Внутреннее устройство Linux

Мы еще не коснулись множества инструментов, которые могут быть использованы при отслеживании потребления сетевых ресурсов. Чтобы их применять, сначала необходимо понять, как устроена сеть. Именно к этому мы сейчас и перейдем.

9. Представление о сети и ее конфигурации

Создание сети — это установка соединения между компьютерами и пересылка данных между ними. Звучит достаточно просто, но, чтобы понять, как это работает, необходимо задать два главных вопроса.

• Каким образом компьютер, отправляющий данные, знает, куда их отправлять?

• Когда компьютер-адресат получает данные, как он догадывается о том, что он только что получил?

Компьютер отвечает на эти вопросы, используя набор компонентов, каждый из которых ответственен за определенный аспект отправки, получения и идентификации данных. Эти компоненты организованы в виде групп, которые формируют сетевые уровни, расположенные один над другим, чтобы создать законченную систему. Ядро Linux обращается с сетью подобно тому, как оно работает с подсистемой SCSI, описанной в главе 3.

Поскольку каждый уровень стремится быть независимым, есть возможность построить сети с помощью различных комбинаций компонентов. Именно здесь конфигурация сети может стать очень сложной. По этой причине мы начнем данную главу с рассмотрения уровней в очень простых сетях. Вы узнаете о том, как просматривать параметры вашей сети, а когда усвоите основы работы каждого уровня, вы будете готовы к изучению того, как самостоятельно конфигурировать эти уровни. Наконец, мы перейдем к таким сложным темам, как построение соб­ственных сетей и настройка брандмауэров. Пропустите этот материал, если ваши глаза начинают тускнеть; вы всегда сможете вернуться к нему позже.

9.1. Основные понятия о сети

Прежде чем разбираться с теорией сетевых уровней, взгляните на простую сеть, показанную на рис. 9.1.

Такой тип сети является повсеместным, подобным образом сконфигурировано большинство сетей в квартирах и небольших офисах. Каждый компьютер, подключенный к этой сети, называется хостом. Хосты подключены к маршрутизатору, который является хостом, способным передавать данные от одной сети к другой. Эти компьютеры (то есть хосты A, B и C) и маршрутизатор составляют локальную сеть (LAN, local area network). Подключения в локальной сети могут быть проводными или беспроводными.

Рис. 9.1. Типичная локальная сеть с маршрутизатором, который обеспечивает доступ в Интернет

Маршрутизатор подключен также к Интернету, изображенному на рисунке в виде облака. Поскольку маршрутизатор подключен одновременно и к локальной сети, и к Интернету, все компьютеры локальной сети также имеют доступ к Интернету через маршрутизатор. Одной из целей данной главы является описание того, каким образом маршрутизатор обеспечивает такой доступ.

Наша исходная точка обзора будет располагаться в компьютере с Linux, таком как хост А в локальной сети на рис. 9.1.

Пакеты. Компьютер передает данные по сети в виде небольших порций, называемых пакетами. Они состоят из двух частей: заголовка и полезной нагрузки. Заголовок содержит такую идентифицирующую информацию, как хосты происхождения/назначения и основной протокол. С другой стороны, полезная нагрузка — это реальные данные, которые компьютер собирается передать (например, код HTML или изображение).

Пакеты позволяют хосту взаимодействовать с другими хостами «одновременно», поскольку хосты могут отправлять, получать и обрабатывать пакеты в любом порядке, вне зависимости от того, откуда они поступили и куда направляются. Разбиение сообщений на небольшие части также облегчает нахождение и устранение ошибок, возникших при передаче.

В большинстве случаев вам не придется заботиться о переводе пакетов в данные, которые используют ваши приложения, поскольку в операционной системе есть необходимые для этого средства. Однако полезно узнать о роли пакетов в сетевых уровнях, к чему мы и приступаем.

9.2. Сетевые уровни

Полностью функционирующая сеть содержит полный набор сетевых уровней, называемый сетевым стеком. В любой действующей сети есть стек. Типичный интернет-стек выглядит следующим образом, от верхнего уровня к нижнему.

Прикладной уровень. Содержит «язык», с помощью которого общаются приложения и серверы. Как правило, это какой-либо протокол верхнего уровня. Самыми распространенными протоколами прикладного уровня являются: HTTP (Hypertext Transfer Protocol, протокол передачи гипертекстовых файлов; используется во Всемирной паутине), SSL (Secure Socket Layer, протокол защищенных сокетов) и FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов). Протоколы прикладного уровня часто могут сочетаться. Так, например, протокол SSL обычно используется в соединении с протоколом HTTP.