Главная > Животные > По какому принципу работает интернет. Как работают интернет провайдеры

По какому принципу работает интернет. Как работают интернет провайдеры

То есть в узком смысле - это глобальное сообщество малых и больших сетей. В более широком смысле - это глобальное информационное пространство, хранящее огромное количество информации на миллионах компьютеров, которые обмениваются данными.

В 1969 году, когда был создан Интернет, эта сеть объединяла всего лишь четыре хост-компьютера, а сегодня их число измеряется десятками миллионов. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, - это часть Сети.

Для того чтобы начать с наиболее привычной всем схемы, рассмотрим, как подключается к Интернету домашний компьютер, и проследим, по каким каналам путешествует информация, передаваемая и принимаемая нами из Сети. Если вы выходите в Интернет с домашнего компьютера, то, скорее всего, используете модемное подключение (рис. 1).

В принципе, соединение с провайдером может идти по различным каналам: по телефонной линии, по выделенной линии, на основе беспроводной или спутниковой связи, по сети кабельного телевидения или даже по силовым линиям - все эти альтернативные варианты показаны на рис. 1 .

Чаще всего это так называемое временное (сеансовое) соединение по телефонной линии. Вы набираете один из телефонных номеров, который предоставил вам провайдер, и дозваниваетесь на один из его модемов. На рис. 1 показан набор модемов провайдера, так называемый модемный пул. После того как вы соединились с вашим ISP (Internet Service Provider)-провайдером, вы становитесь частью сети данного ISP. Провайдер предоставляет своим пользователям различные сервисы, электронную почту, Usenet и т.д.

Каждый провайдер имеет свою магистральную сеть, или бэкбоун . На рис. 1 мы условно изобразили магистральную сеть некоего провайдера ISP-A. Его магистральная сеть показана зеленым цветом.

Обычно ISP-провайдеры - это крупные компании, которые в ряде регионов имеют так называемые точки присутствия (POP, Point of Presence), где происходит подключение локальных пользователей.

Обычно крупный провайдер имеет точки присутствия (POP) в нескольких крупных городах. В каждом городе находятся аналогичные модемные пулы, на которые звонят локальные клиенты этого ISP в данном городе. Провайдер может арендовать волоконно-оптические линии у телефонной компании для соединения всех своих точек присутствия (POP), а может протянуть свои собственные волоконно-оптические линии. Крупнейшие коммуникационные компаний имеют собственные высокопропускные каналы. На рис. 1 мы показали опорные сети двух Интернет-провайдеров. Очевидно, что все клиенты провайдера ISP-А могут взаимодействовать между собой по собственной сети, а все клиенты компании ISP-В - по своей, но при отсутствии связи между сетями ISP-A и ISP-B клиенты компании «A» и клиенты компании «В» не могут связаться друг с другом. Для реализации данной услуги компании «A» и «B» договариваются подключиться к так называемым точкам доступа (NAP - Network Access Points) в разных городах, и трафик между двумя компаниями течет по сетям через NAP. На рис. 1 показаны магистральные сети только двух ISP-провайдеров. Аналогично организуется подключение к другим магистральным сетям, в результате чего образуется объединение множества сетей высокого уровня.

В Интернете действуют сотни крупных Интернет-провайдеров, их магистральные сети связаны через NAP в различных городах, и миллиарды байтов данных текут по разным сетям через NAP-узлы.

Если вы пользуетесь Интернетом в офисе, то, скорее всего, вы подключены к локальной сети (LAN - Local Area Network). В этом случае рассмотренная нами схема несколько видоизменяется (рис. 2). Сеть организации обычно отделена от внешнего мира определенной службой защиты информации, которая на нашей схеме условно показана в виде кирпичной стены. Варианты подключения к провайдеру могут быть различными, хотя чаще всего это выделенная линия.

Поскольку невозможно схематически отразить всю совокупность сетей Интернета, ее часто изображают в виде размытого облака, выделяя в нем лишь основные элементы: маршрутизаторы, точки присутствия (POP) и места доступа (NAP).

Скорость передачи информации на различных участках Сети существенно различается. Магистральные линии, или бэкбоуны, связывают все регионы мира (рис. 5) - это высокоскоростные каналы, построенные на основе волоконно-оптических кабелей. Кабели обозначаются OC (optical carrier), например OC-3, OC-12 или OC-48. Так, линия OC-3 может передавать 155 Мбит/с, а OC-48 - 2488 Мбит/с (2,488 Гбит/с). В то же время получение информации на домашний компьютер с модемным подключением 56 K происходит со скоростью всего 56 000 бит/с.

Как происходит передача информации в Интернете

Маршрутизаторы

Как же происходит передача информации по всем этим многочисленным каналам? Как сообщение может быть доставлено с одного компьютера на другой через весь мир, пройдя несколько различных сетей за долю секунды? Для того чтобы объяснить этот процесс, необходимо ввести несколько понятий и прежде всего рассказать о работе маршрутизаторов. Доставка информации по нужному адресу невозможна без маршрутизаторов, определяющих, по какому маршруту передавать информацию. Маршрутизатор - это устройство, которое работает с несколькими каналами, направляя в выбранный канал очередной блок данных. Выбор канала осуществляется по адресу, указанному в заголовке поступившего сообщения.

Таким образом, маршрутизатор выполняет две различные, но взаимосвязанные функции. Во-первых, он направляет информацию по свободным каналам, предотвращая «закупорку» узких мест в Сети; во-вторых, проверяет, что информация следует в нужном направлении. При объединении двух сетей маршрутизатор включается в обе сети, пропуская информацию из одной в другую, и в некоторых случаях осуществляет перевод данных из одного протокола в другой, при этом защищая сети от лишнего трафика. Эту функцию маршрутизаторов можно сравнить с работой патрульной службы, которая с вертолета ведет наблюдение за движением в городе, контролирует общую ситуацию с поломками и заторами на дорогах и сообщает о наиболее загруженных участках трассы, чтобы водители выбирали оптимальный маршрут и не попадали в пробки.

