Глава 02 · ЛекцияЭЛТЕКС
Глава 02

УСТРОЙСТВА, ПО И
СРЕДА ПЕРЕДАЧИ

организацииустройстватопологииподключение
Ананко · КачурVK · TG
Зачем это всёЦели главы

ЦЕЛИ ГЛАВЫ

  • 01Организации, что стандартизуют работу сетей и Интернета
  • 02Какие устройства бывают в сети
  • 03Среды передачи данных
  • 04Виды топологий для построения сетей
  • 05Способы подключения к Интернету
Глава 02 · ВведениеАнанко · Качур
НавигацияСодержание

СОДЕРЖАНИЕ

01Кто управляет Интернетом2.1 · организации 02Устройства сети2.2 · оконечные и промежуточные 03Среда передачи2.3 · медь · оптика · радио 04Топологии2.4 · LAN и WAN 05Подключение к Интернету2.5 · FTTx · сотовая … 06Викторинапроверь себя 07Итог и словарьтермины главы
Глава 02Ананко · Качур
Глава 02 · РазделКТО УПРАВЛЯЕТ
ИНТЕРНЕТОМ

КТО УПРАВЛЯЕТ ИНТЕРНЕТОМ

Подводные кабели связывают сети разных операторов · Источник
Глава 02Ананко · Качур
2.1 · УправлениеНет хозяина

У ИНТЕРНЕТА НЕТ ВЛАДЕЛЬЦА

У Интернета нет единого владельца. Миллионы независимых сетей должны работать вместе — но приказать всем никто не может.
+На пальцах
Как язык. Русским никто не владеет, но все договорились о словах и правилах — иначе никто никого не поймёт. С Интернетом так же: договорились о правилах — это и есть стандарты.
Держится на договорённостях
  • 01Общие правиластандарты вместо приказов
  • 02Совместимостьтехника разных стран понимает друг друга
  • 03Добровольнокто не соблюдает — выпадает из сети
Стандарты вместо владельцаАнанко · Качур · VK · TG
2.1.1 · УправлениеПочему их много

ПОЧЕМУ ОРГАНИЗАЦИЙ МНОГО

Одна задача — одна организация, почти без пересечений.

Кто за что
  • 01Протоколыпридумать правила обмена
  • 02Физикакак передавать сигнал по проводу
  • 03Частотыподелить радиоэфир между странами
  • 04Адресавести учёт и раздачу
Одна задача — одна контораАнанко · Качур · VK · TG
2.1.2 · УправлениеЯдро управления

СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗАЦИЙ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ

ISOC — развитие и распространение Интернета (вершина). IAB — надзор за архитектурой. IETF — пишет стандарты протоколов через рабочие группы. IRTF — долгосрочные исследования в исследовательских группах.
+На пальцах
ISOC — правительство (задаёт курс). IAB — главные архитекторы (единый план). IETF — строительные бригады (строят, что нужно сейчас). IRTF — лаборатория (думает о завтра).
ISOCОбщество Internet IABархитектура Internet IETFинженерная группа IRTFисследоват. группа Рабочаягруппа №1 Рабочаягруппа №2 Исследоват.группа №1 Исследоват.группа №2
ISOC · IAB · IETF · IRTFАнанко · Качур · VK · TG
2.1.3 · УправлениеДругие организации

ДРУГИЕ ОРГАНИЗАЦИИ

IEEEЖелезо

комитет 802 → Ethernet (802.3) и Wi-Fi (802.11)

ISOСтандарты

стандартизует остальное → модель OSI

ITUЧастоты

при ООН, делит радиочастоты между странами

TIA/EIAКабели

кабели и совместимость оборудования

IANAАдреса

главный распорядитель адресов

Каждая закрывает свою задачу: одни — «железо» и кабели, другие — модели и частоты, третьи — учёт адресов.

IEEE · ISO · ITU · TIA/EIA · IANAАнанко · Качур · VK · TG
2.1.4 · АдресаКак раздают адреса

ЛОКАЛЬНЫЕ ИНТЕРНЕТ-РЕГИСТРАТОРЫ

IANAадресное пр-во RIRRIPE NCC · регион LIRна местах выдача блоков IP распределение IP Интернет-провайдеры Корпоративныеклиенты Образоват. инаучн. учрежд.
+На пальцах
Оптовая торговля. Завод (IANA) отгружает крупные партии региональным дистрибьюторам (RIR), те — местным дилерам (LIR), дилеры — покупателям (нам). Адреса — ограниченный ресурс, раздаются строго сверху вниз.
Адреса раздают сверху внизАнанко · Качур · VK · TG
2.1.4 · АдресаПять RIR

