Курс
=== Общая структура === (рекомендуемая длительность: 8–12 занятий / 8–12 недель)
- Введение и основы (1 занятие)
- Канальный и физический уровни — Ethernet, кабели, VLAN
- Модель OSI vs TCP/IP, пакеты и фреймы
- IPv4: адресация и subnetting
- IPv6 — базовые концепции
- Коммутация (Switching) и VLANs
- Маршрутизация: статическая и динамическая (RIP/OSPF обзор)
- Базовые сетевые сервисы: DHCP, DNS, NAT
- Беспроводные сети Wi-Fi — основы и безопасность
- Сетевая безопасность: ACL, firewall, VPN
- Тестирование и диагностика: ping, traceroute, arp, nslookup, tcpdump/wireshark
- Мониторинг, логирование, резервирование и документация
- Виртуализация и основы облачных сетей
- Практика: лаборатории + кейс-проект
- Итоговое задание / тест
+---------------------------------------------------------------+
Детализация модулей
1. Введение и терминология (цель: выдать общий словарь)
Что такое сеть, узел, хост, порт, MAC, IP, шлюз.
Типы сетей: LAN, WAN, MAN, PAN.
Практика: знакомство с командной строкой сети (ipconfig/ifconfig).
2. Модель OSI и TCP/IP
Семь уровней OSI — кто за что отвечает.
Как пакеты переходят через стек — пакеты, сегменты, кадры.
Практика: проследить пакет в Wireshark (теоретическая демонстрация).
3. Физический и канальный уровень (Ethernet)
Кабели (UTP, STP, оптика), разъёмы RJ-45, стандарты (Cat5e/6).
Ethernet-frame, MTU, collision vs switching.
Практика: нарисовать схему сети, правильно подобрать кабели.
4. IPv4: адресация и subnetting (фундамент)
Классы? (коротко), префиксная нотация (CIDR), маски.
Подсети, broadcast, network ID, host range.
Практика: расчёт подсетей, задания на split/aggregate, онлайн-и/или бумажные упражнения.
5. IPv6 (основы)
Формат адреса, сокращения, SLAAC vs DHCPv6, преимущества.
Практика: представить IPv6-адрес устройства, преобразовать.
6. Коммутация и VLAN
L2 switching, MAC-таблица, flooding, spanning tree (базово).
VLAN: зачем, trunk vs access, VLAN tagging (802.1Q).
Практика: настроить VLAN на виртуальном switch (GNS3/PacketTracer/real).
7. Маршрутизация
Что делает роутер, routing table, default route.
Статическая маршрутизация: примеры и конфликты.
Динамическая — обзор RIP, OSPF, BGP (основные идеи; BGP — обзор).
Практика: настроить статические маршруты; смоделировать OSPF в симуляторе.
8. Сетевые сервисы: DHCP/DNS/NAT
DHCP процесс, leases, scope.
DNS: A, AAAA, CNAME, PTR; как резолвится имя.
NAT: PAT vs SNAT, когда нужен.
Практика: поднять DHCP сервер, посмотреть логи; сделать статическую запись в DNS.
9. Беспроводные сети
Частоты 2.4/5 GHz, SSID, WPA2/WPA3, выбор каналов.
Позиционирование точки доступа, базовые меры безопасности.
Практика: анализ беспроводной сети (сканирование каналов).
10. Безопасность на сетевом уровне
ACL на коммутаторах/роутерах, базовые правила firewall.
VPN: IPSec vs SSL, туннелирование, аутентификация.
Практика: написать простое ACL для блокировки сети; посмотреть пример туннеля.
11. Диагностика и инструменты
ping, traceroute, arp, netstat, ss, tcpdump, tshark, Wireshark.
Методика поиска неисправностей (OSI-подход сверху вниз).
Практика: разбор packet capture; диагностика медленного узла.
12. Мониторинг и документация
SNMP основы, syslog, RRD/Graphite/Prometheus (обзор).
Как вести документацию: схемы, IP-план, CMDB.
Практика: составить простой IP-план для малого офиса.
13. Виртуализация и облачные сети (введение)
Vlan внутри гипервизора, vSwitch, overlay сети (VXLAN — обзор).
Основы сетей в AWS/Azure/GCP (VPC, subnets, security groups).
Практика: объяснить сетевой путь при подключении VM к внешнему интернету.
14. Лаборатории и кейс-проект
Набор обязательных лабораторий (см. ниже).
Финальный проект: спроектировать и настроить сеть для малого офиса (сетевая схема, IP-план, VLAN, DHCP, базовая безопасность, тестирование).
Что такое сеть, узел, хост, порт, MAC, IP, шлюз
1. Что такое сеть (Network)
Определение:
Сеть — это совокупность устройств, связанных между собой для обмена информацией с помощью физических и логических каналов передачи данных.
