Сетевая подсистема Linux

Содержание:

Многоуровневый подход к организации сетевых взаимодействий

. Сложности связаны как с преобразованием "данные-сигналы-данные", так и с передачей сигнала по гетерогенным сетям. Для наглядной иллюстрации процесса передачи данных в сети Интернет можно, например, с помощью команды traceroute (tracert в Windows), изучить список промежуточных узлов, через которые проходят сетевые пакеты на пути от компьютера пользователя до какого-нибудь Интернет-ресурса (пример 2.1)

$ traceroute www.kernel.org 
 traceroute to www.kernel.org (130.239.17.4), 30 hops max, 60 byte packets 
  1  192.168.240.1 (192.168.240.1)  78.016 ms  77.871 ms  77.795 ms 
  2  * * * 
  3  * * * 
  4  core.10g.net.belpak.by (93.84.122.105)  109.257 ms  109.196 ms  109.132 ms 
  5  core.10g.net.belpak.by (93.84.122.18)  117.289 ms  117.227 ms  117.164 ms 
  6  193.232.249.102 (193.232.249.102)  108.876 ms  12.377 ms  12.257 ms 
  7  po31.l3-gw-1.mck.net.belpak.by (193.232.249.78)  22.113 ms  16.070 ms  15.949 ms 
  8  * * * 
  9  83.229.226.101 (83.229.226.101)  55.643 ms msk-b4-hq-ae0.main.synterra.ru
        (83.229.225.5)  55.571 ms 83.229.226.101 (83.229.226.101)  55.512 ms 
 10  ae7.RT.MR.MSK.RU.retn.net (87.245.253.169)  55.450 ms  55.388 ms  55.323 ms 
 11  ae2-6.RT.TC1.STO.SE.retn.net (87.245.233.134)  70.087 ms  70.025 ms  67.387 ms 
 12  * * * 
 13  t1fre-ae0-v1.sunet.se (130.242.83.37)  98.493 ms umu-g.sunet.se (193.11.0.226)
        99.859 ms t1fre-ae0-v1.sunet.se (130.242.83.37)  90.245 ms 
 14  umu-g.sunet.se (193.11.0.226)  112.213 ms u2k-te.gw.umu.se (130.239.0.201)
        112.181 ms umu-g.sunet.se (193.11.0.226)  112.137 ms 
 15  pub4.kernel.org (130.239.17.4)  112.108 ms u2k-te.gw.umu.se (130.239.0.201)
        117.516 ms  117.392 ms

Задачу обеспечения сетевых коммуникаций решают с использованием многоуровневого иерархического подхода. На узле программные компоненты данного уровня "общаются" только с соседними уровнями, при этом интерфейсы (предоставляемые функции) между соседними уровнями четко определены. Узлы взаимодействуют друг с другом посредством протоколов (правил, по которым обмениваются сообщениями программные компоненты одного уровня на разных узлах) . Для передачи по сети поток информации на узле-отправителе разбивается на набор фрагментов (единиц передачи данных ), по мере продвижения по иерархии протоколов, каждый протокол добавляет (инкапсулирует) свой заголовок к фрагменту передаваемой информации. На узле-получателе происходит обратный процесс.

Существует несколько альтернативных . В вопросах настройки сетевой подсистемы (в отличие от вопросов разработки протоколов и интерфейсов) значение данных моделей в большей степени методическое, направленное на унификацию терминологии и лучшее понимание процессов функционирования сети.

В данном пособии используется терминология (нестрогая) модели стека протоколов TCP/IP, которая включает четыре уровня:

Пример 2.2. Типичный процесс взаимодействия между сетевыми узлами по прикладному протоколу, использующему в качестве транспорта протокол TCP, можно описать следующим образом на узле-отправителе:

На узле-получателе происходит обратный процесс.

Примечание: В некоторых случаях на сетевом уровне и уровне сетевых интерфейсов используется дополнительная инкапсуляция (технологии глобальных сетей, аутентификации, виртуальные частные сети и т.п.)

Средства настройки сетевой подсистемы Linux

Сетевая поддержка в .

Для управления сетевой подсистемой Linux существует множество средств: команды, скрипты, графические программы и т. д. Здесь приведены лишь наиболее известные из них.

Для базовой настройки сетевой подсистемы можно использовать следующие группы команд:

"Традиционные" . В данном пакете присутствуют команды: управления сетевыми интерфейсами (ifconfig), таблицей маршрутизации (route), таблицей разрешения имен (arp), сетевой статистики (netstat), статусом сетевых устройств (mii-tool) и т.д. Пакет net-tools использовался для управления сетью до ядра 2.4.; включается в современные дистрибутивы Linux для совместимости.

Команды пакета . Пакет iproute2 разработан для управления параметрами TCP/IP и контроля трафика в Linux (в частности маршрутизация и качество обслуживания). Для управления сетью в современных ядрах Linux (ядра версии 2.4-2.6) рекомендуется использовать средства данного пакета вместо команд net-tools.

Пакет iproute2 включает 3 основные утилиты:

-ip - команда для просмотра параметров и настройки сетевых интерфейсов, IP-адресов, таблиц маршрутизации, правил маршрутизации, таблиц преобразования, IP-туннелей и т.д.

-tc (traffic control) - команда для просмотра и настройки параметров управления трафиком (классификация трафика, дисциплины управления очереди для различных классов трафика)

-ss - команда для просмотра текущих соединений и открытых портов (аналог netstat ).

Для настройки сети при загрузке системы (а также как средство настройки работающей системы) в Linux обычно используются наборы конфигурационных файлов и обрабатывающих их скриптов и программ. В дистрибутивах применяются различные способы инициализации сетевой подсистемы, например Debian использует пакет ifupdown (см. ), а большинство RPM -основанных дистрибутивов — набор файлов вида ifup-*, ifdown-*, ifcfg-*, расположенных в каталоге /etc/sysconfig/network-scripts/ и т.п.

, совместимый с таким графическими окружениями, как .

Для управления межсетевым экраном и средством манипулирования сетевыми пакетами (в том числе трансляция сетевых адресов - NAT) Netfilter стандартно используется утилита командной строки iptables и ). Над Netfilter/iptables существуют различные надстройки (в том числе и GUI -средства), например, UFW/Gufw — простые утилиты настройки межсетевого экрана уровня узла (host-based), используемые в дистрибутиве . Примерами программ для настройки межсетевого экрана также могут служить такие проекты как: , , и т. д.

В состав дистрибутивов Linux обычно также включаются разнообразные средства диагностики и мониторинга сети. Простейшими и общеупотребительными из них являются:

Более подробно эти и некоторые другие средства диагностики сети описаны в и .

Ключевые термины

Гетерогенная сеть - информационная сеть, в которой работают различные протоколы, используются технологии и оборудование различных фирм-производителей.

Интерфейс - формализованные правила, в соответствии с которыми взаимодействуют модули, реализующие протоколы соседних уровней модели сетевого взаимодействия (набор сервисов, предоставляемых данным уровнем соседнему).

Протокол - формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне модели сетевого взаимодействия в разных узлах.

IP (Internet Protocol) — маршрутизируемый протокол сетевого уровня без установления соединения.

Сокет — пара IP-адрес: порт, однозначно определяющая сетевой процесс; точка доступа прикладного процесса к сети.

Краткие итоги