Сетевой архитектор

Пользователь: у меня Wi-Fi плохо ловит в углу комнаты.
Админ: это не угол комнаты. Это зона естественного радиочастотного отбора.

УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ

Управление потоком (flow control) – механизм, уменьшающий повторную передачу потерянных кадров в случае переполнения буфера принимающего устройства.

При использовании этого механизма не гарантируется отсутствие потерь. Механизм работает только в полнодуплексном режиме передачи данных.

Есть разные взгляды на реализацию. В одном технология должна быть включена только на портах конечного устройства и портах коммутатора к которым подключены конечные устройства. В другом механизм должен быть задействован на всем пути кадра от отправителя до получателя.

При использовании механизма на всем пути он останавливает любую передачу данных, а не конкретный проблемный поток. Теоретически это должно повысить производительность сети. На практике же возможно ухудшение производительности сети. И чем выше скорость канала, тем выше вероятность ухудшения ситуации.

Включение/выключение происходит с помощью специальных Pause-кадров.

Посмотрите на прикрепленный рисунок. В нем сервер отправил кадры Pause-кадры до PC1. А в итоге из-за этого PC2 и PC3 не могут обмениваться данными.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

ОЦЕНКА ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ИНТЕРФЕЙСА

Скорости интерфейсов можно измерять по-разному:
* Layer 1 – пропускная способность интерфейса равна его заявленной скорости.
* Layer 2 – пропускная способность интерфейса зависит от размера передаваемых кадров и может изменяться.

По умолчанию "на коробочках" указывают скорость для первого уровня модели OSI. Но дело в том, что реальная скорость зависит от размеров передаваемых кадров и, как результат, для ответа на предыдущий вопрос нам надо сделать оценку для второго уровня модели OSI.

Оценка пропускной способности выполняется следующим образом:
Накладные расходы протокола: (a - b) : a × 100
Эффективность протокола: b : a × 100
Layer 2 – пропускная способность интерфейса: c × d : 100

Накладные расходы + эффективность = 100 %

Где:
a – размер кадра, включая преамбулу и межкадровый интервал;
b – размер полезных данных;
c – эффективность протокола;
d – скорость интерфейса.

Итого получаем:

Накладные расходы протокола
Кадр минимального размера: (84 - 46) : 84 × 100 ≈ 45,2 %
Кадр максимального размера: (1538 - 1500) : 1538 × 100 ≈ 2,4 %

Эффективность протокола
Кадр минимального размера: 46 : 84 × 100 ≈ 54,7 %
Кадр максимального размера: 1500 : 1538 × 100 ≈ 97,5 %

Пропускная способность интерфейса 1000 Мбит/с на Layer 1
Кадр минимального размера: 1000 Мбит/с
Кадр максимального размера: 1000 Мбит/с

Пропускная способность интерфейса 1000 Мбит/с на Layer 2
Кадр минимального размера: 54,7 × 1000 : 100 = 547 Мбит/с
Кадр максимального размера: 97,5 × 1000 : 100 = 975 Мбит/с

Вот такие вот дела. При скорости "на коробочке" в 1000 Мбит/с такой она не будет никогда.

И это мы учли только накладные расходы на втором уровне модели OSI. А есть еще и накладные расходы третьего и четвертого уровня. А еще может оказаться, что у нас какой-то VPN-трафик, который добавит дополнительные заголовки.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

СТРУКТУРА ЗАГОЛОВКА ETHERNET-КАДРА

В состав заголовка кадра формата Ethernet II входят три поля:
* MAC-адрес получателя;
* MAC-адрес отправителя;
* EtherType – поле с помощью которого становится понятно, какой протокол инкапсулирован в данные кадра:
≤ 1500 (0x05DC) – объем полезных данных (для Ethernet 802.3)
1501–1535 (0x5DD – 0x5FF) – не определено
** ≥ 1536 (0x0600) – EtherType

Задержусь на поле EtherType, т.к. его понимание чаще всего вызывает больше всего затруднений. За счет этого поля становится понятно каким именно образом надо воспринимать данные, которые находятся далее. Формально далее идет набор нулей и единиц. И вот за счет поля EtherType становится понятно какому именно обработчику надо передать эти нули и единицы для их дальнейшей интерпретации. Это могут быть протоколы ARP, IPv4, IPv6 и многие другие.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

СТРУКТУРА ETHERNET-КАДРА

Начну с правильного ответа на предыдущий вопрос. Не являются частью ethernet-кадра: преамбула, ограничитель начала кадра и межкадровый интервал.