Цель сети:
Передача данных, совместное использование ресурсов (файлов, принтеров, интернета), централизованное управление и безопасность.
Основные признаки сети:
- Наличие устройств (компьютеры, маршрутизаторы, сервера, принтеры и т.д.);
- Среда передачи данных (медь, оптика, радиоэфир);
- Протоколы связи — правила обмена (Ethernet, IP, TCP, HTTP и др.);
- Адресация — уникальные идентификаторы устройств.
Классификация по масштабу:
- PAN (Personal Area Network) Например: Bluetooth, USB-связь
- LAN (Local Area Network) Например: офисная сеть, сеть дома
- MAN (Metropolitan Area Network) Например: сеть между зданиями в городе
- WAN (Wide Area Network) Например: Интернет, корпоративные магистрали
Пример:
Домашняя сеть: ноутбук, смартфон и Smart TV подключены к Wi-Fi роутеру — все они находятся в одной LAN. Роутер соединяет LAN с WAN (интернетом).
2. Узел (Node)
Определение:
Узел — это любое устройство, подключённое к сети и способное передавать или принимать данные.
Типы узлов: Конечные устройства (ПК, ноутбуки, телефоны, серверы); Промежуточные устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, точки доступа, шлюзы); Специализированные узлы (камеры, принтеры, IoT-датчики). Характеристика: Каждый узел имеет хотя бы один сетевой интерфейс, идентифицируемый MAC-адресом, и (в большинстве случаев) IP-адресом. Пример: Коммутатор, даже если не имеет IP для управления, всё равно является узлом — он участвует в передаче кадров по MAC.
3. Хост (Host)
Определение:
Хост — это конечный узел, который может непосредственно взаимодействовать с другими устройствами по IP (отправлять/принимать пакеты).
Особенности:
- Имеет IP-адрес (IPv4 или IPv6);
- Работает на сетевом уровне модели OSI;
- Может выполнять роль клиента, сервера или обоих.
Примеры хостов:
- Компьютер, сервер, ноутбук, смартфон;
- Виртуальная машина, контейнер, IoT-устройство;
- Иногда маршрутизатор, если он обслуживает клиентов (например, DNS или DHCP-сервер внутри него).
Отличие узла от хоста:
Все хосты — узлы, но не все узлы — хосты.
Коммутатор — узел, но не хост, потому что он не обменивается IP-пакетами на прикладном уровне.
4. Порт (Port)
Определение:
Порт — это логический номер, позволяющий операционной системе различать сетевые приложения на одном устройстве.
Диапазон портов: 0–65535
Категория: Well-known диапазон: 0–1023 например: HTTP (80), HTTPS (443), SSH (22), DNS (53)
Категория: Registered диапазон: 1024–49151 например: приложения и сервисы
Категория: Dynamic / Private диапазон: 49152–65535 например: временные (ephemeral) порты клиентов
Зачем нужны порты: Когда вы подключаетесь к сайту, ваш браузер открывает временный порт, например 52345, и соединяется с сервером на порту 443 (HTTPS). Благодаря этому можно одновременно иметь десятки соединений. Аналогия: Дом = IP-адрес, квартира = порт. Почтальон знает адрес дома, а консьерж (сетевая ОС) определяет, в какую квартиру (порт) доставить письмо (пакет данных).
5. MAC-адрес (Media Access Control)
Определение:
MAC — это уникальный физический адрес, присваиваемый каждому сетевому интерфейсу на уровне производителя.
Используется на канальном уровне (L2) модели OSI.
Формат: XX:XX:XX:XX:XX:XX (48 бит, шестнадцатеричная форма).
Пример: 00:1A:2B:3C:4D:5E
Структура MAC-адреса:
Первые 24 бита — OUI (Organizationally Unique Identifier) — код производителя;
Последние 24 бита — уникальный номер устройства.
Функция:
MAC используется для доставки кадров внутри локальной сети. Коммутатор хранит таблицу соответствия MAC → порт.
Важно:
MAC работает только в пределах одной LAN.
При переходе через маршрутизатор (L3) MAC заменяется.
6. IP-адрес (Internet Protocol Address)
Определение:
IP-адрес — это логический адрес, используемый для идентификации узлов в сетях уровня 3 (сетевой уровень OSI).
Версии:
- IPv4 — 32 бита (пример: 192.168.1.10)
- IPv6 — 128 бит (пример: 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334)
IPv4 структура:
- Network ID — часть, определяющая сеть.
- Host ID — часть, определяющая конкретное устройство в сети.
Классы IPv4 (для общего понимания):
Класс A Диапазон 1.0.0.0 – 126.255.255.255 Кол-во хостов 16 млн Пример Корпоративные сети
Класс B Диапазон 128.0.0.0 – 191.255.255.255 Кол-во хостов 65 тыс Пример Университеты, крупные компании
Класс C Диапазон 192.0.0.0 – 223.255.255.255 Кол-во хостов254 Пример Домашние/офисные сети
CIDR (префиксная нотация): 192.168.1.0/24 — маска 255.255.255.0 (256 адресов, из них 254 хоста). Отличие от MAC: IP можно изменить, назначить вручную или через DHCP, а MAC «прошит» в сетевой карте.
7. Шлюз (Gateway)
Определение:
Шлюз по умолчанию (Default Gateway) — это устройство, которое обеспечивает выход из локальной сети в другие сети, обычно в интернет.
Роль шлюза:
- Принимает трафик, предназначенный для другой сети;
- Использует маршрутизацию (routing) для выбора пути передачи;
- Может выполнять NAT, firewall, DHCP, VPN и другие функции.
Пример:
Если ваш компьютер 192.168.1.100 хочет отправить пакет на сервер 8.8.8.8, он передаёт его шлюзу 192.168.1.1 (роутеру), который уже знает, куда дальше направить трафик.
Аналогия:
Шлюз — это как «выехать с подъездной дороги на шоссе».
В локальной сети вы можете «ездить» между соседями напрямую, но чтобы попасть за город (в интернет), нужен выезд — шлюз.
ИТОГОВОЕ РЕЗЮМЕ
Термин
Уровень OSI
Назначение
Пример
MAC
2
Уникальный физический адрес интерфейса
00:1A:2B:3C:4D:5E
IP
3
Логический адрес узла в сети
192.168.1.10
Порт
4
Номер приложения/службы
80 (HTTP)
Шлюз
3
Устройство, связывающее сети
192.168.1.1
Узел
все
Любое устройство в сети
ПК, маршрутизатор
Хост
3-7
Конечное устройство, работающее с IP
ноутбук, сервер
Сеть
-
Совокупность узлов и каналов
LAN, WAN, MAN
Типы сетей: LAN, WAN, MAN, PAN
1. PAN — Personal Area Network (Персональная сеть)
Определение:
PAN — это самая малая сеть, объединяющая устройства, принадлежащие одному пользователю в пределах нескольких метров.
Примеры:
- Смартфон ↔️ наушники Bluetooth
- Ноутбук ↔️ мышь или клавиатура по Bluetooth
- Телефон ↔️ Smart Watch
- USB-тетеринг между ПК и телефоном
Технические характеристики:
- Радиус: до 10 м (иногда больше при BLE 5.0);
- Скорость: от 1 до 24 Мбит/с (в зависимости от стандарта Bluetooth);
- Протоколы: Bluetooth, Infrared (IrDA), ZigBee, USB, NFC;
- Схема подключения: точка-точка или звезда.
Аналогия:
PAN — это личное пространство связи. Всё, что "на тебе и вокруг тебя" — от умных часов до гарнитуры.
2. LAN — Local Area Network (Локальная сеть)
Определение:
LAN — это сеть, охватывающая ограниченную территорию (офис, здание, кампус, дом).Она объединяет компьютеры и другие устройства для совместного использования данных и ресурсов.
Основные характеристики:
- Радиус: до 1 км;
- Скорость: от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с и выше;
- Среда: витая пара, оптика, Wi-Fi;
- Протоколы: Ethernet, Wi-Fi (802.11), ARP, STP, VLAN;
- Топологии: звезда, дерево, кольцо, mesh.
Типовые устройства:
- Коммутаторы (switch);
- Точки доступа (Access Point);
- Маршрутизаторы;
- Серверы, принтеры, камеры.
Преимущества:
- Высокая скорость;
- Низкие задержки;
- Простота управления;
- Контроль безопасности и доступа.
Пример:
Домашняя сеть — ноутбук, принтер и телевизор подключены к одному Wi-Fi-роутеру.
3. MAN — Metropolitan Area Network (Городская сеть)
Определение:
MAN — это сеть, охватывающая территорию города или крупного района, соединяющая несколько локальных сетей (LAN) между собой.
Примеры:
- Сеть провайдера, соединяющая районы города;
- Сеть между зданиями университета или компании;
- Сети муниципальных служб (видеонаблюдение, IoT).
Технические характеристики:
- Радиус: от 1 до 50 км;
- Среда: волоконно-оптические линии, радиорелейные каналы;
- Скорость: от сотен Мбит/с до десятков Гбит/с;
- Протоколы: MPLS, Metro Ethernet, SDH/SONET, DWDM;
Оборудование: маршрутизаторы, оптические мультиплексоры, коммутаторы уровня L2/L3.
Аналогия:
MAN — это как городская транспортная сеть, соединяющая районы (LAN) между собой скоростными магистралями.
4. WAN — Wide Area Network (Глобальная сеть)
Определение:
WAN — это сеть, охватывающая большие географические территории: страны, континенты, планету.Главный пример WAN — Интернет.
