Как работает сеть интернет

Общие принципы построения сетей

Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:

1. Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
2. Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
3. Вычислительных мощностей.

Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.

Сетевые интерфейсы разделяются на:

• Физические интерфейсы (порты).
• Логические интерфейсы (протоколы).

Порт

Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?

Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.

Это число записывается в заголовках протоколов транспортного уровня (об этом ниже). Порт указывает для какой программы предназначен тот или иной пакет (грубо говоря та или иная информация). Например, http-сервер работает через порт 80. Когда вы открываете браузер, вы отправляете запрос на веб-сервер через 80 порт и сервер понимает что это http запрос и вам нужен сервер который передаст вам страницу в формате html (ответ сервера).

Протокол

Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:

Адрес отправителя (Source address):
IP: 82.146.49.11
Port: 2049
Адрес получателя (Destination address):
IP: 195.34.32.111
Port: 53
Данные пакета:
…
Благодаря этим данным информация будет передана на нужный узел.

«Звезда»

Топология компьютерных сетей «звезда» – структура, центром которой служит коммутирующее устройство. Все компьютеры подсоединены к нему отдельными линиями.

Коммутирующим устройством может быть концентратор, то есть HUB, или коммутатор. Такую топологию еще именуют «пассивной звездой». Если коммутирующим устройством выступает другой компьютер или сервер, то топология может называться «активной звездой». Именно на коммутирующее устройство поступает сигнал от каждого компьютера, обрабатывается и отправляется к другим подключенным компьютерам.

У данной топологии есть ряд достоинств. Несомненным преимуществом является то, что компьютеры не зависят друг от друга. При поломке одного из них сама сеть остается в рабочем состоянии. Также к такой сети легко можно подключить и новый компьютер. При подключении нового оборудования остальные элементы сети продолжат работать в обычном режиме. В таком виде топологии сети легко находить неисправности. Пожалуй, одно из главных достоинств «звезды» – это ее высокая производительность.

Однако при всех достоинствах имеются у такого типа компьютерных сетей и недостатки. Если выйдет из строя центральное коммутирующее устройство, то перестанет работать и вся сеть. В ней есть ограничения по подключаемым рабочим станциям. Их не может быть больше имеющегося количества портов на коммутирующем устройстве. И последний недостаток сети – ее стоимость. Требуется достаточно большое количество кабеля, чтобы подключить каждый компьютер.

История возникновения Интернета

29 октября 1969 г. Чарли Клайн из Калифорнийского университета и Билл Дюваль из Стэндфордского исследовательского института, который находился на расстоянии 640 км от него, попытались установить связь через сеть. Один из учёных пробовал присоединиться удаленно к ПК, а другой в телефонном режиме подтверждал трансляцию каждого символа из слова «LOGON». С первой попытки удалось передать лишь первые три знака – «LOG», после чего в сети произошел сбой. Через несколько часов следующая попытка ученых установить связь на расстоянии увенчалась успехом. Эта дата может считаться появлением в мире Интернета.

Программа обмена электронными письмами появилась в 1971 г. и стала популярной среди пользователей Интернета. Компьютерная система распределения доменных имен, которая позволяла получить информацию о сайте, начала функционировать в 1984 г.

В 1984 г. появилась еще одна сеть— NSFNet, созданная Национальным научным фондом Соединенных Штатов, которая обладала значительно большей пропускной способностью по сравнению с сетью ARPANet. Большое количество компьютерных пользователей подключилась к NSFNet, и Интернет стал ассоциироваться с этой сетью.

Создание протокола IRC – (Internet Relay Chat) произошло в 1988 г. и заложило основу первого чата для общения пользователей в реальном времени. Главным поставщиком данных Всемирная сеть стала в 1995 г. W3C — организация, разрабатывающая и внедряющая технологические стандарты, придала выразительный облик Интернету. С 1996 г. названия «Интернет» и «Всемирная сеть» стали ассоциироваться друг с другом.

Проверка скорости интернета

Просто нажмите «Начать тестирование» и подождите примерно 1 минуту.

