Основы модели OSI и топологии сети

1.

Основы модели OSI и топологии сети:
что такое сеть и как она работает?

2.

Жили были две сети

3.

И хотели они дружить
110010111110110101011100101
-+-++++--+-++---++-+-++--+

4.

Но не понимали друг друга :”(
110010111110110101011100101
-+-++++--+-++---++-+-++--+

5.

Модель OSI научила их и все остальные сети
понимать друг друга
Open System Interconnection – модель
взаимодействия открытых систем
В ней прописаны все сетевые стандарты –
единый язык для сетевого оборудования
Используется как справочная система
для создания сетевого оборудования

6.

Семь уровней
модели OSI
В английском языке уровни модели
OSI называют Layer
Будьте готовы услышать «L1», «L2»,
«L3»

7.

Прикладной
уровень
Мы видим каждый день.
Браузеры и прочие Viberы – это
сюда

8.

Уровень
представления
Занимается кодировкой.
Видели MPEG, слышали MP3? Это
L6

9.

Сеансовый
уровень
Отвечает за то, что бы
«НЕ БЫЛО НИ ЕДИНОГО РАЗРЫВА!»

10.

Транспортный
уровень
Отвечает за гарантированную
передачу и доставку данных
… иногда за не гарантированную

11.

Сетевой
уровень
Находит наиболее оптимальный
маршрут для траффика
Позволил появиться интернету

12.

Канальный
уровень
Образует локальные сети и делит
узлы в одной физической сети на
группы

13.

Физический
уровень
Передает посредством сигнала
бинарный код – 0 и 1.
Этими двумя символами
закодирована вся передаваемая
информация

14.

Техническая поддержка работает на
нижних 3 уровнях

15.

Нужно разобраться, что
такое сеть и интернет?

16.

Разберем схему подключения к интернету
Профессор будет помогать Вам

17.

Для работы в интернете мы используем компьютер
Многие пользователи используют телефоны и другие устройства. Главное,
что они что то используют

18.

Компьютер подключают к роутеру
Иногда для подключения используют беспроводной способ
А иногда роутер отсутствует и кабель провайдера
включают сразу в компьютер

19.

Роутер подключается к оборудованию провайдера,
которое называется узлом доступа
Узел доступа обычно находится на станции провайдера
Но иногда узел доступа находится на техническом этаже

20.

Узлы доступа подключаются к узлу агрегации
провайдера
Узел агрегации
Узел агрегации находится на станции провайдера

21.

Узлы агрегации становятся все крупнее

22.

Связь между самыми
крупными узлами сети и
есть интернет

23.

С точки зрения банальной
математической модели так
выглядит небольшая часть
интернета

24.

Когда траффик движется от пользователя к сети,
говорят что траффик движется вверх по сети
Так же его называют восходящим или upstream

25.

Когда траффик движется от сети к пользователю, говорят что
траффик движется вниз по сети
Его называют нисходящим или downstream

26.

Участок сети, соединяющий роутер и узел доступа
называют последней милей
Участок от компьютера до роутера – последним дюймом

27.

Мы начинаем изучать
Физический уровень

28.

Для подключения оборудования к сети обычно
используют провод
Провода оканчиваются коннекторами определенной
формы, которые включаются в разъемы подходящей
формы.
Разъемы называют портами, а по
правильному это физический
интерфейс
По проводам и физическим
интерфейсам передается сигнал

29.

Что бы понять подключено ли к сети оборудование
есть индикатор – его называют Link
Link должен гореть
Иногда этот индикатор отвечает за передачу данных – в
этом случае он очень быстро мигает

30.

Сигнал передается в виде 0 и 1 – их называют
битами
Англ. Bit – минимальная единица хранения информации
Скорость в тарифных планах указывают в битах

31.

Группу из 8 бит принято называть байтом
Англ. Byte – это 28 = 256 вариантов
Обычно байтами измеряют количество информации

32.

Биты и байты слишком малы, поэтому используют
производные величины
Измерять что то битами – все равно что измерять вес в граммах
а рост в миллиметрах
1 байт
= 8 бит
1 мегабайт
= 1024 килобайта
1 килобайт
1 гигабайт
1 терабайт
1 петабайт
= 1024 байта
(210) байта
= 1024 мегабайта
(230) байта
20
(2 ) байта
= 1024 гигабайта (240) байта
= 1024 терабайта
50
(2 ) байта

33.

При передаче сигнал со временем ослабевает – это
называют затуханием
Англ. Attenuation – так его называют узлы доступа
На затухание влияет длина линии и ее качество
Измеряется в децибелах (dB)

34.

Кроме сигнала в передаче всегда есть шум. Сигнал
должен быть отличим на фоне шума
Англ. Signal to Noise Ratio Margin, часто сокращают до Margin
Зависит от качества линии
Измеряется в децибелах (dB)

35.

