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「TCP/IP」の版間の差分

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| [[Multipass]] | [[Ubuntu]] |
 
==TCP/IP==
 
==TCP/IP==
 
{{amazon|B085BG8CH5}}
 
{{amazon|B085BG8CH5}}
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rtt min/avg/max/mdev = 0.138/0.179/0.262/0.058 ms
 
rtt min/avg/max/mdev = 0.138/0.179/0.262/0.058 ms
 
</pre>
 
</pre>
 +
===ブリッジの削除===
 +
<pre>
 +
# ip link set br100 down
 +
# brctl delbr br100
 +
</pre>
 +
 
==トランスポート層プロトコル==
 
==トランスポート層プロトコル==
 
===ポート===
 
===ポート===
738行目: 745行目:
 
===DHCP===
 
===DHCP===
 
----
 
----
 +
<pre>
 +
$ sudo ip netns add server
 +
$ sudo ip netns add client
 +
$ sudo ip link add s-veth0 type veth peer name c-veth
 +
$ sudo ip link set s-veth0 netns server
 +
$ sudo ip link set c-veth netns client
 +
$ sudo ip netns exec server ip link set s-veth0 up
 +
$ sudo ip netns exec client ip link set c-veth up
 +
$ sudo ip netns exec server ip address add 192.0.2.254/24 dev s-veth0</pre>
 +
 +
*dhcp サーバーをserverで起動
 +
<pre>
 +
$ sudo ip netns exec server dnsmasq --dhcp-range=192.0.2.100,192.0.2.200,255.255.255.0 --interface=s-veth0 --port 0 --no-resolv --no-daemon
 +
</pre>
 +
 +
*別ターミナルからDHCPサーバーを利用する
 +
<pre>
 +
$ sudo ip netns exec client dhclient -d c-veth
 +
Internet Systems Consortium DHCP Client 4.4.1
 +
Copyright 2004-2018 Internet Systems Consortium.
 +
All rights reserved.
 +
For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
 +
 +
Listening on LPF/c-veth/fa:e0:8a:cb:c5:19
 +
Sending on  LPF/c-veth/fa:e0:8a:cb:c5:19
 +
Sending on  Socket/fallback
 +
DHCPDISCOVER on c-veth to 255.255.255.255 port 67 interval 3 (xid=0x47349475)
 +
DHCPDISCOVER on c-veth to 255.255.255.255 port 67 interval 6 (xid=0x47349475)
 +
DHCPOFFER of 192.0.2.131 from 192.0.2.254
 +
DHCPREQUEST for 192.0.2.131 on c-veth to 255.255.255.255 port 67 (xid=0x75943447)
 +
DHCPACK of 192.0.2.131 from 192.0.2.254 (xid=0x47349475)
 +
bound to 192.0.2.131 -- renewal in 1695 seconds.
 +
</pre>
 +
*一旦、DHCPクライアントを終了しIPアドレスを確認
 +
<pre>
 +
$ sudo ip netns exec client ip addr show | grep "inet"
 +
    inet 192.0.2.131/24 brd 192.0.2.255 scope global dynamic c-veth
 +
    inet6 fe80::f8e0:8aff:fecb:c519/64 scope link
 +
</pre>
 +
*ルーティングテーブルを確認
 +
<pre>
 +
$ sudo ip netns exec client ip route show
 +
default via 192.0.2.254 dev c-veth
 +
192.0.2.0/24 dev c-veth proto kernel scope link src 192.0.2.131
 +
</pre>

2022年10月22日 (土) 15:58時点における最新版

| Multipass | Ubuntu |

TCP/IP

B085BG8CH5.09.MZZZZZZZ.jpg link

ipコマンド

基礎1

オブジェクト別名（省略形）意味
linklネットワークデバイス
addra、addressネットワークデバイスのIPアドレス
addrlabeladdrlアドレスラベル
routerルーティングテーブルのエントリー
rulerulルーティングポリシーデータベースに登録されているルール
neighn、neighbour近傍キャッシュエントリ（ARPまたはNDISCキャッシュエントリ）
ntablent、ntb近傍キャッシュの管理テーブル
tunneltIPトンネル
tuntaptuトンネルデバイス
maddrm、ma、madマルチキャストアドレス
mroutemrマルチキャストルーティングのキャッシュエントリ
mrulemruマルチキャストルーティングポリシーデータベースに登録されているルール
monitormonネットリンクメッセージの監視
xfrmx、xfIPsecポリシー
netnsnetネットワーク名前空間
l2tpl2L2TPv3（レイヤー2トンネリングプロトコル）
tcp_metricstcp_m、tcp_metrics、tcpmTCPメトリック
tokentokトークン

