Урок 1. Как устроена компьютерная сеть

Когда вы открываете сайт, телефон отправляет запрос по Wi‑Fi роутеру, роутер — провайдеру, провайдер — дальше по интернету до сервера сайта. Ответ проходит этот путь обратно, и всё вместе занимает доли секунды. В этом уроке — из чего состоит этот путь и как называются его части.

Локальная сеть и интернет

• Локальная сеть (LAN, Local Area Network) — устройства одного дома, квартиры или офиса. Связь между ними не выходит за пределы помещения: принтер печатает, а телевизор показывает видео с компьютера, даже если интернет пропал.
• Интернет — сеть сетей: миллионы локальных сетей, соединённых между собой провайдерами и магистральными каналами связи.
• Провайдер — компания, которая подключает вашу сеть к интернету. Подключение к провайдеру со стороны роутера называют WAN (Wide Area Network — внешняя, глобальная сеть).

Устройства сети

• Роутер (маршрутизатор) — граница между вашей сетью и интернетом. Он пересылает данные между сетями, раздаёт адреса устройствам и обычно сам же раздаёт Wi‑Fi.
• Коммутатор (свитч, switch) — коробка с несколькими гнёздами для кабелей. Соединяет устройства внутри одной сети: запоминает, какое устройство подключено к какому гнезду, и отправляет данные только туда, куда нужно. Его предок — хаб — рассылал всё во все гнёзда сразу; сейчас хабы почти не встречаются.
• Точка доступа — превращает проводную сеть в беспроводную, Wi‑Fi.
• Модем или оптический терминал (ONT) — устройство на линии провайдера. Оно переводит сигнал из оптического волокна, телефонного провода или телевизионного кабеля в обычную сеть.

Домашний «роутер» — это обычно всё сразу: маршрутизатор, коммутатор на два–четыре гнезда, точка доступа Wi‑Fi и раздача адресов. Бывает, что и в оптическом терминале провайдера уже есть роутер с Wi‑Fi — тогда отдельный роутер не нужен.

Гнёзда для кабеля называют портами. Не путайте их с портами программ из урока Порты и протоколы: там это номера, а не разъёмы.

Кабель

Проводная сеть называется Ethernet. Кабель для неё — витая пара: восемь проводков, свитых парами. Разъём на конце в обиходе называют RJ45. Готовый кабель с разъёмами продаётся как патч-корд.

• Длина кабеля от устройства до роутера или коммутатора — до 100 метров.
• Категория кабеля написана на оболочке. Cat 5e хватает для 1 Гбит/с, для 10 Гбит/с на всю длину нужен Cat 6a.
• В кабеле, где обжаты только четыре проводка из восьми, скорость не поднимется выше 100 Мбит/с.

На роутере гнездо WAN (часто другого цвета, с подписью WAN или Internet) — для кабеля провайдера. Гнёзда LAN — для своих устройств. Перепутанные гнёзда — частая причина «нет интернета» после переезда или ремонта.

Кабель надёжнее и быстрее Wi‑Fi: на него не влияют стены и соседские сети. Для компьютера, телевизора, игровой приставки, которые стоят на месте, кабель — лучший выбор.

Wi‑Fi

Wi‑Fi — сеть по радио. Она удобна для телефонов и ноутбуков, но скорость зависит от расстояния до роутера, стен и соседских сетей. Как выбрать диапазон и канал и что делать в большой квартире — в уроке Wi‑Fi: диапазоны, каналы, помехи и mesh.

Пакеты

Всё, что передаётся по сети, — страница, фото, голос в звонке — делится на небольшие порции, пакеты, обычно не больше полутора килобайт. В каждом пакете записаны адрес отправителя и адрес получателя. Устройства по дороге смотрят на адрес и пересылают пакет дальше — так почта сортирует письма. Получатель собирает пакеты в нужном порядке, а потерянные при необходимости запрашивает заново (как именно — в уроке Порты и протоколы).

Два адреса: MAC и IP

• MAC-адрес — номер сетевой карты, его задаёт производитель. Выглядит так: A4:5E:60:12:34:56 — шесть пар знаков. Действует только внутри одной локальной сети: по нему коммутатор знает, какому устройству отдать данные. За роутер MAC-адрес не выходит, и сайты его не видят.
• IP-адрес — номер устройства в сети, например 192.168.1.25. Его обычно выдаёт роутер. По IP-адресу пакет находит дорогу и между сетями — через весь интернет.

Сравнение с почтой: IP-адрес — адрес на конверте, по нему письмо едет через города; MAC-адрес — номер квартиры, который важен только внутри подъезда. Подробнее про MAC — в справке Что такое MAC-адрес.

Путь одного запроса

Вы набираете в браузере ноутбука адрес glif.by:

1. Ноутбук узнаёт IP-адрес сайта по его имени — этим занимается DNS (урок DNS).
2. Ноутбук видит, что этот адрес — не из его локальной сети, и отдаёт пакет роутеру (урок IP-адрес, маска, шлюз и DHCP).
3. Роутер ставит вместо внутреннего адреса ноутбука свой внешний адрес — это NAT (урок NAT и проброс портов) — и отправляет пакет провайдеру.
4. Провайдер и другие сети передают пакет от маршрутизатора к маршрутизатору до сервера сайта.
5. Сервер отвечает, и ответ тем же порядком приходит обратно в браузер.

Мегабиты и мегабайты

Скорость сети измеряют в мегабитах в секунду (Мбит/с), а размер файлов — в мегабайтах (МБ). В одном байте восемь бит, поэтому тариф 100 Мбит/с — это не больше 12,5 МБ/с при скачивании. Гигабит — 1000 Мбит/с, около 125 МБ/с. Когда программа показывает скорость скачивания 11 МБ/с на тарифе 100 Мбит/с — всё в порядке.

Коротко

• Локальная сеть — устройства дома или в офисе; интернет — сеть из множества сетей, связанных провайдерами.
• Роутер соединяет вашу сеть с интернетом, коммутатор — устройства внутри сети, точка доступа даёт Wi‑Fi. Домашний роутер обычно умеет всё это сразу.
• Кабель витая пара — до 100 метров; гнездо WAN — для провайдера, LAN — для своих устройств.
• Данные идут пакетами; MAC-адрес работает внутри локальной сети, IP-адрес — и через интернет.
• Скорость — в мегабитах, файлы — в мегабайтах: делите на восемь.

Проверьте себя