1. diel - Siete - Fyzický prenos, MAC adresy a protokoly

[* *] Tento seriál je určený začiatočníkom, ktorí chcú pochopiť, ako spolu počítače (a ďalšie zariadenia) komunikujú po sieti. Nenájdete tu zbytočnú teóriu a budem odkazovať na konkrétne veci a zariadenia, ktoré máte pravdepodobne všetci doma. Rovnako tak tu nepokryje všetku oblasť sieťovej komunikácie, iba to najbežnejšie a pokiaľ možno to, s čím môžeme priamo pracovať.

Ako sa vlastne prenášajú bity?

Predpokladám, že viete, čo je to bit, a že všetky operácie, ktoré vykonáva komponenty počítača, sa reprezentujú v digitálnej podobe - teda v rozdieloch napätia, ktoré zapisujeme ako jednotky a nuly.

Pri komunikácii medzi dvoma zariadeniami sa bity prenášajú väčšinou (aspoň čo sa týka interiérových sietí, na prenos na veľké vzdialenosti sa používajú iné technológie) po medených kábloch, ktoré majú na oboch koncoch konektor RJ-45 (alebo tiež Ethernetový konektor).

Tento konektor sa zapája do sieťových kariet (pozri ďalej), ktoré sa starajú o vysielaní a prijímania signálu. Podoba Ethernetového signálu znázornenia v grafe napätia je nasledovné:

Ako je vidieť, sieťová karta vysiela signál tak, že mení napätie na vodiči zo záporného na kladné a opačne. Zmena napätia zo záporného na kladné je interpretované ako 1, a zmena z kladného na záporné ako 0. Tieto zmeny sa merajú v pravidelných časových intervaloch - na grafe sú tieto miesta vyznačená červenými bodkami.

Ak sieťová karta prijíma signál rýchlosťou 10 megabitov za sekundu (Mb / s), tak sa zmena napätia započítava každú desiatich-milióntinu sekundy, a rozmedzí medzi bodkami v grafe vyššie by bolo teda 100 nanosekúnd. Teraz môžeme signál dekódovať:

Tento úsek signálu možno teda zapísať ako 1110 0110 0111 0001 000. K tomuto sa vrátime ešte u Ethernetové preambuly, ale to až v ďalšom diele.

Signály sa môžu teda prenášať pomocou elektriny, ale tiež napr. Opticky - bity sú reprezentované ako rôzne intenzity svetla, ktoré putuje cez optické káble.

Sieťová karta

Alias NIC (Network Interface Controller - radič sieťového rozhrania) je zariadenie, ktoré prijíma a vysiela digitálne signály. Je to v podstate počítač v počítači, pretože má vlastný RAM, úložisko, CPU atď. Pretože bežné počítačové CPU nedokáže spracovávať informácie z ethernetového signálu, musí sieťová karta spracovať informácie do takej podoby, aby boli zrozumiteľné pre daný procesor .:

Sieťová karta na obrázku je samostatná karta, ktorý sa zasúva do základnej dosky. V dnešnej dobe sú však sieťové karty priamo integrované na základných doskách (rovnako ako zvukové karty), a sú teda ich neoddeliteľnou súčasťou.

Vyrábajú sa štandardne s rýchlosťami 10/100/1000 Mb / s. Pokiaľ karta podporuje rýchlosť prenosu 1000 Mb / s, tak by mala podporovať aj predchádzajúce dve rýchlosti kvôli kompatibilite (to isté platí pre 100 Mb / s karty). Avšak čisto 10 Mb / s karty dnes nenájdete, jedná sa o veľmi zastaranú technológiu, a prakticky nič nekomunikuje po sieti takou rýchlosťou.

