Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF168:Се­ти. Па­ке­ты и со­единения

Материал из Linuxformat
(Различия между версиями)
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Сеть: Изу­ча­ем па­ке­ты, фи­зи­че­ские со­еди­не­ния и ад­ре­са­цию)
(→‎Сеть: Изу­ча­ем па­ке­ты, фи­зи­че­ские со­еди­не­ния и ад­ре­са­цию)
 
Строка 11: Строка 11:
 
На дан­ном уро­ке мы под­ру­жим вас с тре­мя ки­та­ми, на ко­то­рых зи­ж­дет­ся вся жизнь се­тей – с па­ке­та­ми, фи­зи­че­­ски­­ми со­единения­ми и ад­ре­са­ци­ей. А на сле­дую­щем – соз­да­дим несколь­ко вир­ту­аль­ных ма­шин и по­стро­им из них несколь­ко про­стых се­тей.
 
На дан­ном уро­ке мы под­ру­жим вас с тре­мя ки­та­ми, на ко­то­рых зи­ж­дет­ся вся жизнь се­тей – с па­ке­та­ми, фи­зи­че­­ски­­ми со­единения­ми и ад­ре­са­ци­ей. А на сле­дую­щем – соз­да­дим несколь­ко вир­ту­аль­ных ма­шин и по­стро­им из них несколь­ко про­стых се­тей.
  
−
Се­ти с па­кет­ной ком­му­та­ци­ей
+
===Се­ти с па­кет­ной ком­му­та­ци­ей===
  
 
Для на­ча­ла по­го­во­рим о том, что же та­кое сеть: го­во­ря по­про­сту, это два или бо­лее ком­пь­ю­те­ров, свя­зан­ных друг с дру­гом че­рез фи­зи­че­скую сре­ду, ко­то­рой мо­жет быть мед­ный про­водник (Ethernet), оп­то­во­ло­кон­ный ка­бель или ра­дио­вол­ны (Wi-Fi). От­прав­ляя сиг­на­лы че­рез эту сре­ду, ком­пь­ю­те­ры мо­гут об­менивать­ся ин­фор­ма­ци­ей друг с дру­гом.
 
Для на­ча­ла по­го­во­рим о том, что же та­кое сеть: го­во­ря по­про­сту, это два или бо­лее ком­пь­ю­те­ров, свя­зан­ных друг с дру­гом че­рез фи­зи­че­скую сре­ду, ко­то­рой мо­жет быть мед­ный про­водник (Ethernet), оп­то­во­ло­кон­ный ка­бель или ра­дио­вол­ны (Wi-Fi). От­прав­ляя сиг­на­лы че­рез эту сре­ду, ком­пь­ю­те­ры мо­гут об­менивать­ся ин­фор­ма­ци­ей друг с дру­гом.
Строка 24: Строка 24:
  
 
При по­те­ре па­ке­та принимаю­щий ком­пь­ю­тер уви­дит, что час­ти по­то­ка не хва­та­ет, и ему останет­ся за­про­сить по­втор­ную от­прав­ку толь­ко от­сут­ст­вую­ще­го па­ке­та, а не все­го по­то­ка. Бо­лее то­го, так как па­ке­ты раз­би­ва­ют дан­ные на неза­ви­си­мые фраг­мен­ты, все ком­пь­ю­те­ры, ко­то­рые поль­зу­ют­ся сре­дой, мо­гут пе­ре­да­вать па­ке­ты (а не це­лые фай­лы) по оче­ре­ди, то есть смо­гут ра­бо­тать со сре­дой бо­лее эф­фек­тив­но. Эти па­ке­ты – не про­сто аб­ст­ракт­ная идея: вы мо­же­те по­смот­реть, как от­дель­ные па­ке­ты пе­ре­да­ют­ся по се­ти. Для это­го уста­но­ви­те про­грам­му tcpdump с по­мо­щью менед­же­ра па­ке­тов сво­его ди­ст­ри­бу­ти­ва Linux. По­сле уста­нов­ки от­крой­те тер­ми­нал и най­ди­те, ка­кое уст­рой­ст­во сей­час пре­достав­ля­ет се­те­вое со­единение. Ес­ли ак­тив­ное со­единение у вас все­го од­но, это мож­но сде­лать ко­ман­дой
 