Расшифровка данных и терминов

• Поставщик — ваш провайдер.
• Тип соединения — метод подключения к интернету.
• IPv4/IPv6 — Тип Интернет-протокола, который используется для идентификации устройств в сети.
• ASN — Стандарт записи, описывающий структуры данных для представления, кодирования, передачи и декодирования данных.
• Система — браузер и операционная система устройства, с которого вы проводите проверку скорости доступа в интернет.
• Загрузка — значение скорости загрузки ИЗ сети. Чем выше этот показатель, тем быстрее открываются страницы (сайты), фотографии, видео воспроизводится в лучшем качестве, быстрее загружаются файлы на компьютер или смартфон. Чем выше цифры — тем быстрее загружаются данные.
• Выгрузка — скорость загрузки файлов с компьютера (смартфона) в сеть. Чем выше показатель «выгрузка», тем быстрее вы загрузите со своего смартфона или компьютера фотографии, видео, документы или любые другие файлы в социальные сети, в любой онлайн сервис хранения файлов и т. д.. Чем выше цифры — тем быстрее выгружаются данные.
• Пик — Максимальная скорость во время проведения измерений скорости Загрузки или Выгрузки.
• Среднее — Средняя скорость во время проведения измерений скорости Загрузки или Выгрузки.
• Задержка — время прохождения сигнала от вашего смартфона или компьютера до сервера. Чем меньше цифры — тем быстрее пинг (связь).

Значения скорости загрузки и выгрузки

Значения скорости задержки (пинг)

 Загрузка …

Пограничный уровень

Пограничный уровень обычно отсутствует на схемах, приведенных в самом начале, так как работает вне основной сети, хотя и может быть реализован на уровне ядра. Но лучше для этих целей выделить самостоятельное устройство. На данном уровне происходит обмен трафиком между провайдером и вышестоящим провайдером либо между AS (автономной системой) оператора с другими автономными системами (в случае использования BGP). В начале строительства сети уровень может быть реализован и на сервере доступа, но впоследствии, как только возникнет необходимость добавления еще одного сервера доступа, встанет вопрос о подсети из собственных реальных адресов.

Данную потребность можно реализовать на маршрутизаторах либо на L3-коммутаторах — достаточно зароутить внешний пул адресов из собственной внешней подсети на IP-адрес, выдаваемый провайдером при подключении.

Итоговая схема сети интернет-провайдера может выглядеть так, но на практике она модифицируется под определенные задачи.

В следующих статьях мы расскажем об основных сервисах, которые необходимо использовать в сети интернет-провайдера, а также о способах конвергенции некоторых из них с помощью платформы СКАТ DPI.

Более подробную информацию о преимуществах современной системы глубокого анализа трафика СКАТ DPI, ее эффективном использовании на сетях операторов связи, а также о миграции с других платформ вы можете узнать у специалистов компании VAS Experts, разработчика и поставщика системы анализа трафика СКАТ DPI.

Подписывайтесь на рассылку новостей блога, чтобы не пропустить новые материалы.

IP адреса

Вид глобальных адресов, которые мы рассматриваем в этой статье это IP адреса, которые используются в стеке протоколов TCP/IP. и Интернет. IP адреса нужны для уникальной идентификации компьютеров в крупной составной сети, которая может включать в себя весь мир, например сети Интернет, и различные части сети интернет построенные на разных технологиях канального уровня.

Сейчас есть 2-е версии протокола IP: версия IPv4 и IPv6. Основное отличие между версиями протоколов в длине IP адреса. В IPv4 длина адреса 4 байта, а в IPv6 длина адреса 16 байт.

Длина адреса IPv4 — 32 бита, 4 байта. И чтобы людям было удобно работать с такими IP адресами их делят на 4 части.

В каждой части по 8 бит, такая часть называется октет. Каждый октет записывают в десятичном формате, и форма записи IP адреса следующая: четыре октета разделенных точкой (213.180.193.3). С таким видом деления адресов людям гораздо удобнее работать, чем с записью в двоичной форме длиной в 32 бита.

IP-адреса и IP-сети

Одна из задач сетевого уровня обеспечить масштабирование, построить такую сеть, которая может работать в масштабах всего мира. Для этого сетевой уровень работает не с отдельными компьютерами, а с подсетями, которые объединяют множество компьютеров.

В IP объединение происходит следующим образом, подсеть это некое количество компьютеров, у которых одинаковая старшая часть IP-адреса. В примере ниже у данного диапазона адресов одинаковые первые 3 октета, и отличается только последний октет.

И маршрутизаторы, устройства передающие информацию на сетевом уровне, работают уже не с отдельными IP адресами, а с подсетями.

Структура IP адреса

Наш IP адрес состоит из 2 частей:

1. номер подсети — старшие биты IP адреса.
2. номер компьютера в сети (хост) — младшие биты IP адреса.

Рассмотрим пример:

• IP-адрес: первые три октета (213.180.193.3) это адрес сети. Последний октет это адрес хоста (3).
• Адрес подсети записываем: 213.180.193.0
• Номер хоста: 3 (0.0.0.3).

