Мережевий паспорт і стенд 5 інтерфейсів

Що робимо сьогодні

Модуль I · тема 2, урок 2 з 2 · 120 хв

Минулого уроку ти дізнався, чим з'єднують пристрої. Сьогодні дізнаєшся числа своєї власної мережі.

Наприкінці уроку в тебе буде мережевий паспорт. Це сторінка з реальними замірами, яку ти здаси на перевірку.

Кожне число там ти заміряєш сам. Списати їх не вийде.

Після уроку ти вмієш

• знайти командою ip a адресу свого комп'ютера в мережі;
• заміряти командою ping, за скільки мілісекунд відповідає сервер;
• побачити командою traceroute усі машини на шляху до сайту;
• заміряти швидкість каналу тричі й порахувати середнє;
• записати вивід команди у файл і не втратити його з екрана.

Хід уроку

Спершу — домашня задача

Одна помилка тут псує всі подальші заміри у 8 разів

Нагадаємо головну пастку минулого уроку. Через неї помиляються рівно у вісім разів.

Канал міряють у бітах за секунду. Це Мбіт/с і Гбіт/с.

Файли міряють у байтах. Це МБ і ГБ. А в байті вісім бітів.

Тому перед діленням розмір файлу завжди множать на вісім. Забув помножити — отримав відповідь у вісім разів меншу.

Фільм 4,7 ГБ трьома каналами

4,7 ГБ = 4700 МБ. Множимо на 8: 37 600 Мбіт. Тепер ділимо.

Це теоретична межа. Реально вийде на 20–40% менше.

Куди дівається решта? На три речі. Кожен шматок даних везе службовий заголовок — це як адреса на конверті.

Далі, той бік підтверджує кожен прийнятий шматок. Ці підтвердження теж займають канал.

І нарешті, частина шматків губиться в дорозі. Їх доводиться слати наново.

Мережевий паспорт машини

Хто ти в мережі: ім'я інтерфейсу, MAC, IP, маска

Комп'ютер у мережі має паспорт. Там записано, хто він і де його шукати.

Показує цей паспорт команда ip a. З першого погляду вивід виглядає страшно.

Насправді важливих рядків там п'ять. Розберемо кожен окремо.

Для журналу зручніший коротший варіант тієї самої команди. Він друкує лише три речі: ім'я, стан і адресу.

Чому в тебе й у сусіда схожі адреси

Подивись на адресу сусіда по парті. Вона майже така сама, як твоя. Це не збіг.

Адреси на 192.168., 10. і 172.16–31. звуться приватними. Їх спеціально відклали для домашніх і шкільних мереж.

В інтернет такі адреси не виходять узагалі. Вони працюють лише всередині одного будинку.

Це як номер квартири. У кожному домі є квартира номер 5, і поштар не плутається.

Назовні тебе випускає роутер. Він підставляє одну спільну адресу на всіх мешканців.

Ця підміна зветься NAT. Свою спільну адресу можна побачити однією командою.

Куди насправді йде твій запит

Між тобою і сайтом — не дріт, а ланцюжок маршрутизаторів

Здається, ніби між тобою і сайтом простягнутий один довгий дріт. Насправді ні.

Твій запит їде з пересадками, як автобусом через усе місто. Кожна пересадка зветься стрибок.

Спершу роутер удома. Далі обладнання провайдера. Далі магістраль і точка обміну. І аж потім сервер.

Кожен стрибок додає частку мілісекунди. А якщо це інший континент — то й десятки мілісекунд.

Як читати вивід. Номер зліва — це номер пересадки. Поруч адреса вузла й час відповіді.

Тепер найцікавіше. Шукай, де час різко підскочив між сусідніми рядками. Саме там і сидить затримка.

Рядок * * * лякає, але означає дрібницю. Цей маршрутизатор просто налаштований мовчати у відповідь на службові пакети.

Дивись на рядки після нього. Вони нормальні — отже, з маршрутом усе гаразд.

Ключ -m 15 обмежує пошук п'ятнадцятьма стрибками. Без нього чекати доведеться довго.

Затримка: ping

Скільки часу пакет летить туди й повертається назад

Крикни в горах і порахуй секунди до відлуння. Приблизно так працює команда ping.

Вона шле серверу маленький пакет і чекає, поки той його поверне. Час засікається на секундомір.

Важливо: це час у обидва боки, туди й назад. Такий час зветься RTT.

Скільки — це багато

Нижню межу пінгу задає не тариф, а фізика. Порахуємо разом.

