Сеть TCP/IP







Протокол  TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Proto-
col) является  базовым   транспортным   сетевым   протоколом  в
UNIX'е. В заголовке TCP/IP пакета указывается:

IP-адрес отправителя
IP-адрес получателя
Номер порта      (Фактически - номер прикладной программы,
                 которой этот пакет предназначен)

TCP/IP-ишные пакеты имеют интересную особенность:  они способны
"добраться" до  адресата,  пройдя  сквозь разнородные локальные
сети, используя разнообразные физические носители. "Маршрутиза-
цию" IP-пакета  (переброску  его в требуемую сеть) осуществляют
"на добровольных началах" компьютеры, входящие в TCP/IP сеть.

Всемирная сеть Internet.

Все компютеры мира, поддерживающие протокол TCP/IP и каким-либо образом подключенные друг к другу, образуют глобальную всемирную сеть TCP/IP "Internet". Темпы роста "Internet": 100000 IP-адресов в месяц. В настоящий момент (конец 1994 года) к Internet'у подключено около: 20,000 сетей 4,000,000 компьютеров 35,000,000 пользователей

1. IP-адрес.

Каждая машина в мире имеет свой уникальный IP-адрес. IP-адрес - 32-битное число, которое принято записывать в сме- шанном 16-рично-десятичном формате, в виде 4 чисел, разделенных точками. Например: 193.124.148.73 128.8.2.1 Каждое десятичное число здесь представляет на самом деле два шестнадцатеричных разряда. Может принимать значения от 0 до 255. Допустима также шестнадцатеричная запись: c1.7c.94.49 или 0xC17C9449 80.08.02.01 или 0x80080201 В условиях корректно сконфигуренной локальной сети, и при усло- вии подключения ее к всемирной сети Internet, протокол TCP/IP позволяет вашей сетевой программе работать с ЛЮБЫМ компьютером в мире, как если бы он находился в вашей локальной сети. Уникальность IP-адресов поддерживается просто. Они выдаются централизованно. Контора, которая этим занимается, называется NIC - Network Informational Center. Европейское отделение NIC расположено в Амстердаме. Она ВЫДАЕТ IP-адреса. В адрес NIC нужно послать форму-запрос установленного образца, и через не- которое время вам пришлют "пачку" IP-адресов, выделенных для вашей сети. E-mail адрес, по которому нужно послать запрос: hostmaster@sri-nic.net Московский узел, раздающий IP-адреса, а так же домены *.ru доступен по адресу РосНИИРОС xSU/RU NetworkInformationalCenter ncc@ripn.net или ncc@ussr.eu.net www.ripn.net/nic/ripn-docs/

IP-сеть, подсеть.

IP-сеть - "пачка" из 2**n IP-адресов, ИДУЩИХ ПОДРЯД. Самый младший - резервируется. Этот адрес называется адресом IP-сети. Например 128.8.0.0, или 193.125.149.64 . Адрес сети использует- ся, когда требуется указать всю сеть целиком, например, когда задается маршрутизация до этой сети. Маска сети - фактически размер сети, задает число адресов в се- ти. Задается либо количеством битов в маске сети (например 8бит - 256 адресов, 6 бит - 64 адреса), либо битовой маской вида b'111...11100...00' число^^ ^^ битов которую тоже принято записывать в десятично-побайтной записи, например: 255.255.255.192 - маска на 64 адреса 255.255.255.0 - маска на 256 адресов 255.255.0.0 - маска на 64Kb адресов Broadcast адрес сети - самый старший адрес в сети. Резерви- руется для передачи сообщений типа "все-всем-всем" (в сети). 128.8.255.255 Сети делятся на классы: Класс A. "Огромные" сети. Адреса этих сетей лежат в промежутке: 1 - 126. Маска сети: 255.0.0.0 Содержит до 16387064 адресов (256*256*256). Адреса хостов в этих сетях вида: 125.*.*.* Класс B. "Средние" сети. Адреса этих сетей лежат в промежутке: 128.0 - 191.255 Маска сети: 255.255.0.0 Содержит до 64516 адресов (256*256). Адреса хостов в этих сетях вида: 136.12.*.* Класс C. "Маленькие" сети. Адреса сетей лежат в интервале: 192.0.0 - 255.254.255 Маска сети: 255.255.255.0 Содержит 254 адреса. Адреса хостов в этих сетях вида: 195.136.12.* Класс D. "Multicast-сети" (групповая адресация) (в стадии разработки) Адреса сетей лежат в интервале: 224-239 Класс E. "Экспериментальные" 240-250 Адреса 0, 127, 255 - специальные и для обычных IP не используется