На этом слайде подведены итоги L1
Все устройства на планете соединены физически, иначе они не в сети интернет
На L1 передается только сигнал, никаких услуг и данных тут еще нет
Параметры линии, такие как затухание и соотношение сигнал\шум показывают качество
передачи сигнала
L1 – первое, на что стоит обратить внимание при диагностике
К устройствам L1 относятся: модем, PLC-адаптер, репитер, провода, коннекторы и.т.д

36.

Пришло время узнать про
Канальный уровень

37.

На канальном уровне работу выполняет
коммутатор
На схемах его изображают таким символом -> а
иногда называют свитчем (switch)
Передаются на канальном уровне кадры, еще их
называют фреймами (frame)

38.

Устройства на L2 работают в режиме моста
или bridge
Мост объединяет узлы в одну локальную сеть, после чего они общаются
напрямую

39.

Устройства распознают друг друга используя
mac-адрес
Media access control – физический адрес, который присваивается любому сетевому
оборудованию на заводе
mac-адрес состоит из 12 символов и принимает значения от 0 до 9 и буквы от A до F.
Существуют различные форматы написания mac-адреса:
xx:xx:xx:xx:xx:xx - общепринятый
xxxx.xxxx.xxxx - Cisco
xx-xx-xx-xx-xx-xx - иногда
Первые 6 символов mac-адреса показывают производителя оборудования
00:0d:bc:39:35:19
0026.5ada.5ca8
90-55-ae-51-44-12

40.

На одном устройстве может быть несколько
интерфейсов канального уровня
В этом случае каждому такому интерфейсу будет соответствовать свой mac-адрес
mac-адрес каждого нового интерфейса будет отличаться последним символом(ами) от
предыдущего
Например, если мы имеем интерфейс с mac’ом 00:0d:bc:39:35:19, то следующий созданный
нами интерфейс будет иметь mac 00:0d:bc:39:35:1a
00:0d:bc:39:35:19
00:0d:bc:39:35:1a

41.

Основная задача коммутатора - построение
таблицы коммутации
В таблице коммутации показано соответствие mac-адреса
физическому порту
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
0016.467f.3900
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/9
Gi0/9
Gi0/9
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
Отправлю со 2го порта
0016.467f.3900
0016.467f.3901

42.

Для наглядности разделим таблицу коммутации по
цветам в соответствии с узлами
Видно, что с 27 физического порта приходят mac-адреса 2ух
устройств, а это значит, что…
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
0016.467f.3900
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/9
Gi0/9
Gi0/9
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
Отправлю со 2го порта
0016.467f.3900
0016.467f.3901

43.

На этой схеме должен быть еще один
коммутатор – добавим его
Теперь у нас 2 коммутатора и 2 таблицы коммутации
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
0016.467f.3900
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/9
Gi0/9
Gi0/9
0016.467f.3900
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
Gi0/4
Gi0/4
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/28
Gi0/28
Gi0/28
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
Отправлю со 2го порта
0016.467f.3900
0016.467f.3901

44.

Передадим сообщение от 0013.1a35.d31d
пользователю с 0026.0a3e.b20d
В соответствии с таблицей коммутации
левый коммутатор отправит данные с 27го порта,
0016.467f.3900
правый0016.467f.3900
в свою очередьGi0/27
с 6го
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/27
Gi0/9
Gi0/9
Gi0/9
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0013.1a35.d31b
0013.1a35.d31c
0013.1a35.d31d
Gi0/4
Gi0/4
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/6
Gi0/28
Gi0/28
Gi0/28
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20f
0026.0a3e.b20a
0026.0a3e.b20b
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
Отправлю со 2го порта
0016.467f.3900
0016.467f.3901

45.

Vlan на канальном уровне позволяет делить
физические сети на логические локальные
Virtual Local Area Network – виртуальная локальная сеть
Обозначается числом от 1 до 4095
В рамках работы в технической поддержке можно сказать, что vlan
обозначает услугу
Vlan можно рассматривать как логический линк

46.

Мы объединяем все машины в сети на физическом
уровне

47.

На канальном уровне одним из параметров
интерфейса будет Vlan

48.

Группировка интерфейсов позволяет соединить
интерфейсы L1 и L2

49.

С этого момента у нас есть две сети.
Их разделяют два Vlan

50.

Для наглядности уберем лишний L1 и
оставим L2

51.