При по­те­ре па­ке­та принимаю­щий ком­пь­ю­тер уви­дит, что час­ти по­то­ка не хва­та­ет, и ему останет­ся за­про­сить по­втор­ную от­прав­ку толь­ко от­сут­ст­вую­ще­го па­ке­та, а не все­го по­то­ка. Бо­лее то­го, так как па­ке­ты раз­би­ва­ют дан­ные на неза­ви­си­мые фраг­мен­ты, все ком­пь­ю­те­ры, ко­то­рые поль­зу­ют­ся сре­дой, мо­гут пе­ре­да­вать па­ке­ты (а не це­лые фай­лы) по оче­ре­ди, то есть смо­гут ра­бо­тать со сре­дой бо­лее эф­фек­тив­но. Эти па­ке­ты – не про­сто аб­ст­ракт­ная идея: вы мо­же­те по­смот­реть, как от­дель­ные па­ке­ты пе­ре­да­ют­ся по се­ти. Для это­го уста­но­ви­те про­грам­му tcpdump с по­мо­щью менед­же­ра па­ке­тов сво­его ди­ст­ри­бу­ти­ва Linux. По­сле уста­нов­ки от­крой­те тер­ми­нал и най­ди­те, ка­кое уст­рой­ст­во сей­час пре­достав­ля­ет се­те­вое со­единение. Ес­ли ак­тив­ное со­единение у вас все­го од­но, это мож­но сде­лать ко­ман­дой
 +
{{Врезка|left|Заголовок= Классическая мо­де­ль сети|Ширина=98%|Содержание=В этой ста­тье мы за­гля­ды­ва­ем глу­бо­ко внутрь се­ти, от фи­зи­че­­ской сре­ды и па­ке­тов до MAC-ад­ре­сов и мар­шру­ти­зи­руе­мых IP-се­тей. Труд­но да­же по­нять, как все это со­че­та­ет­ся друг с дру­гом, а пред­ставь­те се­бе, как труд­но соз­да­вать сис­те­мы, в ко­то­рых все это ра­бо­та­ет! Это боль­шая слож­ность, и для пра­виль­ной ра­бо­ты се­те­во­го под­клю­чения мно­же­ст­во ком­понен­тов долж­ны ра­бо­тать вме­сте.
 +
 +
Что­бы уп­ро­стить соз­дание се­те­вых про­грамм и уст­ройств, ра­бо­таю­щих друг с дру­гом, несколь­ко ум­ных лю­дей со­бра­лись вме­сте и при­ду­ма­ли мо­дель OSI (Open Systems Interconnection – взаи­мо­дей­ст­вие от­кры­тых сис­тем). В OSI оп­ре­де­ля­ет­ся семь уровней, ка­ж­дый из ко­то­рых за­да­ет на­бор функ­ций, имею­щих пер­во­оче­ред­ное зна­чение для пра­виль­ной ра­бо­ты се­ти.
 +
 +
Ка­ж­дый уро­вень пре­достав­ля­ет оп­ре­де­лен­ные сер­ви­сы, опи­ра­ясь на ниже­ле­жа­щий уро­вень, но не обя­зан знать, как реа­ли­зо­ва­ны про­чие уровни над ним – он дол­жен толь­ко уметь взаи­мо­дей­ст­во­вать с бо­лее низ­ки­ми уров­ня­ми. Это оз­на­ча­ет, что уровни мож­но соз­да­вать и про­ве­рять от­дель­но и что мож­но иметь множество раз­лич­ных реа­ли­за­ций раз­лич­ных функ­ций (на­при­мер, применять оп­то­во­лок­но или Ethernet в ка­че­­ст­ве фи­зи­че­­ско­­го уров­ня) без необ­хо­ди­мо­сти заме­ны всех осталь­ных ком­понен­тов.
 +
 +
На на­шем уро­ке мы рас­кро­ем три пер­вых уров­ня мо­де­ли OSI:
 +
 +
» Фи­зи­че­­ский уро­вень, оп­ре­де­ляю­щий, как элек­три­че­­ские сиг­на­лы пе­ре­да­ют­ся по оп­ре­де­лен­ной фи­зи­че­­ской сре­де.
 +
 +
» Ка­наль­ный уро­вень, оп­ре­де­ляю­щий, как хосты фи­зи­че­­ски иден­ти­фи­ци­ру­ют­ся в се­ти, т. е. с по­мо­щью MAC-ад­ре­сов.
 +
 +
» Се­те­вой уро­вень, оп­ре­де­ляю­щий, как па­ке­ты марш­ру­ти­зи­ру­ют­ся ме­ж­ду се­тя­ми и как на­зна­ча­ют­ся ло­ги­че­­ские ад­ре­са.
 +
 +
Че­ты­ре остав­ших­ся уров­ня от­ве­ча­ют за под­держ­ку на­деж­ных со­единений ме­ж­ду ком­пь­ю­те­ра­ми, а так­же пред­став­ление и ис­поль­зо­вание пе­ре­дан­ных дан­ных на уровне при­ло­жения. Сю­да от­но­сят­ся аб­бре­виа­ту­ры, ко­то­рые вам на­вер­ня­ка зна­ко­мы: это про­то­ко­лы TCP и UDP на уровне 4, ме­то­ды ко­ди­ро­вания фай­лов UTF, ASCII, JPG и т. д. на уровне 6, про­то­ко­лы HTTP (ра­бо­та с веб-сай­та­ми), FTP (пе­ре­да­ча фай­лов) и SMTP (пе­ре­да­ча поч­ты) на уровне се­те­вых при­ло­жений 7.}}
  
 
ip a | grep “state UP”
 
ip a | grep “state UP”
Строка 37: Строка 52:
 
Та­ким об­ра­зом очень удоб­но ди­аг­но­сти­ро­вать про­бле­мы в се­ти. На­при­мер, ес­ли вам не уда­ет­ся за­ста­вить пра­виль­но ра­бо­тать DHCP, за­пусти­те от­сле­жи­вание па­ке­та на сер­ве­ре DHCP, и уз­нае­те, по­лу­ча­ет ли он за­про­сы на ад­ре­са, от­ве­ча­ет ли он на за­про­сы, бло­ки­ру­ют­ся ли па­ке­ты бранд­мау­эром – это по­мо­жет най­ти ис­точник про­бле­мы.
 
Та­ким об­ра­зом очень удоб­но ди­аг­но­сти­ро­вать про­бле­мы в се­ти. На­при­мер, ес­ли вам не уда­ет­ся за­ста­вить пра­виль­но ра­бо­тать DHCP, за­пусти­те от­сле­жи­вание па­ке­та на сер­ве­ре DHCP, и уз­нае­те, по­лу­ча­ет ли он за­про­сы на ад­ре­са, от­ве­ча­ет ли он на за­про­сы, бло­ки­ру­ют­ся ли па­ке­ты бранд­мау­эром – это по­мо­жет най­ти ис­точник про­бле­мы.
  
−
MAC-ад­ре­са
+
===MAC-ад­ре­са===
  
 
Зная, сколь­ко ком­пь­ю­те­ров мо­гут на­хо­дить­ся в од­ной фи­зи­че­­ской се­ти, вы мо­же­те по­ин­те­ре­со­вать­ся, как они иден­ти­фи­ци­ру­ют друг дру­га в се­ти, т. е. как от­пра­вить ин­фор­ма­цию толь­ко на ком­пь­ю­тер Бо­ба, а не на ком­пь­ю­тер Али­сы?
 
