Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.

После нескольких статей по сетям, появились комментарии, которые говорят о том, что всё банально, другие комментарии показывают о недостатке информации. Это хорошо, когда Вы пишите, что Вам непонятно, тогда это можно дополнить и все. Тема сегодняшней статьи - это маршрутизация между локальными и глобальными сетями.

Лока́льная вычисли́тельная сеть — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт)
Обозначается очень часто как LAN (лан) или ЛВС (локальная вычислительная сеть)
Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.
пример локальной сети

Любая локальная сеть, входит в общую глобальную сеть (как правило)

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающаябольшие территории и включающая в себя большое число компьютеров.
ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они нинаходились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Для разграничения таких сетей используются разные адреса сетей, для логического разделения, а физически они соединены через маршрутизатор, который может быть в виде отдельного компьютера с двумя сетевыми платами.

Маршрутиза́тор) — специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур.

Теперь по подробнее, маршрутизатор - это по сути устройство, направляющие пакеты с одного порта на другой или наоборот блокирующие пакеты

Например, Вы перемещаетесь по дому, у Вас есть один лифт, соответственно, вы между этажами по одному человеку спокойно перемещаетесь. Это будет локальная сеть и в рамках одного дома (одной локальной сети) Вам достаточно знать номер квартиры и соответственно номер этажа. Если у Вас в доме 10 этажей и всего 40 квартир, то думаю лифт вполне справится с поставленной задачей. Если этажей будет 25, а квартир на этаже будет по 20 штук и лифт так же возит по одному пассажиру, то тут уже будут сложности. Если люди будут ходить друг другу в гости, то эта одна история, лифт будет кататься между этажами постоянно. А в момент с утра когда люди массово выходят их дома, или вечером, когда возвращаются, лифт не будет справляться, будет большая очередь, на первом этаже, и несколько небольших очередей на каждом этаже. Тогда необходимо добавлять второй лифт, или увеличивать место в лифте, лучше и то и другое. Но это на самом деле локальные проблемы,самое главное для нас это выход на улицу - в глобальную систему.

Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.

В данном случае дверь в подъезд - это шлюз, через который вы входите в дом или наоборот выходите. При этом физически шлюзом будет дверь, а логическим ограничением будет домофон или консьерж. Причем консьержа (маршрутизатора ) можно настроить по разному, он будет пропускать только по запросу пользователей или пускать всех подряд, или будет спрашивать секретное слово. Так же и Вас может не выпускать, например если это не дом, а больница. Кому-то можно выходить,а кому то нет.

Теперь рассмотрим в чём разница, когда Вы перемещаетесь по дому, Вам достаточно знать внутренний адрес квартиры, так как адрес дома остается неизменным. В данном случае адрес дома (страна, регион, город улица, номер дома) будет глобальным адресом, кстати для облегчения сортировки на почте используют почтовый индекс. И вот Вы решили поехать в другой район города или другой город. На вашем этапе будут встречаться ключевые развязки - это и будут места маршрутизаторов. Думаю на Вашем пути от дома до работы будет 5-10 ключевых развязок. Вы конечно, едите по памяти или по указателям, как ориентируются маршрутизаторы. Их (маршрутизаторы) можно разделить на несколько видов - магистральный, те через которые идут основные потоки информации, можно сравнить с глобальных развязками между странами или крупными городами, пограничные маршрутизаторы, как раз те которые подключены к внешним и внутренним большим сетям (корпоративным, районным сетям) и внутренние, те которые стоят в небольших компаниях или частных домах. Основная задача у маршрутизатора - это работа с таблицей маршрутизации. Это ключевой момент, именно по ней и идет организация трафика и перенаправление пакетов.

Сама таблица имеет своеобразную структуру, но для начала рассмотрим её в простом виде. Она содержит несколько записей. Ключевые записи содержат информацию о соседних сетях и портах, на которых эти сети расположены.Еще ряд записей содержит информацию о тех сетях, которые находятся за соседними маршрутизаторами, то есть через один два шага от текущих сетей и опять же на каких портах. И есть чтрока, которая показывает на "путь по умолчанию" - адрес на который надо отправлять пакет, если адрес сети неизвестен. Как это работает.

Предположим Вы из локальной сети 10.10.10.0/24 отправили пакет по адресу 8.8.8.8 Ваш ближний маршрутизатор не знает про адрес 8.8.8.8, он может знать только про сети 10.10.10.0/24, 10.10.11.0/24 и например 10.10.0.0/16, тогда он отправит пакет по по умолчанию на сеть 10.10.0.0/16, следующий маршрутизатор отправит еще дальше, и так до следующего, который будет на выходе из локальной сети 10.0.0.0/8 и который будет знать в каком направлении отправить пакет, чтобы попасть в сеть 8.0.0.0/8

Стоит отметить, что на разных портах маршрутизатора, не может быть одинаковые сети, это исключено.

Теперь о том как одинаковые адреса могут попадаться в одной глобальной сети. В глобальной сети, все адреса уникальны, не может быть одинакового адреса. но есть адреса зарезервированные под локальные сети их в глобальной сети нет, так как одинаковый адрес не может быть на разных портах. к таким адресам относятся:

10.0.0.0/8 класс А

172.16.0.0/16 класс В

192.168.1.0/24 класс С

Как устроен Internet. Локальные и глобальные сети.
пример разных сетей с одинаковыми подсетями,

Эти адреса относятся к "серым" и используются специально под локальные сети. Мы видим, что в сеть интернет "смотрят" уникальные адреса, выданные провайдером, а в локальной сети используются те адреса, которых точно нет в сети internet.

Основная идея статьи в том, что все локальные подсети имеют одинаковые адреса, а связь с внешней сетью происходит через маршрутизатор, выполняющий роль шлюза. Сама сеть интернет образуется сетью маршрутизаторов, которые через таблицы маршрутизации вычисляют какой пакет в каком направлении отправлять.

Данный материал будет рассмотрен подробней. Если есть вопросы, обязательно пишите.