Если вы заинтересованы настройкой системы и, в частности, ее производительностью, книга Брендана Грегга (Brendan Gregg) Systems Performance: Enterprise and the Cloud («Производительность системы: предприятие и облако») (Prentice Hall, 2013) содержит намного больше подробностей.

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.