基礎2

基礎3

応用

ip address show

  • inet の後がIPアドレス
  • lo,ens3 はネットワークインターフェース（NICや無線LANアダプタなどを抽象化)
  • IPアドレスはネットワークインターフェースに付与される
  • 127.0.0.1はループバックアドレスで、自分自身を表す
  • ループバックアドレスが付与されているインターフェースはループバックインターフェース
  1. $ ip address show
  2. 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
  3.     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
  4.     inet 127.0.0.1/8 scope host lo
  5.        valid_lft forever preferred_lft forever
  6.     inet6 ::1/128 scope host 
  7.        valid_lft forever preferred_lft forever
  8. 2: ens3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
  9.     link/ether 52:54:00:97:68:97 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  10.     inet 192.168.122.243/24 brd 192.168.122.255 scope global dynamic ens3
  11.        valid_lft 3189sec preferred_lft 3189sec
  12.     inet6 fe80::5054:ff:fe97:6897/64 scope link 
  13.        valid_lft forever preferred_lft forever

tcpdump パケットキャプチャ

  • -t : 時刻情報出力抑制
  • -n : IP逆引きしない
  • -i :　対象インターフェースを指定 anyで全て
  • icmp : icmp プロトコルに限定
  1. $ sudo tcpdump -tn -i any icmp
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on any, link-type LINUX_SLL (Linux cooked v1), capture size 262144 bytes
  4. IP 192.168.122.243 > 8.8.8.8: ICMP echo request, id 2, seq 1, length 64
  5. IP 8.8.8.8 > 192.168.122.243: ICMP echo reply, id 2, seq 1, length 64
  6. IP 192.168.122.243 > 8.8.8.8: ICMP echo request, id 2, seq 2, length 64
  7. IP 8.8.8.8 > 192.168.122.243: ICMP echo reply, id 2, seq 2, length 64

traceroute

  • パケット通過ルーター
  • TTL　:　0-255と解釈される値が入りパケット送出時にノードが初期値を設定、ルーター追加ごとに1つづつ値が減る。経路で値が0になるとルーターにより破棄されるが、この時ルーターは、ICMPで時間切れメッセージを送信元に送る
  • 　TTLにあえて小さな値を設定し、TTLを1つづつ増やしたパケットを送信、時間切れをおこした通知を組み立てる
  • 　時間切れを通知しないルーター設定は、*　となる
  1. $ traceroute typea.info
  2. traceroute to typea.info (160.16.110.88), 64 hops max
  3.   1   192.168.122.1  0.343ms  0.288ms  0.301ms 
  4.   2   192.168.0.1  0.694ms  0.492ms  0.487ms 
  5.   3   210.173.146.32  4.710ms  4.013ms  3.784ms 
  6.   4   210.173.145.69  3.968ms  4.044ms  4.072ms 
  7.   5   210.173.150.97  3.557ms  4.091ms  3.896ms 
  8.   6   210.171.224.113  9.550ms  7.866ms  8.150ms 
  9.   7   *  *  * 
  10.   8   *  *  * 
  11.   9   *  *  * 
  12.  10   *  *  * 
  13.  11   160.16.110.88  11.148ms  12.124ms  12.150ms

ip route show ルーティングテーブル

  • 複数のルーティングエントリから構成(それぞれの行)
  • 　先頭に宛先のIPアドレス
  • 　宛先に続くのがネクストホップ(パケットを次に渡す相手)
  1. $ ip route show
  2. default via 192.168.122.1 dev ens3 proto dhcp src 192.168.122.243 metric 100 
  3. 192.168.122.0/24 dev ens3 proto kernel scope link src 192.168.122.243 
  4. 192.168.122.1 dev ens3 proto dhcp scope link src 192.168.122.243 metric 100

IPアドレス

  • 32bitの前半をネットワーク部(ネットワークアドレス)、後半をホスト部(ホストアドレス)
  • 192.0.2.1/24 24bitで分割 ->　ネットワーク部 192.0.2.0、ホスト部 .1
  • ネットワーク部は、ネットワークセグメントを表す、同じなら同じセグメントに属する
  • 192.0.2.1/24 この書き方はCIDR表記と呼ばれる
  • サブネット表記では、255.255.255.0

Network Namespace

  1. $ sudo ip netns add helloworld
  2. $ ip netns list
  3. helloworld
  • ip nets exec
    • 指定したNetwork　Namespace環境でコマンドを実行
  1. $ sudo ip netns exec helloworld ip address show
  2. 1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
  3.     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
  • Network Namespaceでシェルも起動できる
  1. $ sudo ip netns exec helloworld bash

ネットワークを作成して接続

2つのNetwork Namespaceを作成

Network01.png 

  1. $ sudo ip netns add ns1
  2. $ sudo ip netns add ns2
  • 接続するには、veth（Virtual Ethernet Device)を作成
  • Nework Namespaceに所属させる
  1. $ sudo ip link add ns1-veth0 type veth peer name ns2-veth0
  2. $ sudo ip link set ns1-veth0 netns ns1
  3. $ sudo ip link set ns2-veth0 netns ns2
  • 確認
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link show
  2. 1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
  3.     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
  4. 4: ns1-veth0@if3: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
  5.     link/ether ca:f0:3b:a9:2a:eb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns2