Зная, сколь­ко ком­пь­ю­те­ров мо­гут на­хо­дить­ся в од­ной фи­зи­че­­ской се­ти, вы мо­же­те по­ин­те­ре­со­вать­ся, как они иден­ти­фи­ци­ру­ют друг дру­га в се­ти, т. е. как от­пра­вить ин­фор­ма­цию толь­ко на ком­пь­ю­тер Бо­ба, а не на ком­пь­ю­тер Али­сы?
Строка 63: Строка 78:
 
Та­ким об­ра­зом умень­ша­ет­ся объ­ем тра­фи­ка, пе­ре­сы­лае­мого ме­ж­ду ин­тер­фей­са­ми, и снижа­ет­ся их кон­ку­рен­ция – то есть умень­ша­ет­ся ко­ли­че­­ст­во кол­ли­зий, и об­мен дан­ны­ми ста­но­вится бо­лее на­деж­ным.
 
Та­ким об­ра­зом умень­ша­ет­ся объ­ем тра­фи­ка, пе­ре­сы­лае­мого ме­ж­ду ин­тер­фей­са­ми, и снижа­ет­ся их кон­ку­рен­ция – то есть умень­ша­ет­ся ко­ли­че­­ст­во кол­ли­зий, и об­мен дан­ны­ми ста­но­вится бо­лее на­деж­ным.
  
−
Ло­ги­че­­ские се­ти
+
===Ло­ги­че­­ские се­ти===
  
 
Од­на­ко ис­поль­зо­вание ком­му­та­то­ров для рас­ши­рения се­тей и умень­шения кол­ли­зий – не конец ис­то­рии, так как у MAC-ад­ре­сов од­но­род­ная [flat] струк­ту­ра. Это зна­чит, что их труд­но клас­си­фи­ци­ро­вать или груп­пи­ро­вать.
 
Од­на­ко ис­поль­зо­вание ком­му­та­то­ров для рас­ши­рения се­тей и умень­шения кол­ли­зий – не конец ис­то­рии, так как у MAC-ад­ре­сов од­но­род­ная [flat] струк­ту­ра. Это зна­чит, что их труд­но клас­си­фи­ци­ро­вать или груп­пи­ро­вать.
Строка 75: Строка 90:
 
В от­ли­чие от пред­став­ления хоста в се­ти пол­ным ад­ре­сом, этот ад­рес раз­бит на две час­ти – ад­рес се­ти и ад­рес хоста – с по­мо­щью так на­зы­вае­мо­го пре­фик­са. Пре­фикс – это чис­ло от 0 до 32, оп­ре­де­ляю­щее, ка­кая часть IP-ад­ре­са яв­ля­ет­ся ад­ре­сом се­ти, а ка­кая – ад­ре­сом хоста. Пол­ный ад­рес за­пи­сы­ва­ет­ся в сле­дую­щем ви­де: 192.168.1.2/24.
 
В от­ли­чие от пред­став­ления хоста в се­ти пол­ным ад­ре­сом, этот ад­рес раз­бит на две час­ти – ад­рес се­ти и ад­рес хоста – с по­мо­щью так на­зы­вае­мо­го пре­фик­са. Пре­фикс – это чис­ло от 0 до 32, оп­ре­де­ляю­щее, ка­кая часть IP-ад­ре­са яв­ля­ет­ся ад­ре­сом се­ти, а ка­кая – ад­ре­сом хоста. Пол­ный ад­рес за­пи­сы­ва­ет­ся в сле­дую­щем ви­де: 192.168.1.2/24.
  
−
Со­еди­ня­ем оба вме­сте
+
===Со­еди­ня­ем оба вме­сте===
  
 
Эти ло­ги­че­­ские ад­ре­са свя­зы­ва­ют­ся с фи­зи­че­­ски­­ми MAC-ад­ре­са­ми, о ко­то­рых мы го­во­ри­ли ранее, при этом ка­ж­дый IP-ад­рес свя­зан с кон­крет­ным MAC-ад­ре­сом. Для про­смот­ра этой ин­фор­ма­ции на сво­ем ком­пь­ю­те­ре об­ра­ти­тесь к ip neighbour:
 
Эти ло­ги­че­­ские ад­ре­са свя­зы­ва­ют­ся с фи­зи­че­­ски­­ми MAC-ад­ре­са­ми, о ко­то­рых мы го­во­ри­ли ранее, при этом ка­ж­дый IP-ад­рес свя­зан с кон­крет­ным MAC-ад­ре­сом. Для про­смот­ра этой ин­фор­ма­ции на сво­ем ком­пь­ю­те­ре об­ра­ти­тесь к ip neighbour:
Строка 89: Строка 104:
 
Ес­ли в этих дру­гих се­тях сотни, ты­ся­чи или да­же де­сят­ки ты­сяч ком­пь­ю­те­ров, вы пой­ме­те, как это снижа­ет объ­ем ин­фор­ма­ции, ко­то­рую дол­жен хранить ка­ж­дый ро­утер. Вме­сто MAC-ад­ре­сов всех этих хостов он дол­жен обес­пе­чить хранение толь­ко од­но­го ад­ре­са для ка­ж­дой се­ти – ад­ре­са шлю­за.
 
Ес­ли в этих дру­гих се­тях сотни, ты­ся­чи или да­же де­сят­ки ты­сяч ком­пь­ю­те­ров, вы пой­ме­те, как это снижа­ет объ­ем ин­фор­ма­ции, ко­то­рую дол­жен хранить ка­ж­дый ро­утер. Вме­сто MAC-ад­ре­сов всех этих хостов он дол­жен обес­пе­чить хранение толь­ко од­но­го ад­ре­са для ка­ж­дой се­ти – ад­ре­са шлю­за.
  
−
Ис­сле­до­вание ин­фор­ма­ции о мар­шру­ти­за­ции
+
===Ис­сле­до­вание ин­фор­ма­ции о мар­шру­ти­за­ции===
  
 
Знание пу­ти от­прав­ки па­ке­тов – на­при­мер, с Ком­пь­ю­те­ра A на Ро­утер A и за­тем с Ро­уте­ра A на Ро­утер B и, на­конец, на Ком­пь­ю­тер B – на­зы­ва­ет­ся ин­фор­ма­ци­ей о мар­шру­ти­за­ции, так как это ин­фор­ма­ция о пу­ти, ко­то­рый дол­жен прой­ти па­кет.
 