Протоколы Интернета

ерейдем теперь к рассмотрению способов передачи информации в Интернете. Для этого необходимо ввести такое понятие, как протокол. В широком смысле протокол - это заранее оговоренное правило (стандарт), по которому тот, кто хочет использовать определенный сервис, взаимодействует с последним. Применительно к Интернету протокол - это правило передачи информации в Сети.

Следует различать два типа протоколов: базовые и прикладные. Базовые протоколы отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Интернет. Это протоколы IP и TCP. Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб. Например, протокол http служит для передачи гипертекстовых сообщений, протокол ftp - для передачи файлов, SMTP - для передачи электронной почты и т.д.

Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис для вышележащих.

Такое взаимодействие можно сравнить со схемой пересылки обычного письма. Например, директор фирмы «А» пишет письмо и отдает его секретарю. Секретарь помещает письмо в конверт, надписывает адрес и относит конверт на почту. Почта доставляет письмо в почтовое отделение. Почтовое отделение связи доставляет письмо получателю - секретарю директора фирмы «B». Секретарь распечатывает конверт и передает письмо директору фирмы «В». Информация (письмо) передается с верхнего уровня на нижний, обрастая на каждой стадии дополнительной служебной информацией (пакет, адрес на конверте, почтовый индекс, контейнер с корреспонденцией и т.д.), которая не имеет отношения к тексту письма.

Нижний уровень - это уровень почтового транспорта, которым письмо перевозится в пункт назначения. В пункте назначения происходит обратный процесс: корреспонденция извлекается, считывается адрес, почтальон несет конверт секретарю фирмы «B», который достает письмо, определяет его срочность, важность и в зависимости от этого передает информацию выше. Директора фирм «А» и «Б», передавая друг другу информацию, не заботятся о проблемах пересылки этой информации, подобно тому как секретаря не волнует, как доставляется почта.

Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.

На нижнем уровне, то есть на уровне TCP/IP , используется два основных протокола: IP (Internet Protocol - протокол Интернета) и ТСР (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей).

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети. Интернет состоит из разнородных подсетей, соединенных друг с другом шлюзами. В качестве подсетей могут выступать разные локальные сети (Token Ring, Ethernet и т.п.), различные национальные, региональные и глобальные сети. К этим сетям могут подключаться машины разных типов. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими принципами и типом связи. При этом каждая подсеть может принять пакет информации и доставить его по указанному адресу. Таким образом, требуется, чтобы каждая подсеть имела некий сквозной протокол для передачи сообщений между двумя внешними сетями.

Разобраться в работе протоколов поможет схема на рис. 6 . Предположим, имеется некое послание, отправляемое по электронной почте. Передача почты осуществляется по прикладному протоколу SMTP, который опирается на протоколы TCP/IP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, маркирующиеся таким образом, чтобы при получении данные можно было бы собрать в правильной последовательности.

Обычно длина одного пакета не превышает 1500 байт. Поэтому одно электронное письмо может состоять из нескольких сотен таких пакетов. Малая длина пакета не приводит к блокировке линий связи и не позволяет отдельным пользователям надолго захватывать канал связи.

К каждому полученному TCP-пакету протокол IP добавляет информацию, по которой можно определить адреса отправителя и получателя. На рис. 6 это представлено как помещение адреса на конверт. Для каждого поступающего пакета маршрутизатор, через который проходит какой-либо пакет, по данным IP-адреса определяет, кому из ближайших соседей необходимо переслать данный пакет, чтобы он быстрее оказался у получателя, - то есть принимает решение об оптимальном пути следования очередного пакета. При этом географически самый короткий путь не всегда оказывается оптимальным (быстрый канал на другой континент может быть лучше медленного в соседний город). Очевидно, что скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными.

Таким образом, протокол IP осуществляет перемещение данных в сети, а протокол TCP обеспечивает надежную доставку данных, используя систему кодов, исправляющих ошибки. Причем два сетевых сервера могут одновременно передавать в обе стороны по одной линии множество TCP-пакетов от различных клиентов.

Некоторые начинающие пользователи думают, что связь по Интернету похожа на телефонную. Хочется еще раз подчеркнуть основное различие передачи информации по телефонной сети и по Интернету: когда вы звоните по телефону кому-нибудь в другой регион страны или даже на другой континент, телефонная система устанавливает канал между вашим телефоном и тем, на который вы звоните. Канал может состоять из десятков участков: медные провода, волоконно-оптические линии, беспроводные участки, спутниковая связь и т.д. Эти участки неизменны на протяжении всего сеанса связи. Это означает, что линия между вами и тем, кому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому повреждения на любом участке данной линии, например обрыв проводов в бурю, способны прервать ваш разговор.

При этом, если соединение нормальное, значит выделенная вам часть сети для других уже не доступна. Речь идет о сети с коммутацией каналов. Интернет же является сетью с коммутацией пакетов, а это совсем другая история. Процесс пересылки электронной почты принципиально иной.

Как уже было отмечено, Интернет-данные в любой форме (будь то электронное послание, Web-страница или скачиваемый файл) путешествуют в виде группы пакетов. Каждый пакет посылается на место назначения по оптимальному из доступных путей. Поэтому даже если какой-то участок Сети окажется нарушенным, то это не повлияет на доставку пакета, который будет направлен по альтернативному пути. Таким образом, во время доставки данных нет необходимости в фиксированной линии связи между двумя пользователями. Принцип пакетной коммутации обеспечивает основное преимущество Интернета - надежность. Сеть может распределять нагрузку по различным участкам за тысячные доли секунды. Если какой-то участок оборудования сети поврежден, пакет может обойти это место и пройти по другому пути, обеспечив доставку всего послания .

Адресация в Интернете

ы уже упоминали IP-адрес, теперь расскажем о нем подробнее. Каждому компьютеру, подключенному к Интернету, присваивается идентификационный номер, который называется IP-адресом.

Но если вы осуществляете сеансовое подключение (то есть подключаетесь на время сеанса выхода в Интернет), то IP-адрес вам выделяется только на время этого сеанса. Присвоение адреса на время сеанса связи называется динамическим распределением IP-адресов. Оно удобно для ISP-провайдера, поскольку в тот период времени, пока вы не выходите в Интернет, IP-адрес, который вы получали, может быть выделен другому пользователю. Этот IP-адрес является уникальным только на время вашей сессии - в следующий раз, когда вы будете выходить в Интернет через своего провайдера, IP-адрес может быть другим. Таким образом, Интернет-провайдер должен иметь по одному IP-адресу на каждый обслуживаемый им модем, а не на каждого клиента, которых может быть намного больше.