IPアドレスを付与

  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip address add 192.0.2.1/24 dev ns1-veth0
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip address add 192.0.2.2/24 dev ns2-veth0
  • 確認
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip address show
  2. 1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
  3.     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
  4. 4: ns1-veth0@if3: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
  5.     link/ether ca:f0:3b:a9:2a:eb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns2
  6.     inet 192.0.2.1/24 scope global ns1-veth0
  7.        valid_lft forever preferred_lft forever

vethを有効化

  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link set ns1-veth0 up
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip link set ns2-veth0 up
  • 疎通
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping 192.0.2.2 -c 3
  2. PING 192.0.2.2 (192.0.2.2) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.334 ms
  4. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.101 ms
  5. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.091 ms
  6.  
  7. --- 192.0.2.2 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2051ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.091/0.175/0.334/0.112 ms

ルーターを介したネットワーク

Network router.png

Network Namespaceの構成

  1. $ sudo ip netns add ns1
  2. $ sudo ip netns add router
  3. $ sudo ip netns add route2
  4. $ sudo ip netns add ns2
  • それぞれのNetwork　Namespaceを繋ぐvethインターフェースを作成
  1. $ sudo ip link add ns1-veth0 type veth peer name gw-veth0
  2. $ sudo ip link add ns2-veth0 type veth peer name gw-veth1
  • vethをNetwork　Namespaceに属させる
  1. $ sudo ip link set ns1-veth0 netns ns1
  2. $ sudo ip link set gw-veth0 netns router
  3. $ sudo ip link set gw-veth1 netns router
  4. $ sudo ip link set ns2-veth0 netns ns2
  • vethをup
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link set ns1-veth0 up
  2. $ sudo ip netns exec router ip link set gw-veth0 up
  3. $ sudo ip netns exec router ip link set gw-veth1 up
  4. $ sudo ip netns exec ns2 ip link set ns2-veth0 up
  • IPアドレスを付与
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip address add 192.0.2.1/24 dev ns1-veth0
  2. $ sudo ip netns exec router ip address add 192.0.2.254/24 dev gw-veth0
  3. $ sudo ip netns exec router ip address add 198.51.100.254/24 dev gw-veth1
  4. $ sudo ip netns exec ns2 ip address add 198.51.100.1/24 dev ns2-veth0

セグメント内の通信

  • ns1 と ns2それぞれから、rouer にping
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.0.2.254
  2. PING 192.0.2.254 (192.0.2.254) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 192.0.2.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.362 ms
  4. 64 bytes from 192.0.2.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.102 ms
  5. 64 bytes from 192.0.2.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.108 ms
  6.  
  7. --- 192.0.2.254 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2049ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.102/0.190/0.362/0.121 ms
  10. $ sudo ip netns exec ns2 ping -c 3 198.51.100.254
  11. PING 198.51.100.254 (198.51.100.254) 56(84) bytes of data.
  12. 64 bytes from 198.51.100.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.314 ms
  13. 64 bytes from 198.51.100.254: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.106 ms
  14. 64 bytes from 198.51.100.254: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.110 ms
  15.  
  16. --- 198.51.100.254 ping statistics ---
  17. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2051ms
  18. rtt min/avg/max/mdev = 0.106/0.176/0.314/0.097 ms
  • セグメントはこえられない
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 198.51.100.1
  2. ping: connect: Network is unreachable

ルーティングテーブルの確認と設定

  • 確認
  • 自身のセグメントしか表示されない
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip route show
  2. 192.0.2.0/24 dev ns1-veth0 proto kernel scope link src 192.0.2.1
  • デフォルトルート(他の宛先に一致しない場合)を追加、routerに向ける
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip route add default via 192.0.2.254
  • 追加された
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip route show
  2. default via 192.0.2.254 dev ns1-veth0 
  3. 192.0.2.0/24 dev ns1-veth0 proto kernel scope link src 192.0.2.1
  • ns2にも同様に
  1. $ sudo ip netns exec ns2 ip route add default via 198.51.100.254
  • ns1 から ns2 へ再度 ping
  • エラーとはならないが、パケットロス100%
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 198.51.100.1
  2. PING 198.51.100.1 (198.51.100.1) 56(84) bytes of data.
  3.  
  4. --- 198.51.100.1 ping statistics ---
  5. 3 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 2039ms
  • 以下の設定を実施
  • sysctlでカーネルパラメータを設定(net.ipv4.ip_forward = 1 ルーターとして動作するかを設定）
  1. $ sudo ip netns exec router sysctl net.ipv4.ip_forward=1
  2. net.ipv4.ip_forward = 1
  • ルーターを介した接続成功
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 198.51.100.1
  2. PING 198.51.100.1 (198.51.100.1) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 198.51.100.1: icmp_seq=1 ttl=63 time=0.208 ms
  4. 64 bytes from 198.51.100.1: icmp_seq=2 ttl=63 time=0.114 ms
  5. 64 bytes from 198.51.100.1: icmp_seq=3 ttl=63 time=0.134 ms
  6.  
  7. --- 198.51.100.1 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2032ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.114/0.152/0.208/0.040 ms