Преамбула (preamble) – последовательность битов, которая используется для синхронизации приемника и передатчика (7 x 10101010).

Ограничитель начала кадра (SFD – start frame delimiter) – последовательность битов, которая используется для обозначения начала кадра (1 x 10101011).

Ethernet-заголовок – блок со служебной информацией, необходимой для передачи данных на L2.

Данные – полезные данные и заголовки протоколов верхнего уровня.

Контрольная сумма (FCS, Frame Check Sequence) – данные, используемые для проверки целостности передаваемых данных и обнаружения ошибок при передаче.

Межкадровый (межпакетный) интервал (IPG – interpacket gap) – промежуток времени между двумя кадрами, который требуется для подготовки устройств для отправки и приема следующего кадра. Интервал равен промежутку времени, который необходим для передачи 12 байт (96 бит).


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

КАК ПОЛУЧИТЬ ИНФОРМАЦИЮ ИЗ КУРСА БЕСПЛАТНО?

Практически вся информация, которая есть в курсе "Архитектура современных компьютерных сетей", доступна в открытом виде. Обращаю ваше внимание на то, что я говорю об информации, а не о самих материалах курса.

В этом посте я расскажу о том, как не платить за обучение и получить знания бесплатно. Все очень просто, ну или, наоборот, непросто. Тут уже кому как удобнее будет.

*️⃣ Надо изучить стандарты в оригинале на английском языке. Примеры некоторых стандартов сразу со ссылками: RFC 768 (UDP), RFC 791 (IPv4), RFC 792 (ICMP), RFC 826 (ARP), RFC 2131 (DHCP), RFC 3022 (NAT), RFC 9293 (TCP) и многие другие. Некоторые из них короткие, вроде UDP − всего 3 страницы, а некоторые более объемные, как TCP, объем которого 98 страниц.

*️⃣ Надо понять содержание этих стандартов. Я не о переводе с английского на русский, а об осмыслении того, что было переведено на русский язык.

*️⃣ Закрепить полученные знания. Тут уже в свободном доступе намного меньше ресурсов. Под закреплением я подразумеваю выполнение лабораторных работ и т.д. То есть то, что закрепляет понимание изученного материала и позволяет понять, как эту информацию использовать на практике.

*️⃣ Попрактиковаться, чтобы понять, как те или иные протоколы используются на практике, т.к. теория и практика иногда имеют некоторый разбег, а также для того, чтобы понять, как протоколы работают совместно. Например, что при получении IP-адреса по DHCP зачастую используются запросы ARP Probe.

*️⃣ Ну и, конечно же, придется отсеять огромное количество мракобесия, когда вы попытаетесь читать что-то, отличное от стандартов. Я, например, видел учебник с очень хорошей полиграфией, авторами которого являлись вузовские преподаватели. Так вот, в этом учебнике рассказывалось, например, о том, что коммутаторы можно заменить маршрутизаторами.

Вам только осталось выбрать один из трех вариантов:
1️⃣ Знания из моего замечательного курса вам не нужны.
2️⃣ Знания из моего замечательного курса вам нужны, но вы предпочтете сэкономить деньги и получите их бесплатно.
3️⃣ Знания из моего замечательного курса вам нужны, и вы предпочтете сэкономить время и получить знания у меня.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

КОНТРОЛЬНЫЕ СУММЫ L2-, L3- И L4-ЗАГОЛОВКОВ

Настало время дать корректный ответ на приведенный выше тест. Но вначале я хочу дать некоторые вводные.

