Учебник Компьютерные сети для начинающих

Программа курса

1. 1 Основы и модели

   1. Что такое сеть и зачем нужны модели

      Компьютерная сеть, протоколы и зачем сетевые технологии разбивают на уровни. Введение в модели OSI и TCP/IP для веб-разработчиков.

   2. Модель OSI: семь уровней

      Семь уровней модели OSI: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представления, прикладной. За что отвечает каждый.

   3. Стек TCP/IP и сопоставление с OSI

      Практическая четырёхуровневая модель TCP/IP и её сопоставление с семью уровнями OSI: какие уровни объединяются, а какие совпадают.

   4. Инкапсуляция: как данные оборачиваются по уровням

      Инкапсуляция и декапсуляция данных в сети: как каждый уровень добавляет заголовок, имена единиц данных — сегмент, пакет, кадр.

   5. Что происходит при открытии сайта

      Полная цепочка при открытии сайта: разбор URL, DNS, TCP, TLS, HTTP, рендеринг. Обзор сверху вниз и разбор URL на Python.

2. 2 Канальный и сетевой уровни

   1. MAC-адреса и Ethernet

      Канальный уровень: MAC-адреса, кадры Ethernet, коммутаторы и ARP. Чем MAC отличается от IP и зачем нужны оба адреса.

   2. IP-адресация: IPv4 и CIDR

      IPv4-адреса, почему классы устарели и пришёл CIDR, запись префикса /24, структура адреса на сеть и хост. Конвертация адреса в число на Python.

   3. Подсети и маски: расчёт на Python

      Маска подсети, адрес сети и broadcast, число хостов, деление на подсети и проверка вхождения адреса — живой расчёт через модуль ipaddress.

   4. Приватные адреса и NAT

      Приватные диапазоны IPv4 (10/8, 172.16/12, 192.168/16), зачем нужен NAT, как один публичный адрес обслуживает локальную сеть. Проверка на Python.

   5. IPv6: зачем и как читать

      IPv6: 128-битные адреса, шестнадцатеричная запись, сжатие нулей, специальные адреса. Зачем IPv6 и как он сосуществует с IPv4.

   6. Маршрутизация, ICMP и ping

      Как пакет находит путь между сетями: таблицы маршрутизации, шлюз по умолчанию, обзор протоколов. ICMP, ping и traceroute для диагностики.

3. 3 Транспортный уровень

   1. Порты и сокеты

      Что такое порт и сокет, зачем нужны порты, известные порты (80, 443, 22), пара адрес:порт как идентификатор соединения.

   2. TCP: надёжное соединение

      TCP: трёхстороннее рукопожатие (3-way handshake), нумерация и упорядочивание сегментов, подтверждения, контроль потока и перегрузки.

   3. UDP: скорость вместо гарантий

      UDP: протокол без установления соединения, без подтверждений и порядка. Когда быстрее важнее надёжнее: DNS, видео, игры, VoIP.

   4. TCP vs UDP: что где использовать

      Сравнение TCP и UDP в одной таблице: соединение, надёжность, порядок, скорость, заголовок. Какой протокол и для каких задач выбирают.

4. 4 Прикладной уровень и DNS

   1. DNS: телефонная книга интернета

      Что такое DNS и зачем он нужен: превращение доменных имён в IP-адреса. Иерархия доменов, корневые серверы, зоны.

   2. Резолвинг DNS и типы записей

      Как работает разрешение имени: рекурсивный и итеративный запросы, кэширование и TTL, типы записей A, AAAA, CNAME, MX. Модель резолвинга на Python.

   3. HTTP: методы, статусы, заголовки

      Протокол HTTP: структура запроса и ответа, методы GET/POST/PUT/DELETE, классы статус-кодов, заголовки, свойство statelessness.

   4. HTTP/1.1, HTTP/2 и HTTP/3

      Эволюция HTTP: проблемы HTTP/1.1, мультиплексирование в HTTP/2, переход на QUIC/UDP в HTTP/3. Что изменилось и зачем.

   5. Cookies и сессии

      Как stateless-HTTP помнит пользователя: cookies (Set-Cookie/Cookie), серверные сессии, флаги HttpOnly/Secure/SameSite, отличие от токенов.

5. 5 Безопасность и веб

   1. HTTPS и TLS: зачем шифрование

      HTTPS = HTTP + TLS: зачем шифровать трафик, как проходит TLS-рукопожатие, роль сертификатов и центров сертификации (CA).

   2. Симметричное и асимметричное шифрование

      Два вида шифрования в TLS: симметричное (один ключ) и асимметричное (пара ключей). Зачем нужны оба и как они работают вместе. Демо на Python.

   3. Сетевые угрозы: MITM и спуфинг

      Обзор типичных сетевых атак для защиты: человек посередине (MITM), спуфинг (IP/DNS/ARP), сниффинг. Как от них защищаются.

   4. CORS: почему браузер блокирует запросы

      CORS для веб-разработчиков: что такое origin, политика одного источника, почему возникает ошибка CORS, preflight-запросы и как их разрешает сервер.

   5. Прокси и CDN

      Прокси-серверы (прямой и обратный), балансировщики и CDN: зачем нужны посредники между клиентом и сервером и как они ускоряют и защищают веб.

6. 6 Инструменты и практика

   1. Инструменты диагностики сети

      Практическая диагностика: ping, traceroute, nslookup/dig, curl, netstat — что показывает каждая команда и как читать вывод.

   2. Чтение HTTP-обмена построчно

      Разбираем реальный HTTP-запрос и ответ строка за строкой: стартовая строка, заголовки, тело. Редиректы, кэш и условные запросы на практике.

   3. Главный вопрос: что происходит при вводе URL

      Самый частый вопрос собеседований полностью: от ввода https://shop.example.com до отрисованной страницы — DNS, TCP, TLS, HTTP, рендеринг, по слоям.

   4. Клиент-сервер, P2P и что дальше

      Две архитектуры сетевого взаимодействия: клиент-сервер и P2P. Их плюсы и минусы, где какая применяется, и куда двигаться дальше в изучении сетей.