ルーターを増やす

Network3.png

  • 　これまでの設定を削除
  1. $ sudo ip --all netns delete
  2. $ sudo ip netns ls

Network Namespace作成

  1. $ sudo ip netns add ns1
  2. $ sudo ip netns add router1
  3. $ sudo ip netns add router2
  4. $ sudo ip netns add ns2
  • veth作成
  1. $ sudo ip link add ns1-veth0 type veth peer name gw1-veth0
  2. $ sudo ip link add gw1-veth1 type veth peer name gw2-veth0
  3. $ sudo ip link add gw2-veth1 type veth peer name ns2-veth0
  • vethを所属させる
  1. $ sudo ip link set ns1-veth0 netns ns1
  2. $ sudo ip link set gw1-veth0 netns router1
  3. $ sudo ip link set gw1-veth1 netns router1
  4. $ sudo ip link set gw2-veth0 netns router2
  5. $ sudo ip link set gw2-veth1 netns router2
  6. $ sudo ip link set ns2-veth0 netns ns2
  • up
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link set ns1-veth0 up
  2. $ sudo ip netns exec router1 ip link set gw1-veth0 up
  3. $ sudo ip netns exec router1 ip link set gw1-veth1 up
  4. $ sudo ip netns exec router2 ip link set gw2-veth0 up
  5. $ sudo ip netns exec router2 ip link set gw2-veth1 up
  6. $ sudo ip netns exec ns2 ip link set ns2-veth0 up

IP設定

  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip address add 192.0.2.1/24 dev ns1-veth0
  2. $ sudo ip netns exec router1 ip address add 192.0.2.254/24 dev gw1-veth0
  3. $ sudo ip netns exec router1 ip address add 203.0.113.1/24 dev gw1-veth1
  4. $ sudo ip netns exec router2 ip address add 203.0.113.2/24 dev gw2-veth0
  5. $ sudo ip netns exec router2 ip address add 198.51.100.254/24 dev gw2-veth1
  6. $ sudo ip netns exec ns2 ip address add 198.51.100.1/24 dev ns2-veth0
  • ns1,ns2 のデフォルトルートをルーターに向ける
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip route add default via 192.0.2.254
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip route add default via 198.51.100.254
  • router1,route2のカーネルオプションを設定しルーターにする
  1. $ sudo ip netns exec router1 sysctl net.ipv4.ip_forward=1
  2. net.ipv4.ip_forward = 1
  3. $ sudo ip netns exec router2 sysctl net.ipv4.ip_forward=1
  4. net.ipv4.ip_forward = 1
  • ns1から、ns2へpingを流すと、routeｒ1からパケットを届けることができなかったメッセージが帰る
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 198.51.100.1
  2. PING 198.51.100.1 (198.51.100.1) 56(84) bytes of data.
  3. From 192.0.2.254 icmp_seq=1 Destination Net Unreachable
  4. From 192.0.2.254 icmp_seq=2 Destination Net Unreachable
  5. From 192.0.2.254 icmp_seq=3 Destination Net Unreachable
  6.  
  7. --- 198.51.100.1 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 0 received, +3 errors, 100% packet loss, time 2025ms

ルーターにもルーティングエントリを追加

  1. $ sudo ip netns exec router1 ip route add 198.51.100.0/24 via 203.0.113.2
  2. $ sudo ip netns exec router2 ip route add 192.0.2.0/24 via 203.0.113.1
  • ns1から、ns2へpingが通るようになった
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 198.51.100.1
  2. PING 198.51.100.1 (198.51.100.1) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 198.51.100.1: icmp_seq=1 ttl=62 time=0.093 ms
  4. 64 bytes from 198.51.100.1: icmp_seq=2 ttl=62 time=0.158 ms
  5. 64 bytes from 198.51.100.1: icmp_seq=3 ttl=62 time=0.155 ms
  6.  
  7. --- 198.51.100.1 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2030ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.093/0.135/0.158/0.029 ms

ルーティング

  • 手動でルーティングエントリを追加する方式：静的経路制御(スタティックルーティング)
  • ルーター同士が自律的に自身が知っているルーティング情報を教え合う方式：動的経路制御(ダイナミックルーティング)
  • ルーティング情報交換プロトコル：BGP(Border Gateway Protocol)やOSPF(Open Shortest Path First)

