Sync a New Level of Show

Сетевое оборудование

Чтобы построить сеть, нам необходимо иметь то, что должно участвовать в сети. Это могут быть контроллеры, компьютеры, смартфоны, планшеты, консоли управления и многое, многое другое. Давайте разберем простейший пример, в котором у нас есть четыре компьютера.

Итак, чтобы каждый компьютер мог стать участником сети, он должен иметь сетевую карту. Зачастую все компьютеры уже имеют встроенные сетевые карты, за исключением некоторых компактных ноутбуков, где сетевой разъем убирают для экономии места. К примеру, Mac Book новых моделей толщиной меньше, чем сам разъем Ethernet. Для таких компьютеров есть специальные переходники с Thunderbolt и USB на Ethernet.

Большинство сетевого оборудования использует физический интерфейс стандарта RJ-45. Кстати, существует путаница с названием сетевых разъемов и коннекторов. RJ-45 – это имя стандарта, который описывает конструкцию обеих частей разъема (вилки и розетки) и схемы их коммутации. В то время как сам сетевой разъем имеет имя 8P8C (8 Position 8 Contact).

Сетевые карты бывают разные. Основная характеристика, которая нас должна интересовать, – это скорость передачи и приема данных. Она измеряется в максимальном количестве данных в битах, передаваемых за одну секунду. На данный момент существуют такие скорости, как 10Mbps (Megabit per second), 100Mbps, 1Gbps (Gigabit per second), 2,5Gbps, 5Gbps, 10Gbps, 40Gbps, 100Gbps и 160Gbps. Самые распространенные и часто используемые скорости в оборудовании и сетевых картах – это 100Mbps и 1Gbps. Скорости выше одного гигабита в секунду, это уже более профессиональные стандарты для передачи огромных объемов данных. Для этих скоростей нужны особые сетевые карты и сетевые кабели подходящего стандарта.

С сетевыми картами определились, теперь как подключить в сеть сразу три и более компьютеров? Если бы была необходимость подключить в сеть только два устройства, то нам бы понадобился один сетевой кабель, который бы просто подключили между двумя сетевыми картами. Но давайте подключим четыре компьютера, которые должны стать участниками одной сети. Чтобы соединить их, необходим коммутатор. Существуют разные модели таких устройств, которые отличаются скоростью портов, их количеством и другими особенностями, но я бы хотел выделить три основные типа таких коммутаторов и определить их различия.

Схема подключения клиентов

Первый тип – Ethernet Hub. Хаб представляет из себя простейшее сетевой устройство, которое дублирует все свои порты между собой. Это своего рода сетевой сплиттер. Получив пакет данных с одного порта, хаб дублирует этот пакет на все остальные. Вот и все. Но это плохо, потому что, даже если пакеты данных предназначаются только для одного клиента, то хаб отправит эти пакеты всем клиентам. Это загружает порты и самое главное сеть! Хорошая новость, что простые хабы практически уже не встречаются, так как они попросту, морально устарели.

Следующий тип коммутаторов – это Ethernet Switch. Свитч внешне никак не отличим от хаба, но это уже более умное устройство. Оно позволяет грамотно организовать нашу сеть. При включении свитч опрашивает все свои порты и знает, на каком порте какое устройство и с каким адресом находиться. Что это нам дает? Когда на определенный порт свитча приходит пакет, который предназначается для конкретного адреса, свитч отправляет этот пакет на конкретный порт, где находится адресат. При такой схеме сеть работает намного рациональнее и быстрее.

Но также не могу не затронуть еще одну очень важную особенность свитчей. Существует два типа свитчей: Managed и Unmanaged. Unmanaged более распространены на рынке. Это значит, что такие свитчи не настраиваемы, в них уже предустановлены основные настройки, которые позволяют работать сразу с сетью. Второй тип – Managed, чтобы запустить в работу такой свитч, сначала его необходимо настроить. Такие свитчи работают на более высоком уровне. Они понимают, с какими протоколами работают, могут фильтровать данные или блокировать. Такие свитчи имеют довольно широкий функционал для конкретных задач. Но для работы с такими свитчами нужно иметь более высокий уровень знаний построения сетей и уметь программировать оборудование конкретного производителя. Если у вас таких знаний нет, то я советую использовать неуправляемые свитчи, так как для того чтобы запустить его в работу, вам нужно только подключить его к питанию!

И последний тип коммутаторов – Router. Роутер по своему функционалу похож на настраиваемый свитч, его отличие в том, что он помогает настроить правила общения между двумя и более физическими сетями. Самое распространенное использование роутеров – организация сети между глобальной сетью интернет (WAN3) и локальной сетью (LAN4). Роутер может подключиться к сети интернет по определенным правилам, но при этом создать независимую сеть для локальных пользователей, и также передавать пакеты данных между этими сетями. Также зачастую роутеры имеют службу DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), которая позволяет автоматически раздавать IP адреса клиентам без участия пользователя. О ней мы поговорим чуть позже. Также большинство бытовых роутеров имеют встроенную беспроводную точку доступа Wi-Fi.

