Компьютерные сети для художников по свету

В интернете есть очень много информации по компьютерным сетям, однако большинство информации в них относится к области телекома. Именно по сетям для шоу-индустрии есть очень крутой курс у Виктора Шопина, если захотите более подробно изучить этот вопрос — то обращайтесь к нему, после этого пробелов в знаниях о сетях точно не останется.

Если что, это не реклама, а действительно рекомендация просто от себя, как специалиста.

В рамках этой статьи я постараюсь очень поверхностно и базово рассказать про настройку сети и разобрать некоторые термины, ПОТОМУ ЧТО УЖЕ ПРИГОРАЕТ, ЧТО В ЧАТАХ ПОЛОВИНА ВОПРОСОВ У ЛЮДЕЙ ВОЗНИКАЕТ ПРОСТО ОТ НЕПОНИМАНИЯ, ЧТО ТАКОЕ IP АДРЕС!

В общем и целом сетевой стек выглядит примерно так:

Давайте теперь подробнее разберем, что тут происходит. Чтобы на устройстве появилась сеть, его нужно куда-то физически подключить, вернее через что-то. Вот как раз это «что-то» находится на уровне интерфейсов, в наших реалиях, это обычно ethernet — 8-контактная дырка под разъем RJ-45 или IEEE 802.11 — беспроводное Wi-Fi соединение, поэтому остальные варианты даже не будем рассматривать.

MAC адрес

Уже на этом этапе у нашего устройства в сети есть уникальный адрес (физический адрес интерфейса), обычно он называется MAC адрес и представляет себя 16-ричное число, разделенное знаками двоеточия, например 23:B8:86:7B:36:FE

Обычно этот адрес задает производитель сетевого интерфейса, но иногда его можно задать и руками. Не делайте это, если не понимаете «зачем?».

Имея MAC адрес, устройство уже может общаться по сети, правда на очень простом уровне и в это общение не входит передача сложных сетевых пакетов.

Следующий уровень — сетевой. Это протоколы, работающие поверх канального уровня. Нас тут будет интересовать конечно же протокол IP, который позволяет передавать пакеты между устройствами сети. При работе с этим протоколом наше устройство начинает иметь ещё один адрес — «IP адрес».

IP адрес и маска сети

Обычно под IP адресом подразумевается набор из 4 цифр, отделенных точками, например 2.143.34.21
Каждая из этих четырех чисел называется октет и не может быть больше 255.

Наборы идущих по определенным правилам подряд IP-адресов называются подсетями, а для того, чтобы показать размер такой подсети — есть термин маска.

Визуально маска очень очень похожа на IP-адрес, это тоже 4 октета, отделенные точками, только смысл числа каждого октета немного другой. Ещё маску можно обозначить в виде одного числа — префикса, которые обычно пишется после знака слеш, например, /24.

С вашего позволения, я не буду углубляться в битовую арифметику и объяснять, почему маски такие и работают именно так. Это можно узнать из других мест, а тут мы договорились обсудить всё на очень простом уровне. Поэтому предлагаю просто разобрать два самых частых в шоу-индустрии примера масок.

Первый пример — это маска /24. В полном виде она выглядит так: 255.255.255.0
Сеть с такой маской включает в себя все IP адреса с одинаковыми первыми тремя октетами и всем диапазоном (0-255) последнего октета. Например, в сети 192.168.0.0/24 могут быть любые IP адреса вида 192.168.0.x, где x- это любое число от 0 до 255.
Такая сеть включает в себя 256 IP адресов, но при этом только максимум 254 устройства. (у подсети есть служебные адреса, первый и последний, про которые тоже сейчас не будем углубляться).

Второй пример — это маска /8. В полном виде она выглядит так: 255.0.0.0
Сеть с такой маской включает в себя все IP адреса с одинаковым первым октетом и всем диапазоном (0-255) остальных октетов. Например, в сети 192.0.0.0/8 могут быть любые IP адреса вида 192.x.y.z, где x, y и z — это любое число от 0 до 255.
Такая сеть включает в себя 16777216 IP адресов, но при этом только максимум 16777214 устройства. Согласитесь, такого количества точно хватит даже для самого большого шоу 😊

Все устройства, находящиеся в одной подсети видят друг друга (конечно же, если они физически соединены между собой и нет никаких дополнительных средств блокировки, например firewall).

Как пример этого: если мы купили какой-то артгейт, у которого есть дефолтный адрес в сети с двойкой, например 2.137.32.11 и маска 255.0.0.0, то нам не нужно ставить пульту адрес 2.137.32.12, чтобы его увидеть по сети. Достаточно иметь любой адрес этой подсети, например 2.0.0.1. Главное — такая же большая маска.

Устройства из разных подсетей тоже могут видеть друг друга, например адрес вашего компьютера в интернете явно не находится в одной подсети с адресом сервера, на котором расположен мой сайт, но это же вам не мешает читать эту статью.

Для передачи данных между различными подсетями используется маршрутизация, она бывает статическая и динамическая, но на концертной площадке нам не нужна ни одна, ни другая, поэтому просто знайте, что оно существует, а так это уже больше телекомовские вопросы.

А ещё устройство на одном физическом интерфейсе с одним MAC адресом может иметь больше, чем один IP адрес. Например, чтобы находиться сразу в двух локальных сетях.