2.1. Private Address Space

Если ваша сеть будет использоваться только внутри организации, и машины не будут иметь непосредственного выхода в интернет, то адреса для нее можно брать "с потолка". В документе RFC 1597 "Address Allocation for Private Internets" March 1994: The Internet Assigned Numbers Authority (IANA) зарезервировал три блока IP адресов для использования во внутренних сетях: 10.0.0.0 - 10.255.255.255 Класс A 172.16.0.0 - 172.31.255.255 Класс B 192.168.0.0 - 192.168.255.255 Класс C Роутеры большинства ISP эти адреса не маршрутизируют, что добавляет им(адресам) безопасности.

2. Объявляем IP-адрес на наш ethernet'ный контроллер.

Конфигурация сети на UNIX-машине обычно делается автоматически при начальной загрузке. Вкратце ее можно описать так: Определение трех однотипных карт в Linux (1*ISA, 2*PnP): /etc/conf.modules alias eth0 ne alias eth1 ne alias eth2 ne options ne io=0x220,irq=5 Объявляем, что наш IP-адрес 198.8.2.1 и он поднят на ethernet'ную карту по имени elx70 . В случае Motorol'ы так на- зывается ethernet, торчащий из главной системной платы - платы с процессором. ifconfig e1x70 198.8.2.1 up Объявляем, что наш второй контроллер с именем m3760 (нижняя плата) имеет IP-адрес 198.8.3.1 ifconfig m3760 198.8.3.1 up

3. Маршрутизация локальной сети.

Объявляем, что машины с адресами вида 198.8.2.* *=1,...,254 си- дят на нашем верхнем локальном сегменте ethernet, и разговари- вать с ними надо напрямую, через верхний ethernet, соответству- ющий нашему адресу 198.8.2.1 - т.е. - elx70. А с машинами, име- ющими адреса вида 198.8.3.* - через нижний ethernet - с адресом 198.8.3.1 route add net 198.8.2.0 198.8.2.1 netmask 255.255.255.0 0 route add net 198.8.3.0 198.8.3.1 netmask 255.255.255.0 0 Сетевые пакеты для IP-адресов, которые не лежат в нашей локаль- ной сети, переправлять на машину с сетевым адресом 198.8.2.107 - а уж она сама будет разбираться, что с ними делать, и как доставить их до конкретных адресатов. route add default 198.8.2.107 1 Последний аргумент команды route - метрика. Ее можно интерпре- тировать как "расстояние" до "того" gateway'я, или "сколько пе- ресадок между gateway'ями придется сделать IP-пакету по дороге туда. Поскольку IP-адреса 198.8.2.1 и 198.8.3.1 соответствуют нашим собственный платам ethernet, то и метрика (расстояние) до них 0. 198.8.2.107 - другая машина - "расстояние до нее" 1. Смотрим, что у нас получилось netstat -rn # распечатать таблицу маршрутизации ping -s fedfond # "прозвонить" узлы сети ping -s fedfond-gate ping -s 198.8.2.107 netstat -i # статистика о работе сетевых интерфейсов Настала пора объяснить, что такое lo0 и localhost. Это так на- зываемый Loop-back интерфейс. Он имитирует сетевой интерфейс локально, не выходя за границы нашего компьютера. Loop-back ин- терфейсу соответствует зарезервированный за ним IP-адрес 127.0.0.1

4. Конфигурирование TCP/IP на Мотороле 922.

