Утилиты LINUX для работы с сетью

collisions:0 txqueuelen:3

RX bytes:5879278 (5.6 Mb) TX bytes:1750644 (1.6 Mb)

Пример 14.4. Сложная таблица маршрутизации (html, txt)

     Начать  с того, что вдобавок к сетевым интерфейсом eth0 и eth1 тут наличествует интерфейс типа "точка-точка" – ppp0. Это виртуальный интерфейс: он не соответствует никакому сетевому устройству, а организуется по инициативе демона pppd, работающего в соответствии с протоколом PPP (Point to Point Protocol). PPP-соединение позволяет организовать "сеть", состоящую всего из двух абонентов, связанных любой средой передачи данных: двумя модемами и телефоном, тремя проводами, Ethernet и т. п.¹⁾

     Получив IP-пакет, система начинает "примерять" его поочередно ко всем записям таблицы  маршрутизации, отсортированным в  порядке убывания размера сетевой маски (в том же порядке выдает их команда route). Если сеть адресата совпадает с сетью из таблицы, пакет нужно пересылать по адресу, указанному в поле "Gateway". Этот адрес используется вместо поля адресата, и поиск возобновляется с начала таблицы. Если поле "Gateway" – нулевое, значит, речь идет об абоненте локальной сети, и пакет надо передать на уровень ниже (eth при этом может обновить ARP-таблицу, ppp – действовать как-то еще). Если ни одна сеть не подходит, выдается сообщение об ошибке. В примере все пакеты, не предназначенные сетям 192.168.102.0/24, 10.13.0.0/15 и 127.0.0.0/8, отправляются на маршрутизатор по умолчанию с адресом 83.237.29.1. Первая же запись рассказывает, как добраться до этого маршрутизатора (точнее, до сети 83.237.29.1/32, что эквивалентно единственному абоненту 83.237.29.1).

     Относительно IP-адресов на маршрутизаторе Гуревич как-то заметил, что только один из них – 83.237.29.1 – "настоящий". Он имел в виду стандарт RFC1918, описывающий, какие диапазоны IP-адресов можно использовать в любой внутренней сети. Задача системного администратора – сделать так, чтобы при работе с сетью Internet ни в одном пакете не стояло такого внутреннего адреса отправителя: например, подменять внутренние адреса на единственный внешний ("настоящий"). Задача эта решается с помощью межсетевого экрана (firewall), который в Linux называется iptables, но когда Мефодий попросил Гуревича рассказать поподробнее, тот только рукой махнул: для этого надо хорошо знать TCP/IP.

Служебный протокол ICMP

     Есть  такие протоколы уровня IP, действие которых этим уровнем и ограничивается. Например, служебный протокол ICMP (Internet Control Message Protocol), предназначенный для передачи служебных сообщений. С одним примером применения ICMP Мефодий уже знаком: это утилита ping. Другое применение ICMP – сообщать отправителю, почему его пакет невозможно доставить адресату, или передавать информацию об изменении маршрута, о возможности фрагментации и т. п. Протоколом ICMP пользуется утилита traceroute, позволяющая приблизительно определять маршрут следования пакета (ключ "-n", как и в команде route, означает, что преобразовывать IP-адреса в доменные имена не надо):

[root@localhost root]# traceroute www.ru -n

traceroute to www.ru (194.87.0.50), 30 hops max, 38 byte packets

1 192.168.102.1 0.223 ms 0.089 ms 0.105 ms

2 83.237.29.1 25.599 ms 21.390 ms 21.812 ms

3 195.34.53.53 24.111 ms 21.213 ms 25.778 ms

4 195.34.53.53 23.614 ms 33.172 ms 22.238 ms

5 195.34.53.10 43.552 ms 48.731 ms 44.402 ms

6 195.34.53.81 26.805 ms 21.307 ms 22.138 ms

7 213.248.67.93 41.737 ms 41.565 ms 42.265 ms

8 213.248.66.9 50.239 ms 47.081 ms 64.781 ms

9 213.248.65.42 99.002 ms 81.968 ms 62.771 ms

10 213.248.78.170 62.768 ms 63.751 ms 78.959 ms

11 194.87.0.66 101.865 ms 88.289 ms 66.340 ms

12 194.87.0.50 70.881 ms 67.340 ms 63.791 ms

Пример 14.5. Определения маршрута пакета (html, txt)

     Утилита traceroute показывает список абонентов, через которых проходит пакет по пути к адресату, и потраченное на это время. Однако список этот приблизительный. Дело в том, что первому пакету (точнее, первым трем, так как по умолчанию traceroute шлет пакеты по три) в специальное поле TTL (Time To Live, время жизни) выставляется значение "1". Каждый маршрутизатор должен уменьшать это значение на 1, и если оно обнулилось, передавать отправителю ICMP-пакет о том, что время жизни закончилось, а адресат так и не найден. Так что на первую серию пакетов отреагирует первый же маршрутизатор, и traceroute выдаст первую строку маршрута. Второй пакет посылается с TTL=2, и, если за две пересылки адресат не достигнут, об этом рапортует второй маршрутизатор. Процесс продолжается до тех пор, пока очередной пакет не "доживет" до места назначения. Строго говоря, неизвестно, каким маршрутом шла очередная группа пакетов, потому что с тех пор, как посылалась предыдущая группа, какой-нибудь из промежуточных маршрутизаторов мог передумать и послать новые пакеты другим путем.

Транспортный  уровень

     Транспортных  протоколов в TCP/IP два – это TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления соединением) и UDP (User Datagram Protocol). UDP устроен просто. Пользовательские данные помещаются в единственный транспортный пакет-датаграмму, которой приписываются обычные для транспортного уровня данные: адреса и порты отправителя и получателя, после чего пакет уходит в сеть искать адресата. Проверять, был ли адресат способен этот пакет принять, дошел ли пакет до него и не испортился ли по дороге, предоставляется следующему – прикладному – уровню.

   Иное  дело – TCP. Этот протокол очень заботится  о том, чтобы передаваемые данные дошли до адресата в целости и  сохранности. Для этого предпринимаются  следующие действия:

1. Устанавливается соединение

Перед тем, как начать передавать данные, TCP проверяет, способен ли адресат их принимать. Если адресат отвечает согласием на открытие соединения, устанавливается двусторонняя связь между ним и отправителем. Помимо адресов отправителя и адресата и номеров портов на отправителе и адресате, в TCP-соединении участвуют два номера последовательности (SEQuential Number, SEQN), с помощью которых каждая сторона проверяет, не потерялись ли пакеты по пути, не перепутались ли.

2. Обрабатываются подтверждения

Двусторонняя  связь нужна еще и потому, что  на каждый TCP-пакет с любой стороны требуется подтверждение того, что этот пакет принят. Упрощенно можно представить дело так, что отправитель и адресат по очереди обмениваются пакетами, каждый из которых содержит подтверждение только что принятого, и, возможно, полезные данные. Если происходит какая-то ошибка, она возвращается вместо подтверждения и отправитель обрабатывает ее (например, поcылает пакет еще раз).

3. Отслеживаются состояния абонентов

С первым же подтверждением каждый из абонентов  передает размер т. н. скользящего окна (sliding window). Этот размер показывает, сколько еще данных готов принять адресат. Отправитель посылает сразу несколько пакетов суммарным размером с это окно, а после ждет подтверждения об их принятии. Когда приходит подтверждение первого из пакетов в окне, окно "скользит" вперед: теперь оно начинается со второго пакета, и в него попадает один или несколько еще не посланных пакетов. Если адресат может принять больше данных, он сообщает о большем размере окна, а если данные перерабатываться не успевают – о меньшем.

     Кажется, что TCP – протокол во всех отношениях более удобный, чем UDP. Однако в тех  случаях, когда пользовательские данные всегда помещаются в один пакет, зато самих пакетов идет очень много, посылать всего одну датаграмму намного выгоднее, чем всякий раз устанавливать соединение, пересылать данные и закрывать соединение (что требует, как минимум, по три пакета в каждую сторону). Очень трудно использовать TCP для широковещательных передач, когда число абонентов-адресатов весьма велико или вовсе неизвестно. Посмотреть параметры всех передаваемых через сетевой интерфейс пакетов можно с помощью команды tcpdump -pi интерфейс, хотя Мефодию не хватило поверхностного знания TCP/IP для того, чтобы понять выдачу этой команды.