MAC adresy

Aby mohli NIC posielať signály ostatným sieťovým kartám, potrebujú nejaký jedinečný identifikátor, ktorým sa od seba vzájomne odlíši - napr. Jednotlivé domy sa identifikujú štátom, obcí, ulicou a popisným číslom. Sieťové karty používajú na rozlíšenie MAC adresy (niekedy tiež nazývané fyzickej adresy), čo je 48 bitov dlhé číslo, ktoré sa zapisuje ako 6 dvojíc šestnástkových čísel oddelených dvojbodkami či pomlčkami. Príklady MAC adries sú teda 8f: 23: 1a: 87: ec: d4 alebo 90: 0a: ee: 65: 7d: 81.

MAC adresa je pri výrobe zapísaná do pamäti sieťovej karty, a je nemenná (čo nie je pravda, MAC adresu možno síce zmeniť, ale to nie je záležitosť základov)

Teoreticky vzaté by každá NIC na svete mala mať jedinečnú MAC adresu. O jedinečnosť sa stará organizácia IEEE, ktorá každému výrobcovi sieťových kariet na svete priradí prvú polovicu MAC adresy - táto prvá časť je pre každú sieťovú kartu od daného výrobcu rovnaká, takže slúži ako identifikátor výrobcu. Druhú polovicu si určuje výrobca sám a slúži teda ako ID samotné karty.

Pr .: v MAC adrese 88: 99: aa: 11: 22: 01 je 88: 99: aa ID výrobcu, a 11:22:01 je ID samotnej karty.

MAC adresu svojho NIC môžete vo Windows zistiť napríklad cez príkazový riadok pomocou príkazu ipconfig /all. V Linuxe použite príkaz ifconfig.

K niektorým údajom - konkrétne IPv4 adress, subnet mask, default gateway, DHCP a DNS sa dostanem v priebehu seriálu.

Internetové protokoly

Výrobcov sieťového hardvéru je celý rad, a nie je možné, aby si každý definoval svoje technológie a spôsoby komunikácie - potom by sieť postavená na technológiách jednej firmy mohla spojiť len so sieťami postavenými na rovnakej technológii, a nikdy by sa nepodarilo vytvoriť globálny Internet - teda prepojiť všetky zariadenia (PC, servery, sieťové prvky).

Výrobcovia sieťových zariadení sa preto riadi odporúčaniami, ktoré vydáva IETF (áno, sú to odporúčania, nie štandardy, však vo vlastnom záujme sa nimi riadi drvivá väčšina Internetu) - tieto odporúčania sa označujú ako RFC dokumenty a možno ich nájsť na stránkach IETF: https : //tools.ietf.org/, často na ne tiež odkazuje Wikipédie.

Ide teda o dokumenty, ktoré úplne presne popisujú pravidlá, akým spôsobom sa majú posielať dáta, ako má vyzerať infraštruktúra sietí atď. (Veci z tohto článku ako MAC adresa, RJ-45 konektor alebo kabeláž sú tiež popísané v RFC dokumentoch). Výrobcovia konštruujú svoj hardvér presne podľa týchto odporúčaní, a to zabezpečuje kompatibilitu.

Internetový protokol je potom súhrn pravidiel pre nejakú časť celkovej komunikácie internete, a jeho opis môže vydať na niekoľko RFC dokumentov. Často je nejaký protokol vylepšený, ale RFC dokument, ktorý opisuje jeho starú verziu, sa nemaže! Vydá sa nový dokument, ktorý iba odkazuje na ten starší.

Každý konkrétny protokol má samozrejme svoju špecifikáciu (väčšinou vydávaná skupinou IEEE alebo ISO), ktorá popisuje jeho funkcionalitu a ktorú musia výrobcovia dodržať, ak chcú o svojom produkte vyhlasovať, že daný protokol podporuje.

Ako príklad uvediem IP (Internet Protocol), ARP (Adress Resolution Protocol), TCP (Transmission Control Protocol), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), alebo Ethernet - ten komunikuje práve za pomocou MAC adries, a bude rozobraný v nasledujúcom diele.