Шпаргалка: основи мереж

OSI (7 шарів)

Модель для навчання: фізичний → канальний → мережевий → транспортний → сеансовий → представницький → прикладний. Кожен шар обслуговує шар вище.

Запамʼятайте знизу вгору: фізика, кадри (L2), маршрути (L3), наскрізна доставка (L4), решта — додатки.

TCP/IP (4 шари)

Практичний стек інтернету: канальний (L2), інтернет/IP (L3), транспортний TCP/UDP (L4), прикладний (HTTP, DNS…).

Інкапсуляція: дані додатку → TCP/UDP-заголовок → IP-заголовок → Ethernet-кадр.

PDU на шарах

Імена «одиниці» даних: біт → кадр → пакет → сегмент/датаграма → повідомлення. Допомагає читати tcpdump і схеми.

HTTP запит/відповідь

Текстовий протокол поверх TCP (зазвичай порт 80/443). Метод (GET, POST…), URL, заголовки, необовʼязкове тіло; відповідь — код стану, заголовки, тіло.

1xx інфо; 2xx OK; 3xx перенаправлення; 4xx помилка клієнта; 5xx помилка сервера. GET — ідемпотентний, без зміни стану; POST — створення/дія.

HTTPS

HTTP + TLS: шифрування, перевірка сервера (сертифікат). Порт 443. SNI — імʼя хоста в TLS-рукостисканні для віртуальних хостів.

DNS

Імʼя → IP (і навпаки). Ієрархія: корінь → TLD → авторитативний. Резолвер кешує TTL.

A/AAAA — IPv4/IPv6; CNAME — псевдонім; MX — пошта. dig example.com або nslookup — перевірка записів.

Keep-alive і HTTP/2

Одне TCP-зʼєднання — багато запитів (менше рукостискань). HTTP/2 — мультиплексування потоків в одному зʼєднанні.

TCP

Надійна доставка потоку байтів між процесами: порядок, повторна передача, керування потоком. Орієнтований на зʼєднання — спочатку рукостискання.

Порти 0–65535; добре відомі 0–1023. Сокет = IP + порт + протокол.

UDP

Датаграма без гарантій: швидше, менше накладних витрат. DNS, VoIP, потокове відео, QUIC поверх UDP.

Немає зʼєднання — відправили й забули; втрати й порядок — відповідальність додатку.

Коли що

TCP — веб, API, файли, усе де важлива цілісність. UDP — коли затримка важливіша за повторну передачу (реальний час, виявлення служб).

Тристороннє рукостискання

SYN → SYN-ACK → ACK: узгодження ISN, відкриття зʼєднання. Четвертий крок (дані) часто йде разом з ACK.

Закриття — чотиристороннє (FIN/ACK). Стани: LISTEN, SYN_SENT, ESTABLISHED, TIME_WAIT…

Вікно й RTT

Вікно прийому обмежує, скільки байтів можна надіслати без ACK. RTT — час туди-назад; впливає на пропускну здатність.

Перевантаження

Мета — не задушити мережу. Повільний старт, уникнення перевантаження, реакція на втрати (або ECN). Алгоритми еволюціонують (CUBIC, BBR…).

IPv4 / IPv6

Адреса хоста + префікс мережі. IPv4 — 32 біти; IPv6 — 128. CIDR: 192.0.2.0/24.

TTL/Hop Limit зменшується на кожному стрибку — захист від петель.

Маршрутизація vs пересилання

Маршрутизація будує таблиці (площина керування). Пересилання — швидкий вибір виходу за таблицею (площина даних).

NAT

Приватні адреси всередині, публічна ззовні. Змінює IP/порти в заголовках, тримає таблицю сесій.

Допомагає з дефіцитом IPv4, але ускладнює вхідні зʼєднання (P2P, ігри).

Ethernet / L2

Кадр з MAC джерела й призначення. Комутатор вчить MAC→порт; широкомовлення — на всі порти VLAN.

ARP: «хто має цей IPv4?» → MAC. Без ARP IP не знайде сусіда в локальній мережі.