Придумайте сетевое имя вашего компьютера. Пусть вы решили, что ваш компьютер должен называться fedfond, и иметь IP-adres 198.8.2.1 . Однако не забывайте, что у Моторолы ДВА ether­ net-контроллера, и КАЖДЫЙ из них ДОЛЖЕН иметь свой УНИКАЛЬНЫЙ IP-адрес. Мы решаем, что второй наш ethernet будет иметь IP-адрес 198.8.3.1, ну и этому адресу можно назначить вполне человеческое имя, например "fedfond-gate". ВНИМАНИЕ: если вы внимательно рассмотрите содержание файла /etc/inet/rc.inet, особенно строку вида /usr/sbin/ifconfig e1x70 `uname -n`-gate $net_mask up то поймете, что второй ethernet должен называться именно fedfond-gate , и никак иначе. Итак, чтобы установить сетевое имя и IP-адреса нашего host'а 1. командой sysadm установите "nodename" . ВНИМАНИЕ: именно nodename (имя узла) а не systemname (имя операционной системы) 2. В файл /etc/hosts вставьте строчки, привязывающие IP-адреса к имени fedfond и, ВНИМАНИЕ!, fedfond-gate 198.8.2.1 fedfond 198.8.3.1 fedfond-gate 3. Перезагрузитесь.

Конфигурирование 2-го ethernet в Linux

Первый-то ethernet конфигурится с раздачи - сложность появится, когда мы захотим увидеть второй. Например можно в /etc/rc.d/rc.local поставить такие команды: # подгрузка дравера с дековским чипом 2140 insmod /lib/modules/2.0.18/de4x5.o io=0 # выделение IP # статический роутинг на вторую сетку ifconfig eth1 10.232.172.1 route add -net 10.232.172.0 gw 10.232.172.1 netmask 255.255.255.0 Если дравер 2-го ethernet'а вкомпилирован в ядро, то активизировать его можно так: в файл /etc/lilo.conf вписать append="ether=0,0,eth0 ether=0,0,eth1" # если сработает autoprobe # в случае явного задания параметров карт append="ether=10,0x300,0xe800,eth0 ether=12,0x280,eth1" Включить роутинг: echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

Как узнать hardware адрес ethernet'ной карты

Если машины нормально сконфигурированы для TCP/IP, то достаточно попинговать их явно или по броадкасту, затем arp -a ping [-s] 123.456.789.255 arp -a Почти всегда можно разобрать машину, и посмотреть адрес, напечатанный на самой плате. Linux: Адрес печатается при загрузке ядра. Если карта сконфигурирована, то адрес сообщает команда ifconfig Sun: Адрес печатается boot-монитором при старте Hardware адрес ethernet'а на Sun можно произвольно менять находясь в boot-мониторе, или командой ifconfig подробности см. в Sun NVRAM & hostid FAQ HP-UX: Адрес можно узнать командой lanscan. На рабочих станциях адрес можно узнать еще и из boot-монитора PDC.

5. Прикладные интерфейсы.

Чтобы писать программы, работающие с сетью, программист должен пользоваться каким-либо набором системных вызовов и функций. От BSD-Unix'а в жизнь вошел получивший большую популярность API Berkеlеy-sockets. AT&T System V породила TLI (Transport Level Interface) - построенный на технологии "потоков" (streams). SVR4 поддерживает и то, и другое. Поддержку сокетов обеспечивает демон inetd (Internet Super Server), поддержку TLI обеспечивает демон listen (Network Listener).

6. Конфигурация TLI

Демон listen управляется специальной базой данных, в которую необходимо вписать IP-адрес нашего host'а. Делается это "один раз в жизни". IP-адрес задается в хитрой шестнадцатеричной за- писи. Итак, если наши IP-адреса 198.8.2.1 и 198.8.3.1, их шестнадца- теричная запись C6080201, C6080301 , то мы должны единовременно выполнить три команды: nlsadmin -i tcp nlsadmin -l '\x00020acec60802010000000000000000' tcp nlsadmin -l '\x00020acec60803010000000000000000' tcp "волшебное ^^^^^^^^шестнадцать нулей слово 0acе" | | сюда вписывается наш фактический IP-адрес

7. Конфигурация BSD сокетов.