ПЯТЬ RIR · РЕГИОНАЛЬНЫХ РЕГИСТРАТОРОВ

Зоны обслуживания пяти региональных интернет-регистраторов · Источник
RIR — региональный интернет-регистратор. Мир поделён на пять зон; Россия — в зоне RIPE NCC.
RIR — регистратор регионаАнанко · Качур · VK · TG
2.1.4 · АдресаLIR и правда про IPv4

LIR И ПРАВДА ПРО IPv4

LIR — локальный регистратор, раздаёт адреса на местах (член RIPE NCC).
+На пальцах
IPv4 почти закончились — получить трудно и долго. А IPv6 выдают без ограничений, их хватит надолго.
Факт
  • №1Крупнейший LIR в РФРостелеком — ~11 млн IP
  • vsУ другихобычно 3–4 млн IP
  • ?Почемубрал блоки ещё до «истощения запаса»
IPv4 кончились · IPv6 — свободноАнанко · Качур · VK · TG
2.1.5 · ПровайдерыISP

ISP · ПРОВАЙДЕР

ISP — организация, дающая доступ в Интернет. Абонент = человек, компания, госучреждение и даже другой провайдер.
Что ещё продают
  • 01Размещениеоборудование у провайдера
  • 02Веб-хостингместо для сайтов
  • 03VoIPтелефония поверх сети
  • 04Поддержкатехническая помощь
ISP — доступ в ИнтернетАнанко · Качур · VK · TG
Глава 02 · РазделУСТРОЙСТВА
СЕТИ

УСТРОЙСТВА
СЕТИ

Оконечные создают данные, промежуточные ведут их дальше.

оконечные и промежуточные
Глава 02Ананко · Качур
2.2 · УстройстваИз чего состоит сеть

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ СЕТЬ

Первые два — железо, третье — то, что оживляет сеть.

Три составляющие
  • 01Устройстваоконечные и промежуточные
  • 02Средасредства подключения: кабель, радио
  • 03Сервисыприложения: почта, веб-хостинг
Железо + сервисыАнанко · Качур · VK · TG
2.2.1 · УстройстваОконечные

ОКОНЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Оконечное устройство — принимает или отправляет данные и превращает их в сигналы. Всегда — точка входа человека в сеть.
ПК

рабочая станция

Ноутбук

мобильное место

Смартфон

карман в сети

Сервер

отдаёт данные

Принтер

печать по сети

IP-камера

видео в сеть

Точка входа человека в сетьАнанко · Качур · VK · TG
2.2.2 · УстройстваПромежуточные

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Аналогия: коммутатор — сортировка писем внутри города; маршрутизатор — развязка между городами; firewall — таможня на границе.

Каждое — ответ на свою задачуАнанко · Качур · VK · TG
2.2 · УстройстваПример построения

ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ

Промежуточные и оконечные устройства вместе формируют инфраструктуру сети.

Промежуточные + оконечныеАнанко · Качур · VK · TG
2.2.2 · УстройстваЧто умеют все

ЧТО УМЕЮТ ВСЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ

Они не создают данные, а ведут их дальше — и все умеют примерно одно.

Общие функции
  • 01Маршрутысобирать и обновлять данные о путях
  • 02Обходискать обходной путь при сбое
  • 03Безопасностьразрешать/запрещать по настройкам
  • 04Ретрансляцияусиливать и передавать сигнал дальше
Ведут данные, не создаютАнанко · Качур · VK · TG
2.3 · СредаСреда передачи

СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Среда передачи — канал от отправителя к получателю. Три типа — по тому, во что кодируют данные.
медь оптика радио
CuМедь

электрические импульсы · дёшево и просто

◉Оптика

световые импульсы · быстро и далеко

))Радио

электромагнитные волны · мобильно, но чувствительно к помехам

Медь · оптика · радиоАнанко · Качур · VK · TG
Глава 02 · РазделТОПОЛОГИИ

ТОПОЛОГИИ

Топология описывает соединения устройств и организацию передачи данных.

Физическая

  • Где что реально стоит и как соединено
  • «План этажа» — розетки, кабели, устройства
vs

Логическая

  • Как движутся данные
  • Не важно, где физически лежит железо

Физическая и логическая топологии одной сети могут различаться.

Глава 02Ананко · Качур
2.4.1 · ТопологииФизическая топология

ФИЗИЧЕСКАЯ ТОПОЛОГИЯ

Два примера: соединения оборудования офиса и размещение сети по этажам здания.

Офис: маршрутизатор, коммутаторы, серверы и рабочие станции
Здание: этажи, шкафы, точки доступа и кабельные линии
Соединения и размещение оборудованияАнанко · Качур · VK · TG
2.4.2 · ТопологииЛогическая топология

ЛОГИЧЕСКАЯ ТОПОЛОГИЯ

Подсети, VLAN и путь данных между отделами

PC-1 → S2 → R1 → S3 → PC-3: между VLAN данные передаёт маршрутизатор. Пунктирный «альтернативный путь» требует отдельного резервного соединения, которого на схеме не показано.