Маска подсети

Как по IP адресу узнать, где адрес сети, а где адрес хоста. Для этого используется Маска подсети. Маска также, как IP адрес состоит из 32 бит, и она устроена следующим образом: там где в IP адресе находится номер сети маска содержит 1, а там где указан номер хоста 0. 

Подробный пример разобран в видео на 4:50 минуте.

Есть два способа указать маску подсети. Десятичное представление в виде префикса.В десятичном представление маска записывается в формате похожем на формат IP адреса. 32 разделенные на 4 октета по 8 бит и каждый из этих 8 бит переведены в десятичное представление, они записываются через точку.

Маска в десятичном представление выглядит так 255.255.255.0

Другой формат записи маски в виде префикса. В этом случае указывается, сколько первых бит IP адреса относится к адресу сети, а всё остальное, считается, что относится к адресу хоста.

Префикс записывается через  слэш (/).

213.180.193.3/24 это означает что первые 24 бита, то есть 3 октета относится к адресу к сети, а последний октет к адресу хоста.

Оба эти представления эквивалентны. Если мы запишем маску подсети в десятичном виде, либо виде префикса, мы получаем одинаковый адрес подсети.

Важно понимать, что маска подсети не обязательно должна заканчиваться на границе октетов. Хотя, так делают часто, чтобы людям было удобно работать с такими адресами сетей и хостов, но это делать не всегда удобно

Например, если у вас сеть достаточно крупная, то вам можно ее разбить на несколько более маленьких частей. А для этого приходится использовать маски переменной длины, именно так называются маски подсети которые не заканчиваются на границе октета. 

Подробный пример на видео выше на минуте 8:20.

Типы компьютерной сети

Компьютерные сети могут быть классифицированы на основе различных атрибутов, таких как физический размер, способ подключения, типы устройств и т.д. Для простоты введения давайте рассмотрим его классификацию с точки зрения физического размера. Вы часто будете слышать следующее.

• Локальная сеть (LAN)
• Городская сеть (MAN)
• Глобальная сеть (WAN)

Локальная сеть (LAN)

LAN- тип компьютерной сети, которая имеет дело обычно с небольшой областью и в основном ограничена одним местом; например, сеть кибер-кафе, компьютерная лаборатория или просто здание организации.

Сеть дома или небольшого здания называется локальной сетью SOHO (имеется в виду локальная сеть небольшого домашнего офиса). В этом типе сети обычно мало компьютеров и других сетевых устройств, например, задействованных коммутаторов и маршрутизаторов (подробности об устройствах описаны ниже).

Городская сеть (MAN)

MAN — это тип компьютерной сети, которая больше, чем локальная сеть, но не поддерживает глобальную сеть (WAN). Это посредник между LAN и WAN. Он охватывает больше областей, чем в локальной сети, и имеет большее количество компьютеров; это также можно рассматривать как комбинацию нескольких локальных сетей.

Глобальная сеть (WAN)

Это самая большая форма компьютерной сети, охватывающая тысячи гектаров земли. Он может пройти через государства и страны; нет ограничений на количество компьютерных и сетевых устройств или ресурсов. В глобальной сети используются все необходимые сетевые устройства, такие как коммутаторы, маршрутизаторы, концентраторы, мосты, ретрансляторы и т.д. Этот тип сети обычно требует административной проверки на полный рабочий день, поскольку ее отказ может привести к массовой потере или краже данных.

Всеми знакомый пример — Интернет.

В словаре Ожегова

СЕТЬ, -и, о сети, в сети, мн. сети, сетей, ж. 1. Приспособление, изделие из закрепленных на равных промежутках, перекрещивающихся нитей, веревок, проволоки. Рыболовная с. Тральная с. С. для ловли птиц. Паук сплел свою с. (паутину). Плести сети (также перен.: заниматься интригами). Расставлять сети (также перен.: хитрыми уловками стремиться поставить кого-н. в трудное, опасное положение). 2. ед. перен., О множестве переплетенных, скрещенных черт, линий. С. дождя. С. морщин. 3. Система коммуникаций, расположенных на каком-н. пространстве. Железнодорожная с. Электрическая с. Газовая с. Телефонная с. 4. Совокупность расположенных где-н. однородных учреждений, организаций. Торговая с. Курортная с. Школьная с. || прил. сетевой, -ая, -ое (к 1, 3 и 4 знач.; спец.), сетной, -ая, -бе (к 1 знач.;спец.) и сетный, -ая, -ое (к 1 знач.; спец.). Сетевой рубильник. Сетевое снабжение. Сетевой (сетной) лов рыбы.