Резюмируя особенности всех типов коммутаторов, хочу сказать, что самый надежный тип коммутаторов – не настраиваемые свитчи, так как вы точно можете быть уверенными, что ваши данные дойдут до клиента, и никакие правила и настройки роутеров или управляемых свитчей не смогут заблокировать ваши пакеты данных.

Сетевые настройки

Итак, физически мы подключили четыре компьютера в одну сеть. Теперь второй шаг, нужно настроить сетевую карту на каждом компьютере. Современные сетевые карты настолько автономны, что они сами «дружатся» с оборудованием, которое подключено на другом конце кабеля, будь то другой компьютер или маршрутизатор. Но тем не менее есть настройки, которые необходимо сделать пользователю. А именно указать каждой сетевой карте хотя бы один уникальный IP адрес в локальной сети. Как мы помним, это обязательное условие, которое регламентирует группа протоколов TCP/IP.

Кстати, возвращаясь к различиям между хабом и свитчем, можно еще раз сказать, что в случае с хабом отправленный пакет данных получат все компьютеры, даже с другими IP адресами. Когда такой пакет приходит постороннему компьютеру, сетевая карта должна сначала расшифровать заголовок пакета и понять, ей ли предназначается этот пакет данных. Когда сетевая карта понимает, что этот пакет данных предназначается не для нее, она просто очищает свой буфер памяти, который только что получил этот пакет данных, и готова принимать следующие данные. Но на это требуется время и вычислительные ресурсы сетевой карты. Что не рационально. В случае со свитчем, когда он получает пакет данных, он читает заголовок сообщения и, так как он уже знает, на каком физическом порте сидит клиент с этим IP адресом, свитч перенаправляет этот пакет данных конкретному клиенту с конкретным IP адресом. В то время как все остальные клиенты не расшифровывают чужие сообщения и готовы принимать пакеты, которые предназначены конкретно для них!

Вернемся к IP адресу сетевой карты. На данный момент существуют две версии IP адресов, IPv6 и IPv4, разница между ними в количестве байт, выделяемых для идентификации адреса или, говоря простым языком, они различаются длиной адреса. Пример IPv4 адреса: 192.168.1.100. Пример IPv6 адреса: FE:BA:76:32:FE:BA:76:32. Вы можете спросить, для чего же придумали более сложную версию IP адресов? Дело в том, что когда на свет появилась глобальная сеть интернет, никто даже не мог себе представить, что объема адресов IPv4 формата может не хватить для всех потребностей глобальной сети, ведь в этом формате мы можем идентифицировать 4,22 миллиарда уникальных адресов.

Но цифровой прогресс рос с огромной скоростью, и количество устройств в сети интернет с каждым годом росло в геометрической прогрессии! Адресов стало не хватать, и тогда ввели новую версию формата IPv6, благодаря которому можно задать 34*1037 адресов! Но так как мы зачастую настраиваем нашу личную локальную сеть, вероятность того, что мы исчерпаем лимит адресов IPv4 стремится практически к нулю, поэтому вполне достаточно использование более простой версии IP адреса.

Довольно теории, давайте уже перейдем к практике, а именно к непосредственной настройке адресов. На разных консолях, устройствах и контролерах интерфейс настройки IP адреса выглядит по-разному в зависимости от каждого производителя. Я предлагаю рассмотреть самые распространенные опции, которые предоставляют операционные системы Windows и MAC OS.

Окно настройки сетевой карты системы MAC OS

Окно настройки сетевой карты системы Windows

Ниже мы с вами затронем настройки таких параметров сетевой карты, как IP адрес, маска подсети (Subnet mask), Router (Defaulte gateway) и DNS Server.

Начнем с IP адреса. Возникает вопрос, какой диапазон адресов необходимо выбрать для наших устройств в сети? На самом деле, он может быть каким угодно, но все же стоит придерживаться правил, которые устанавливает всемирная организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Функционал этой организации очень широк, но одна из ее задач – следить за тем, чтобы не было хаоса с адресами в сети интернет. Поэтому они четко регламентировали диапазоны адресов для локальных сетей. Ниже представлены эти диапазоны.

10.0.0.0 – 10.255.255.255

172.16.0.0 – 172.31.255.255

192.168.0.0 – 192.168.255.255

Раньше в этом списке был также диапазон адресов 2.x.x.x, но позже IANA исключила его из списка допустимых адресов локальных сетей. Вы можете выбрать любой из этих диапазонов и устанавливать адреса для ваших устройств и компьютеров, главное только, чтобы диапазон был один и тот же.

Но также немаловажная настройка сетевой карты – маска подсети! Я встречаюсь довольно часто с ситуацией, когда многие специалисты не знают, для чего вообще это нужно! Давайте разберемся. Итак, маска подсети позволяет нам разделить в пределах одного адресного диапазона сеть на несколько независимых подсетей. Разберем на примере.

Возьмем адресное пространство 10.x.x.x. Если мы хотим максимально закрыть нашу сеть, мы устанавливаем маску подсети 255.255.255.0. В этом случае, если мы хотим, чтобы наши компьютеры были в одной подсети и могли друг друга видеть, то их IP адреса должны иметь одинаковые первые три цифры адреса. К примеру, 10.0.0.x. Диапазон адресов нашей подсети будет составлять от 10.0.0.1 до 10.0.0.255. Но если в этом случае один из компьютеров будет иметь IP адрес 10.0.1.87, то он будет находиться в другой подсети (10.0.1.1—10.0.1.255), и для первой подсети он будет не виден.

Как же сделать четвертый компьютер видимым для всех остальных компьютеров? Есть два способа. Первый способ – ввести четвертый компьютер в адресное пространство подсети

10.0.0.x. Для этого нужно изменить IP адреса четвертого компьютера, к примеру, на 10.0.0.87. Обратите внимание, мы просто изменили третью цифру адреса с единицы на ноль.

Или второй способ – расширить нашу подсеть так, чтобы старый адрес четвертого компьютера попадал в нашу подсеть. Для этого достаточно на всех компьютерах расширить маску подсети, поменяв ее с 255.255.255.0 на 255.0.0.0. Теперь диапазон IP адресов нашей подсети составляет от 10.0.0.1 до 10.255.255.255. В этом случае, как мы можем видеть, IP адрес четвертого компьютера 10.0.1.87 попадает в диапазон адресов нашей подсети.

Вообще, я всегда рекомендую максимально открывать вашу рабочую подсеть, потому что в этом случае у вас меньше шансов ошибиться с настройкой IP адресов, и вы с легкостью сможете поднять вашу сеть без долгих согласований IP адресов.

Для начала работы локальной сети сетевой карте достаточно указать только IP адрес и маску подсети. Возникает вопрос, для чего же в сетевой карте присутствуют другие параметры адресов?

Зачастую рабочая локальная сеть изолирована от глобальной сети (интернет). Но в случаях, когда нашей сети необходима возможность доступа к глобальной сети, мы вынуждены познакомиться с еще двумя такими параметрами, как Router (Gateway) и DNS Server.

Как мы уже узнали, для корректной связи между собой двух независимых сетей используются роутеры, которые по определенным правилам перенаправляют пакеты данных из одной сети в другую. Когда локальный компьютер хочет отправить пакет данных на компьютер за пределами локальной сети, т.е. который находится в глобальной сети интернет, то компьютер отправляет такой пакет данных на роутер, а он в свою очередь знает, куда необходимо перенаправить данные. Любое взаимодействие с глобальной сетью интернет из локальной сети и обратно всегда происходит через сетевой роутер.

В настройках сетевой карты, в параметре Router указывается адрес роутера, на который будут отправляться и с которого будут приниматься все пакеты данных глобальной сети интернет. Многие меня спрашивают, что будет, если мы укажем неверный адрес роутера или укажем в этом параметре IP адрес локального компьютера или вообще в нашей сети нет роутера? Все очень просто, на работу локальной сети это никак не повлияет. Если мы укажем в параметре Router несуществующий адрес, то попросту пакеты данных, предназначенные для выхода в глобальную сеть, будут уходить в никуда, и локальный компьютер никогда не получит ответ. Если мы укажем в параметре Router адрес другого компьютера или даже свой собственный, то компьютер, получая запросы и данные, попросту будет их игнорировать, так как он не будет знать, что с ними делать, исключая те случаи, когда на компьютере запущена специальная служба, которая занимается перенаправлением пакетов данных в глобальную сеть. Ведь функционал роутера может быть реализован не только на внешнем устройстве. Когда вопрос стоит больших вычислительных мощностей, на базе компьютеров создаются серверы, выполняющие задачи перенаправления пакетов данных.

Теперь давайте перейдем к следующему параметру сетевой карты. При создании любого интернет сайта ему присваивается уникальный IP адрес, благодаря которому к сайту можно получить доступ. Чтобы пользователям не пришлось запоминать IP адреса всех сайтов, придумали доменные имена, при помощи которых также можно получить доступ к интернет сайту.

DNS – Domain Name System – «система доменных имен», это некая база, в которой хранятся ассоциации всех имен и IP адресов сайтов. Когда мы вводим в адресной строке имя интернет сайта, то DNS позволяет получить IP адрес сайта, чтобы его открыть. В настройках сетевой карты можно указать либо IP адрес одного из глобальных DNS серверов, либо адрес роутера, который будет заниматься получением адресов DNS сервера. Указание ошибочных или несуществующих адресов DNS никак не скажется на работоспособности локальной сети, но при этом не позволит получать доступ к интернет сайтам в глобальной сети.