Подсети · VLAN · пути данныхАнанко · Качур · VK · TG
2.4.4 · ТопологииГлобальные сети

ТОПОЛОГИИ ГЛОБАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Точка-точкаТочка-точка

одно соединение между двумя узлами — и физически, и логически

Полносвязная сетьПолносвязная сеть

Каждый узел напрямую соединён со всеми остальными. Для 4 узлов — 6 связей; для n узлов — n(n−1)/2.

Кольцо WANКольцо в WAN

Замкнутый контур между узлами. При поддержке защиты трафик обходит один обрыв по другой стороне кольца.

Точка-точка · mesh · кольцоАнанко · Качур · VK · TG
2.4.3 · Топологии · ДемоОбрыв

ОБРЫВ: ШИНА ПРОТИВ ЗВЕЗДЫ

Шарики — это пакеты. В шине один обрыв кладёт всю сеть. В звезде обрыв луча роняет один узел, а сеть живёт — но обрыв центра кладёт всё.

Шина

Сеть работает

Звезда

Сеть работает
SWITCH
пакетдоставленобрыв / потерянкабель
Глава 02 · ТопологииАнанко · Качур
2.4 · Топологии · ПрактикаГлава 02

ОБРЫВ: ДРУГИЕ СЕТИ

Выберите сеть, отключите одну или несколько связей и отправьте пакет от A к D. Зелёным показан найденный путь.

Нажмите на линию, чтобы отключить или восстановить её.

Модель проверяет наличие пути. В реальной сети переключение на резерв требует соответствующих протоколов маршрутизации или защиты кольца.

Физические связи и передача данныхАнанко · Качур
2.4 · Топологии · ПрактикаГлава 02

СЕТИ: ФИЗИЧЕСКИЕ СВЯЗИ

Расширенная звездаРасширенная звезда

Два коммутатора связаны линией. Каждый обслуживает собственную группу устройств.

КольцоКольцо

У каждого узла два соседа; кабели замыкают контур.

Полносвязная сетьПолносвязная сеть

Четыре узла соединены шестью отдельными линиями. У каждого — три соседа.

Физические связи и передача данныхАнанко · Качур
Глава 02 · РазделПОДКЛЮЧЕНИЕ
К ИНТЕРНЕТУ

ПОДКЛЮЧЕНИЕ К ИНТЕРНЕТУ

Чем выше требования к стабильности, тем тщательнее выбор.

Варианты подключения пользователей к интернет-провайдеру
Глава 02Ананко · Качур
2.5.1 · ПодключениеОт чего зависит

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ВЫБОР

Чем выше требования к стабильности (облако, веб-конференции, IP-телефония) — тем тщательнее выбор.

Три фактора
  • 01Местоположениегород, область, глушь
  • 02Запросычто нужно потребителю
  • 03Возможностичто может провайдер
Место · запросы · возможностиАнанко · Качур · VK · TG
2.5.2 · ПодключениеСовременные способы

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ

FTTxОптика

X = докуда довели: FTTN/FTTC/FTTB/FTTH. Скорость + Интернет/ТВ/телефон сразу

TVКабельное

коаксиальный ТВ-кабель — где нельзя тянуть новое, а ТВ-кабель уже есть

4GСотовая

соты + базовые станции; роутер с SIM или смартфон-точка. Гибко, зависит от сигнала

◇Спутниковая

через спутники-ретрансляторы; нужна прямая видимость; крайний вариант, дорого

АТС/узел FTTNузел FTTCподстанция FTTBздание FTTHквартира
Физические связи и передача данныхАнанко · Качур
2.5.3 · ПодключениеВарианты

ВАРИАНТЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

Варианты подключения к Интернету
FTTx · кабель · сотовая · спутникАнанко · Качур · VK · TG
2.5.3 · ПодключениеУстаревшие способы

УСТАРЕВШИЕ СПОСОБЫ

xDSL

  • По медным телефонным линиям
  • ADSL популярнее (к тебе быстрее, чем от тебя)
  • В городах почти нет, в областях бывает
vs

Dial-up

  • Телефонная линия + модем
  • До 56 кбит/с
  • Сейчас редко — резервный канал в госорганах
xDSL и dial-up — прошлоеАнанко · Качур · VK · TG
Интерактив · ВикторинаПроверь себя
Вопрос
Нажми «Старт»
Верно0
Всего0
Двенадцать вопросов по всей главе. Ошибся — покажу, почему правильный ответ другой.
Кликай вариант ответаАнанко · Качур
ЗадачникСитуации