IP-адрес имеет формат xxx.xxx.xxx.xxx, где xxx - числа от 0 до 255. Рассмотрим типичный IP-адрес: 193. 27.61.137.

Для облегчения запоминания IP-адрес обычно выражают рядом чисел в десятичной системе счисления, разделенных точками. Но компьютеры хранят его в бинарной форме. Например, тот же IP-адрес в двоичном коде будет выглядеть так:

11000001.00011011.00111101.10001001.

Четыре числа в IP-адресе называются октетами, поскольку в каждом из них при двоичном представлении имеется восемь разрядов: 4×8=32. Так как каждая из восьми позиций может иметь два различных состояния: 1 или 0, общий объем возможных комбинаций составляет 28, или 256, то есть каждый октет может принимать значения от 0 до 255. Комбинация четырех октетов дает 232 значений, то есть примерно 4,3 млрд. комбинаций, за исключением некоторых зарезервированных адресов.

Октеты служат не только для того, чтобы разделять числа, но и выполняют другие функции. Октеты можно распределить на две секции: Net и Host. Net-секция используется для того, чтобы определить сеть, к которой принадлежит компьютер. Host, который иногда называют узлом, определяет конкретный компьютер в сети.

Эта система аналогична системе, используемой в обычной почте, когда одна часть адреса определяет улицу, а вторая - конкретный дом на этой улице.

На ранней стадии своего развития Интернет состоял из небольшого количества компьютеров, объединенных модемами и телефонными линиями. Тогда пользователи могли установить соединение с компьютером, набрав цифровой адрес, например 163. 25.51.132. Это было удобно, пока сеть состояла из нескольких компьютеров. По мере увеличения их количества, учитывая тот факт, что текстовое имя всегда удобнее для запоминания, чем цифровое, постепенно цифровые имена стали заменять на текстовые.

Возникла проблема автоматизации данного процесса, и в 1983 году в Висконсинском университете США (University of Wisconsin) была создана так называемая DNS (Domain Name System)-система, которая автоматически устанавливала соответствие между текстовыми именами и IP-адресами. Вместо чисел была предложена ставшая сегодня для нас привычной запись типа http://www.myhobby.narod.ru/ .

Подобным образом осуществляется сортировка обычной почты. Люди привыкли ориентироваться по географическим адресам, например: «Москва, ул. Рылеева, д. 3, кв. 10», в то время как автомат на почте быстро сортирует почту по индексу.

Таким образом, при пересылке информации компьютеры используют цифровые адреса, люди - буквенные, а DNS-сервер служит своеобразным переводчиком.

Прежде чем переходить к описанию работы DNS-серверов, следует сказать несколько слов о структуре доменных имен.

Доменные имена

огда вы обращаетесь на Web или посылаете e-mail, вы используете доменное имя. Например, адрес http://www.microsoft.com/ содержит доменное имя microsoft.com. Аналогично e-mail-адрес [email protected] содержит доменное имя aha.ru.

В доменной системе имен реализуется принцип назначения имен с определением ответственности за их подмножество соответствующих сетевых групп.

И если каждая группа придерживается этого простого правила и всегда получает подтверждение, что имена, которые она присваивает, единственны среди множества ее непосредственных подчиненных, то никакие две системы, где бы те ни находились в сети Интернет, не смогут получить одинаковые имена.

Так же уникальны адреса, указываемые на конвертах при доставке писем обычной почтой. Таким образом, адрес на основе географических и административных названий однозначно определяет точку назначения.

Домены тоже имеют аналогичную иерархию. В именах домены отделяются друг от друга точками: companya.msk.ru, companyb.spb.ru. В имени может быть различное количество доменов, но обычно их не больше пяти. По мере движения по доменам в имени слева направо, количество имен, входящих в соответствующую группу, возрастает.

Каждый раз, когда вы используете доменное имя, вы также используете DNS-серверы для того, чтобы перевести буквенное доменное имя в IP-адрес на машинном языке.

В качестве примера давайте рассмотрим адрес http://www.pc.dpt1.company.msk.ru/ .

Первым в имени стоит название рабочей машины - реального компьютера с IP-адресом. Это имя создано и поддерживается группой dpt1. Группа входит в более крупное подразделение company, далее следует домен msk - он определяет имена московской части сети, а ru - российской.

Каждая страна имеет свой домен. Так au - соответствует Австралии, be - Бельгии и т.д. Это географические домены верхнего уровня.

Помимо географического признака используется тематический, в соответствии с которым существуют следующие доменные имена первого уровня:

  • com - обозначает коммерческие предприятия;
  • (edu) - образовательные;

    • Как работает DNS-сервер

    NS-сервер принимает запрос на конвертацию доменного имени в IP-адрес. При этом DNS-сервер выполняет следующие действия:

    • отвечает на запрос, выдав IP-адрес, поскольку уже знает IP-адрес запрашиваемого домена.
    • контактирует с другим DNS-сервером для того, чтобы найти IP-адрес запрошенного имени. Этот запрос может проходить по цепочке несколько раз.
    • выдает сообщение: «Я не знаю IP address домена, запрашиваемого вами, но вот IP address DNS-сервера, который знает больше меня»;
    • сообщает, что такой домен не существует.

    Представим, что вы набрали адрес http://www.pc.dpt1.company.com/ в вашем браузере, который имеет адрес в домене верхнего уровня COM (рис. 9). В простейшем варианте ваш браузер контактирует с DNS-сервером для того, чтобы получить IP-адрес искомого компьютера, и DNS-сервер возвращает искомый IP-адрес (рис. 10).

    На практике в Сети, где объединены миллионы компьютеров, найти DNS-сервер, который знает нужную вам информацию, - это целая проблема. Иными словами, если вы ищете какой-то компьютер в Сети, то прежде всего вам необходимо найти DNS-сервер, на котором хранится нужная вам информация. При этом в поиске информации может быть задействована целая цепочка серверов. Пояснить работу DNS-серверов можно на примере, показанном на рис. 11 .