イーサネット

  • OSI参照モデルでは、データリンク層と物理層に対応、IPの下の階層
  • OSI参照モデルや、TCP/IPの階層構造を下から番号を振って呼ぶことがある例えば、IPなら下から3番目のためレイヤー3、イーサネットは一般的にレイヤー2と見做される
  • イーサネットはIPを含む上位プロトコルのデータを運ぶ
  • イーサネットではデータを運ぶ1単位をフレーム（Frame)という
  • フレームの送信元、送信先の管理に使われるのが、MACアドレスとなり、イーサネットのフレームを受信する機器ごとに付与される
  • MACアドレスは、48ビット空間(上位24ビットは製造ベンダー、下位24ビットはベンダーが一意になるよう割り振る)を持った整数値で、原則的には全世界で一意
  • MACアドレスの一意性は厳しくなく、仮想マシンのハイパーバイザーが動的に割り振ると、重複の可能性があるが、ブロードキャストドメインの中で重複しなければ問題ない

Network Namespaceの作成

  1. $ sudo ip netns add ns1
  2. $ sudo ip netns add ns2
  • vethインターフェースの作成
  1. $ sudo ip link add ns1-veth0 type veth peer name ns2-veth0
  • インターフェースを所属させ、up
  1. $ sudo ip link set ns1-veth0 netns ns1
  2. $ sudo ip link set ns2-veth0 netns ns2
  3. $ sudo ip netns exec ns1 ip link set ns1-veth0 up
  4. $ sudo ip netns exec ns2 ip link set ns2-veth0 up
  • IPアドレスの設定
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip address add 192.0.2.1/24 dev ns1-veth0
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip address add 192.0.2.2/24 dev ns2-veth0
  • MACアドレスの設定
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link set dev ns1-veth0 address 00:00:5E:00:53:01
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip link set dev ns2-veth0 address 00:00:5E:00:53:02
  • 確認
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link show | grep "link/ether"
  2.     link/ether 00:00:5e:00:53:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns2
  3. $ sudo ip netns exec ns2 ip link show | grep "link/ether"
  4.     link/ether 00:00:5e:00:53:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns1
  • 別ターミナルから、パケットキャプチャ準備
  1. $ sudo ip netns exec ns1 tcpdump -tnel -i ns1-veth0 icmp
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on ns1-veth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  • ns1 から ns2　へping
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.0.2.2
  2. PING 192.0.2.2 (192.0.2.2) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.461 ms
  4. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.196 ms
  5. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.187 ms
  6.  
  7. --- 192.0.2.2 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2004ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.187/0.281/0.461/0.127 ms
  • ダンプの内容を確認
  1. $ sudo ip netns exec ns1 tcpdump -tnel -i ns1-veth0 icmp
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on ns1-veth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  4. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.1 > 192.0.2.2: ICMP echo request, id 37038, seq 1, length 64
  5. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.2 > 192.0.2.1: ICMP echo reply, id 37038, seq 1, length 64
  6. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.1 > 192.0.2.2: ICMP echo request, id 37038, seq 2, length 64
  7. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.2 > 192.0.2.1: ICMP echo reply, id 37038, seq 2, length 64
  8. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.1 > 192.0.2.2: ICMP echo request, id 37038, seq 3, length 64
  9. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.2 > 192.0.2.1: ICMP echo reply, id 37038, seq 3, length 64
  • どうやって、MACアドレスを知るのか？一旦、MACアドレスのキャッシュをクリア
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip neigh flush all
  • icmp だけでなく、arpもダンプ対象に加える
  1. $ sudo ip netns exec ns1 tcpdump -tnel -i ns1-veth0 icmp or arp
  • 再度ping
  1. $ sudo ip netns exec ns1 tcpdump -tnel -i ns1-veth0 icmp or arp
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on ns1-veth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  4. 00:00:5e:00:53:01 > ff:ff:ff:ff:ff:ff, ethertype ARP (0x0806), length 42: Request who-has 192.0.2.2 tell 192.0.2.1, length 28
  5. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype ARP (0x0806), length 42: Reply 192.0.2.2 is-at 00:00:5e:00:53:02, length 28
  6. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.1 > 192.0.2.2: ICMP echo request, id 37051, seq 1, length 64
  7. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.2 > 192.0.2.1: ICMP echo reply, id 37051, seq 1, length 64
  8. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.1 > 192.0.2.2: ICMP echo request, id 37051, seq 2, length 64
  9. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.2 > 192.0.2.1: ICMP echo reply, id 37051, seq 2, length 64
  10. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.1 > 192.0.2.2: ICMP echo request, id 37051, seq 3, length 64
  11. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 192.0.2.2 > 192.0.2.1: ICMP echo reply, id 37051, seq 3, length 64
  12. 00:00:5e:00:53:02 > 00:00:5e:00:53:01, ethertype ARP (0x0806), length 42: Request who-has 192.0.2.1 tell 192.0.2.2, length 28
  13. 00:00:5e:00:53:01 > 00:00:5e:00:53:02, ethertype ARP (0x0806), length 42: Reply 192.0.2.1 is-at 00:00:5e:00:53:01, length 28