До Нью-Йорка приблизно 7600 км. Туди й назад — 15 200 км.

Світло в оптоволокні йде 200 000 км за секунду. Ділимо: виходить 0,076 секунди, тобто 76 мс.

Швидше не буде ніколи. Хоч який тариф купи.

Втрати важливіші за середнє. Це головна думка розділу.

Порівняй два канали. Перший: пінг 25 мс, але 10% пакетів губиться. Другий: пінг 60 мс і жодних втрат.

Для гри чи дзвінка кращий другий. Здається дивним, але пояснення просте.

Загублений пакет доводиться слати заново. Це довше, ніж просто зачекати. Саме в ці миті картинка й застигає.

Заміри швидкості й журнал

Три заміри, середнє — і все це одразу у файл

Швидкість каналу не вгадують. Її міряють: качають справжній файл і засікають час.

Робити це вміє програма curl. Вона качає файл, друкує середню швидкість, а сам файл на диск не кладе.

Один замір нічого не доводить. Саме в цю секунду міг щось качати сусід. Або сервер задумався.

Так само міряють зріст: не один раз, а кілька, і беруть середнє. Тому робимо три заміри.

Сторінка відкривалася 0,12 секунди. А на що саме пішов цей час?

Той самий curl уміє розкласти його на частини. Окремо з'єднання, окремо очікування першого байта від сервера.

Свої числа варто з чимось звірити. Для цього є окрема програма — speedtest.

Вона сама качає й віддає тестовий файл на найближчий сервер. Потім показує три числа. Download — скільки прийняла. Upload — скільки віддала. Ping — той самий RTT: за скільки пакет злітав до сервера й повернувся назад.

На сервері її можуть і не встановити, це не біда. Якщо вона є — запусти й порівняй Download зі своїм числом від curl. Але порівнювати можна лише однакові одиниці: speedtest каже мегабіти за секунду, а curl — байти. Тому спершу помнож число curl на 8 і поділи на мільйон — і аж тоді став його поруч із Download. Наші 4 380 000 Б/с — це 35,0 Мбіт/с, отже порядок величини збігається.

Журнал: як зберегти вивід і не втратити його з екрана

Вивід команди живе на екрані недовго. Закрив вікно — і немає. Тому його кладуть у файл.

Способів чотири, і різниця між ними важлива. Саме на ній щороку губиться чиясь робота.

Слово tee означає трійник — таку деталь ставлять на трубу. Вода приходить одна, а виходить у два боки.

Команда робить те саме з текстом. Одна копія йде на екран, друга лягає у файл.

Тому паспорт збирають саме через tee. Ти бачиш, що записалося, і одразу помічаєш помилку.

Чому Wi-Fi повільніший за кабель

Причина не в тому, що «радіо гірше», а в тому, що воно одне на всіх

На коробці роутера написано велике число. Воно чесне, але міряли його в тепличних умовах.

Умови такі: пристрій один, стін немає, сусіди мовчать. У класі з 25 машинами такого не буває ніколи.

І головне. Канал до роутера й канал до провайдера — це різні речі.

Wi-Fi на 866 Мбіт/с при тарифі 50 Мбіт/с дасть тобі рівно 50. Ланцюг рветься там, де тонко.

Стенд 5 інтерфейсів

Порядки величин, які треба знати напам'ять

Ці числа ти перенесеш у свою таблицю на сторінці.

Одна вимога до запису. Швидкість пиши числом і одиницею: «480 Мбіт/с». Слова «дуже швидко» перевірка не розпізнає.

Перевіримо ці числа на прикладі. Кабель HDMI 1.4 везе 10,2 Гбіт/с.

Тепер порахуємо картинку 4K при 60 кадрах. Множимо: 3840 × 2160 × 60 × 24 біти. Виходить приблизно 11,9 Гбіт/с.

Уже більше за 10,2. А до цього ще додаються службові дані.

Ось чому 4K@60 у HDMI 1.4 не влазить. А в HDMI 2.0 на 18 Гбіт/с — влазить із запасом.

Розмітка, якої чекає чекер

Перевірка читає твою сторінку автоматично. Щоб вона знайшла потрібні рядки, їх треба підписати.

Кожен рядок таблиці — один інтерфейс. Перевірка має розуміти, який саме, а слова в комірках у всіх різні.

Тому рядок дістає окрему мітку з коротким ключем. Така мітка всередині тега зветься атрибутом: ім'я, знак = і значення в лапках. Наш атрибут зветься data-iface, а ключів рівно п'ять: usb, hdmi, ethernet, wifi, bluetooth.