Важное замечание, подробностей которого мы рассматривать не будем: когда-то мировое сообщество пришло к тому, что IP адресов очень ограниченное количество и они скоро кончатся, тогда придумали новую версию прокола IP — шестую. Адрес IPv6 выглядит примерно так 2001:0:acbd:89ef:0:0:0:1. В шоу индустрии, как правило, IPv6 не используется (если честно, в телекоме, можно сказать, почти тоже 😆).

Важное дополнение от крутого российского производителя артгейтов Siberian Lighting:

Две самых распространенных ошибки при настройке Art-Net:

Первая — ставят IP адрес компьютера тот, который напечатан на этикетке артгейта т.е. его заводской адрес.

Вторая — ставят маску подсети 255.255.255.0, а у артгейта заводская 255.0.0.0. В результате ничего не работает.

Евгений Монастырев

Помните, что у всех устройств в сети должен быть уникальный IP адрес, он должен входить в подсеть другого устройства, а маска подсети на разных устройствах должна быть одинаковой!

DHCP и статика

Если устройству прописать IP адрес и маску руками в настройках, то это называется — статическое назначение адрес. Помимо этого, существует технология, которая позволяет устройству получить IP адрес и остальные настройки сети автоматически. Она называется DHCP.

Для автоматического получения настроек сети нужен специальный DHCP сервер. Обычно он встроен даже в самый обычный роутер, поэтому, подключаясь к Wi-Fi с телефона, вам не нужно вводить IP адрес руками, его вам выдадут.

DHCP сервер выдает настройки сети по своему определенному алгоритму, который зависит от его настроек. Может выдавать просто первый попавшийся не занятый, а может выдавать какой-то определенный адрес, основываясь на том, какой MAC адрес вашего устройства.

В шоу-индустрии для ключевых устройств рекомендую использовать только статическое назначение IP адреса. Исключения могут составлять мобильные устройства для удаленного управления (например, планшет с приложением для пульта). Хотя и android, и iOS позволяют задавать настройки сети руками. Что очень и рекомендую делать.

TCP и UDP

Итак, устройства подключены физически, имеют железные адреса и IP адреса, теперь они могут начать обмениваться пакетами. Это происходит на следующем — транспортном уровне. Тут нам нужны два основных протокола

  • TCP — Transmission Control Protocol, гарантирует передачу сетевого пакета, путем предварительного установления соединения и оповещения отправителя о результатах передачи
  • UDP — User Datagram Protocol, отправляет данные с мыслью «От меня ушло, дальше — не мои проблемы»

Unicast и broadcast

Ещё важное отступление о том, как можно передавать пакеты получателям. Есть две технологии

  • unicast — передача пакета одному конкретному устройству
  • broadcast — передача пакета всем в сети

Прикладной уровень

На основе транспортных протоколов работают протоколы прикладного уровня, например https, по которому вы сейчас получили страницу этого сайта, или Art-Net, по которому световой пульт передает значения DMX каналов. В прикладных протоколах описано содержимое сетевого пакета, это набор правил, который показывает какую информацию нужно передавать, и как её правильно кодировать в байты.

В одной сети могут работать сразу несколько протоколов. Например, если на компе с адресом 2.0.0.10 запустить MA onPC, то через этот адрес можно будет слать исходящий Art-Net, использовать Web Remote по http, управлять этим компом через удаленный рабочий стол по своему протоколу и одновременно по FTP загружать на него какой-то файл.

Но не все специализированные протоколы могут уживаться в одной подсети. В такие особенности мы так же не будем погружаться в рамках данной статьи, чтобы её не перегружать лишней информацией. Если будет интересно — ссылка на курс от Вити Шопина в начале статьи.

Роутер, коммутатор, свитч, хаб…

Ещё я заметил, что люди часто путают все эти определения, поэтому тоже решил немного про них рассказать. Вспомните устройство, которое дома нам раздает интернет, ещё мы его называем «роутер». Так вот, это не роутер. Это некий сетевой комбайн, который включает в себя кучу различных устройств:

  • коммутатор, который позволяет физически в себя включить несколько устройств и объединить их в одну сеть
  • точку доступа, которая позволяет создать беспроводное подключение, вместо проводного
  • DHCP-сервер, который позволяет выдать всем, подключенным к нему устройствам сетевые настройки
  • роутер, которые делает маршрутизацию трафика на другие сети
  • NAT-сервер, который позволяет имея только адрес локальной сети выходить в интернет под внешним адресом «роутера»
  • и многое другое… (зависит от конкретной модели)

А самое главное, что не обязательно использовать все функции этого комбайна. Например, «роутер» может служить для физической связи светового пульта и артгейта по проводу, а ещё за счет точки доступа можно сделать физическую связь по Wi-Fi с планештом, при этом можно не использовать DHCP, а назначить пульту, артгейту и планшету руками адреса из одной подсети.
Функции роутера, NAT-сервера и т.д. нам тоже будут тут не нужны.

А вот все остальные слова из заголовка этого раздела — по факту названия одного и того же устройства, которое служит для физической связи нескольких сетевых устройств.

Коммутатор может быть управляемым (различные ограничения скорости на портах, группировка портов в виртуальные сети и так далее), а может быть неуправляемым, где все порты просто связаны друг с другом и доступны друг другу без ограничений. Ещё неуправляемые коммутаторы называют мыльница.


Если будут находиться темы в рамках этой статьи, по которым у людей часто будут возникать вопросы, буду дополнять её.

Про сети можно говорить очень много, но именно тут я старался максимально просто рассказать о самых основах и привести примеры, которые могут быть полезны специалистам нашей отрасли.

Артем Сысолятин
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: