L1 Физический уровень

Любые «биты», «пакеты», «протоколы» — это в итоге электрический импульс по меди или лазерный импульс по стеклу. Тут начинается сеть. Если на L1 проблема — выше можно настраивать что угодно, оно не поедет.

1. Сеть начинается с физики

Любая передача данных — это превращение 0 и 1 в физический сигнал, который проходит через среду и снова превращается в 0 и 1 на другой стороне. Среды бывают три:

2. Витая пара (медь)

«Витая пара» (twisted pair) — название говорит само за себя: пары проводов, скрученных вокруг друг друга. Зачем скручивать? Чтобы соседние пары не наводили помехи. Чем плотнее скрутка — тем выше категория и скорость.

Категории витой пары

Категория кабеля определяет, насколько он «толстый» по полосе пропускания. Чем выше категория — тем больше скрутка, лучше экранирование, тем больше денег. Использовать CAT6A там, где хватит CAT5e — пустая трата бюджета. А вот ставить CAT5e на 10 Гбит/с — это просто не поедет.

UTP vs STP — экранирование

Буквы перед TP обозначают, как экранирован кабель — то есть как он защищён от внешних электромагнитных помех (EMI):

Раскладка T568A vs T568B

Каждый из 8 проводов в RJ45 имеет свой номер пина и свой цвет. Существуют две схемы — T568A и T568B. Технически работают одинаково, в одной сети нужно придерживаться одной. В России и Европе чаще T568B.

3. Оптика — основа современных сетей

Когда нужны километры, гигабиты или электромагнитная неуязвимость — переходим на оптику. Оптоволокно — это тонкое стекло (кварц), по которому передаётся свет. Свет идёт через сердцевину (core), а вокруг — оболочка (cladding) с другим показателем преломления, которая работает как зеркало и не выпускает свет наружу.

Цветовая маркировка оптики и трансиверов

Разъёмы оптики

4. SFP и трансиверы — что куда втыкается

Трансивер (transceiver = transmitter + receiver) — это маленький модуль, который вставляется в порт свитча/маршрутизатора. Он содержит лазер (или электроприёмник для меди) и принимает с одной стороны Ethernet-сигнал, с другой — выдаёт оптику нужной длины волны.

DAC и AOC — кабели «всё в одном»

Для коротких линков внутри стойки (top-of-rack ↔ сервер) часто берут не «трансивер + патч-корд», а цельный кабель:

• DAC (Direct Attach Copper) — толстый медный twinax-кабель с впаянными QSFP-разъёмами на концах. До ~7 м. Дешёвый, маленькая задержка, не нужен лазер.
• AOC (Active Optical Cable) — оптоволокно с впаянными трансиверами. До ~100 м. Гибче и легче, чем DAC, но дороже.

5. Бюджет оптического линка (Power Budget)

Это один из главных навыков сетевика — посчитать, поедет ли линк по конкретному кабелю с конкретными трансиверами. Если не поедет — лучше узнать до прокладки 5 километров оптики, а не после.

Типовые потери (для расчёта)

Шкала здоровья линка по margin

6. Полезные команды для проверки L1

Это команды, которые ты будешь набирать каждый день. Они показывают здоровье физического уровня:

Linux / *nix хост

Cisco IOS

Juniper Junos

7. Типичные «физические» проблемы

8. EMI и заземление — то, о чём забывают

Сетевая инфраструктура — это электрика. Если рядом проходит силовая линия 380V с током 100А — она наводит ЭДС в любой соседний проводник, в том числе в твою медь. Поэтому:

• Медь не кладут параллельно силе. Если приходится — расстояние ≥ 30 см и желательно перпендикулярные пересечения.
• В пром-зонах с моторами и преобразователями — берут STP или сразу оптику. Оптика на EMI не реагирует вообще.
• Заземление коммутатора и стойки — обязательно через специальный провод к заземлителю здания.
• «Земляные петли» (когда стойки заземлены в разных точках с разным потенциалом) — главная причина странных багов в больших ДЦ. Решается единой точкой заземления (SPG — Single Point Ground).

9. Ключевые понятия одной строкой