Так будет выглядеть таблица коммутации с
точки зрения 3 vlan
Интерфейсы – владельцы mac-адресов, видят другие устройства только в своем Vlan
На сети траффик должен принадлежать какому то Vlan, а значит
все mac-адреса находятся в каком то Vlan
417
417
417
417
246
246
246
246
524
524
524
0016.467f.3900
0013.1a35.d31c
0026.0a3e.b20a
0013.1a35.d31b
0026.0a3e.b20f
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0026.0a3e.b20b
0013.1a35.d31d
Gi0/17
Gi0/9
Gi0/19
Gi0/9
Gi0/19
Gi0/17
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/9
417
417
417
417
246
246
246
246
524
524
524
0016.467f.3900
0013.1a35.d31c
0026.0a3e.b20a
0013.1a35.d31b
0026.0a3e.b20f
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0026.0a3e.b20b
0013.1a35.d31d
Gi0/17
Gi0/9
Gi0/19
Gi0/9
Gi0/19
Gi0/17
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/9
417
417
417
417
246
246
246
246
524
524
524
0016.467f.3900
0013.1a35.d31c
0026.0a3e.b20a
0013.1a35.d31b
0026.0a3e.b20f
0016.467f.3901
0026.0a3e.b20e
0026.0a3e.b20c
0026.0a3e.b20d
0026.0a3e.b20b
0013.1a35.d31d
Gi0/17
Gi0/9
Gi0/19
Gi0/9
Gi0/19
Gi0/17
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/19
Gi0/9

52.

На этом слайде подведены итоги L2
На канальном уровне появляются виртуальные локальные сети
В коммутаторе Vlan определяет локальную сеть – услугу или сервис
На L2 передаются данные, однако оборудование не понимает услуг, оно лишь следует
установленным правилам
Отправителями и получателями информации являются интерфейсы,
считай mac-адреса, а они обязательно принадлежат какому то Vlan
L2 – режим bridge\мост, а значит мы видим mac-адреса напрямую
К L2 относятся: коммутатор, он же свитч, режим моста\bridge, Vlan, mac-адреса

53.

Настала очередь посетить
Сетевой уровень

54.

На сетевом уровне работу выполняет
маршрутизатор
На схемах его изображают таким символом -> а
иногда называют роутером (router)
Передаются на сетевом уровне пакеты

55.

Устройства на L3 работают в режиме
маршрутизатора или router
Роутер находится на границе локальных сетей, он связывает сети
При этом мы не видим, что находится за роутером
Любая сеть со всех сторон окружена роутерами

56.

На этой схеме три сети
Вверху находится первая домашняя сеть
Внизу видна вторая домашняя сеть
Справа находится сеть провайдера

57.

На сетевом уровне устройства отличают друг
друга по IP-адресу
IP (Internet Protocol) – интернет протокол, позволил появиться интернету
IPv4 имеет вид *.*.*.*
Каждая * называется октетом. Значение от 0 до 255
Диапазон IPv4 от 0.0.0.0 до 255.255.255.255 – всего 4.294.967.296 адресов
192.168.1.1
10.180.5.39
172.16.234.98
43.32.159.0

58.

Вопрос нехватки IP-адресов был решен
разделением их на белые и серые
Белые адреса используются в интернете
Серые используются в локальных сетях
Эти адреса не взаимодействуют друг с другом напрямую
Ниже приведены диапазоны серых IP и примеры
10.*.*.*
10.145.100.254
172.16-31.*.*
- 172.17.124.18
192.168.*.*
- 192.168.0.14
100.64.*.*
- 100.127.*.*

59.

На одном устройстве может быть несколько
интерфейсов сетевого уровня
В этом случае каждый такой интерфейс относится к свей сети
LAN интерфейсы роутера «смотрят» в домашнюю сеть
WAN в сеть провайдера
Как и в случае с интерфейсами канального уровня, на сетевом уровне
у каждого интерфейса есть свой IP-адрес
10.134.15.1
172.20.5.34
192.168.1.1

60.

IP-адрес должен быть уникален в рамках своей
сети
Адреса компьютеров совпадают, однако компьютеры не видят друг друга
Компьютеры общаются друг с другом через внешние интерфейсы роутера
В данном примере роутеры имеют по 2 внешних интерфейса
Красный для удаленного управления
10.134.15.2
172.20.5.34
Одна сеть
разные адреса
192.168.1.1
192.168.1.2
172.20.5.57
10.134.15.14
192.168.1.1
Одинаковые адреса
разные сети
192.168.1.
2

61.

В каждом роутере есть DHCP - он отвечает за
наличие IP-адреса и работает в LAN
Dynamic Host Configuration Protocol – протокол динамической конфигурации хостов
Наличие DHCP рассматривается отдельно для каждого интерфейса роутера
Если DHCP есть – интерфейс раздает адреса в свою сеть
Если DHCP нет – интерфейс сам запрашивает адреса из сети

62.

Первый шаг работы DHCP – обнаружение
Устройство делает широковещательный запрос в сеть. Устройство ищет
DHCP серверы
Этот шаг будет пропущен, если у устройства уже есть реквизиты L3, тогда
устройство перейдет к шагу 3
Discover – есть в этой сети
DHCP сервер?
Discover – есть в этой сети
DHCP сервер?
Discover – есть в этой сети
DHCP сервер?

