Вопросы на собеседовании: Сетевой инженер

Модель OSI включает физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительский и прикладной уровни.

• Физический уровень передаёт биты в виде электрических, оптических или радиосигналов.
• Канальный уровень работает с локальными кадрами и MAC-адресацией, а сетевой отвечает за логическую адресацию и маршрутизацию.
• Транспортный уровень обеспечивает сквозную доставку, а верхние три поддерживают сеансы, представление данных и прикладные сервисы.

Модель TCP/IP объединяет сетевые функции в уровни сетевого доступа, интернета, транспорта и приложений.

• Уровень сетевого доступа примерно соответствует физическому и канальному уровням OSI.
• Уровень интернета соответствует сетевому уровню OSI, а транспортный напрямую соответствует транспортному.
• Прикладной уровень TCP/IP объединяет сеансовый, представительский и прикладной уровни OSI.

При инкапсуляции каждый уровень добавляет служебную информацию к данным приложения по мере их движения вниз по сетевому стеку.

• Транспортный уровень добавляет заголовок TCP или UDP, создавая сегмент или датаграмму.
• IP добавляет адреса источника и назначения, формируя пакет.
• Ethernet добавляет заголовок и завершающее поле кадра для локальной доставки, а получатель снимает эти слои в обратном порядке.

Кадр является единицей канального уровня, пакет относится к сетевому уровню, а TCP-сегмент к транспортному.

• Ethernet-кадры содержат MAC-адреса источника и назначения для одного локального канала.
• IP-пакеты содержат логические адреса для передачи через маршрутизируемые сети.
• TCP-сегменты несут номера портов, порядковые номера, флаги и данные приложения внутри IP-пакетов.

MAC-адрес идентифицирует сетевой интерфейс для доставки на канальном уровне в локальном сегменте сети.

• Ethernet обычно использует 48-битные MAC-адреса источника и назначения.
• Коммутаторы изучают MAC-адреса источников и пересылают кадры по своей таблице MAC-адресов.
• Маршрутизаторы заменяют локальный заголовок кадра на каждом переходе, поэтому MAC-адреса обычно меняются, а конечные IP-адреса сохраняются.

Unicast направлен одному получателю, broadcast всем узлам широковещательного домена, а multicast заинтересованной группе.

• Большая часть клиент-серверного трафика является unicast между конкретными адресами.
• Broadcast в Ethernet и IPv4 не проходит через маршрутизаторы и используется, например, протоколом ARP.
• Multicast применяет групповые адреса и требует управления членством и пересылкой групп со стороны получателей и сетевых устройств.

Коммутатор изучает MAC-адреса источников на входящих портах и использует таблицу для выбора выходного порта по адресу назначения.

• Известный unicast-кадр отправляется только через порт, связанный с адресом назначения.
• Неизвестный unicast рассылается внутри VLAN через все порты, кроме входного.
• Изученные записи устаревают и удаляются, чтобы таблица адаптировалась к перемещению или исчезновению устройств.

Домен коллизий объединяет устройства, чьи одновременные Ethernet-передачи могут конфликтовать, а широковещательный домен охватывает получателей кадра broadcast второго уровня.

• Каждый full-duplex порт Ethernet-коммутатора фактически является отдельным доменом коллизий.
• Все порты одного VLAN обычно входят в один широковещательный домен.
• Маршрутизаторы и интерфейсы третьего уровня разделяют широковещательные домены, а концентраторы не разделяют домены коллизий.

STP предотвращает петли второго уровня, переводя избыточные пути между коммутаторами в топологию без циклов.

• У Ethernet-кадра нет ограничения числа переходов, поэтому физическая петля может вызвать широковещательный шторм и нестабильность MAC-таблиц.
• Коммутаторы выбирают root bridge и рассчитывают предпочтительные пути к нему.
• Избыточные порты могут оставаться заблокированными и перейти в forwarding при изменении активной топологии.

Эти топологии описывают физическое или логическое расположение узлов и связей сети.

• В звезде конечные устройства подключаются к центральному устройству, что типично для Ethernet LAN.
• Шина использует одну общую магистраль, а в кольце каждый узел соединён с двумя соседями.
• Ячеистая топология предоставляет несколько взаимных соединений для отказоустойчивости, но требует больше линий и портов.

Категории витой пары задают проверенные характеристики, которые поддерживают определённые скорости и частоты Ethernet на установленных расстояниях.

• Cat5e обычно поддерживает Gigabit Ethernet на расстоянии до 100 метров.
• Cat6 работает на более высокой частоте и может передавать 10 Gigabit Ethernet на меньших расстояниях.
• Cat6A рассчитан на 10 Gigabit Ethernet до 100 метров и лучше защищён от перекрёстных помех.

Оптоволокно выбирают для больших расстояний, высокой пропускной способности, электрической изоляции и устойчивости к электромагнитным помехам.

• Многомодовое волокно распространено на коротких линиях внутри зданий и дата-центров, а одномодовое работает на гораздо больших расстояниях.
• Медный Ethernet обычно дешевле для коротких подключений устройств и может передавать питание по технологии Power over Ethernet.
• Тип волокна, разъём, длина волны и трансивер должны быть совместимы на обоих концах.

Скорость задаёт скорость передачи сигналов, а duplex определяет возможность одновременной передачи в обоих направлениях.

• Full duplex позволяет одновременно отправлять и принимать данные и исключает коллизии на коммутируемой линии.
• Half duplex разделяет время передачи и использует механизм обработки коллизий.
• Auto-negotiation обычно следует включать на обоих концах, поскольку несовпадение настроек может привести к низкой скорости и ошибкам интерфейса.

IPv4-адрес является 32-битным логическим адресом, сетевую и узловую части которого определяет длина префикса.

• Он записывается четырьмя десятичными октетами от 0 до 255.
• Сетевая часть определяет подсеть, а оставшиеся биты идентифицируют интерфейс внутри неё.
• Маршрутизаторы пересылают пакеты по префиксам назначения, а не рассматривают весь адрес как один плоский идентификатор.

Маска подсети отмечает, какие биты IPv4-адреса принадлежат сетевому префиксу, а какие узловой части.

• Единичные биты маски обозначают сетевую часть, после них идут нулевые биты узлов.
• Маска 255.255.255.0 эквивалентна префиксу /24.
• Узел использует маску, чтобы решить, находится ли адрес назначения локально или пакет нужно отправить маршрутизатору.

CIDR записывает IP-префикс как адрес и число сетевых битов после косой черты, например 192.0.2.0/24.

• Большая длина префикса оставляет меньше битов узлов и создаёт меньшую подсеть.
• CIDR заменил фиксированные классовые границы префиксами переменной длины.
• Одна запись используется и для деления сети на подсети, и для агрегации маршрутов между сетями.

В сетевом адресе все биты узлов равны 0, а в широковещательном все они равны 1.

• Побитовое AND адреса узла и маски подсети даёт сетевой адрес.
• Широковещательный адрес является наибольшим адресом подсети.
• В обычной подсети пригодные адреса узлов лежат между этими двумя зарезервированными адресами.

Частными диапазонами IPv4 являются 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16.

• Интернет-маршрутизаторы обычно не маршрутизируют эти адреса глобально.
• Организации могут повторно использовать их внутри сети без получения уникального публичного пространства.
• Для доступа частных узлов в интернет на границе сети обычно применяется NAT.

Публичные IP-адреса глобально уникальны и маршрутизируются в интернете, а частные предназначены для внутренних сетей.

• Распределение публичных адресов координируют регистраторы и поставщики услуг.
• Частные диапазоны могут повторно использовать разные организации, поэтому они не уникальны глобально.
• NAT может транслировать адреса частных узлов в публичные, но не делает исходный частный адрес маршрутизируемым в интернете.

Default gateway является адресом маршрутизатора, который узел использует для адресов назначения вне своей непосредственно подключённой подсети.

• Интерфейс gateway должен быть доступен в локальном сегменте узла.
• Узел определяет локальный MAC-адрес gateway и отправляет кадр ему, сохраняя удалённый IP-адрес назначения.
• Если более точного маршрута нет, а gateway недоступен, связь за пределами подсети не работает.