Kompüter şəbəkələri: dərindən

Murad Bakıdan brauzerdə https://www.example.com yazır. Yarım saniyədə onlarla şey baş verir: ad IP-ünvana çevrilir, TCP əlaqəsi qurulur, TLS açarları razılaşdırılır, HTTP sorğusu göndərilir və cavab yüzlərlə paket şəklində qayıdır. Bu dərsdə məktəb səviyyəsindən bir addım irəli gedib bu prosesin hər mərhələsini dəqiq hesablamalarla öyrənəcəyik.

Səviyyəli modellər: OSI və TCP/IP

Göndərəndə hər səviyyə aşağıdakına öz başlığını əlavə edir (inkapsulyasiya): HTTP mesajı TCP seqmentinə (portlarla), o, IP paketinə (IP-ünvanlarla), o da Ethernet kadrına (MAC ünvanlarla) qoyulur. Qəbul edəndə başlıqlar tərs sıra ilə çıxarılır. Hər səviyyə yalnız öz qonşusu ilə danışır — Wi-Fi-ı kabelə dəyişmək HTTP-yə heç təsir etmir.

IP-ünvanlama və alt şəbəkələr

IPv4 ünvanı 32 bitdir və dörd oktet kimi yazılır: 192.168.10.77. CIDR yazılışında /n ünvanın ilk n bitinin şəbəkə hissəsi, qalan 32 − n bitin isə host hissəsi olduğunu göstərir. Şəbəkə ünvanı = IP AND maska (bütün host bitləri 0), yayım ünvanı — bütün host bitləri 1. Bu iki ünvan qurğulara verilmir.

import ipaddress

net = ipaddress.ip_interface('192.168.10.77/26').network
hosts = list(net.hosts())
print(net, net.netmask, net.broadcast_address)
print('hosts:', len(hosts), 'from', hosts[0], 'to', hosts[-1])

start = ipaddress.ip_address('192.168.1.0')
for need in [100, 50, 20]:
    host_bits = (need + 1).bit_length()
    sub = ipaddress.ip_network(str(start) + '/' + str(32 - host_bits))
    print(need, 'hosts ->', sub, 'capacity', sub.num_addresses - 2)
    start = sub.broadcast_address + 1
print('left over from', start)

for a in ['10.1.2.3', '172.20.5.1', '8.8.8.8']:
    print(a, 'private' if ipaddress.ip_address(a).is_private else 'public')

192.168.10.64/26 255.255.255.192 192.168.10.127
hosts: 62 from 192.168.10.65 to 192.168.10.126
100 hosts -> 192.168.1.0/25 capacity 126
50 hosts -> 192.168.1.128/26 capacity 62
20 hosts -> 192.168.1.192/27 capacity 30
left over from 192.168.1.224
10.1.2.3 private
172.20.5.1 private
8.8.8.8 public

Nəqliyyat: TCP və UDP

DNS, HTTP və TLS

1. 1
   DNS

   Brauzer keşə baxır, sonra rekursiv həlledici (adətən provayderin) kök serverdən .com serverinin, ondan example.com-un səlahiyyətli serverinin ünvanını öyrənir və A (IPv4) və ya AAAA (IPv6) qeydini alır. Cavab TTL müddətinə keşlənir. Adətən UDP, port 53.

2. 2
   TCP

   Serverin 443 portu ilə SYN, SYN-ACK, ACK — bir RTT.

3. 3
   TLS 1.3

   Müştəri dəstəklədiyi şifrləri və açar payını göndərir; server öz açar payını, CA tərəfindən imzalanmış sertifikatını və imzanı qaytarır. Brauzer sertifikat zəncirini yoxlayır, hər iki tərəf (EC)DHE ilə ortaq seans açarını hesablayır — adətən bir RTT.

4. 4
   HTTP

   Şifrələnmiş kanalda GET / sorğusu və status kodlu cavab: 200 OK, 301 köçürülüb, 404 tapılmadı, 500 server xətası. Bütün məlumat simmetrik açarla (məsələn, AES-GCM) şifrələnir.

GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.example.com
Accept: text/html

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Length: 1256
Cache-Control: max-age=3600