מדריך לגבי ציוד תקשורת, מושגים פופולריים - כל מה שרציתם לדעת, בואו תעשו סדר!

שלום שמי אסף. אני קורא באתר כבר זמן מה אז חשבתי שאתרום את שלי חזרה. אני מדריך לנושאי תקשורת נתונים בדגש על ציוד Cisco (הסמכות CCNA וכולי למי שמכיר). הנה מה שצריך לדעת ברשת הביתית, פחות או יותר. כל החומר נכתב על ידי במיוחד עבור אתר זה וחלים עליו זכויות יוצרין על פי חוקי ישראל.

נתחיל!

Hub \ רכזת - מכשיר "טיפש" שמחובר לחשמל ולמחשבים באמצעות כבלי רשת סדנטרטיים. המטרה שלו היא נטו לחבר בין מחשבים, והוא עושה זאת על ידי חיווט חשמל נטו. זאת אומרת שכאשר מחשב מסוים משדר, כל יתר המחשבים מקבלים את האות החשמלי שעובר דרך כבלי הרשת \ נחושת. כל מחשב בודק האם המידע מיועד אליו (על ידי הכתובת הפיזית \ Mac שרשומה על גבי כרטיס הרשת של המחשב) ואז מחליט האם לקרוא את המידע או לזרוק אותו. רכזת זהו ממש מפצל חשמלי ולא יותר! הרכזות הראשונות בכלל לא היו מחוברות לחשמל. הסיבות שהן מחוברות לחשמל בימנו זה בשביל הנוריות מקדימה, שהמשתמש יוכל לדעת מתי יש תעבורת נתונים.

תפקידי הרכזת:

1. שרשור מחשבים (מכיוון שלכבל רשת יש רק 2 קצוות)

2. שחזור האות הדיגיטאלי (המרחק המקסימאלי של כבל רשת סדנטרטי הוא עד 100 מטרים, באמצעות רכזת ניתן לשרשר הלאה את האות)

3. הצלבת שידור לקליטה

ב- 1990 אמרו ככה - ככל שנוסיף יותר ויותר מחשבים ל- Hub, ונמשיך לשרשר רכזות אחת לשנייה וכך נגדיל את הרשת - יהיו יותר ויותר התנגשויות. הרי מה קורה אם זוג מחשבים משדרים בדיוק בו-זמנית? המתח עולה על הקו והמידע נקטע ולא ניתן לפרש אותו. לאחר פרק זמן אקראי המחשבים לא בהכרח ישדרו מחדש את אותו המידע, זה כבר תלוי בגורמים נוספים, אבל לאחר אותו הפרק זמן האקראי המחשבים יוכלו לחזור ולשדר את מה שבא להם לשדר. הרעיון הוא שפרק הזמן האקראי הוא מחושב באופן אינדיוידואלי אצל כל מחשב ולכן לא תהייה התנגשות בשנית.

אז מה קרה ב- 1990? הרי היום לא תמצאו בכלל רכזות למכירה. איך אנו יוצאים מהמצב הזה של התנגשויות?

Switch - מתג - מכשיר עם זכרונות, מעבד, כניסת חשמל וכניסות\יציאות רשת. הרעיון שהוא ש"נמתג" (מושג חדש) את המידע ממחשב המקור למחשב היעד על בסיס אותן הכתובות Mac שהזכרנו קודם. הרי לא כולם בכלל צריכים לקבל את המידע שלי! אני יודע לאן אני רוצה להעביר את המידע שלי, אני יודע מה הכתובת שלו, אני רושם זאת בחבילת המידע שלי (כן..) ולכן המתג שבדרך לומד באופן אוטומטי מי מחובר עליו וכך הוא יודע איך להעביר את המידע בין מחשב למחשב. לכל כניסה או יציאה במתג נקרא ממשק, או פורט. למתג ממש טבלת Mac, שמורכבת מ- 2 עמודות סך הכל - מספר פורט ואילו כתובות Mac מחוברות לשם.