Знание пу­ти от­прав­ки па­ке­тов – на­при­мер, с Ком­пь­ю­те­ра A на Ро­утер A и за­тем с Ро­уте­ра A на Ро­утер B и, на­конец, на Ком­пь­ю­тер B – на­зы­ва­ет­ся ин­фор­ма­ци­ей о мар­шру­ти­за­ции, так как это ин­фор­ма­ция о пу­ти, ко­то­рый дол­жен прой­ти па­кет.
Строка 111: Строка 126:
 
arping 192.168.1.1
 
arping 192.168.1.1
  
−
с IP-ад­ре­сом шлю­за по умол­чанию. Взгля­нув на вы­вод tcpdump, вы те­перь долж­ны уви­деть за­прос и от­вет ARP. |
+
с IP-ад­ре­сом шлю­за по умол­чанию. Взгля­нув на вы­вод tcpdump, вы те­перь долж­ны уви­деть за­прос и от­вет ARP.  
 +
 
 +
{{Врезка|left|Заголовок=Подробнее про IP-ад­ре­са |Ширина=98%|Содержание=IP-ад­ре­са чуть сложнее, чем бу­дет рас­ска­за­но да­лее в основ­ной ста­тье. Хо­тя обыч­но IP-ад­рес за­пи­сы­ва­ет­ся в ви­де че­ты­рех чи­сел, раз­де­лен­ных точ­ка­ми, на са­мом де­ле это од­но 32-бит­ное дво­ич­ное чис­ло. Ка­ж­дое из че­ты­рех чи­сел пред­став­ля­ет груп­пу из вось­ми бит (ок­тет) дво­ич­но­го ад­ре­са, на­при­мер:
 +
 
 +
192.168.1.1
 +
 
 +
11000000.10101000.00000001.00000001
 +
 
 +
Это оз­на­ча­ет, что ка­ж­дое из че­ты­рех чи­сел IP-ад­ре­са мо­жет быть от 0 до 255.
 +
 
 +
Пре­фикс, о ко­то­ром бу­дет го­во­рить­ся, оп­ре­де­ля­ет, сколь­ко раз­ря­дов ад­ре­са (спе­ре­ди) при­над­ле­жат к се­те­вой час­ти ад­ре­са; его мож­но рас­смат­ри­вать как на­кла­ды­вае­мое на IP-ад­рес еще од­но дво­ич­ное чис­ло, в ко­то­ром в 1 уста­нов­ле­ны би­ты, со­от­вет­ст­вую­щие се­те­вой час­ти ад­ре­са:
 +
 
 +
11000000.10101000.00000001.00000001
 +
 
 +
11111111.11111111.11111111.00000000
 +
 
 +
В дан­ном слу­чае, в IP-ад­ре­се 192.168.1.1 пер­вые три ок­те­та (24 би­та) пред­став­ля­ют се­те­вую часть ад­ре­са, и хостам мож­но при­сваи­вать уникаль­ные но­ме­ра толь­ко из по­следнего ок­те­та. По­это­му в вы­во­де ко­ман­ды ip route мы ви­дим .0/24. Сле­до­ва­тель­но, в се­ти 192.168.1.0/24 есть все­го 255 уникаль­ных ад­ре­сов, ко­то­рые мож­но на­зна­чить хостам. По фак­ту, их да­же 253, так как пер­вый и по­следний ад­ре­са ре­зер­ви­ру­ют­ся для осо­бых це­лей. Пер­вый ад­рес – это ад­рес се­ти, и он обо­зна­ча­ет не хост в се­ти, а са­му сеть. По­следний ад­рес ис­поль­зу­ет­ся для от­прав­ки ши­ро­ко­ве­ща­тель­ных со­об­щений, ад­ре­со­ван­ных всем хостам в се­ти.
 +
 
 +
Дру­гой при­мер: в се­ти 192.168.1.0/28 все­го 14 доступ­ных ад­ре­сов, так как мак­си­маль­ное ко­ли­че­­ст­во ад­ре­сов, пред­ста­ви­мых че­тырь­мя дво­ич­ны­ми циф­ра­ми – 16 (2^4), а пер­вый и по­следний ад­ре­са за­ре­зер­ви­ро­ва­ны. }}
 +
|

Текущая версия на 20:16, 10 ноября 2018

Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)

Содержание

[править] Сеть: Изу­ча­ем па­ке­ты, фи­зи­че­ские со­еди­не­ния и ад­ре­са­цию

Ком­пь­ю­тер­ные се­ти: Ос­но­вы.

Сде­лай­те пер­вые ша­ги к по­ни­ма­нию се­тей и объ­е­ди­ни­те свои Linux-ком­пь­ю­те­ры – ос­нов­ные кон­цеп­ции се­ти вам рас­тол­ку­ет Джо­на­тан Ро­бертс.

(thumbnail)
Наш эксперт Джо­на­тан Ро­бертс сбе­жал из Ба­шен Linux Format, что­бы по­ис­кать сча­стья в ка­че­­ст­ве си­сад­ми­на.

На страницах Linux Format мы из­ве­ли мас­су вре­мени на объ­яснения, как де­лать те или иные ве­щи – от соз­дания анима­ций и ре­дак­ти­ро­вания изо­бра­жений до ра­бо­ты с команд­ной стро­кой и шиф­ро­вания дан­ных. При­чем боль­шую часть это­го вре­мени мы не поль­зо­ва­лись на­ши­ми ком­пь­ю­те­ра­ми по­оди­ноч­ке, а со­единили их друг с дру­гом, раз­де­лив хра­ня­щие­ся на них фай­лы и ин­фор­ма­цию еще и ме­ж­ду на­ши­ми до­ма­ми, а так­же че­рез Ин­тернет.

Что­бы по­мочь вам при­менить на­вы­ки ра­бо­ты в Linux в этой опу­тан­ной се­тью сре­де, сле­дую­щие два ме­ся­ца мы по­тра­тим на зна­ком­ст­во с осно­ва­ми ра­бо­ты се­ти. Упор бу­дет сде­лан на прак­тичес­кую работу: на­ря­ду с пояснением тео­ри­и и тер­ми­но­ло­ги­и мы нау­чим вас поль­зо­вать­ся ути­ли­та­ми Linux для ис­сле­до­вания и по­строения се­тей.

