига - 1000000000
- тера - 1000000000000
Скорости передачи данных:
- килобиты в сек - кбит/с kbps kbit/s
- мегабиты в сек - Мбит/с Mbps Mbit/s
- гигабиты в сек - Гбит/с Gbps Gbit/s
1 байт = 8 бит B = байт, b = бит;
31.11 Mbps (мегабит в секунду) = 3.888 МБ/с (мегабайт в секунду) 1 Gbps = 125 MБ/с
- 1 килобайт = 1024(1) = 1024 байт
- 1 мегабайт = 1024(2) = 1048576 байт
- 1 гигабайт = 1024(3) = 1073741824 байт
- 1 терабайт = 1024(4) = 1099511627776 байт
Модель сетевого взаимодействия
OSI - open systems interconnection
Уровни:
- 7 Прикладной/Application - Сообщение (данные) http ftp smtp tftp
- 6 Представления/Presentation - Сообщение (данные) формат данных ascii jpeg
- 5 Сеансовый/Session - Сообщение (данные) установка связи rpc pap
- 4 Транспортный/Transport - Сегмент(tcp)(Дейтаграмма)(udp) порт доставка данных tcp udp
- 3 Сетевой/Network - Пакет логическая адресация/ Ip адрес ipv4 ipsec
- 2 Канальный/Data Link - Кадр(Фрейм) физическая адресация MAC адрес сетевая карта ppp ethernet
-
1 Физический/Physical - Концентратор, хаб .Бит отправляет и передает биты / среда передачи, wifi адаптер usb, Коаксиальный кабель, Витая пара(utp,stp), Оптика
- Браузер не является программой прикладного уровня, программой прикладного уровня является протокол http
- На уровне представления, данные форматируются для удобного приема с двух сторон
- Сеансовый уровень определяет как будет совершаться соединение (симплекс, дуплекс, полудуплекс)
- Доставка данных может быть гарантированной или негарантированной
- Маршрутизатор = роутер
- Маршрутизация процесс нужно если нужно передать пакет в другие сети
Порт - это число, которое используется в заголовках протоколов. Всего портов 65 536
- 0 - 1023 - системные
- 1024 - 49151 - пользовательские
- 49152 - 65535 - динамические Порты разных протоколов не пересекаются
Mac адрес - уникальные идентификатор сетевого интерфейса в сетях Ethernet
Длина 48 бит , пример 38-63-BB-CC-FA-55 Первые 6 знаков идентификатор производителя, следующие 6 идентификатор устройства
Модель TCP/IP
(DoD - другое название модели)
- 4 Прикладной
- 3 Транспортный
- 2 Сетевой
- 1 Канальный
Модель OSI != Модель TCP/IP
Сравнение OSI и TCP/IP
- Прикладной,Представления, Сеансовый = Прикладной
- Транспортный = Транспортный
- Сетевой = Сетевой
- Канальный, Физический = Канальный
Инкапсуляция
Это поочередное заворачивание информации для корректного чтения на каждом уровне модели OSI
- Прикладной - данные
-
Транспортный - заголовок(UDP/TCP) данные(UDP/TCP) -
Сетевой - ip заголовок заголовок(UDP/TCP) данные(UDP/TCP) -
Канальный - заголовок кадра( ip заголовок заголовок(UDP/TCP) данные(UDP/TCP) )концевик кадра
Обработка данных на принимающем хосте идет в обратном порядке
Витая пара
- Разъем 8P8C (ошибочно называют RJ45)
- Ethernet != Витая пара
- Бывает много(одно) -жильный кабель
- UTP - неэкранированная витая пара
- STP - экранированная витая пара
Разъем 8P8C
Категории разъемов:
- 5e - 100 Мбит/с (2 пары) 1000 Мбит/с (4 пары)
- 6a - 10 Гбит/с - имеет общий экран
- 7а - 10 Гбит/с - имеет общий и индивидуальный экран
Оптическое волокно
Для чего нужно:
- большое расстояние
- большие скорости
Из чего состоит:
- Оптическое волокно (max 255 Тбит/с)
- Внутренний заполнитель
- Центральная трубка
- Полиэтилен (промежуточная оболочка)
- Гидроизоляция
- Броня и стальных проколок
- Наружная оболочка
Оптические разъемы бывают различных типов.