מכיוון שלמתג זכרון RAM, אין לו שום בעיה להעביר כמה נתונים שבא לו מכל מחשב לכל מחשב אחר ברשת במקביל. אין כבר דבר כזה התנגשויות, אך ורק אם הרשת היא לפי התקנים (לדוגמא ששום כבל הוא לא מעבר ל- 100 מטר) ואם כל הרשת מבוססת על מתגים ולא רכזות.

תפקידי המתג:

1. שרשור מחשבים

2. שחזור האות הדיגיטאלי

3. הצלבת שידור לקליטה

4. מיתוג החבילות לעבר יעדן בלבד

5. מתגים מסוימים (בעיקר תעשייתיים) מספקים גם שירותים מתקדמים כמו VLANs, STP, וכולי וכולי.

כתובות MAC - Media Access Control - כתובות "פיזית", שלמעשה נשמרת בזיכרון ה- ROM על כרטיס הרשת. זיכרון זה לא נמחק כשסוגרים את החשמל. אם מחליפים כרטיס רשת הכתובת MAC משתנה. ניתן לראות את כתובת זו על ידי כניסה ל- Command Prompt (על ידי לחיצה על ה- RUN, ואז הקלדת cmd). שם נקליד ipconfig /all. מה שאנו מחפשים נקרא Physical Address. זוהי כתובת בעלת 12 סימנים הקסדצימאלים (למי שלא מכיר, לא נורא - סך הכל במקום 10 ספרים, 0 עד 9, יש לנו גם אותיות בין A ל- F, זאת אומרת 16 ספרות סך הכל). במילים אחרות הכתובת מורכבת מ- 12 סימנים שהם יכולים להיות גם מספרים וגם אותיות. הכתובת מחולקת ל- 2! ה- 6 ספרות הראשונות הן קוד יצרן (Intel, Dell וכולי) והחצי השני זה כבר מספר מזהה. דוגמא לכתובת: 00-1F-D0 - 20-AA-66. הכרטיס רשת שלי הוא של Realtek, אז קוד היצרן של Realtek הוא 00-1F-D0.

כתובת IP - Internet Protocol - זוהי כבר כתובת "לוגית". זאת אומרת שהיא נשמרת בזיכרון ה- RAM, בתוך מערכת ההפעלה. כשמכבים את המחשב היא "נעלמת". כתובת זו יותר מוכרת ונראית לדוגמא ככה: 10.0.0.1. היא בעלת 32 סיביות, או למי שלא מבין (ולא נורא בכלל) 4 מספרים שמופרדים על ידי נקודות. כל מספר נע בין 0 ל- 255. למה אני צריך עוד כתובת? תחשבו אם אליעזר (כן, אליעזר) מהוד השרון רוצה לשלוח מכתב לדרור מנתניה. יש לנו גם מדינה, גם עיר, גם מיקוד, גם כתובת, וגם מספר בית. המון המון המון נתונים בשביל שמערכת הדואר תוכל להגיע לדרור בנתניה. לא ניתן לעשות זאת באמצעות כתובות MAC בלבד! כתובת MAC היא "שטוחה", היא כמו תעודת זהות. כתובת IP למעשה מחולקת ל- 2: שם רשת (NetID) ושם מחשב (HostID). קודם כל מגיעים לרשת הנכונה על פי שם הרשת, ואז כבר כשהגענו לרשת היעד נשתמש ב- HostID וגם בכתובת ה- MAC בשביל להגיע למחשב הספציפי שרצינו להגיע אליו.

לדוגמא, ספציפית הכתובת 10.0.0.1 מחולקת ככה: חלק הרשת הוא 10, וחלק המחשב הוא 0.0.1. זאת אומרת שזוהי בדיוק הכתובת הראשונה ברשת, כאשר הכתובת האחרונה היא 10.255.255.255. אז איך נידע מה החלוקה לשם הרשת ושם המחשב? ראשית, על פי ה- Class. ישנם 5 קלאסים, אנו נתמקד ב- 3. כתובת שהיא מסוג Class A זוהי כמו הכתובת שהראתי. זאת אומרת שרק החלק הראשון הוא שם רשת, כל היתר זה שם המחשב. Class B זה חצי חצי, ו- Class C זה אומר 3 חלקי כתובת לשם הרשת, והאחרון לשם המחשב. איך יודעים לאיזה Class הכתובת שייכת? על פי המספר בהתחלה.