ブリッジ

  • スイッチングハブを利用すると複数のネットワーク機器を同じブロードキャストドメインに接続できる
  • スイッチングハブを一般化した用語がブリッジ
  • ブリッジはデータリンク層でフレームを転送する
  • ブリッジは自身のどのポートにどのMACアドレスの機器が接続されているかMACアドレステーブルを用いて管理する
  • Linuxにはブリッジの実装として、ネットワークブリッジという機能がある
  • Network Namespaceを作成
  1. $ sudo ip netns add ns1
  2. $ sudo ip netns add ns2
  3. $ sudo ip netns add ns3
  4. $ sudo ip netns add bridge
  • veth作成
  1. $ sudo ip link add ns1-veth0 type veth peer name ns1-br0
  2. $ sudo ip link add ns2-veth0 type veth peer name ns2-br0
  3. $ sudo ip link add ns3-veth0 type veth peer name ns3-br0
  • 所属させる
  1. $ sudo ip link set ns1-veth0 netns ns1
  2. $ sudo ip link set ns2-veth0 netns ns2
  3. $ sudo ip link set ns3-veth0 netns ns3
  4. $ sudo ip link set ns1-br0 netns bridge
  5. $ sudo ip link set ns2-br0 netns bridge
  6. $ sudo ip link set ns3-br0 netns bridge
  • up
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip link set ns1-veth0 up
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip link set ns2-veth0 up
  3. $ sudo ip netns exec ns3 ip link set ns3-veth0 up
  4. $ sudo ip netns exec bridge ip link set ns1-br0 up
  5. $ sudo ip netns exec bridge ip link set ns3-br0 up
  6. $ sudo ip netns exec bridge ip link set ns3-br0 up
  • Ip
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ip address add 192.0.2.1/24 dev ns1-veth0
  2. $ sudo ip netns exec ns2 ip address add 192.0.2.2/24 dev ns2-veth0
  3. $ sudo ip netns exec ns3 ip address add 192.0.2.3/24 dev ns3-veth0
  • bridge
  1. $ sudo ip netns exec bridge ip link add dev br0 type bridge
  2. $ sudo ip netns exec bridge ip link set br0 up
  • ブリッジに接続
  1. $ sudo ip netns exec bridge ip link set ns1-br0 master br0
  2. $ sudo ip netns exec bridge ip link set ns2-br0 master br0
  3. $ sudo ip netns exec bridge ip link set ns3-br0 master br0
  • ping : ns1 -> ns2
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.0.2.2
  2. PING 192.0.2.2 (192.0.2.2) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.496 ms
  4. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.139 ms
  5. 64 bytes from 192.0.2.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.141 ms
  6.  
  7. --- 192.0.2.2 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2034ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.139/0.258/0.496/0.167 ms
  • ping : ns1 -> ns3
  • ネットワークブリッジを介して3つのNetwork Namespaceが同じセグメントにつながった
  1. $ sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.0.2.3
  2. PING 192.0.2.3 (192.0.2.3) 56(84) bytes of data.
  3. 64 bytes from 192.0.2.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.262 ms
  4. 64 bytes from 192.0.2.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.138 ms
  5. 64 bytes from 192.0.2.3: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.138 ms
  6.  
  7. --- 192.0.2.3 ping statistics ---
  8. 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2035ms
  9. rtt min/avg/max/mdev = 0.138/0.179/0.262/0.058 ms

ブリッジの削除

  1. # ip link set br100 down
  2. # brctl delbr br100

トランスポート層プロトコル

ポート

  • OSが自動で割り当てるポートをエフェメラルポートという
  • 0~1023(システムポート、またはウェルノウンポート)
  • 1024~49151(ユーザポート、またはレジスタードポート)
  • 49152~65535(ダイナミックポート、またはプライベートポート)

UDP

nc(netcat)コマンド

  • ループバックアドレスを使って、UDPの54321番ポートで、ncコマンドが通信を待ち受け
  1. $ nc -ulnv 127.0.0.1 54321
  2. Bound on 127.0.0.1 54321
  • クライアントから接続してメッセージ
  1. $ nc -u 127.0.0.1 54321
  2. Hello World!
  • サーバーで確認
  • 54928 は、エフェメラルポート
  1. $ nc -ulnv 127.0.0.1 54321
  2. Bound on 127.0.0.1 54321
  3. Connection received on 127.0.0.1 54928
  4. Hello World!
  • 別ターミナルから、tcpdumpでやり取りを確認
  • パケットのペイロードはUDPダイアグラム
  1. $ sudo tcpdump -i lo -tnlA "udp and port 54321"
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  4. IP 127.0.0.1.54928 > 127.0.0.1.54321: UDP, length 13
  5. E..)~.@.@..............1...(Hello World!