63.

Второй шаг работы DHCP – предложение
Все DHCP серверы отвечают устройству и предлагают реквизиты L3
Offer – предлагаю
следующие реквизиты
Offer – предлагаю
следующие реквизиты
Offer – предлагаю
следующие реквизиты

64.

Третий шаг работы DHCP – запрос
Устройство выбирает конфигурацию из предложенных
Как правило выбирается сервер, ответивший первым
Отправляет новый широковещательный запрос/ответ в сеть
Request – данная конфигурация меня устраивает. Я
хочу использовать ее
Request – работаю с
другим DHCP
Request – работаю с
другим DHCP

65.

Четвертый шаг работы DHCP – подтверждение
Устройство делает широковещательный запрос в сеть. Устройство ищет
DHCP серверы
Этот шаг будет пропущен, если у устройства уже есть реквизиты L3, тогда
устройство перейдет к шагу 3
Ack – подтверждаю, что данная конфигурация предоставлена

66.

Все внешние ресурсы имеют уникальные,
белые IP-адреса
Всем ресурсам, таким как yandex, youtube, amazon и любым другим
выделяются IP-адреса на стадии их регистрации
Обращение к ресурсам происходит именно по IP-адресам
Однако люди для удобства используют доменные имена (yandex)
176.32.96.0 - 176.32.103.255
77.88.55.0 - 77.88.55.255
172.217.0.0 - 172.217.255.255

67.

Для определения IP-адреса ресурса ваше
устройство делает запрос на DNS
Domain Name System – используется для определения IP-адреса узла в
сети по его доменному имени
Сам DNS так же является хостом и имеет свой IP-адрес
176.32.96.0 - 176.32.103.255
77.88.55.0 - 77.88.55.255
172.217.0.0 - 172.217.255.255

68.

Адрес DNS указывается в настройках соединения,
либо назначается провайдером
Работают те DNS, которые «ближе» всего к устройству
Например, если вручную указать DNS в настройках соединения,
прописать на роутере и дополнительно иметь возможность получить от
провайдера, работать будут те, что прописаны в соединении
176.32.96.0 - 176.32.103.255
77.88.55.0 - 77.88.55.255
172.217.0.0 - 172.217.255.255

69.

При обращении по доменному имени сначала нужно
выяснить IP-адрес запрашиваемого хоста
Поэтому первым шагом устройство обратится к DNS, что бы узнать IPадрес запрашиваемого узла
8.8.8.8
Мне нужно узнать
IP-адрес Yandex.ru?

70.

После обработки запроса DNS предоставит IP
запрашиваемого ресурса
Если нагрузка на DNS большая, то и запрос он будет обрабатывать дольше.
Если прописан не верный DNS – запрос обработан не будет
8.8.8.8
IP-адрес Yandex.ru
77.88.55.25

71.

Зная IP-адрес нужного ресурса происходит
обращение уже на ресурс
DNS является обязательным шагом при работе интернета и значительно
влияет на скорость открытия страниц
8.8.8.8
77.88.55.25
Обращаюсь на 77.88.55.25

72.

Ранее упоминалось, что серые и белые адреса
не могут общаться напрямую
Решением стал протокол NAT
77.88.55.25
192.168.1.2

73.

При отправке обращения в другую сеть подмена IP
осуществляется протоколом NAT
Network Address Translation подменяет IP-адрес проходящего через
интерфейс пакета, что бы запрос был обработан
Работает внутри интерфейса роутера
77.88.55.25
172.20.5.34
NAT
192.168.1.1
192.168.1.2
Запрос

74.

NAT подменяет IP таким образом, что сеть
думает, что запрос сделал роутер
При этом NAT запоминает, подмену какого IP он производил и отправляет
ответ от сети на исходный IP
77.88.55.25
172.20.5.34
NAT
192.168.1.1
192.168.1.2
Запрос

75.

На этом слайде подведены итоги L3
На сетевом уровне происходит объединение сетей
Маршрутизатор выдает IP-адреса, без IP-адреса общение в сети невозможно
Устройства узнают IP ресурса с помощью DNS
Подмену IP осуществляет протокол NAT
На L3 передаются пакеты, однако оборудование не понимает услуг, оно лишь следует
установленным правилам
L3 – режим router\маршрутизатор, а значит мы не видим ничего, что находится далее
К L3 относятся: маршрутизатор\router, IP-адреса, DHCP-сервер

76.

Термин CPE отвязывает устройство от
уровня модели OSI
Customer Premises Equipment - оборудование доступа Клиента
Устройства на сети работают сразу на нескольких уровнях
Интерфейсы L3
Интерфейсы L2
Интерфейсы L1