0 - 127 - Class A

128 - 191 - Class B

192 - 223 - Class C

זאת אומרת שהכתובת 150.100.50.3 היא איזה קלאס? Class B! מכיוון שהמספר בהתחלה נופל בין 128 ל- 191. מה שם הרשת? 150.100.0.0. הכתובת הראשונה היא 150.100.0.1, והאחרונה היא 150.100.255.255.

הדרך השנייה (והמודרנית או הקובעת למעשה בימינו) היא ה- Subnet Mask. מסכת הרשת נראית גם כמו כתובת IP, זאת אומרת שהיא מורכבת מ- 4 מספרים בין 0 ל- 255 שמופרדים על ידי נקודות. המסכה של Class A זה 255.0.0.0. המסכה של Class B זה 255.255.0.0. המסכה של Class C זה 255.255.255.0. כרגע לא נדבר יותר על הנושא מכיוון שהוא לא קריטי להבנה של הדברים.

אז דיברנו קודם על העברת חבילות ממקום למקום. מי עושה את הפעולה הזאתי של העברת החבילות \ מנות \ פקטות (הכל אותו החרטא) ממקום אחד באינטרנט למקום אחר באינטרנט?

הנתב \ Router - היסטורית מכשיר בעל כניסת רשת אחת ויציאה אחת החוצה (כמו כבלים או ADSL, לדוגמא). זהו השער שלי החוצה. מה זאת אומרת? בשביל לקרוא לאח שלי בבית אני יכול פשוט לצעוק לו, בשביל לקרוא לחבר שלי בשכונה אני כבר ארים את הטלפון... אז מה הנתב עושה? מחבר את הרשת שלי (ה- NetID שלי) לרשתות אחרות. זהו. מפריד בין רשתות לוגיות. תפקידו העיקרי הוא לנתב מידע שיוצא מהרשת שלי לרשת היעד המתאימה. הרי האינטרנט מורכב מהמון, המון נתבים ויש המון דרכים שונות להגיע ממקום למקום. איזה דרך נבחר? זהו תפקידו של הנתב. במה זה תלוי? בנתב עצמו, איזה פרוטוקול ניתוב מותקן עליו, מה הגדירו בו, ואפילו תוכנת \ מחשב המקור יכול לבקש ניתוב בדרך מסוימת.

כל מחשב חייב לדעת מי היציאה שלו החוצה לאינטרנט! לכן לכל מחשב מוגדר שער ברירת מחדל, או Default Gateway. זוהי בעצם הכתובת של הנתב. שימו לב! לנתב יש יותר מכתובת IP אחת. למעשה, לנתב יש כתובת IP עבור כל ממשק. במקרה שלנו, כתובת IP עבור ממשק הרשת שפונה לעבר המחשבים (שזהו למעשה ה- Default Gateway עבור על המחשבים, זה מה שמוגדר אצלם), וכתובת נוספת של יציאת האינטרנט (ADSL או כבלים).

תפקידי הנתב:

1. קביעת המסלול האידאלי מהמקור אל היעד

2. המרה בין טכנולוגיה לטווחים קצרים (כמו כבלי רשת או Wi-Fi) לטכנולוגיה לטווחים ארוכים (כמו ADSL או כבלים).

כדי להגדיר כתובת IP, מסכת רשת, שער ברירת מחדל (Default Gateway להזכירכם) נלחץ כפתור ימני על הרשת שלי, מאפיינים, נלחץ על TCP\IP או IPv4, ונגיע למסך הבא:

אם קראתם בקפידה הכל צריך להיות ברור לכם חןץ מה- DNS. זהו פשוט שרת של הספק שלכם שמתרגם שמות של אתרים (כמו http://www.walla.com) לכתובות IP. בסופו של דבר אתרי אינטרנט יושבים על מחשבים, או שרתים, שגם להם כתובות IP. אם תגלו את הכתובת IP של walla (אז התרגיל הזה אני אשאיר לכם) ותקישו אותו בדפדפן תראו שזה גם עובד!