TCP

  • UDP同様アプリケーションをポートで区別
  • データ到達確認
  • 破棄された場合、再送
  • データ到着順が入れ替わっても正しく並べ替え
  • HTTPやSMTPなど数多くのプロトコルの下位プロトコル
  • TCPでデータをやり取りする単位をセグメントという
  • TCPパケットフォーマット

TCPコネクションの確立

  • サーバー
  1. $ nc -lnv 127.0.0.1 54321
  2. Listening on 127.0.0.1 54321
  3. Connection received on 127.0.0.1 53332
  • キャプチャ
  1. sudo tcpdump -i lo -tnla "tcp and port 54321"
  • クライアント
  1. $ nc 127.0.0.1 54321
  • クライアント接続で以下のダンプ
  • TCPでやり取りを始める場合、以下のように3つのセグメントをやり取りする、このやり取りをスリーウェイハンドシェイクという
  • スリーウェイハンドシェイクが完了するとTCPコネクションが確立されたとみなされる
  • TCPセグメントを受信した側はACKの立ったセグメントを送り返すことで示す
  • 送信側はACKセグメントが返ってこない場合、同じセグメントを何度か送り直す

Tcp connection.png

  • Flagsの後の[]に囲まれた内容、S:SYN (synchronize sequence numbers), .:ACK(Acknowledgement field sgnificant) を表す
  • シーケンス番号はTCPがデータの順序を管理するのに利用するフィールド
  1. $ sudo tcpdump -i lo -tnla "tcp and port 54321"
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  4. IP 127.0.0.1.53332 > 127.0.0.1.54321: Flags [S], seq 478701324, win 65495, options [mss 65495,sackOK,TS val 3420633304 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
  5. IP 127.0.0.1.54321 > 127.0.0.1.53332: Flags [S.], seq 795900871, ack 478701325, win 65483, options [mss 65495,sackOK,TS val 3420633304 ecr 3420633304,nop,wscale 7], length 0
  6. IP 127.0.0.1.53332 > 127.0.0.1.54321: Flags [.], ack 1, win 512, options [nop,nop,TS val 3420633304 ecr 3420633304], length 0

通信

  • クライアントからメッセージ送信
  1. $ nc 127.0.0.1 54321
  2. Hello World
  • サーバー側
  1. $ nc -lnv 127.0.0.1 54321
  2. Listening on 127.0.0.1 54321
  3. Connection received on 127.0.0.1 53408
  4. Hello World
  • Dump
  • セグメントの末尾に送信文字列が含まれている
  • 文字列を送っているセグメントには、Pというコントロールビットのフラグが立っている。これは、PSHで、Push Functionの略
  • サーバーからクライアントに送られているセグメントはデータを受け取ったことを伝えているackの後ろの数字は不足なく受け取れた最後のシーケンス番号(実際の値ではなく相対値)
  1. $ sudo tcpdump -i lo -tnlA "tcp and port 54321"
  2. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  3. listening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
  4. IP 127.0.0.1.53408 > 127.0.0.1.54321: Flags [P.], seq 3792056963:3792056975, ack 4147605678, win 512, options [nop,nop,TS val 3677326932 ecr 3677294810], length 12
  5. E..@..@.@.!%...........1..2..7p......4.....
  6. ./.T./..Hello World
  7.  
  8. IP 127.0.0.1.54321 > 127.0.0.1.53408: Flags [.], ack 12, win 512, options [nop,nop,TS val 3677326932 ecr 3677326932], length 0
  9. E..4..@.@.^..........1...7p...2......(.....
  10. ./.T./.T

アプリケーション層プロトコル

  • 無数に存在
  • HTTP
  • DNS
  • DHCP
  • など

HTTP

  1. $ mkdir http-home
  2. $ cd http-home
  3. $ cat << 'EOF' > index.html
  4. > <!doctype html>
  5. > <html>
  6. >   <head>
  7. >     <title>Hello, World</title>
  8. >   </head>
  9. >   <body>
  10. >     <h1>Hello, World</h1>
  11. >   </body>
  12. > </html>
  13. > EOF

HTTPサーバー

PythonのHTTPサーバーを起動 

  1. $ sudo python3 -m http.server -b 127.0.0.1 80
  2. Serving HTTP on 127.0.0.1 port 80 (http://127.0.0.1:80/) ...