На дан­ном уро­ке мы под­ру­жим вас с тре­мя ки­та­ми, на ко­то­рых зи­ж­дет­ся вся жизнь се­тей – с па­ке­та­ми, фи­зи­че­­ски­­ми со­единения­ми и ад­ре­са­ци­ей. А на сле­дую­щем – соз­да­дим несколь­ко вир­ту­аль­ных ма­шин и по­стро­им из них несколь­ко про­стых се­тей.

[править] Се­ти с па­кет­ной ком­му­та­ци­ей

Для на­ча­ла по­го­во­рим о том, что же та­кое сеть: го­во­ря по­про­сту, это два или бо­лее ком­пь­ю­те­ров, свя­зан­ных друг с дру­гом че­рез фи­зи­че­скую сре­ду, ко­то­рой мо­жет быть мед­ный про­водник (Ethernet), оп­то­во­ло­кон­ный ка­бель или ра­дио­вол­ны (Wi-Fi). От­прав­ляя сиг­на­лы че­рез эту сре­ду, ком­пь­ю­те­ры мо­гут об­менивать­ся ин­фор­ма­ци­ей друг с дру­гом.

Вро­де ниче­го слож­но­го: со­единить два ком­пь­ю­те­ра про­во­дом, а они бу­дут от­прав­лять по нему элек­три­че­­ские сиг­на­лы и де­лить­ся друг с дру­гом ин­фор­ма­ци­ей. Но вот бе­да: да­же в та­кой про­стой мо­де­ли (это мы еще не ка­са­ем­ся то­го, как элек­три­че­­ские сиг­на­лы ко­ди­ру­ют­ся и де­ко­ди­ру­ют­ся!) бы­ст­ро возника­ют про­бле­мы.

Ин­фор­ма­ция, ко­то­рой долж­ны об­менивать­ся ком­пь­ю­те­ры, обыч­но до­воль­но объ­ем­ная и слож­ная, со­стоя­щая из мно­гих мил­лио­нов бит. Ее мож­но от­прав­лять по про­во­ду по­сле­до­ва­тель­но – что занима­ет несколь­ко ми­нут, ча­сов или да­же дней. Когда ком­пь­ю­те­ров в се­ти все­го два, пе­чаль неве­ли­ка: один мо­жет про­сто по­до­ж­дать, по­ка не по­лу­чит сиг­нал об окон­чании, и за­тем от­пра­вит свою ин­фор­ма­цию в от­вет.

На­стоя­щие про­бле­мы на­чи­на­ют­ся в боль­ших се­тях, с де­сят­ка­ми или сот­ня­ми ком­пь­ю­те­ров, под­клю­чен­ных к об­щей сре­де. По­ка один ком­пь­ю­тер от­прав­ля­ет ин­фор­ма­цию, ни один из осталь­ных не смо­жет восполь­зо­вать­ся пе­ре­даю­щей сре­дой. Ху­же то­го: ес­ли сиг­нал пре­рвет­ся, при­дет­ся на­чать от­прав­ку за­но­во – а ес­ли файл был боль­шим, оно уж со­всем обид­но!

В ком­пь­ю­тер­ных се­тях эти две про­бле­мы ре­ша­ют­ся с по­мо­щью па­ке­тов. Боль­шие объ­е­мы ин­фор­ма­ции раз­би­ва­ют­ся на фраг­менты мень­ше­го раз­ме­ра (лег­че управ­ляе­мые), ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся па­ке­та­ми. На­ря­ду с пе­ре­да­вае­мой ин­фор­ма­ци­ей па­ке­ты со­дер­жат ме­та­дан­ные, ко­то­рые, сре­ди про­че­го, ого­ва­ри­ва­ют ме­сто­по­ло­жение па­ке­та в по­то­ке ин­фор­ма­ции.

При по­те­ре па­ке­та принимаю­щий ком­пь­ю­тер уви­дит, что час­ти по­то­ка не хва­та­ет, и ему останет­ся за­про­сить по­втор­ную от­прав­ку толь­ко от­сут­ст­вую­ще­го па­ке­та, а не все­го по­то­ка. Бо­лее то­го, так как па­ке­ты раз­би­ва­ют дан­ные на неза­ви­си­мые фраг­мен­ты, все ком­пь­ю­те­ры, ко­то­рые поль­зу­ют­ся сре­дой, мо­гут пе­ре­да­вать па­ке­ты (а не це­лые фай­лы) по оче­ре­ди, то есть смо­гут ра­бо­тать со сре­дой бо­лее эф­фек­тив­но. Эти па­ке­ты – не про­сто аб­ст­ракт­ная идея: вы мо­же­те по­смот­реть, как от­дель­ные па­ке­ты пе­ре­да­ют­ся по се­ти. Для это­го уста­но­ви­те про­грам­му tcpdump с по­мо­щью менед­же­ра па­ке­тов сво­его ди­ст­ри­бу­ти­ва Linux. По­сле уста­нов­ки от­крой­те тер­ми­нал и най­ди­те, ка­кое уст­рой­ст­во сей­час пре­достав­ля­ет се­те­вое со­единение. Ес­ли ак­тив­ное со­единение у вас все­го од­но, это мож­но сде­лать ко­ман­дой

ip a | grep “state UP”