Ключі не повторюються. Однаковий ключ у двох рядках — і одного з них перевірка не побачить.

Кросчек: перевіряємо однокласника

Сервер відповідає заголовками ще до того, як віддасть сторінку

Перш ніж віддати сторінку, сервер надсилає кілька службових рядків. Це заголовки відповіді.

У них написано головне: чи є сторінка, який у неї розмір і коли її востаннє міняли.

Попросити самі лише заголовки можна ключем -I. Це найшвидший спосіб перевірити чужий сайт.

У кожного в класі своя адреса всередині спільного домену школи — на зразок 91.219.61.4/s/ivanenko.i.8a. Таку адресу-прибудову звуть сабдоменом.

Кросчек роблять у парах: твою пару — однокласника, чию сторінку ти перевіряєш, — називає вчитель. Візьми його логін зі списку й підстав на початок адреси.

Практика: збираємо паспорт

Виконуй по черзі. Галочки зберігаються — сторінку можна закрити.

Автоперевірка

Система зайде у твій акаунт і подивиться, що ти справді зробив. Спроби не обмежені.

Демонстраційний режим: результат згенеровано для показу. На сервері ця кнопка викликає POST /api/check, який запускає чекер уроку від імені учня.

Що вчитель дивиться на екрані

• ти повторюєш один замір швидкості при ньому — і число живе, а не з чату;
• пояснюєш, чому три заміри дали різні числа;
• у peer.txt справді чужий домен зі списку класу;
• показуєш у журналі свою IP і рядок із ttl=.

Типові помилки цього уроку

• speed_download видає байти, а учень підписує «Мбіт/с» — одиницю в speed.txt треба написати явно;
• кросчек зроблено на власний сабдомен замість чужого;
• у таблиці написано «дуже швидко» замість числа — перевірка шукає в комірці цифри й нічого не знаходить;
• другий tee без -a стер увесь журнал;
• тестовий файл 10 МБ залишили в ~/www/ — обов'язковий критерій лишається червоним, і роботу поки не приймуть.

Шкала виконання

Це те, що бачить учитель, коли виставляє оцінку.

Дві тези теми

1. Інтерфейс обирають за трьома числами: скільки треба передати, як швидко і на яку відстань.
2. Будь-яке твердження про мережу перевіряється командою за 10 секунд — тому здогадуватися немає сенсу.

Домашнє завдання

Додай на сторінку теми абзац «який інтерфейс я обрав би для монітора 4K».

Обов'язково наведи два числа. Скільки Гбіт/с потребує режим 4K@60 і скільки дає обраний тобою кабель.

Мінімум три речення власного тексту.

Джерела

Звідки взяті числа й описи команд на цій сторінці

• curl — manual page: опис --write-out, змінних speed_download, time_connect, time_starttransfer, time_total; speed_download вимірюється в байтах за секунду.
• CURLINFO_SPEED_DOWNLOAD — підтвердження одиниці вимірювання (bytes/second).
• ip-address(8) і ip-link(8) — вивід ip a, прапорці UP/LOWER_UP, MTU.
• ping(8) — ключ -c, поля icmp_seq, ttl, time, статистика втрат і rtt min/avg/max/mdev.
• traceroute(8) — принцип зростання TTL, ключ -m, значення рядків * * *.
• tee(1) — роздвоєння потоку, ключ -a (дописування).
• RFC 792 — Internet Control Message Protocol — Echo Request / Echo Reply і повідомлення Time Exceeded, на яких тримаються ping і traceroute.
• RFC 1918 — Address Allocation for Private Internets — приватні діапазони 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16.
• IEEE 802.3 — Ethernet: 1000BASE-T, 1 Гбіт/с, довжина сегмента до 100 м.
• USB Implementers Forum, специфікації — USB 2.0 High-Speed 480 Мбіт/с.
• Bluetooth Core Specification 5.0 — режим LE 2M PHY, 2 Мбіт/с на фізичному рівні.
• Wi-Fi Alliance — Wi-Fi CERTIFIED ac — Wi-Fi 5 (802.11ac) і його теоретичні швидкості.
• HDMI Licensing Administrator — специфікації HDMI — пропускна здатність HDMI 1.4 (10,2 Гбіт/с) і HDMI 2.0 (18 Гбіт/с).
• Speedtest CLI (Ookla) — інструмент вимірювання швидкості з командного рядка.

Числа швидкостей — теоретичні максимуми зі специфікацій. Реальні заміри завжди нижчі, і саме тому на цьому уроці ми міряємо, а не віримо.