ncコマンドをブラウザとしてアクセス

  1. $ echo -en "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n" | nc 127.0.0.1 80
  2. HTTP/1.0 200 OK
  3. Server: SimpleHTTP/0.6 Python/3.8.10
  4. Date: Wed, 13 Apr 2022 11:56:03 GMT
  5. Content-type: text/html
  6. Content-Length: 127
  7. Last-Modified: Tue, 22 Mar 2022 15:07:11 GMT
  8.  
  9. <!doctype html>
  10. <html>
  11.   <head>
  12.     <title>Hello, World</title>
  13.   </head>
  14.   <body>
  15.     <h1>Hello, World</h1>
  16.   </body>
  17. </html>

DNS

  • ドメイン名の解決はOSの中でリゾルバというプログラムが担当する
  • リゾルバが問い合わせるDNSのサーバーをネームサーバーという
  • 確認
    • tcpdumpを起動
  1. $ sudo tcpdump -tnl -i any "udp and port 53"
  • 他のターミナルから
  1. $ dig +short @8.8.8.8 typea.info A
  2. 160.16.110.88
  • tcpdumpの結果を確認
  1. tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
  2. listening on any, link-type LINUX_SLL (Linux cooked v1), capture size 262144 bytes
  3. IP 127.0.0.1.46121 > 127.0.0.53.53: 57838+ [1au] NS? . (40)
  4. IP 192.168.122.243.55378 > 192.168.122.1.53: 22272+ [1au] NS? . (28)
  5. IP 192.168.122.1.53 > 192.168.122.243.55378: 22272 13/0/1 NS c.root-servers.net., NS m.root-servers.net., NS a.root-servers.net., NS d.root-servers.net., NS l.root-servers.net., NS i.root-servers.net., NS k.root-servers.net., NS f.root-servers.net., NS b.root-servers.net., NS e.root-servers.net., NS j.root-servers.net., NS h.root-servers.net., NS g.root-servers.net. (239)
  6. IP 127.0.0.53.53 > 127.0.0.1.46121: 57838 13/0/1 NS c.root-servers.net., NS m.root-servers.net., NS a.root-servers.net., NS d.root-servers.net., NS l.root-servers.net., NS i.root-servers.net., NS k.root-servers.net., NS f.root-servers.net., NS b.root-servers.net., NS e.root-servers.net., NS j.root-servers.net., NS h.root-servers.net., NS g.root-servers.net. (239)
  7. IP 192.168.122.243.55943 > 8.8.8.8.53: 4489+ [1au] A? typea.info. (51)
  8. IP 8.8.8.8.53 > 192.168.122.243.55943: 4489 1/0/1 A 160.16.110.88 (55)

DHCP

  1. $ sudo ip netns add server
  2. $ sudo ip netns add client
  3. $ sudo ip link add s-veth0 type veth peer name c-veth
  4. $ sudo ip link set s-veth0 netns server
  5. $ sudo ip link set c-veth netns client
  6. $ sudo ip netns exec server ip link set s-veth0 up
  7. $ sudo ip netns exec client ip link set c-veth up
  8. $ sudo ip netns exec server ip address add 192.0.2.254/24 dev s-veth0
  • dhcp サーバーをserverで起動
  1. $ sudo ip netns exec server dnsmasq --dhcp-range=192.0.2.100,192.0.2.200,255.255.255.0 --interface=s-veth0 --port 0 --no-resolv --no-daemon
  • 別ターミナルからDHCPサーバーを利用する
  1. $ sudo ip netns exec client dhclient -d c-veth
  2. Internet Systems Consortium DHCP Client 4.4.1
  3. Copyright 2004-2018 Internet Systems Consortium.
  4. All rights reserved.
  5. For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
  6.  
  7. Listening on LPF/c-veth/fa:e0:8a:cb:c5:19
  8. Sending on   LPF/c-veth/fa:e0:8a:cb:c5:19
  9. Sending on   Socket/fallback
  10. DHCPDISCOVER on c-veth to 255.255.255.255 port 67 interval 3 (xid=0x47349475)
  11. DHCPDISCOVER on c-veth to 255.255.255.255 port 67 interval 6 (xid=0x47349475)
  12. DHCPOFFER of 192.0.2.131 from 192.0.2.254
  13. DHCPREQUEST for 192.0.2.131 on c-veth to 255.255.255.255 port 67 (xid=0x75943447)
  14. DHCPACK of 192.0.2.131 from 192.0.2.254 (xid=0x47349475)
  15. bound to 192.0.2.131 -- renewal in 1695 seconds.
  • 一旦、DHCPクライアントを終了しIPアドレスを確認
  1. $ sudo ip netns exec client ip addr show | grep "inet"
  2.     inet 192.0.2.131/24 brd 192.0.2.255 scope global dynamic c-veth
  3.     inet6 fe80::f8e0:8aff:fecb:c519/64 scope link
  • ルーティングテーブルを確認
  1. $ sudo ip netns exec client ip route show
  2. default via 192.0.2.254 dev c-veth 
  3. 192.0.2.0/24 dev c-veth proto kernel scope link src 192.0.2.131
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© 2006 矢木浩人