Ко­ман­да ip вы­во­дит ин­фор­ма­цию о се­те­вых под­клю­чениях – по­поз­же мы по­зна­ко­мим­ся с ней бли­же – а ко­ман­да grep фильт­ру­ет ре­зуль­тат, что­бы мы ви­де­ли толь­ко под­клю­чения в со­стоянии ’up‘, то есть ак­тив­ные. Нас ин­те­ре­су­ет фраг­мент в на­ча­ле стро­ки – ско­рее все­го это eth0, wlan0 или em1, в за­ви­си­мо­сти от кон­фи­гу­ра­ции. Его мож­но ука­зать как па­ра­метр ко­ман­де tcpdump и по­на­блю­дать за се­те­вым об­щением. От имени су­пер­поль­зо­ва­те­ля-root вы­полните ко­ман­ду:

tcpdump -i wlan0

где wlan0 – уст­рой­ст­во, ко­то­рое мы об­на­ру­жи­ли вы­ше. За­тем от­крой­те брау­зер и зай­ди­те на ка­кой-нибудь сайт. Вер­нув­шись в тер­ми­нал, вы уви­ди­те, как эк­ран за­пол­ня­ет­ся стро­ка­ми тек­ста. Ка­ж­дая стро­ка пред­став­ля­ет па­кет, от­прав­лен­ный ме­ж­ду ва­шим ком­пь­ю­те­ром и сер­ве­ром для за­груз­ки web-страницы, и в ка­ж­дом па­ке­те есть ин­фор­ма­ция о нем, вклю­чая вре­мя прие­ма или от­прав­ки, ком­пь­ю­те­ры (или хосты), с ко­то­рых и на ко­то­рые он был от­прав­лен, и мно­гое дру­гое.

Вы­вод ко­ман­ды и со­дер­жи­мое па­ке­тов (в тер­ми­на­ле ото­бра­жа­ют­ся толь­ко за­го­лов­ки па­ке­тов) мож­но со­хранить в фай­ле, при­пи­сав к ко­ман­де па­ра­метр -w и имя фай­ла, а по­том про­ана­ли­зи­ро­вать в гра­фи­че­­ской ути­ли­те на­по­до­бие Wireshark.

Та­ким об­ра­зом очень удоб­но ди­аг­но­сти­ро­вать про­бле­мы в се­ти. На­при­мер, ес­ли вам не уда­ет­ся за­ста­вить пра­виль­но ра­бо­тать DHCP, за­пусти­те от­сле­жи­вание па­ке­та на сер­ве­ре DHCP, и уз­нае­те, по­лу­ча­ет ли он за­про­сы на ад­ре­са, от­ве­ча­ет ли он на за­про­сы, бло­ки­ру­ют­ся ли па­ке­ты бранд­мау­эром – это по­мо­жет най­ти ис­точник про­бле­мы.

[править] MAC-ад­ре­са

Зная, сколь­ко ком­пь­ю­те­ров мо­гут на­хо­дить­ся в од­ной фи­зи­че­­ской се­ти, вы мо­же­те по­ин­те­ре­со­вать­ся, как они иден­ти­фи­ци­ру­ют друг дру­га в се­ти, т. е. как от­пра­вить ин­фор­ма­цию толь­ко на ком­пь­ю­тер Бо­ба, а не на ком­пь­ю­тер Али­сы?

На са­мом де­ле, ком­пь­ю­те­ры, под­клю­чен­ные к од­ной и той же фи­зи­че­­ской сре­де (на­при­мер, к мед­но­му про­во­ду), ви­дят все па­ке­ты, от­прав­ляе­мые на все осталь­ные ком­пь­ю­те­ры. От чтения всех па­ке­тов под­ряд ком­пь­ю­тер оста­нав­ли­ва­ет то, что его се­те­вая кар­та (Network Interface Card, NIC – это ап­па­рат­ный ком­понент ком­пь­ю­те­ра, ко­то­рый пре­об­ра­зу­ет ин­фор­ма­цию от ком­пь­ю­те­ра в сиг­нал, при­год­ный для пе­ре­да­чи по фи­зи­че­­ской сре­де, и на­обо­рот) снаб­же­на так на­зы­вае­мым MAC-ад­ре­сом [от Media Access Control – управление доступом к среде].

Ка­ж­дый па­кет вклю­ча­ет MAC-ад­рес по­лу­ча­те­ля. Ком­пь­ю­тер, по­лу­чив па­кет, про­ве­ря­ет, сов­па­да­ет ли ад­рес его се­те­вой кар­ты с ад­ре­сом в па­ке­те; ес­ли да, то из па­ке­та из­вле­ка­ет­ся со­дер­жа­щая­ся в нем ин­фор­ма­ция, ес­ли нет – па­кет от­бра­сы­ва­ет­ся для эко­но­мии про­цес­сор­ного вре­мени.

Ад­рес ак­тив­ной се­те­вой кар­ты мож­но про­смот­реть опять же ко­ман­дой IP:

ip link show dev wlan0

где wlan0 – имя уст­рой­ст­ва, ко­то­рое мы вы­яснили ранее. Ес­ли на­брать про­сто ip link show, бу­дет по­ка­за­на ин­фор­ма­ция обо всех се­те­вых кар­тах, под­клю­чен­ных к ком­пь­ю­те­ру. MAC-ад­рес со­сто­ит из 12 зна­ков и сле­ду­ет за link/ether в вы­во­де ко­ман­ды. Он вы­гля­дит при­мер­но так: ea:34:43:81:02:7c.

Конеч­но, одним про­во­дом слож­но со­единить боль­ше двух ком­пь­ю­те­ров. Что­бы под­клю­чить несколь­ко ком­пь­ю­те­ров к од­ной фи­зи­че­­ской се­ти, ис­поль­зу­ет­ся уст­рой­ст­во под на­званием «хаб [hub – англ. сты­ко­воч­ный узел]». У ха­ба есть несколь­ко разъ­е­мов Ethernet, и по по­ступлении па­ке­та на один из вхо­дов тот пе­ре­сы­ла­ет­ся на все осталь­ные ин­тер­фей­сы.

Но да­же в се­тях с па­кет­ной ком­му­та­ци­ей мо­гут возник­нуть про­бле­мы, ес­ли ком­пь­ю­те­ров слиш­ком мно­го – раз­ные ком­пь­ю­те­ры бу­дут пы­тать­ся пе­ре­да­вать ин­фор­ма­цию в од­но и то же вре­мя, в ре­зуль­та­те она бу­дет по­вре­ж­де­на, и эф­фек­тив­но­го об­ме­на дан­ны­ми не со­сто­ит­ся.