Основные характеристики:
- Радиус: от сотен километров до всего мира;
- Скорость: от десятков Мбит/с до терабит;
- Среда: оптоволоконные линии, спутниковые каналы, подводные кабели;
- Протоколы: IP, MPLS, BGP, PPP, Frame Relay;
- Устройства: маршрутизаторы, оптические транспондеры, магистральные коммутаторы.
Назначение:
- Объединение удалённых филиалов, дата-центров, облаков;
- Обеспечение доступа к Интернету;
- Передача данных между регионами и странами.
Преимущества:
- Глобальное покрытие;
- Надёжность через резервные маршруты;
- Масштабируемость.
Пример:
Связь между офисом в Киеве и сервером в Амстердаме через сеть оператора — это WAN. Сам Интернет — крупнейшая WAN в мире.
Тип сети: PAN
Полное название: Personal Area Network
Радиус действия: до 10 м
Примеры технологий: Bluetooth, USB, NFC
Пример использования: Смартфон ↔ Наушники
Тип сети: LAN
Полное название: Local Area Network
Радиус действия: до 1 км
Примеры технологий: Ethernet, Wi-Fi
Пример использования: Дом, офис
Тип сети: MAN
Полное название: Metropolitan Area Network
Радиус действия: 1–50 км
Примеры технологий: Metro Ethernet, MPLS
Пример использования: Сеть города, провайдер
Тип сети: WAN
Полное название: Wide Area Network
Радиус действия: 50+ км, глобально
Примеры технологий IP, MPLS, SDH, Internet
Пример использования Интернет, VPN между филиалами
Визуальная аналогия
| Сеть | Масштаб | Аналогия |
|---|---|---|
| PAN | 1 человек | Личные устройства |
| LAN | 1 дом / офис | Домашняя сеть |
| MAN | 1 город | Городская магистраль |
| WAN | 1 страна / мир | Глобальная сеть, Интернет |
💻Знакомство с командной строкой сети
(ipconfig / ifconfig / дополнительные утилиты)
1. Зачем это нужно
Командная строка — это инструмент для:
- диагностики соединений (IP, DNS, шлюз, интерфейсы);
- проверки корректности настроек;
- первичной диагностики проблем (“не пингуется”, “нет интернета”, “адрес не выдан”);
- управления сетевыми интерфейсами вручную.
Работа через CLI (Command Line Interface) быстрее и точнее, чем через GUI, особенно на серверах.
2. Команда ipconfig (Windows) Назначение: Отображает и управляет сетевыми параметрами интерфейсов Windows. Синтаксис:
ipconfig [параметры]
Основные примеры:
ipconfig Показать базовую информацию о сетевых адаптерах: IP, маска, шлюз ipconfig /all Подробная информация (включая MAC, DNS, DHCP, Lease time) ipconfig /release Освободить текущий IP, полученный от DHCP ipconfig /renew Запросить новый IP у DHCP-сервера ipconfig /flushdns Очистить кэш DNS-резольвера ipconfig /displaydns Просмотреть содержимое DNS-кэша
Пример вывода:
Ethernet adapter Ethernet0: Connection-specific DNS Suffix . : IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 192.168.10.24 Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 Default Gateway . . . . . . . . . : 192.168.10.1 DHCP Enabled. . . . . . . . . . . : Yes Physical Address. . . . . . . . . : 00-1A-2B-3C-4D-5E
Комментарий: Из этого вывода можно понять — есть ли DHCP, какой IP и маска у устройства, и куда идут пакеты (через какой шлюз). 3. Команда ifconfig (Linux, macOS) Назначение: Показывает и управляет сетевыми интерфейсами в Unix-подобных системах. (в новых дистрибутивах заменяется на ip addr из пакета iproute2). Синтаксис: ifconfig [интерфейс] [опции] Основные примеры: Команда Описание ifconfig Показать активные интерфейсы ifconfig -a Показать все интерфейсы, включая неактивные ifconfig eth0 up Включить интерфейс ifconfig eth0 down Выключить интерфейс ifconfig eth0 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0 up Назначить IP и запустить интерфейс
Пример вывода: eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.1.24 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255
inet6 fe80::a00:27ff:fe4e:66a1 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 08:00:27:4e:66:a1 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 5213 bytes 734910 (717.6 KiB)
TX packets 4121 bytes 598310 (584.4 KiB)
Комментарий: Здесь видно IP-адрес, маску, MAC, счётчики трафика и состояние интерфейса.
4. Новые утилиты: ip (замена ifconfig) Современные Linux-дистрибутивы используют: ip addr show ip link show ip route show Пример: ip addr show eth0 выведет IP, MAC, состояние интерфейса, IPv6 и т.д.
5. Дополнительные полезные команды