מכאן אנו עוברים בצורה טבעית לנושא הבא - כתובות IP פנימיות וכתובות IP חיצוניות:

אם יש לכם בבית מחשב 1, והוא מחובר באמצעות חייגן ישירות לאינטרנט (דרך מודם) אז הוא מקבל כתובת חיצונית \ אמיתית \ שכורה \ Public לאינטרנט. זאת כתובת שניתנת לכם על ידי ספק האינטרנט שלכם והיא עולה כסף לספק, ולכן גם לכם.

אם יש לכם בבית כמה מחשבים, זה כבר סיפור אחר. לכל מחשב יש כתובת פנימית, זה בכלל לא משנה אם הוא קיבל אותה באופן אוטומטי או לא (זאת בהמשך). לדוגמא: 192.168.0.1. גם לרגל הפנימית של הנתב יש כתובת פנימית, וזוהי השער ברירת מחדל עבור כל המחשבים. זוהי היציאה שלהם החוצה. לנתב שלכם גם תהייה כתובת חיצונית, בדיוק כמו שהיה לכם למחשב שהתחבר באמצעות חייגן. הכתובת זאתי פשוט תשב על הרגל החיצונית של הנתב. זאת הכתובת שאתם משלמים עליה. גם כתובת זו יכולה להשתנות \ להיות דינאמית.

תמונה כדי שהכל יהיה יותר ברור:

לכתובות פנימיות יש טווח מוגדר, כדי שלא יהיה בלבול. הטווחים החוקיים הם:

10.0.0.0 - 10.255.255.255

172.16.0.0 - 172.31.255.255

192.168.0.0 - 192.168.255.255

הגדרה: אין קשר בין כתובות IP פנימיות\חיצוניות לסטטיות\דינאמיות. אבל רגע, מה זה בכלל כתובת דינאמית?

כתובות IP סטטיות ודינאמיות:

למה הכתובת שלי בכלל צריכה להשתנות? פשוט מאד, כתובות IP זה משהו שהולך ונגמר. יש המון שיטות שצצו עם השנים למגר את התופעה, אחת מהן הן כתובות דינאמיות. אז מה זאת אומרת? לדוגמא, כל פעם שאתם מתנקתים אתם מקבלים כתובת IP אחרת. אין שום בעיה עם זה, זה לא דופק שום דבר. מה הרעיון הגדול? במקום שספקית כמו בזק-בין לאומי עם 2 מליון לקוחות (ככה הם מפרסמים בימינו לא) יקנו גם 2 מיליון כתובות IP, הם קונים (או שוכרים, למעשה) הרבה-הרבה פחות. כמה? על פי כמות המשתמשים שהם חוששים שיגלשו בו-זמנית. ככה ניתן לחסוך כתובות, לא ברמה של משתמש הקצה - אלא ברמה של הספקיות.

ניתן לבצע חלוקת כתובות דינאמיות ברשת פנימית, כמו שנתבים ביתיים לרוב מבצעים (זאת בהמשך), או גם ברשת ציבוריות כמו שספקיות האינטרנט למעשה נותנות למשתמש הקצה כתובת אחת חיצוניות באופן דינאמי.

ניתן לשלם עבור כתובת סטטית, במידה ובא לכם.

שימו לב שכתובת דינאמית מישהו מגדיר לכם. הנתב הקרוב אליכם, או שרת DHCP, שזה בדיוק תפקידו. למעשה בנתבים ביתיים רץ תהליך שהוא שרת DHCP.

