Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.

1,6k full reads
2,8k story viewsUnique page visitors
1,6k read the story to the endThat's 57% of the total page views
4 minutes — average reading time

После нескольких статей по сетям, появились комментарии, которые говорят о том, что всё банально, другие комментарии показывают о недостатке информации. Это хорошо, когда Вы пишите, что Вам непонятно, тогда это можно дополнить и все. Тема сегодняшней статьи - это маршрутизация между локальными и глобальными сетями.

Лока́льная вычисли́тельная сеть — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт)
Обозначается очень часто как LAN (лан) или ЛВС (локальная вычислительная сеть)
пример локальной сети
пример локальной сети
пример локальной сети

Любая локальная сеть, входит в общую глобальную сеть (как правило)

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающаябольшие территории и включающая в себя большое число компьютеров.
ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они нинаходились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Для разграничения таких сетей используются разные адреса сетей, для логического разделения, а физически они соединены через маршрутизатор, который может быть в виде отдельного компьютера с двумя сетевыми платами.

Маршрутиза́тор) — специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур.

Теперь по подробнее, маршрутизатор - это по сути устройство, направляющие пакеты с одного порта на другой или наоборот блокирующие пакеты

Например, Вы перемещаетесь по дому, у Вас есть один лифт, соответственно, вы между этажами по одному человеку спокойно перемещаетесь. Это будет локальная сеть и в рамках одного дома (одной локальной сети) Вам достаточно знать номер квартиры и соответственно номер этажа. Если у Вас в доме 10 этажей и всего 40 квартир, то думаю лифт вполне справится с поставленной задачей. Если этажей будет 25, а квартир на этаже будет по 20 штук и лифт так же возит по одному пассажиру, то тут уже будут сложности. Если люди будут ходить друг другу в гости, то эта одна история, лифт будет кататься между этажами постоянно. А в момент с утра когда люди массово выходят их дома, или вечером, когда возвращаются, лифт не будет справляться, будет большая очередь, на первом этаже, и несколько небольших очередей на каждом этаже. Тогда необходимо добавлять второй лифт, или увеличивать место в лифте, лучше и то и другое. Но это на самом деле локальные проблемы,самое главное для нас это выход на улицу - в глобальную систему.

Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.
Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.

В данном случае дверь в подъезд - это шлюз, через который вы входите в дом или наоборот выходите. При этом физически шлюзом будет дверь, а логическим ограничением будет домофон или консьерж. Причем консьержа (маршрутизатора ) можно настроить по разному, он будет пропускать только по запросу пользователей или пускать всех подряд, или будет спрашивать секретное слово. Так же и Вас может не выпускать, например если это не дом, а больница. Кому-то можно выходить,а кому то нет.

Теперь рассмотрим в чём разница, когда Вы перемещаетесь по дому, Вам достаточно знать внутренний адрес квартиры, так как адрес дома остается неизменным. В данном случае адрес дома (страна, регион, город улица, номер дома) будет глобальным адресом, кстати для облегчения сортировки на почте используют почтовый индекс. И вот Вы решили поехать в другой район города или другой город. На вашем этапе будут встречаться ключевые развязки - это и будут места маршрутизаторов. Думаю на Вашем пути от дома до работы будет 5-10 ключевых развязок. Вы конечно, едите по памяти или по указателям, как ориентируются маршрутизаторы. Их (маршрутизаторы) можно разделить на несколько видов - магистральный, те через которые идут основные потоки информации, можно сравнить с глобальных развязками между странами или крупными городами, пограничные маршрутизаторы, как раз те которые подключены к внешним и внутренним большим сетям (корпоративным, районным сетям) и внутренние, те которые стоят в небольших компаниях или частных домах. Основная задача у маршрутизатора - это работа с таблицей маршрутизации. Это ключевой момент, именно по ней и идет организация трафика и перенаправление пакетов.

Сама таблица имеет своеобразную структуру, но для начала рассмотрим её в простом виде. Она содержит несколько записей. Ключевые записи содержат информацию о соседних сетях и портах, на которых эти сети расположены.Еще ряд записей содержит информацию о тех сетях, которые находятся за соседними маршрутизаторами, то есть через один два шага от текущих сетей и опять же на каких портах. И есть чтрока, которая показывает на "путь по умолчанию" - адрес на который надо отправлять пакет, если адрес сети неизвестен. Как это работает.

Предположим Вы из локальной сети 10.10.10.0/24 отправили пакет по адресу 8.8.8.8 Ваш ближний маршрутизатор не знает про адрес 8.8.8.8, он может знать только про сети 10.10.10.0/24, 10.10.11.0/24 и например 10.10.0.0/16, тогда он отправит пакет по по умолчанию на сеть 10.10.0.0/16, следующий маршрутизатор отправит еще дальше, и так до следующего, который будет на выходе из локальной сети 10.0.0.0/8 и который будет знать в каком направлении отправить пакет, чтобы попасть в сеть 8.0.0.0/8

Стоит отметить, что на разных портах маршрутизатора, не может быть одинаковые сети, это исключено.

Теперь о том как одинаковые адреса могут попадаться в одной глобальной сети. В глобальной сети, все адреса уникальны, не может быть одинакового адреса. но есть адреса зарезервированные под локальные сети их в глобальной сети нет, так как одинаковый адрес не может быть на разных портах. к таким адресам относятся:

10.0.0.0/8 класс А

172.16.0.0/16 класс В

192.168.1.0/24 класс С

пример разных сетей с одинаковыми подсетями,
пример разных сетей с одинаковыми подсетями,
пример разных сетей с одинаковыми подсетями,

Эти адреса относятся к "серым" и используются специально под локальные сети. Мы видим, что в сеть интернет "смотрят" уникальные адреса, выданные провайдером, а в локальной сети используются те адреса, которых точно нет в сети internet.

Основная идея статьи в том, что все локальные подсети имеют одинаковые адреса, а связь с внешней сетью происходит через маршрутизатор, выполняющий роль шлюза. Сама сеть интернет образуется сетью маршрутизаторов, которые через таблицы маршрутизации вычисляют какой пакет в каком направлении отправлять.

Данный материал будет рассмотрен подробней. Если есть вопросы, обязательно пишите.