Оценка корректности ответа
Прежде всего хочу сказать, что, с моей точки зрения, важен не только сам факт выбора корректного ответа, но и причина этого выбора. Если вы выбрали корректный ответ, но при этом сделали это с некорректным обоснованием, то я рекомендую считать это ошибкой. Вы не на экзамене, где надо набрать нужное количество баллов, а делаете проверку своих знаний для самого себя.

Описание контрольных сумм
Теперь пройдусь по самим контрольным суммам:
1. Контрольная сумма канального уровня (FCS) используется для проверки целостности всего кадра. То есть при изменении любого бита в кадре должен произойти пересчет контрольной суммы канального уровня.
2. Контрольная сумма IPv4-заголовка (заголовок сетевого уровня) используется для проверки целостности только самого заголовка.
3. Контрольная сумма TCP-заголовка (заголовок транспортного уровня) используется для проверки целостности TCP-заголовка, TCP-псевдозаголовка и полезных данных.

TCP-псевдозаголовок
Как я уже написал выше, контрольная сумма TCP-заголовка учитывает содержимое TCP-псевдозаголовка. Что же это такое? TCP-псевдозаголовок − это виртуальный заголовок, в котором среди прочей информации учитывается информация об IP-адресе отправителя и IP-адресе получателя.

Подвох в вопросе
Основной подвох в вопросе кроется в TCP-псевдозаголовке, который учитывается при расчете контрольной суммы и содержит информацию об IP-адресах. То есть если произойдет изменение хотя бы одного IP-адреса, то будет выполнен пересчет контрольной суммы TCP-заголовка, даже если не был изменен ни один из номеров портов.

Обоснование выбора правильного ответа
1. Контрольная сумма канального уровня будет изменена как минимум из-за того, что в процессе передачи кадра будут изменены оба MAC-адреса.
2. Контрольная сумма IP-заголовка будет изменена, т.к. будет изменен IP-адрес отправителя.
3. Контрольная сумма TCP-заголовка будет изменена, т.к. из-за изменения IP-адреса отправителя поменяется содержимое TCP-псевдозаголовка.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

ОТВЕТ НА ВОПРОС ИЗ ПРЕДЫДУЩЕГО ПОСТА

Коллеги, решил обновить предыдущий пост. Прошу отнестись с пониманием. Надеюсь, что так будет понятнее.

Пакет, содержащий L3-заголовок с IP-адресами, на канальном уровне инкапсулируется в кадр, содержащий L2-заголовок с MAC-адресами. И именно за счет информации, содержащейся в L2-заголовке шлюз поймет, что именно он должен быть получателем данных. В L2-заголовке в поле MAC-адрес получателя должен быть указан MAC-адрес шлюза.

Обязательно изучите скриншот, прикрепленный к этому сообщению.

Примечания для прикрепленной схемы:
* для упрощения используется маршрутизация без NAT,
* SRC-IP = IP-адрес отправителя,
* DST-IP = IP-адрес получателя,
* SRC-MAC = MAC-адрес отправителя,
* DST-MAC = MAC-адрес получателя.

Если же вы хотите получить еще больше информации на эту тему, я рекомендую вам посмотреть урок «L2- и L3-заголовки при коммутации и при маршрутизации», который является частью моего замечательного онлайн-курса «Архитектура современных компьютерных сетей». Урок доступен на YouTube и RuTube.

ЗАДАЧА НА ПОНИМАНИЕ ОСНОВ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Всем известно, что маршрутизация пакетов в другую сеть выполняется через шлюз. Но есть одна неувязка: в заголовке любого пакета всего два поля для IP-адресов: «IP-адрес отправителя» и «IP-адрес получателя». Таким образом, если в поле «IP-адрес получателя» поставить IP-адрес шлюза, то шлюз будет считать самого себя конечным получателем пакета и не станет ничего маршрутизировать далее.

Примечания для прикрепленной схемы:
* для упрощения используется маршрутизация без NAT,
* SRC-IP = IP-адрес отправителя,
* DST-IP = IP-адрес получателя.

Вопрос: за счет чего шлюз поймет, что именно он должен быть получателем данных, если в IP-заголовке отсутствует отдельное поле «IP-адрес шлюза», а в поле «IP-адрес получателя» указывается IP-адрес конечного получателя пакета?


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

СИММЕТРИЧНЫЕ И НЕСИММЕТРИЧНЫЕ КАБЕЛИ

В симметричных кабелях сигнал идет по паре одинаковых (симметричных) проводников в противофазах. Пример симметричного кабеля – витая пара.

В несимметричных кабелях сигнал передается между двумя разными (несимметричными) проводниками. Чаще всего это центральная жила и экран. Экран одновременно служит "землей", а сигнал на центральной жиле измеряется относительно экрана. Пример асимметричного кабеля – коаксиальный кабель.

Если к витой паре добавить экран, то она останется симметричным кабелем, так как сигнал снимается между двумя жилами, а не относительно экрана. Экран лишь защищает от помех. По этой же причине твинаксиальный кабель нельзя считать коаксиальным кабелем.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС «АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ» 🔶

НАЗНАЧЕНИЕ РАДИООБСЛЕДОВАНИЯ

Судя по комментариям к предыдущему посту не все понимают назначение радиообследования. Поэтому решил сделать отдельный пост на этот счет.

Радиообследование (site survey) – это замеры радиоэфира на объекте: уровни сигнала и шума, занятость каналов, определение «глухие» зоны и др.

При радиообследовании не происходит выбор места расположения точек доступа, но оно дает исходные данные, на которых уже строится проект (расположение точек, каналы, мощности и др.).

Радиообследование позволяет понять, как перегородки влияют на сигнал.

Если проектировать без радиообследования, то по проекту может быть все хорошо, а по факту нет.

Коротко: без радиообследования Wi-Fi-проект превращается в лотерею, а обследование делает результат предсказуемым.

P. S.: есть несколько разных видов радиообследований, но в эти частности я сейчас не вдаюсь.

DHCP-ПАРАМЕТР 61

Параметр Client Identifier (идентификатор клиента) имеет № 61 и является необязательным. Параметр задается DHCP-клиентом и чаще всего состоит из типа канальной среды (0x01 для Ethernet) и MAC-адреса клиента. Но также может иметь и текстовое значение.

Опция 61 используется сервером для идентификации клиента и имеет приоритет перед MAC-адресом клиента в целях соответствия выданным настройкам. Идентификатор должен совпадать во всех сообщениях, отправляемых клиентом, и должен быть уникальным в пределах широковещательного домена.

В случае если статическая запись DHCP-аренды содержит разные значения параметра 61 и MAC-адреса, параметр 61 будет иметь приоритет. Именно поэтому в приведенной выше задаче новый принтер не смог получить нужный IP-адрес. В записи статической аренды изменили MAC-адрес, но не изменили Client ID, который по-прежнему указывал на старый принтер.

‼️ Если вы впервые на этом канале, то не забудьте подписаться на него.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС "АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ" 🔶

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ПО DHCP

DHCP-сервер с помощью статической записи аренды выдает принтеру один и тот же IP-адрес. Принтер сломался. Его заменили на точно такой же принтер. В записи статической аренды заменили MAC-адрес старого принтера на MAC-адрес нового. В итоге принтер получает от этого DHCP-сервера IP-адрес, отличный от того, который указан в записи. MAC-адрес нового принтера указан верно, других DHCP-серверов в сети нет.

По какой причине DHCP-сервер выдает в аренду IP-адрес, отличный от того, который указан в статической записи?

‼️ Если вы впервые на этом канале, то не забудьте подписаться на него.


🔶 ОНЛАЙН-КУРС "АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ" 🔶