Топологии сетей
- Физическая - реальное расположение узлов в сети
- Логическая - хождение сигнала в рамках физической топологии
Пример: автомобильная развязка
- Шина - Имеет один общий проводник, и все компьютеры подключены к ней
- Кольцо - Все компьютеры подключены по кругу друг с другом
- Звезда - Все компьютеры подключены к коммутатору
- Смешанная звезда - Не обязательно есть центральное устройство
- Расширенная звезда - Дерево звезд
- Полно связная - Любой хост имеет связь с любым другим хостом
Технологии передачи данных
- xDSL (OSI 1) - неактуальная, цифровая абонентная линия
- PLC (ЛЭП) - Связь через электрические розетки, не нужно ничего прокладывать
- Ethernet (Стандарт IEEE 802.3) - активная технология, для пакетной передачи данных
- PON - пассивная оптическая сеть
Ethernet
- Технология пакетной передачи данных.
- Ethernet != Витая пара
Передающая среда:
- Витая пара
- Оптический кабель
Разновидности:
- 10 Мбит/с
- 100 Мбит/с
- 1 Гбит/с
- 5 Гбит/с
- 10 Гбит/с
- 40 Гбит/с
- 100 Гбит/с
- 400 Гбит/с (В разработке)
- 1 Тбит/с (В разработке)
MAC адрес - уникальный идентификатор присеваемый сетевому интерфейсу в сетях Ethernet
Длина 48 бит - 12 значное шестнадцатеричное число
Первые 6 знаков идентификатор производителя, следующие 6 идентификатор устройства
Формат кадра
Ethernet 2 (DIX)
- Заголовок - (MAC адрес получателя(6 байт)/MAC адрес отправителя (6 байт))
- Тип (2 байта)
- Данные (46 - 1500 байт)
- Контрольная сумма CRC (4 байта)
Домен коллизий и широковещательный домен
Коллизия - это наложение двух кадров единомоменто
Домен коллизий - часть сети, где каждый узел может создать коллизию с другим узлом
- Концентратор = Хаб - очень древние устройства
- Коммутатор = Свич
- Хаб != Свич
Широковещательный запрос - запрос всем узлам, которые находятся в одном широковещательном домене.
Широковещательный домен - логический участок сети, где все узлы могут передавать данные с помощью широковещания на канальном уровне
Широковещательный шторм - всплекс пакетов, который парализует работу сети, всего таких пакетов в сети должно быть не более 10%
Маршрутизатор не передает широковещательные запросы далее.
Протокол ARP
- ARP - Протокол определения MAC-адреса по IP адресу
- ARP запрос
- ARP ответ
- Статические и динамические записи
- Ipv6 ARP не существует, он актуален только для Ipv4
Процесс работы
- Узел, которому нужно определить MAC адрес, формирует ARP запрос вкладывая в него известный IP и отправляет широковещательный запрос.
- Все узлы в локальной сети получают ARP запрос и сравнивают IP адрес со своим
- Если IP совпадает, узел формирует ARP ответ и указывает там свой MAC адрес
Если одному узлу нужно связаться с другим, прежде всего он ищет запись в ARP таблице.
FF:FF:FF:FF:FF:FF - широковещательный запрос
- Компьютеры в локальной сети общаются с помощью MAC адресов.
Виды доступов к среде
- FDMA
- TDMA - множественный доступ с разделением по времени, используется разные временные слоты
- CDMA/SSMA
- CSMA/CD - Ethernet (c обнаружением)
- CSMA/CD - WI-FI (с предотвращением)
- SDMA
- PDMA