מתי נשתמש בכתובת סטטית, ומתי בדינאמית? אז משתמשי קצה הם לדוגמא המקרה הקלאסי שבו נשתמש בכתובת דינאמית. זה חוסך לנו בכתובות, וזה גם יכול להיות יותר קל ברשת הביתית מכיוון שלמשתמש הממוצע אין מושג איך להגדיר לעצמו כתובת. מתי נשתמש בכתובת סטטית? לרוב עבור שרתי תכנים. מה היה קורה אם כל יום המספר של קופת-חולים מכבי היה משתנה? לעולם לא היינו משיגים אותם כמו שצריך. לכן, לרוב, שרתי Web, שרתי דואר, שרתי קבצים וכולי מקבלים הקצאה סטטית של כתובת. זאת אומרת שיש להם ממש כתובת IP קבועה משל עצמם.

הערה: שימו לב שגם הרעיון של כתובות פנימיות וחיציוניות חוסך לנו בכתובות IP. היום אם תתקשרו לבזק ותגידו להם שאתם פותחים בית-עסק של 500 מחשבים, הם יגידו לכם סבבה, בוא תקנה את הציוד הזה והזה, ואת הכתובת IP הזו. כן - כתובת IP אחת. אולי 2 אם תשלמו יותר. הרי אמרנו שמספיק לי כתובת שכורה \ חיצונית אחת על הרגל החיצונית של הנתב, ומה שקורה בתןך הרשת הפנימית שלי זה כבר העסק שלי. שם נשים כתובות IP פנימיות, שהן לא חוקיות לניתוב באינטרנט החיצוני.

ועכשיו, סוף סוף - ניגש לנתב הביתי:

בתעשייה, כמו שאומרים, נהוג להפריד בין התפקידים של מתג לנתב. מה שכל-כך מבלבל אנשים, וזה מובן לחלוטין, שלמעשה הנתב הביתי שאתם קונים בימינו ב- 100 שקל באופיס-דיפו משלב בין כל הדברים שלמדנו. זאת אומרת שהוא מתג, מכיוון שיש לו לדוגמא 4 כניסות רשת, והוא מבצע כל מה שלמדנו שמתג מבצע, אבל גם יש לו חיבור החוצה, זאת אומרת שהוא גם נתב. לרוב תהיה לו גם כניסה אלחוטית כדי שנוכל לחבר לפטופים למיניהם.

הנתב הביתי הסדנטרטי בא מוגדר מראש עם כל מה שאנחנו צריכים. יש לו כבר כתובת IP פנימית שרשומה לרוב על הקופסא או בחוברת ההוראות, הוא מריץ שרת DHCP, אז הוא מחלק כתובות IP, מסכות רשת, ו- Default Gateway באופן אוטומטי לכל מי שמתחבר אליו, הוא יודע להמיר בין כתובות פנימיות לחיצוניות (מה שנקרא NAT או PAT), הוא ממיר בין טכנולוגיות, הוא מריץ Firewall בשביל אבטחה, בקיצור - סיפור שלם!

זהו!

אילו הם כל המושגים הבסיסיים (לטעמי) שאנו צריכים לדעת ברשת הביתית שלנו. אני מקווה שהמאמר (?) עשה סדר למישהו. לגבי מושגים מתקדמים - צפו ל- Thread נפרד.

הערה: כתבתי את ההודעה על המקום. אם יש (ואני בטוח שיש) שגיאות תחביריות\שגיאות כתיב אני אשמח לערוך את ההודעה. שגיאות מקצועיות אני מבטיח שאין, אולם מה שנקרא - לא כל האמת כתובה. כמובן שיש עוד המון מה לדעת. מי שחולק על פסיק ממה כתבתי מוזמן להגיב ואני אוכיח לו שהוא טועה.

לעורכים: אני אשמח אם תעשו "Sticky" להודעה זו כדי שכולם יוכלו להנות ממנה.

אסף מילר - 2009 - כל הזכויות שמורות. יענטו, אל תפיצו את המידע הזה כאילו אתם כתבתם אותו יא זבלים.

כל הכבוד אסף, אני החכמתי.

כל הכבוד על היוזמה, לינק למדריך הוסף לסטיקי