Это про­ис­хо­дит по­то­му, что ком­пь­ю­те­ры от­прав­ля­ют па­ке­ты не по оче­ре­ди, а когда по­па­ло, и ис­поль­зу­ют слож­ные ал­го­рит­мы для вы­хо­да из кол­ли­зий.

Что­бы обой­ти данную проблему, при­ме­ня­ют дру­гое уст­рой­ст­во – ком­му­та­тор, он же свитч [switch]. Ком­му­та­тор по­хож на хаб на­ли­чи­ем несколь­ких ин­тер­фей­сов Ethernet, но дей­ст­ву­ет значительно умнее.

Вме­сто то­го, что­бы всле­пую пе­ре­на­прав­лять все по­лу­чае­мые па­ке­ты на все осталь­ные ин­тер­фей­сы, ком­му­та­тор со­став­ля­ет таб­ли­цу MAC-ад­ре­сов ин­тер­фей­сов. Когда на ком­му­та­тор при­хо­дит па­кет, он смот­рит на MAC-ад­рес пакета и оп­ре­де­ля­ет, на ка­кой именно порт пакет следует от­пра­влять.

Та­ким об­ра­зом умень­ша­ет­ся объ­ем тра­фи­ка, пе­ре­сы­лае­мого ме­ж­ду ин­тер­фей­са­ми, и снижа­ет­ся их кон­ку­рен­ция – то есть умень­ша­ет­ся ко­ли­че­­ст­во кол­ли­зий, и об­мен дан­ны­ми ста­но­вится бо­лее на­деж­ным.

[править] Ло­ги­че­­ские се­ти

Од­на­ко ис­поль­зо­вание ком­му­та­то­ров для рас­ши­рения се­тей и умень­шения кол­ли­зий – не конец ис­то­рии, так как у MAC-ад­ре­сов од­но­род­ная [flat] струк­ту­ра. Это зна­чит, что их труд­но клас­си­фи­ци­ро­вать или груп­пи­ро­вать.

При неболь­шой се­ти это не про­бле­ма, но с ростом се­ти таб­ли­цы MAC-ад­ре­сов на ком­му­та­то­рах, в ко­то­рых про­из­во­дит­ся по­иск пор­та для от­прав­ки па­ке­та, дости­га­ют ог­ром­но­го раз­ме­ра. Это за­мед­ля­ет ра­бо­ту ком­му­та­то­ров и де­ла­ет невоз­мож­ным по­строение гло­баль­ной се­ти, та­кой как Ин­тернет.

Что­бы ре­шить эту про­бле­му, мож­но раз­бить боль­шие се­ти на мно­же­ст­во мел­ких ло­ги­че­­ски сгруп­пи­ро­ван­ных се­тей и на­прав­лять тра­фик ме­ж­ду ними с по­мо­щью тех­но­ло­гий меж­се­те­во­го взаи­мо­дей­ст­вия.

Как это ра­бо­та­ет? Ну, для на­ча­ла на­до по­зна­ко­мить вас с ад­ре­са­ми но­во­го ти­па, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся ад­ре­са­ми Про­то­ко­ла Ин­тернета (Internet Protocol – IP). Воз­мож­но, вы уже ви­де­ли IP-ад­ре­са – они обыч­но со­сто­ят из че­ты­рех чи­сел, раз­де­лен­ных точ­ка­ми, на­при­мер, 192.168.1.218.

В от­ли­чие от пред­став­ления хоста в се­ти пол­ным ад­ре­сом, этот ад­рес раз­бит на две час­ти – ад­рес се­ти и ад­рес хоста – с по­мо­щью так на­зы­вае­мо­го пре­фик­са. Пре­фикс – это чис­ло от 0 до 32, оп­ре­де­ляю­щее, ка­кая часть IP-ад­ре­са яв­ля­ет­ся ад­ре­сом се­ти, а ка­кая – ад­ре­сом хоста. Пол­ный ад­рес за­пи­сы­ва­ет­ся в сле­дую­щем ви­де: 192.168.1.2/24.

[править] Со­еди­ня­ем оба вме­сте

Эти ло­ги­че­­ские ад­ре­са свя­зы­ва­ют­ся с фи­зи­че­­ски­­ми MAC-ад­ре­са­ми, о ко­то­рых мы го­во­ри­ли ранее, при этом ка­ж­дый IP-ад­рес свя­зан с кон­крет­ным MAC-ад­ре­сом. Для про­смот­ра этой ин­фор­ма­ции на сво­ем ком­пь­ю­те­ре об­ра­ти­тесь к ip neighbour:

ip neigh show

Ка­ж­дая стро­ка вы­во­да со­от­вет­ст­ву­ет од­но­му хосту, дости­жи­мо­му с ва­ше­го ком­пь­ю­те­ра. Пер­вый па­ра­метр в стро­ке – IP-ад­рес хоста; сле­дую­щие два оп­ре­де­ля­ют, че­рез ка­кую се­те­вую кар­ту он досту­пен; а lladdr со­дер­жит MAC-ад­рес уст­рой­ст­ва. С по­мо­щью этой ин­фор­ма­ции ком­пь­ю­тер мо­жет фор­ми­ро­вать па­ке­ты, ад­ре­со­ван­ные то­му или ино­му ком­пь­ю­те­ру.

А те­перь кое-что ин­те­рес­ное: ком­пь­ю­те­ры с оди­на­ко­вы­ми ад­ре­са­ми се­ти хра­нят эту ин­фор­ма­цию друг о дру­ге и мо­гут взаи­мо­дей­ст­во­вать на­пря­мую. Но ес­ли ад­ре­са се­ти у них раз­ные, они не хра­нят эту связь IP- и MAC-ад­ре­сов и на­пря­мую взаи­мо­дей­ст­во­вать не мо­гут. Вме­сто это­го они взаи­мо­дей­ст­ву­ют че­рез про­ме­жу­точ­ное уст­рой­ст­во, из­вест­ное как шлюз или мар­шру­ти­за­тор (он же ро­утер).