ЗАДАЧНИК · СИТУАЦИИ

Какое устройство нужно, чтобы связать две разные IP-сети, и по какой информации оно выбирает маршрут?
Берём маршрутизатор: он ведёт пакеты между сетями по таблице маршрутизации.
Как соединить 20 ПК в одном офисе? Какое устройство и какую физическую топологию вы выберете?
Коммутатор: адресует кадры по MAC внутри одной сети. Топология — звезда.
Какое устройство нужно установить на границе сети, чтобы фильтровать нежелательный входящий трафик?
Межсетевой экран (firewall) на границе сети.
Как подключить ноутбуки к локальной сети без проводов? Какое устройство обеспечит Wi-Fi?
Точка доступа: физически звезда, логически шина (общий радиоканал).
Как организовать доступ в Интернет в удалённом доме, где нет кабеля и покрытия сотовой сети?
Спутниковая связь: дорого и нужна прямая видимость, но работает где угодно.
Какую топологию выбрать, чтобы каждый узел имел прямую связь со всеми остальными? Какова цена такой избыточности?
Полносвязная (mesh) топология: все с каждым, но дорого и сложно.
Клик по карточке — ответАнанко · Качур
ИтогСловарь главы

СЛОВАРЬ ГЛАВЫ

ТерминЧто это
ISOC / IABВершина управления Интернетом и надзор за архитектурой.
IETF / IRTFПишут стандарты протоколов / ведут долгосрочные исследования.
IEEE · ISO · ITU · TIA/EIAЖелезо и 802 · модель OSI · радиочастоты · кабели.
IANA · RIR · LIRВерхний распорядитель адресов → региональный → локальный.
ISP · Tier 1/2/3Провайдер доступа; иерархия магистраль → трасса → улица.
Оконечное устройствоСоздаёт или принимает данные: ПК, смартфон, сервер.
Коммутатор / маршрутизаторКадры внутри сети (MAC) / пакеты между сетями (IP).
Многоуровневый / firewall / точка доступа«2 в 1» / фильтр трафика / Wi-Fi без проводов.
Среда передачиМедь (электричество), оптика (свет), радио (волны).
Топология физ / логГде стоит железо / как ходят данные; могут не совпадать.
Шина · звезда · расш. звезда · кольцоТопологии LAN с разной надёжностью.
Точка-точка · meshТопологии WAN: простая пара и «все с каждым».
FTTx · xDSL · dial-upОптика до точки X · медь телефонная · модем 56 кбит/с.
Кабельная · сотовая · спутниковаяТВ-кабель · соты 4G · спутник (крайний вариант).

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

Чем отличаются физическая и логическая топологии? Объясните на примере сети с HUB.
Физическая описывает реальные связи: у HUB это звезда. Логическая описывает передачу данных: HUB повторяет сигнал всем, поэтому это общая шина.
Что произойдёт при обрыве линии между двумя коммутаторами расширенной звезды?
Связь между сегментами пропадёт, но внутри каждого сегмента устройства смогут продолжать обмен.
Сколько связей нужно для полносвязной сети из четырёх узлов? Сохранится ли связность при одном обрыве?
Нужно 6 связей. При отказе одной остаётся обходной путь, если сетевые протоколы поддерживают его использование.
Какие виды сигналов используют медный кабель, оптоволокно и беспроводная среда?
Медь — электрические сигналы, оптоволокно — свет, беспроводная среда — радиоволны.
Назовите основные организации, управляющие Интернетом. Какую роль играют IETF и IEEE?
ISOC/IAB — общее управление. IETF разрабатывает стандарты протоколов (RFC). IEEE стандартизирует «железо»: Ethernet (802.3), Wi-Fi (802.11).
Чем отличается коммутатор от маршрутизатора? На каком уровне OSI работает каждый из них?
Коммутатор пересылает кадры по MAC-адресам (уровень 2). Маршрутизатор направляет пакеты по IP-адресам между сетями (уровень 3).
Что такое ISP? Объясните разницу между Tier 1, Tier 2 и Tier 3 провайдерами.
ISP — провайдер доступа в Интернет. Tier 1 — магистральные (глобальный охват, пиринг без оплаты). Tier 2 — региональные (покупают транзит у Tier 1). Tier 3 — местные (доступ конечным пользователям).
Какие функции выполняют IANA и RIR? Приведите примеры региональных регистраторов.
IANA распределяет IP-адреса глобально. RIR — региональные регистраторы: RIPE NCC (Европа), ARIN (Сев. Америка), APNIC (Азия), LACNIC (Лат. Америка), AFRINIC (Африка).
Перечислите технологии подключения «последней мили». Какая обеспечивает наибольшую скорость?
FTTx (оптика), xDSL, кабельное ТВ, сотовая связь, спутник, dial-up. Наибольшую скорость даёт FTTx (FTTH — до гигабит и выше).
Словарь главы 02Ананко · Качур · VK · TG