Для этого ничего делать не надо. Врочем, в дальнейшем, возможно, вам придется этим заниматься. Настройки inetd лежат в файлах: /etc/inetd.conf название сетевого --> имя обслуживающей сервиса программы /etc/services номер порта --> название сетевого сервиса Состояние текущих соединений можно посмотреть командой: netstat (или netstat -ta - если у вас Linux)

Еще несколько протоколов

ARP - Address Resolution Protocol Протокол низкого уровня. Поддерживается на уровне ядра и/или дравера сетевой платы. Для определения, какой ethernet'ный адрес имеет машина, если известен ее IP-адрес. Работает по принципу broadcаst: "эй, все, все, все: IP-такой_то - отзовись", и он один отзывается. arp -a # распечатать известные нам IP-адреса и их eth-адреса RARP - Reverse Address Resolution Protocol. Для оповещения бездисковых клиентов, какой у них IP-адрес. На сервере запускается демон rarpd. У него есть файл-таблица: ether-адрес -> IP-адрес. По запросу-broadcast'у бездискового клиента вида: "эй, все,все,все, мой eth-адрес такой-то. Как меня зовут?" rarpd сообщает ему, какой у него IP (а другой де- мон bootparamd сообщает ему дополнительную информацию - где ему брать свою корневую файловую систему, например). Для обмена информацией о роутинге (маршрутизации) используются протоколы RIP, BGP, EGP, ICMP. RIP - Routing Information Protocol Внутренний протокол роутинга (внутри автономной системы). Его поддерживают демоны routed и/или gated. BGP - Border Gateway Protocol EGP - External Gateway Protocol Роутинг между автономными системами. Их поддерживает демон gated ICMP - Internet Control Message Protocol передает сообщения об ошибках в TCP/IP (например "port unreachable"), используется программами ping, traceroute, может передавать сообщение о нерациональном роутинге типа "redirect": "вообще-то можно направлять пакеты через меня, однако есть и бо- лее короткий путь". Для обмена информацией о символических именах host'ов, пользователей, групах пользователей и пр. используются протоколы DNS и NIS/YP DNS - Domain Name System. Позволяет использовать символические имена хостов помимо цифро- вых IP-номеров, и организовывать "деревянную" структуру наиме- нования доменов (типа pc101.fedfond.msk.su , ftp.sco.com и т.п.) Сервер DNS - хост, на котором запущен демон bind, и хра- нятся имена хостов в зоне(домене). На остальных хостах для оп- ределения IP-адреса по имени используются библиотечные функции библиотеки "resolver" - gethostbyname, gethostbyaddr, которые обращаются по сети к ближайшему серверу DNS, и выясняют у него IP-адрес машины по ее имени (domain-name). NIS/YP - Network Information System (используется так же название, пришедшее от фирмы Sun - Yellow Pages). Позволяет хранить на одном NIS-сервере (с демоном ypserv) информацию, единую для всей локальной сети: имена хостов, имена и права пользователей, групп пользователей, название их домашних каталогов, символические имена портов и т.д. и т.п. Еще раз об отличиях DNS от NIS/YP: DNS - система "глобальная" - действует в рамках всего Интернета, но содержит ТОЛЬКО имена хостов. NIS/YP - содержит помимо имен хостов несколько других информационных баз, но зато поддерживается только в рамках сети одной организации.

Конфигурирование TCP/IP на скорую руку

В большинстве unix-ов имеется простая менюшная утилита позволяющая сконфигурировать основные параметры компьютера: Имя хоста, IP адрес и параметры сети, DNS сервера HP/UX: /etc/set_parms initial Linux Slackware: net_config Solaris: /etc/???