    Предположим, что тот DNS-сервер, к которому вы обратились (на рис. 11 он обозначен как DNS1), не имеет нужной информации. DNS1 начнет поиск IP-адреса с обращения к одному из корневых DNS-серверов. Корневые DNS-серверы знают IP-адреса всех DNS-серверов, отвечающих за доменные имена верхнего уровня (COM, EDU, GOV, INT, MIL, NET, ORG и т.д.).

    Например, ваш сервер DNS1 может запросить адрес у корневого DNS-сервера. Если корневой сервер не знает данного адреса, возможно, он даст ответ: «Я не знаю IP-адреса для http://www.pc.dpt1.company.com/ , но могу предоставить IP-адрес COM DNS-сервера».

    После этого ваш DNS посылает запрос на COM DNS с просьбой сообщить искомый IP-адрес. Так происходит до тех пор, пока не найдется DNS-сервер, который выдаст нужную информацию.

    Одна из причин, по которой система работает надежно, - это ее избыточность. Существует множество DNS-серверов на каждом уровне, и поэтому, если один из них не может дать ответ, наверняка существует другой, на котором есть необходимая вам информация. Другая технология, которая делает поиск более быстрым, - это система кэширования. Как только DNS-сервер выполняет запрос, он кэширует полученный IP-адрес. Однажды сделав запрос на корневой DNS (root DNS) и получив адрес DNS-сервера, обслуживающего COM-домены, в следующий раз он уже не должен будет повторно обращаться с подобным запросом. Подобное кэширование происходит с каждым запросом, что постепенно оптимизирует скорость работы системы. Несмотря на то что пользователям работа DNS-сервера не видна, эти серверы каждый день выполняют миллиарды запросов, обеспечивая работу миллионов пользователей.

    КомпьютерПресс 5"2002

(). Мы понимаем, что для новичков «OSI» и «TCP/IP» - это страшные слова. Но не переживайте, не для того, чтобы запугать вас, мы их используем. Это то, с чем вам придётся встречаться каждый день, поэтому в течение этого цикла мы постараемся раскрыть их смысл и отношение к реальности.

Начнём с постановки задачи. Есть некая фирма, занимающаяся, допустим, производством лифтов, идущих только вверх, и потому называется ООО «Лифт ми ап». Расположены они в старом здании на Арбате, и сгнившие провода, воткнутые в пожжёные и прожжёные коммутаторы времён 10Base-T не ожидают подключения новых серверов по гигабитным карточкам. Итак, у них катастрофическая потребность в сетевой инфраструктуре и денег куры не клюют, что даёт вам возможность безграничного выбора. Это чудесный сон любого инженера. А вы вчера выдержали собеседование, и в сложной борьбе по праву получили должность сетевого администратора. И теперь вы в ней первый и единственный в своём роде. Поздравляем! Что дальше?

Следует несколько конкретизировать ситуацию:

  1. В данный момент у компании есть два офиса: 200 квадратов на Арбате под рабочие места и серверную. Там представлены несколько провайдеров. Другой на Рублёвке.
  2. Есть четыре группы пользователей: бухгалтерия (Б), финансово-экономический отдел (ФЭО), производственно-технический отдел (ПТО), другие пользователи (Д). А так же есть сервера ©, которые вынесены в отдельную группу. Все группы разграничены и не имеют прямого доступа друг к другу.
  3. Пользователи групп С, Б и ФЭО будут только в офисе на Арбате, ПТО и Д будут в обоих офисах.
Прикинув количество пользователей, необходимые интерфейсы, каналы связи, вы готовите схему сети и IP-план.

При проектировании сети следует стараться придерживаться иерархической модели сети , которая имеет много достоинств по сравнению с “плоской сетью”:

  • упрощается понимание организации сети
  • модель подразумевает модульность, что означает простоту наращивания мощностей именно там, где необходимо
  • легче найти и изолировать проблему
  • повышенная отказоустойчивость за счет дублирования устройств и/или соединений
  • распределение функций по обеспечению работоспособности сети по различным устройствам.
Согласно этой модели, сеть разбивается на три логических уровня: ядро сети (Core layer: высокопроизводительные устройства, главное назначение - быстрый транспорт), уровень распространения (Distribution layer: обеспечивает применение политик безопасности, QoS, агрегацию и маршрутизацию в VLAN, определяет широковещательные домены), и уровень доступа (Access-layer: как правило, L2 свичи, назначение: подключение конечных устройств, маркирование трафика для QoS, защита от колец в сети (STP) и широковещательных штормов, обеспечение питания для PoE устройств).

В таких масштабах, как наш, роль каждого устройства размывается, однако логически разделить сеть можно.
Составим приблизительную схему:

На представленной схеме ядром (Core) будет маршрутизатор 2811, коммутатор 2960 отнесём к уровню распространения (Distribution), поскольку на нём агрегируются все VLAN в общий транк. Коммутаторы 2950 будут устройствами доступа (Access). К ним будут подключаться конечные пользователи, офисная техника, сервера.

Именовать устройства будем следующим образом: сокращённое название города (msk ) - географическое расположение (улица, здание) (arbat ) - роль устройства в сети + порядковый номер.
Соответственно их ролям и месту расположения выбираем hostname :
Маршрутизатор 2811: msk-arbat-gw1 (gw=GateWay=шлюз)
Коммутатор 2960: msk-arbat-dsw1 (dsw=Distribution switch)
Коммутаторы 2950: msk-arbat-aswN, msk-rubl-asw1 (asw=Access switch)

Документация сети
Вся сеть должна быть строго документирована: от принципиальной схемы, до имени интерфейса.
Прежде, чем приступить к настройке, я бы хотел привести список необходимых документов и действий:
  • Схемы сети L1, L2, L3 в соответствии с уровнями модели OSI (Физический, канальный, сетевой)
  • План IP-адресации = IP-план
  • Список VLAN
  • Подписи (description ) интерфейсов
  • Список устройств (для каждого следует указать: модель железки, установленная версия IOS, объем RAM\NVRAM, список интерфейсов)
  • Метки на кабелях (откуда и куда идёт), в том числе на кабелях питания и заземления и устройствах
  • Единый регламент, определяющий все вышеприведённые параметры и другие
Жирным выделено то, за чем мы будем следить в рамках программы-симулятора. Разумеется, все изменения сети нужно вносить в документацию и конфигурацию, чтобы они были в актуальном состоянии.

Говоря о метках/наклейках на кабели, мы имеем ввиду это:

На этой фотографии отлично видно, что промаркирован каждый кабель, значение каждого автомата на щитке в стойке, а также каждое устройство.

Подготовим нужные нам документы:

Список VLAN

Каждая группа будет выделена в отдельный влан. Таким образом мы ограничим широковещательные домены. Также введём специальный VLAN для управления устройствами.
Номера VLAN c 4 по 100 зарезервированы для будущих нужд.
IP-план
IP-адрес Примечание VLAN
172.16.0.0/16
172.16.0.0/24 Серверная ферма 3
172.16.0.1 Шлюз
172.16.0.2 Web
172.16.0.3 File
172.16.0.4 Mail
172.16.0.5 - 172.16.0.254 Зарезервировано
172.16.1.0/24 Управление 2
172.16.1.1 Шлюз
172.16.1.2 msk-arbat-dsw1
172.16.1.3 msk-arbat-asw1
172.16.1.4 msk-arbat-asw2
172.16.1.5 msk-arbat-asw3
172.16.1.6 msk-rubl-aswl
172.16.1.6 - 172.16.1.254 Зарезервировано
172.16.2.0/24 Сеть Point-to-Point
172.16.2.1 Шлюз
172.16.2.2 - 172.16.2.254 Зарезервировано
172.16.3.0/24 ПТО 101
172.16.3.1 Шлюз
172.16.3.2 - 172.16.3.254 Пул для пользователей
172.16.4.0/24 ФЭО 102
172.16.4.1 Шлюз
172.16.4.2 - 172.16.4.254 Пул для пользователей
172.16.5.0/24 Бухгалтерия 103
172.16.5.1 Шлюз
172.16.5.2 - 172.16.5.254 Пул для пользователей
172.16.6.0/24 Другие пользователи 104
172.16.6.1 Шлюз
172.16.6.2 - 172.16.6.254 Пул для пользователей

Выделение подсетей в общем-то произвольное, соответствующее только числу узлов в этой локальной сети с учётом возможного роста. В данном примере все подсети имеют стандартную маску /24 (/24=255.255.255.0) - зачастую такие и используются в локальных сетях, но далеко не всегда. Советуем почитать о классах сетей . В дальнейшем мы обратимся и к бесклассовой адресации (cisco). Мы понимаем, что ссылки на технические статьи в википедии - это моветон, однако они дают хорошее определение, а мы попробуем в свою очередь перенести это на картину реального мира.
Под сетью Point-to-Point подразумеваем подключение одного маршрутизатора к другому в режиме точка-точка. Обычно берутся адреса с маской 30 (возвращаясь к теме бесклассовых сетей), то есть содержащие два адреса узла. Позже станет понятно, о чём идёт речь.
План подключения оборудования по портам
Разумеется, сейчас есть коммутаторы с кучей портов 1Gb Ethernet, есть коммутаторы с 10G, на продвинутых операторских железках, стоящих немалые тысячи долларов есть 40Gb, в разработке находится 100Gb (а по слухам уже даже есть такие платы, вышедшие в промышленное производство). Соответственно, вы можете выбирать в реальном мире коммутаторы и маршрутизаторы согласно вашим потребностям, не забывая про бюджет. В частности гигабитный свич сейчас можно купить незадорого (20-30 тысяч) и это с запасом на будущее (если вы не провайдер, конечно). Маршрутизатор с гигабитными портами стоит уже ощутимо дороже, чем со 100Mbps портами, однако оно того стоит, потому что FE-модели (100Mbps FastEthernet), устарели и их пропускная способность очень невысока.
Но в программах эмуляторах/симуляторах, которые мы будем использовать, к сожалению, есть только простенькие модели оборудования, поэтому при моделировании сети будем отталкиваться от того, что имеем: маршрутизатор cisco2811, коммутаторы cisco2960 и 2950.
Имя устройства Порт Название VLAN
Access Trunk
msk-arbat-gw1 FE0/1 UpLink
FE0/0 msk-arbat-dsw1 2,3,101,102,103,104
msk-arbat-dsw1 FE0/24 msk-arbat-gw1 2,3,101,102,103,104
GE1/1 msk-arbat-asw1 2,3
GE1/2 msk-arbat-asw3 2,101,102,103,104
FE0/1 msk-rubl-asw1 2,101,104
msk-arbat-asw1 GE1/1 msk-arbat-dsw1 2,3
GE1/2 msk-arbat-asw2 2,3
FE0/1 Web-server 3
FE0/2 File-server 3
msk-arbat-asw2 GE1/1 msk-arbat-asw1 2,3
FE0/1 Mail-Server 3
msk-arbat-asw3 GE1/1 msk-arbat-dsw1 2,101,102,103,104
FE0/1-FE0/5 PTO 101
FE0/6-FE0/10 FEO 102
FE0/11-FE0/15 Accounting 103
FE0/16-FE0/24 Other 104
msk-rubl-asw1 FE0/24 msk-arbat-dsw1 2,101,104
FE0/1-FE0/15 PTO 101
FE0/20 administrator 104

Почему именно так распределены VLAN"ы, мы объясним в следующих частях.
Схемы сети
На основании этих данных можно составить все три схемы сети на этом этапе. Для этого можно воспользоваться Microsoft Visio, каким-либо бесплатным приложением, но с привязкой к своему формату, или редакторами графики (можно и от руки, но это будет сложно держать в актуальном состоянии:)).

Не пропаганды опен сорса для, а разнообразия средств ради, воспользуемся Dia. Я считаю его одним из лучших приложений для работы со схемами под Linux. Есть версия для Виндоус, но, к сожалению, совместимости в визио никакой.

L1

То есть на схеме L1 мы отражаем физические устройства сети с номерами портов: что куда подключено.

L2
На схеме L2 мы указываем наши VLAN’ы

L3

В нашем примере схема третьего уровня получилась довольно бесполезная и не очень наглядная, из-за наличия только одного маршрутизирующего устройства. Но со временем она обрастёт подробностями.

Как видите, информация в документах избыточна. Например, номера VLAN повторяются и на схеме и в плане по портам. Тут как бы кто на что горазд. Как вам удобнее, так и делайте. Такая избыточность затрудняет обновление в случае изменения конфигурации, потому что нужно исправиться сразу в нескольких местах, но с другой стороны, облегчает понимание.

К этой первой статье мы не раз ещё вернёмся в будущем, равно как и вам придётся всегда возвращаться к тому, что вы изначально напланировали.
Собственно задание для тех, кто пока только начинает учиться и готов приложить для этого усилия: много читать про вланы, ip-адресацию, найти программы Packet Tracer и GNS3.
Что касается фундаментальных теоретических знаний, то советуем начать читать Cisco press. Это то, что вам совершенно точно понадобится знать.
В следующей части всё будет уже по-взрослому, с видео, мы будем учиться подключаться к оборудованию, разбираться с интерфейсом и расскажем, что делать нерадивому админу, забывшему пароль.
P.S. Спасибо соавтору статьи - Максиму aka gluck.
P.P.S Тем, кто имеет, что спросить, но не имеет возможности свой вопрос здесь задать, милости просим в

Как работает интернет?



Интернет - это международная система компьютерных сетей, построенная на базе IP и маршрутизации IP-пакетов. За счет сложной, очень разветвленной системы интернет позволяет охватить миллионы компьютеров во всем мире. Предлагаем вам узнать, как работает интернет.

Структура интернета

По всему миру в офисах компаний, государственных учреждений, в частных домах и квартирах стоят компьютеры. Отдельными группами они объединяются в небольшие локальные сети (от сети компьютеров в какой-то организации до городской сети). Те в свою очередь включаются в более крупные сети - региональные, национальные. Они также являются частью, только уже еще более масштабных сетей — континентальных. Эти сети соединяются между собой колоссальным по параметрам подводным трансатлантическим оптоволоконным кабелем. За счет этого, например, компьютер, стоящий в Орле, связан с компьютером в Ванкувере. Пользователи этих двух ПК посредством интернета могут общаться друг с другом.

Что касается того, как работает интернет на международном, общемировом уровне, то это достигается за счет глобальной сети — совокупности всех компьютеров мира, соединенных между собой с помощью интернета. Размеры ее поистине колоссальны, ведь она охватывает практически всю планету за исключением редких уголков, которые в силу географических, социальных, политических и прочих причин не имеют возможности работать с подобным ресурсом.

Кроме того, имеются достаточно крупные сети, не соединенные или соединенные лишь частично вместе с другими сетями мирового интернета. Например, такова ситуация в Северной Корее. В этой стране доступ к «Всемирной паутине» осуществляется исключительно по разрешению властей, а потому право на него имеют редкие чиновники высшего ранга. Внутри же самой страны работает внутренняя сеть под названием «Кванмен», которая стала доступна местным гражданам не так давно. Количество информации и ее характер жестко контролируются властями республики.

Как работает сеть интернет: составляющие элементы

Любое обращение к интернету (когда мы ищем какую-то информацию, открываем сайты и проч.) — это сложная цепочка последовательных действий, происходящих в сети. Причем каждый подобный процесс предполагает наличие обязательных составляющих. Далее мы кратко остановимся на них.

Пользователь

Или какая-то автоматическая программа, посылающая запросы в интернет для получения информации.

Компьютер

Или любое другое средство выхода в интернет, например, телефон, планшет. Без таких устройств выйти в сеть нельзя.

Интернет-провайдер

Это коммерческая организация, компания, открывающая доступ к интернету для отдельных компьютеров. В каждом городе, стране имеются свои провайдеры. При этом все провайдеры мира делятся на 3 большие категории.

  • Первая - это владельцы какой-то доли мирового интернета, располагающие обычно своими оптоволоконными сетями, по которым они и передают трафик (то есть заданный объем информации, которую можно получить через интернет) сетевым провайдерам низшей группы.
  • Вторая - это компании национального уровня или регионального (созданные несколькими соседними странами). Например, это "Ростелеком".
  • Третья - это все остальные участники рынка, представленные менее крупными фирмами-провайдерами в городах и областях.

Финансовые взаимоотношения, определяющие, в частности, количество полученного трафика между всеми этими группами (а особенно между первой и второй категориями) провайдеров очень сложны. Здесь нередко играют роль не только экономические моменты, но и личные интересы, политика и проч.

Браузер

Это программа-клиент для работы в интернете, которую можно установить либо с диска, либо скачав через тот же интернет. Самыми популярными браузерами являются Google Chrome, Internet Explorer, Mozilla Firefox, Safari, Opera.

Пользователь может установить на свой ПК абсолютно любой браузер или даже несколько программ - по желанию. У каждой программы имеются свои особенности, плюсы и минусы.

Домен

Под этим понятием подразумевается некая зона в сети интернет, занятая тем или иным сайтом. Соответственно, у каждой страницы в интернете есть свое неповторимое доменное имя - адрес, по которому вы можете найти сайт в сети.

Запустив браузер, в адресной строке вы вводите именно доменное имя нужного вам ресурса. После этого система обращается с соответствующим запросом к сети интернет-провайдера. У провайдера установлен сервер типа DNS (Domain Name System), который позволяет перекодировать доменное имя сайта в IP-адрес. IP-адрес (Internet Protocol Address) - это уникальный адрес какой-то зоны в интернете, представленный, в отличие от доменного имени, в виде цифр. К слову, IP-адрес имеют не только сайты, но и сами компьютеры. Каждому ПК IP-адрес присваивает интернет-провайдер, предоставляющий доступ к сети. Это делается для того, чтобы иметь возможность поставлять трафик по нужному адресу, то есть к каждому конкретному ПК, а также чтобы решать какие-то проблемы в обслуживании.

После этого IP-адрес сайта перекодируется из десятичной системы вычисления в двоичную (с участием 0 и 1). В этом виде провайдер посредством сервера отправляет запрос о получении информации с нужного пользователю сайта на маршрутизатор.

Маршрутизатор

Другое название данного устройства - роутер. Оно обеспечивает передачу информации по каналу сети. Можно сказать, что маршрутизатор является двоюродным братом GPS-навигатора, используемого в жизни. Зная расположение двух точек (в случае с интернетом это компьютер пользователя и сайт в интернете), маршрутизатор прокладывает нужный путь между ними, чтобы обеспечить обмен информацией.

Передача информации осуществляется от одного маршрутизатора к другому вплоть до конечной точки - сервера.

Сервер

Мощный компьютер, который может выполнять в зависимости от его вида следующие задачи:

  • Обеспечивает получение компьютерами сети интернет-трафика.
  • Занимается перекодировкой доменных имен в IP-адреса.
  • Хранит данные. Например, это может быть сервер с данными пользователей какой-то электронной почты: входящими и исходящими письмами, письмами в корзине и в папке со спамом, информация из адресных книг и проч.
  • Размещает в своей памяти информации о различных сайтах сети, всех данных на них. Такие серверы называются хостингами.

Соответственно, в нашем примере запрос на открытие сайта будет передан через маршрутизаторы на соответствующий хостинг, хранящий информацию об искомой интернет-странице. Ответ сервера будет передан по обратной цепочке (через маршрутизаторы, интернет-провайдера и браузер) на ПК.

Однако прежде чем результат высветится на мониторе, для передачи информации будет использован один из многочисленных портов, которые использует ПК.

Порт

Это системный ресурс, выделяемый приложению для связи с другими приложениями в сети. То есть, поступая на определенный IP-адрес, те или иные данные затем расходятся по разным портам. Так, существует порт для отправки электронной почтой и отдельно - для ее получения.

Для работы с веб-сайтами также существует отдельный порт. Он анализирует полученную информацию и отправляет ее в браузер. В результате перед нами открывается желанная страница.

На деле весь описанный процесс длится не более пары секунд. Вы сами можете это оценить, попробовав открыть какой-нибудь сайт. Страница появится перед вами буквально через мгновение после того, как вы введете ее доменное имя в адресную строку или, допустим, впишете какой-то запрос в окно поиска браузера.

Добрый день, друзья! В прошлой статье, мы узнали, . Теперь, давайте разберем, как устроен интернет? У большинства людей по данному вопросу ошибочное мнение. Многие люди считают, что интернет – это просто цепь подключенных между собой компьютеров.

Это и правда, и нет. Интернет не просто сеть подключенных друг к другу компьютеров посредством различных кабельных сетей и телефонных линий. Это ещё и сервера, передающие информацию, и суперкомпьютеры, обрабатывающие, передающие и хранящие данную информацию и прочее.

Интернет, это набор сетей, которые функционируют, как одна. Это последовательность подобных сетей, которые появились в Америки, чтобы мегакомпьютеры различных университетов и исследовательских центров взаимодействовали между собой. Это опорная сеть, которую финансирует национальный научный фонд Америки.

Со времени первых линий, пользоваться которыми могло небольшое число людей, глобальная сеть переросла в сеть, которая, как паутина опутала весь мир. Теперь доступ к ней появился практически у каждого желающего подключиться человека.

Чтобы легче проходить по линиям сети, данные разбиваются специальным протоколом TCP/IP на пакеты нужного объёма. Когда данные пакеты идут к нужному месту, они идут по множеству различных сетей и уровней.

От одной точки до другой, подобные пакеты могут дойти разными путями. Чаще всего, выбирается ближайший. Но если отдельный сервер переполнен информацией или не функционирует, пакет может его обойти и прибыть в нужное место иным путём.

Такой пакет информации может проходить региональные сити, локальные, различные маршрутизаторы, хабы, повторители, шлюзы и мосты. Региональные сети отличаются от локальных тем, что имеют возможность передавать данные, без входа в интернет.

Повторитель занимается предотвращением потухания сигнала, повышая его и передавая далее данные, которые получил. Хабы занимаются соединением ПК в сеть, давая им возможность обмениваться информацией между собой.

Мосты занимаются соединением сетей, помогая им осуществлять передачу информации. Особый вид подобного моста, шлюз, занимается преобразованием сообщений среди сетей различных типов (к примеру, среди сетей Apple и Windows).

Кто поставляет услуги интернета

Предоставляют интернет людям компании поставщики, вроде Internet Service Provide. Таким компаниям принадлежат блоки адресов Internet. Они их предоставляют клиентам. Человек подсоединяет свой ПК к подобному поставщику, его тут же соединяет с сервером.

Сервер соединён с интернетом, благодаря устройствам, называющимися Маршрутизаторами. Маршрутизатор – это прибор, получающий информацию от узлов сети и определяющий её адрес назначения в сети и наиболее выгодный путь по доставке данных к нужному адресу.

Подобный маршрут происходит с помощью известных путей в Internet и объема трафика на различных частях сегмента. Затем, маршрутизатор отдаёт информацию в нужную точку сети – Network Access Point. Сервисы включают в себя:

  1. Электронную почту посредством серверов SMTP и POP
  2. Услугу идентификации компьютера благодаря IP адресу.
  3. Путь с применением серверов DNS.
  4. Услугу новостной службы благодаря сервирам Usenet.

Как устроен интернет и его IP адрес

Я думаю, многие из вас знают, что такое IP адрес и для чего он нужен. Даже знают собственный IP. Но я всё же сделаю пояснения. Провайдеры дают своим клиентам IP адрес для соединения компьютеров с интернетом. Их ещё называют адреса протокола IP.

IP адрес проводит идентификацию ПК человека в интернете, давая ему возможность получать различные данные из глобальной сети. Я думаю, многие из вас знают, что большая часть пользователей используют протокол IPv4. Но всё больше людей переходят на протокол IPv6.

Как устроен интернет с адресом IPv4

В конце 20 века преобладал протокол IPv4. Данная версия IP даёт адрес вида – XXX.YYY.ZZZ.AAA. Группы символов представляют трехзначную цифру в десятичном формате. Число может быть 8 – битное и формат двоичный.

Он носит название – Десятичное представление с разделительными точками. Группа же называется – октет. Десятичные цифры образуются из двоичных. С двоичными работает система компьютера. К примеру, адрес 106.122.115.102 в десятичном будет выглядеть как 01101010. 01111010. 01110011. 01100110.

Не пытайтесь разобрать в этом суть и смысл. Есть специальные таблицы кодов. Кому интересно, как выглядит его IP в десятичном виде, он может это узнать по ссылке.

IP адрес включает в себя адрес узла и сети. Соответственно, адрес сети проводит идентификацию всей сети, а адрес узла – отдельного узла в данной сети: сервер, рабочую станцию или маршрутизатор. Локальную сеть делят на 3 класса: A,B,C. Сетевая часть IP определяет принадлежность сети к её классу.

Как устроен интернет три класса сетей


Класс А занят крупными сетями. Сетевая часть применяет 8 битов, узловая 24 бита IP. У старшего бита первый октет = 0. Далее, идёт комбинация из любых других семи битов. Отсюда, IP А класса имеет диапазон: 001.х.х.х-126.х.х.х. Это даёт возможность появлению 126 сетей или 17000000 узлов.

Класс В даётся среднего размера сетям. Суть начальных октетов находится в пределах 128.х.х.х – 191.254.0.0. что даёт возможность появления 16384 сетей. Любой из подобных сетей может принадлежать 65534 узлов.

Класс С нужен для сетей, число узлов которых довольно мало. Сетевой элемент состоит из первых трех октетов. Адрес же сети – октетом последним. Суть первых 3-х октетов находится в диапазоне 192.х.х.х – 223.254.254.0. Отсюда, к классу С относится около 2000000 сетей. Каждой из данных сетей может принадлежать 254 узлов.

Как устроен интернет с адресом IPv6

Я думаю, вам понятно, что протокол IPv6 создан из-за банальной нехватки IP адресов, т.к. число пользователей интернета значительно возросло. Данный адрес равен 128 битам и 16 байтам. Это значительно увеличивает число IP.

IPv6, кроме прочего, проверяет подлинность пакета отправителя, и шифрование подобного пакета. Данный протокол поддерживают ОС от Windows 7 до Windows 10 и часть дистрибутивов Linux. IPv6 в последнее время применяют всё больше. Также, мобильные телефоны поддерживают данный протокол, автомобильные компьютеры и прочие устройства.

IPv6 состоит из 8 групп четырехзначных шестнадцатеричных цифр, которые разделены двоеточием: 1045: 0аке: 4df3: 56uy: 0045: ert1: g56j: 0001. Что интересно, группы, где одни нули, могут писаться просто двоеточием, но не более двух двоеточий.

Иногда нули даже отпускаются. URL адрес такого вида обязательно заключается в квадратные скобочки: — http://.

Как устроен интернет подсети

Узлы сети группируются в подсети, их назвали интрасетями. Каждая часть интрасети должна иметь защитный шлюз, выполняющий роль точек для входа и выхода сегмента. Функцию шлюза выполняет прибор, называющийся – маршрутизатором.

Маршрутизатор представляет интеллектуальный прибор, пересылающий информацию получателю. Часть сетей в виде шлюза использует защитный сетевой экран, firewall (брандмауэр).

Firewall это комбинация различных компонентов, программных и аппаратных, которые создают барьер для защиты вашего ПК. Брандмауэр можно сравнить с дверью в интернет. Она может быть открытой для части программ, приоткрытой и закрытой. Именно firewall, а не антивирус не даёт попасть вирусу на компьютер. Поэтому, firewall должен быть установлен на каждом ПК. Антивирус же просто лечит уже зараженную систему. Наилучший вариант – это антивирус со встроенным файрволлом.

Можно провести настройку файрволла так, чтобы он пропускал информацию лишь на необходимые порты и адреса. Чтобы создать подсеть, маскируют сетевую часть IP адреса узла. Отсюда, мобильность информации ограничивают узлами подсети, т.к. данные узлы распознают адреса в определенном замаскированном диапазоне.

Причины создания подсети

  1. Эффективное использование IP адресов. Когда используют 32 битный адрес, получается ограниченное число адресов. На первый взгляд, 126 сетей и 17000000 узлов кажется приличным количеством, но, в глобальном масштабе это не много.
  2. Изоляция различных сегментов сети. К примеру, у сети имеется 1000 ПК. Если не применять сегментацию, информация пройдёт через все 1000 ПК. Можете представить, какую нагрузку в это время испытывает канал связи. Также, все пользователи сети получат доступ и информации всех её участников.
  3. Для повторного использования одного IP. К примеру, если разделить адреса класса С в двух местах подсети, можно дать каждой подсети одну вторую часть адресов сети. Отсюда, две подсети смогут применять один IP класса С.

Для создания подсети, необходима блокировка цифрами части или всех битов данного IP. К примеру, маска, имеющее значение 254 будет блокировать все адреса октета, кроме одного. Значение 255, заблокирует весь октет.

Чтобы создать подсеть класса А, подойдёт маска 255.0.0.0. Класса В – 255.255.0.0. Класса С 255.255.255.0. Чтобы узнать свой IP адрес, достаточно в поисковик ввести «Узнать IP адрес» и вы в течение секунды узнаете свой IP.

Что такое хостинги

Я забыл упомянуть про хостинги, где располагаются сайты, с которых мы получаем большинство информации. Хостинги — это тоже суперкомпьютеры, в которых, как в ячейках, находятся сайты. Хостинги также дают и получают информацию, точнее, это делают сайты и блоги, которые в них находятся. Даже Яндекс с Google находятся в суперкомпьютерах и имеют множество своих серверов по всему миру.

Рекордсмен в этом деле поисковая система Google. У неё по всему миру тысячи своих серверов и все они соединены между собой с помощью оптиковолоконных или просто телефонных линий. Это действительно похоже на гигантскую сеть (или паутину), которая опутала весь мир. Недаром, интернет называют Глобальной сетью! И удивительно, как быстро данная Глобальная сеть распространяется по всему миру!

Я надеюсь, теперь вам понятно, как устроен интернет. Успехов!


Рекомендуем также