Уровень доступа

Главным процессом на этом уровне является подключение оборудования клиента (компьютер, Wi-Fi-маршрутизатор) к сети провайдера. Здесь оборудованием провайдера являются коммутаторы (если это локальная сеть и планируется подключение при помощи проводной среды) либо базовые станции (если подключение происходит через беспроводную среду). Как правило, для организации управляемой сети используют коммутаторы второго уровня (L2), реже — третьего (L3). Некоторые провайдеры на этапе строительства локальной сети отдают предпочтение неуправляемым коммутаторам, впоследствии это может сказаться на качестве предоставляемых услуг.

Коммутаторы L3 на данном уровне встречаются достаточно редко, так как они дороже, чем L2, и их размещение в технических помещениях многоэтажек связано с определенными рисками. Если коммутаторы L3 и встречаются на уровне доступа, то лишь в объединении уровня доступа и уровня агрегации. Частным примером использования является кабинет в офисе либо отдел, а в случае с провайдером — многоквартирный дом или жилая секция в этом доме.

Стоит отметить, что при строительстве сети каждый провайдер сам выбирает степень ее сегментирования. Сегмент сети, или VLAN (Virtual Local Area Network), позволяет объединить группу пользователей в одну логическую сеть либо обособить каждого по отдельности. Считается очень плохим тоном, когда сеть «плоская», то есть клиенты, коммутаторы, маршрутизаторы и серверы находятся в одном логическом сегменте. Такая сеть имеет очень много недостатков. Более правильным решением является разделение целой сети на более мелкие подсети, в идеальном варианте — выделять VLAN для каждого клиента.

Система адресов в сети Интернет

Каждый компьютер в сети Интернет имеет адрес в виде 4-байтового числа, которая называется IP-адресом. Обычно IP-адрес записывается в виде десятичного числа, которое разделено точками на четыре части, например, адрес web сервера Microsoft 13.77.161.179. Начальная часть числа — номер участка сети, конечная часть числа — номер конкретного компьютера на этом участке.

Такая адресация не очень удобна для запоминания, поэтому специально для пользователей разработаны другую систему адресации, которая называется доменной. При этом всю сеть Интернет разбили на отдельные части (домены) по географическому или организационному признаку.

Имена доменов некоторых стран:

• de — Германия,
• ru — Россия,
• us — США.

Имена доменов некоторых организаций:

• com — коммерческие организации,
• edu — образовательные организации,
• gov — правительственные организации.

Домены могут иметь подчиненные домены (субдомены), те, в свою очередь, еще более мелкие субдомены и т.д. На самом низком уровне находится имя компьютера, которое является уникальным в пределах своего домена. Полное доменное имя записывается последовательно по уровням подчинения справа налево через точку. Например, сервер портала госзакупок имеет полный доменный адрес zakupki.gov.ru.

Отметим, что IP-адрес и доменный адрес — разные формы записи одного и того же имени компьютера в сети. Однако, одному IP адресу может соответствовать несколько доменных имен, как и одно доменное имя может иметь несколько IP адресов. В Интернете существуют специальные DNS-серверы, с помощью которых доменные адреса превращают в IP-адреса.

Как сейчас работает закон

По состоянию на начало апреля 2020 года, оборудование ТСПУ установлено на сетях более 80 операторов связи, включая всех мобильных операторов, а также крупных операторов фиксированной связи, рассказал представитель Роскомнадзора. Он уточнил, что сегодня в России через оборудование ТСПУ проходит 100% мобильного трафика и почти 60% широкополосного фиксированного трафика.

«Установка оборудования происходит по согласованным с операторами планам-графикам», — добавил он, уточнив, что со стороны операторов связи не поступало жалоб как относительно процесса установки оборудования ТСПУ, так и его эксплуатации.

По словам аналитика Российской ассоциации электронных коммуникаций Карена Казаряна, ТСПУ пока установили лишь некоторые операторы связи (например, «Ростелеком», МТС, «Мегафон») и не на всю свою сеть. «Одна из причин — подзаконным актом до сих пор не установлены технические требования к ТСПУ. Для сравнения: по «закону Яровой» (обязал операторов хранить весь пользовательский трафик. — РБК Тренды) многие технические требования не выходили долгие годы, хотя сам закон принят в 2016 году». Операторы связи не ответили на запрос РБК Трендов. Казарян, а также директор Общества защиты интернета Михаил Климарев сходятся во мнении, что установить ТСПУ на 100% сети вряд ли удастся, потому что она все время меняется, в результате чего закон никогда не заработает в полную силу.

Эксперты также считают, что закон не поможет защититься от внешних угроз, он нужен именно для цензурирования интернета внутри страны. «Суверенный Рунет» создается для цензуры, подавления инакомыслия и экономического давления на интернет-корпорации», — считает Климарев. «У закона три истинные цели: устроить перепись всех действующих сетей связи и трансграничных переходов; взять трафик под свой контроль и потратить деньги», — добавляет Казарян. Первое масштабное применение закона — это замедление работы Twitter. До этого закон о суверенном интернете массово не применялся. Ни в одном законе или подзаконном акте не прописана практика «замедления», однако это не мешает Роскомнадзору применять эту меру.

По мнению Казаряна, отключение России от мировой Сети теоретически возможно, но это событие по своему масштабу и последствиям стоит на одном уровне с мировыми войнами, поэтому вероятность этого очень мала.

Что касается кибератак, то такая угроза действительно есть, однако она не решается установкой DPI, продолжает Казарян: «Эти системы могут только фильтровать трафик и цензурировать интернет внутри страны. Все крупные операторы связи давно умеют защищаться от кибератак иными способами и принятие данного закона для этого было не нужно».

«Неэффективность закона в части защиты Рунета от внешних угроз недавно была продемонстрирована компанией Zoom, которая отказалась продавать свои услуги госучреждениям России», — приводит пример Климарев. В апреле стало известно, что российским компаниям и учреждениям с государственным участием запретят пользоваться корпоративной версией видеосервиса. Позже в Zoom пояснили, что компании с госучастием и ведомства могут приобретать услуги Zoom непосредственно на его сайте, а не через дистрибьюторов.

Индустрия 4.0

Разделить интернет: как страны пытаются найти национальные границы Сети

Понятие топологии

Топология локальных компьютерных сетей – это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:

• Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
• Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
• Способ управления локальной сетью.

Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей – это «звезда», «шина» и «кольцо».

Краткая история развития компьютерных сетей

Компьютерные сети появились в результате развития телекоммуникационных технологий и компьютерной техники. То есть появились компьютеры. Они развивались. Были телекоммуникационные системы, телеграф, телефон, то есть связь. И вот люди думали, хорошо было бы если бы компьютеры могли обмениваться информацией между собой. Эта идея стала основополагающей идеей благодаря которой появились компьютерные сети.

50-е годы: мейнфреймы

В 50-х года 20-го века появились первые «компьютеры» — мейнфреймы. Это были большие вычислительные машины которые могли занимать по площади современный спортивный зал.  Вычислительные мощности были не большие, но факт в том что вычисления уже производила машина.

Начало 60-х годов: многотерминальные системы

В дальнейшем к одному мейнфрейму стали подключать несколько устройств ввода-вывода, появился прообраз нынешних терминальных систем да и сетей в целом.

70-е годы: первые компьютерные сети

?0-е годы, время холодной войны. СССР и США сидели возле своих ракет и думали кто же атакует (или не атакует) первым. Центры управления ракетами США располагались в разных местах удаленных друг от друга. Если в одном центре производится запуск ракет, после которого в центр попадает ракета врага, то вся информация в этом центре — утеряна. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)) ставит перед учеными задачу — разработать технологию которая позволяла бы передавать информацию из одного стратегического центра в другой на случай его уничтожения.

В 1969 году появляется ARPANET (от англ. Advanced Research Projects Agency Network) — первая компьютерная сеть созданная на основе протокола IP который используется и по сей день. За 11 лет ARPANET развивается до сети способной обеспечить связь между стратегическими объектами вооруженных сил США.

Середина 70-х годов: большие интегральные схемы

На основе интегральных схем появляются «мини компьютеры». Они  начинают выходить за пределы министерства обороны и постепенно внедряются в повседневную жизнь. За компьютерами начинают работать бухгалтера, менеджеры, компьютеры начинают управлять производством. Появляются первые локальные сети.

В период с 80-х до начала 90-х годов появились и прочно вошли в нашу жизнь:

1. Ethernet.
2. Token Ring.
3. Arcnet.
4. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — волоконнооптический интерфейс передачи данных.
5. TCP/IP используется в ARPANET.
6. Ethernet становится лидером среди сетевых технологий.
7. В 1991 году появился интернет World Wide Web.

Похожие записи:

Статический ip адрес: всё, что вам нужно знать об этом Поиск по mac-адресу Информация о вас Что такое шлюз по умолчанию? Софт Как узнать ip адрес телефона android