Ро­уте­ры от­сле­жи­ва­ют и со­хра­ня­ют все связ­ки IP- и MAC-ад­ре­сов для сво­ей се­ти, а так­же ин­фор­ма­цию о под­клю­чении к дру­гим ро­уте­рам и се­тям. Ес­ли хост в се­ти ро­уте­ра хо­чет под­клю­чить­ся к хосту в дру­гой се­ти, он от­прав­ля­ет со­об­щение на шлюз с пол­ным IP-ад­ре­сом дру­го­го хоста, и шлюз пе­ре­сы­ла­ет это со­об­щение в со­от­вет­ст­вую­щую сеть. За­тем шлюз в этой се­ти от­прав­ля­ет па­кет со­от­вет­ст­вую­ще­му хосту.

Ес­ли в этих дру­гих се­тях сотни, ты­ся­чи или да­же де­сят­ки ты­сяч ком­пь­ю­те­ров, вы пой­ме­те, как это снижа­ет объ­ем ин­фор­ма­ции, ко­то­рую дол­жен хранить ка­ж­дый ро­утер. Вме­сто MAC-ад­ре­сов всех этих хостов он дол­жен обес­пе­чить хранение толь­ко од­но­го ад­ре­са для ка­ж­дой се­ти – ад­ре­са шлю­за.

[править] Ис­сле­до­вание ин­фор­ма­ции о мар­шру­ти­за­ции

Знание пу­ти от­прав­ки па­ке­тов – на­при­мер, с Ком­пь­ю­те­ра A на Ро­утер A и за­тем с Ро­уте­ра A на Ро­утер B и, на­конец, на Ком­пь­ю­тер B – на­зы­ва­ет­ся ин­фор­ма­ци­ей о мар­шру­ти­за­ции, так как это ин­фор­ма­ция о пу­ти, ко­то­рый дол­жен прой­ти па­кет.

Соб­ст­вен­ную таб­ли­цу мар­шру­ти­за­ции сво­его ком­пь­ю­те­ра мож­но про­смот­реть, ука­зав ар­гу­мент route в ко­ман­де ip:

ip route show

В пер­вой стро­ке вы­во­да сто­ит “default”, за­тем идет IP-ад­рес, че­рез ко­то­рый долж­ны от­прав­лять­ся па­ке­ты, и ин­тер­фейс, с ко­то­ро­го они долж­ны от­прав­лять­ся. Мар­шрут по умол­чанию – ого­вор­ка для ва­ше­го ком­пь­ю­те­ра: ес­ли для IP-ад­ре­са, с ко­то­рым вы пы­тае­тесь свя­зать­ся, не за­да­но дру­го­го мар­шру­та, па­ке­ты уй­дут в этот шлюз.

Сравнив точ­ку на­зна­чения мар­шру­та по умол­чанию с вы­во­дом ко­ман­ды ip neighbour, вы уви­ди­те, что MAC-ад­рес ком­пь­ю­те­ра со­от­вет­ст­ву­ет его шлю­зу по умол­чанию; вот так два ком­пь­ю­те­ра мо­гут об­щать­ся на­пря­мую.

[править] Раз­ре­ша­ем ад­ре­са

Таб­ли­цу со­от­вет­ст­вия MAC-ад­ре­сов и IP-ад­ре­сов, по­лу­чен­ных от ко­ман­ды ip neigh, ваш ком­пь­ю­тер стро­ит с по­мо­щью про­то­ко­ла раз­ре­шения ад­ре­сов (Address Resolution Protocol – ARP). В ARP ис­поль­зу­ет­ся спе­ци­аль­ный па­кет, точ­но та­кой же, как по­ка­зы­ва­ла ко­ман­да tcpdump. Же­лая выяснить MAC-ад­рес ком­пь­ю­те­ра с за­дан­ным IP-ад­ре­сом, ваш ком­пь­ю­тер фор­ми­ру­ет па­кет за­про­са ARP.

Тот со­дер­жит ваш MAC-ад­рес как от­пра­ви­те­ля и IP-ад­рес хоста, MAC-ад­рес ко­то­ро­го вы хо­ти­те уз­нать, но не ука­зы­ва­ет MAC-ад­рес на­зна­чения. За­тем этот па­кет от­прав­ля­ет­ся всем хостам, под­клю­чен­ным к той же фи­зи­че­­ской се­ти, что и вы – т. е. на все пор­ты коммутатора, но не с од­но­го ро­уте­ра на дру­гой – и со­дер­жит, на­при­мер, сле­дую­щий за­прос: «За­прос ком­пь­ю­те­ра с IP-ад­ре­сом 192.168.1.2, пе­ре­дать от­вет на 192.168.1.1 [Request who has 192.168.1.2 tell 192.168.1.1]».

Ес­ли та­кой IP-ад­рес су­ще­ст­ву­ет в этой се­ти, на MAC-ад­рес от­пра­ви­те­ля по­сы­ла­ет­ся arp-па­кет REPLY с та­ким со­дер­жи­мым: «От­вет 192.168.1.2 – ea:34:43:81:02:7c [Reply 192.168.1.2 is-at ea:34:43:81:02:7c]». Те­перь ком­пь­ю­те­ры мо­гут об­щать­ся друг с дру­гом на­пря­мую. Это мож­но уви­деть в дей­ст­вии, сно­ва за­пустив ко­ман­ду tcpdump. Но вме­сто от­кры­тия web-страницы, зай­ди­те в дру­гой тер­ми­нал и ско­ман­дуй­те от имени root:

arping 192.168.1.1

с IP-ад­ре­сом шлю­за по умол­чанию. Взгля­нув на вы­вод tcpdump, вы те­перь долж­ны уви­деть за­прос и от­вет ARP.


|

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF168:%D0%A1%D0%B5%C2%AD%D1%82%D0%B8._%D0%9F%D0%B0%C2%AD%D0%BA%D0%B5%C2%AD%D1%82%D1%8B_%D0%B8_%D1%81%D0%BE%C2%AD%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F&oldid=19444»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика