===== Warstwa sieci =====
Warstwa **łącza danych** zapewnia komunikację między **bezpośrednio połączonymi** urządzeniami.
Warstwa **sieci** zapewnia komunikację między **dowolnymi** urządzeniami.
Wiadomości na warstwie sieci nazywa się **pakietami**.
\\
Urządzenia warstwy sieci to trasowniki (routery).
Na warstwie sieci działają protokoły IPv4 i IPv6
=== Fragmentacja w IPv4 i IPv6 ===
Protokoły działające na drugiej warstwie (łącza danych) mają górne ograniczenie
na wielkość ramek, np. dla Ethernetu to 1500B.
Niektóre protokoły działające na czwartej warstwie (transportu) potrzebują
czasami przesłać większe wiadomości – np. w protokole UDP programista może
zażądać wysłania wiadomości do rozmiaru 64kB.
Dlatego protokoły trzeciej warstwy (sieci) – takie jak IPv4 i IPv6 – potrafią
wykonać fragmentację: podzielić wiadomość warstwy czwartej na fragmenty,
przesłać każdy z nich w osobnym pakiecie, a następnie u odbiorcy złożyć te
fragmenty w całość.
Fragmentacji, o ile to możliwe, należy unikać – często prowadzi do
nieoptymalnego wykorzystania sieci.
=== ICMP ===
Protokół IP nie przewiduje informowania nadawcy o problemach.
Funkcje diagnostyczne i kontrolne dla IP spełnia protokół ICMP (Internet Control
Message Protocol). ICMP różni się w szczegółach między wersją dla
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Control_Message_Protocol|IPv4 (ICMP)]]
i dla [[https://en.wikipedia.org/wiki/ICMPv6|IPv6 (ICMPv6)]]. ICMPv6 spełnia
też dodatkowe funkcje.
ICMP/v6 pozwala między innymi na:
* wysłanie informacji zwrotnej o niedostarczeniu pakietu, z podaniem powodu, np:
* nie ma takiej sieci, komputera, programu docelowego, … (//destination unreachable//)
* zabroniono fragmentacji, a pakiet był za duży żeby go przesłać dalej (//packet too big//)
* pakiet zrobił za dużo skoków i skończył się TTL/hop limit (//time exceeded//)
* testowanie łączności (ping – //echo request// i //echo reply//)
===== Trasowanie =====
Zadaniem warstwy sieci jest dostarczenie danych do dowolnego wskazanego
urządzenia w sieci.
\\
**Jeśli cel nie jest bezpośrednio połączony, dane (pakiety) trzeba wysłać do
wybranego z bezpośrednich sąsiadów.**
Zauważ że adres źródłowy i docelowy warstwy sieci (adres IP) zostaje bez zmian
od źródła do celu, a adres źródłowy i docelowy warstwy łącza danych (adres MAC)
jest ustawiany na nowo przez każde kolejne urządzenie.
**Trasowanie** (routing) to wyznaczenie następnego urządzenia do którego
zostanie wysłany pakiet.
\\
Na każdym urządzeniu wyznaczany jest **adres IP następnego skoku** i interfejs
którym pakiet zostanie wysłany (nigdy cała trasa).
==== Tablica tras ====
Urządzenia podejmują decyzję dokąd dalej wysłać pakiet na podstawie **tablicy tras**
([[http://en.wikipedia.org/wiki/Routing_table|routing table]]).
Tablicę tras można zbudować ręcznie (trasowanie statyczne), lub skonfigurować i
uruchomić protokół trasowania dynamicznego który automatycznie zbuduje taką tablicę.
Tablica tras to lista wpisów na które składają się przynajmniej:
* cel – sieć docelową (np. 1.2.0.0/16, 192.168.2.0/24)
* trasa – adres następnego skoku (np. 3.4.5.6, 192.168.1.1) lub/i port wyjściowy (slo1, tun2)
* typowo podaje się tylko adres następnego skoku (czyli adres z bezpośrednio połączonej sieci)
* dla sieci bezpośrednio podłączonych podaje się tylko urządzenie
* metryka – koszt wysłania daną trasą pakietu, używany do porównywania tras, (np. 0, 1, 10, 679842)
Przykład tablicy tras w Linuksie:
defaultvia 150.254.32.65 dev br0 proto dhcp10.0.0.0/8via 150.254.32.126 dev br0
10.3.0.0/16via 150.254.32.65 dev br0
10.8.0.0/16via 172.16.0.1 dev enp1s0 metric 10010.8.0.0/16via 150.254.32.88 dev br0 metric 200
150.254.32.64/26 dev br0 proto kernel scope link src 150.254.32.75
172.16.0.0/16 dev enp1s0 proto kernel scope link src 172.16.0.10
172.18.0.0/16 dev enp1s0 scope link
==== Wybór trasy ====
Schemat wyboru trasy:
* z tras do sieci w których znajduje się docelowy adres wybiera się trasy do sieci o najdłuższej masce, np.:172.21.0.0/16 via 172.16.0.16 dev eth2
172.21.0.0/24 via 172.16.0.24 dev eth2
172.21.0.0/28 via 172.16.0.28 dev eth2 pakiet kierowany do 172.21.0.15 zostanie wysłany przez 172.16.0.28, a \\ pakiet kierowany do 172.21.0.55 zostanie wysłany przez 172.16.0.24
* jeśli wybór nie jest jednoznaczny - trasa o najmniejszym koszcie, np.:150.254.44.0/23 dev wlan0 proto kernel scope link src 150.254.45.39 metric 2003
150.254.44.0/23 dev wlan1 proto kernel scope link src 150.254.44.149 metric 1002tu zawsze wybrana jest trasa przez 150.254.44.149, jako ta o niższym koszcie
* jeśli wybór nie jest jednoznaczny - pierwsza w tablicy.default via 150.254.44.1 dev wlan0
default via 150.254.130.42 dev eth0
Zwykle definiuje się w tablicy tras **trasę domyślną**. \\
Czasami jest ona traktowana "specjalnie" – pokazywana w osobnym miejscu lub opisana jako //default// (zamiast adresu sieci). \\
Jeśli nie – do zdefiniowania trasy domyślnej używa się adresu 0.0.0.0/0
==== Szukanie MAC, przełączanie, trasowanie – ilustracja ====
==== Komendy sprawdzające trasę pakietu ====
W nagłówku każdego pakietu IP jest limit przeskoków (w IPv4: TTL – Time
To Live, w IPv6: Hop Limit), zmniejszany przez każdy mijany router.
Kiedy licznik spadnie do zera, pakiet nie jest przesyłany dalej, a do nadawcy
powinien zostać wysłany pakiet ICMP //Time exceeded//.
Można wykorzystać ten mechanizm do poznania trasy pakietu – wysyła się pakiety
z wartościami limitu przeskoków 1, 2, 3, 4, …, następnie obserwuje skąd przychodzą
odpowiedzi o przekroczeniu limitu.
Programy które służą do badania w ten sposób trasy to:
* ''traceroute {-I|-T} '' \\ Z uwagi na firewall Politechniki proszę używać opcji ''-I'' lub ''-T'', która go skutecznie omija
* ''mtr ''
===== Konfiguracja trasowania statycznego w Linuksie =====
==== Wyświetlanie tablic routingu w systemie Linux ====
Narzędzia ''route'' (net-tools) i ''ip route'' (iproute2)
Wypisanie trasy (uwaga, komendy wypisują zwykle osobno trasy do IPv4 i IPv6):
* ''ip [-6] route [list|show]''
* ''route [-6]''
* ''ip route show table all'' pokaże wszystkie trasy naraz
Sprawdzenie adresu następnego skoku do podanego adresu docelowego:
* ''ip route get ''
++++ Przykłady poleceń |
/ # ip routedefault via 10.0.1.2 dev br0 proto dhcp src 10.0.1.3 metric 3
10.0.0.0/24via 10.0.1.1dev br0 proto dhcp src 10.0.1.3metric 310.0.1.0/24 dev br0 proto dhcp scope link src 10.0.1.3 metric 3
10.0.2.0/24 via 10.0.1.254 dev br0
10.0.3.0/24 via 10.0.1.254 dev br0 metric 200 mtu 1480blackhole 10.0.4.0/24/ # route -n
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 10.0.1.2 0.0.0.0 UG 3 0 0 br0
10.0.0.0 10.0.1.1 255.255.255.0 UG 3 0 0 br0
10.0.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 3 0 0 br0
10.0.2.0 10.0.1.254 255.255.255.0 UG 0 0 0 br0
10.0.3.0 10.0.1.254 255.255.255.0 UG 200 0 0 br0
10.0.4.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 *
/ # ip route get 10.0.1.2
10.0.1.2 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000
cache
/ # ip route get 10.0.0.1
10.0.0.1 via 10.0.1.1 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000
cache
/ # ip route get 150.254.32.129
150.254.32.129 via 10.0.1.2 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000
cache
/ # ip route get 10.0.3.3
10.0.3.3 via 10.0.1.254 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000
cache mtu 1480
++++
==== Polityka systemu względem ruchu przechodzącego ====
Domyślnie Linux **nie** pozwala na przekazywanie pakietów (packet forwarding). \\
Aby zmienić to zachowanie, należy zmienić parametry jądra wykonując:
\\
''sysctl net.ipv4.conf.all.forwarding=1''
\\
''sysctl net.ipv6.conf.all.forwarding=1''
\\
lista dostępnych zmiennych: ''sysctl -a -r 'ip.*\.forwarding' ''
(więcej informacji: ''man 8 sysctl'' oraz ''man 7 ip'')
\\
dla IPv4 będzie też działać starszy parametr: ''sysctl net.ipv4.ip_forward=1''
Alternatywnie można też skorzystać z katalogu /proc:
\\
''echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/forwarding''
\\
''echo 1 > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding''
\\
dla IPv4 będzie też działać starszy plik: ''echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward''
Ponadto na większości produkcyjnych systemów firewall domyślnie zabrania na
przepuszczanie ruchu
==== Komendy zmieniające trasy ====
=== iproute2 ===
| Dodanie trasy | ''ip route add / [via ] [dev ]'' |
| Dodanie trasy przez następny skok | ''ip route add / via '' \\ np.: ''ip r add 192.168.5.0/24 via 192.168.0.254'' |
| Dodanie trasy przez urządzenie | ''ip route add / dev '' \\ np.: ''ip r add 192.168.6.0/24 dev tun0'' |
| Dodanie trasy domyślnej | ''ip route add default via [dev ]'' \\ np.: ''ip r add default via 192.168.0.1'' |
| Usunięcie trasy | ''ip route del '' \\ np.: ''ip r del 192.168.5.0/24 via 192.168.0.254'' |
| Usunięcie całej tablicy routinug | ''ip route flush'' \\ Uwaga! Usuwa też trasy do bezpośrednio połączonych sieci. |
=== net-tools ===
| Dodanie trasy | ''route add [-net|-host] [netmask ] [gw ] [dev ]'' , np. \\ ''route add -net 192.168.5.0 [netmask 255.255.255.0] gw 192.168.0.254'' |
| Usunięcie trasy | ''route del [-net|-host] [netmask ] [gw ] [dev ]'' , np. \\ ''route del -net 192.168.5.0 [netmask 255.255.255.0] gw 192.168.0.254'' |
| Dodanie trasy domyślnej | ''route add default [gw ] [dev ]'', np: \\ ''route add default gw 192.168.0.1'' \\ Uwaga! Starsze wersje nie znają słowa kluczowego default, trzeba ustawiać trasę do 0.0.0.0/0 |
Komendy ustawiające trasy IPv4 i IPv6 są identyczne, przykłady są tylko dla IPv4 dla zwięzłości materiałów.
Trasa może definiować jednocześnie adres następnego skoku i urządzenie.
\\
Podanie samego urządzenia starczy **tylko** w specjalnych przypadkach, takich
jak np. sieć bezpośrednio połączona.
Przy definiowaniu trasy można podać też inne opcje mające wpływ na wybór trasy
(''metric'', ''src'') jak i też na sposób wysyłania nią pakietów (np. ''mtu'',
opcje TCP).
W Linuksie istnieją specjalne pseudo-trasy odrzucające pakiety –
''throw'', ''unreachable'', ''prohibit'', ''blackhole'', np:\\
''ip r a blackhole 10.0.0.0/8'' \\
''ip r a unreachable 10.0.0.0/8'' \\
===== [Ekstra] Komendy dla Windowsa =====
* Obsługa tablicy routingu – odwieczne polecenie ''[[https://learn.microsoft.com/en-us/windows-server/administration/windows-commands/route_ws2008|route]]'' (uwaga, wsparcie tylko dla IPv4)
* Wyświetlenie tablicy tras ''route print''
* Dodanie trasy: ''route add mask '' \\ np. ''route add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 10.0.0.1''
* Usunięcie trasy ''route delete '' \\ (uwaga! jeśli jest wiele tras do tego samego adresu sieci z różnymi maskami – wszystkie będą usunięte!)
* Można też użyć odpowiedni cmdlet modułu [[https://learn.microsoft.com/en-us/powershell/module/nettcpip/?view=windowsserver2022-ps|NetTCPIP]] albo komendę ''[[https://learn.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/it-pro/windows-server-2008-r2-and-2008/cc753156(v=ws.10)#add-route|netsh]]''
* Sprawdzenie trasy: ''tracert''
* Włączenie ruchu przechodzącego:
* Wpisanie wartości ''1'' typu DWORD do ''HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters\IPEnableRouter''
* Podobne działanie daje udostępnienie połączenia internetowego (ppm na połączeniu sieciowym / "Właściwości" / karta "Udostępnianie" / "Zezwalaj innym użytkownikom sieci na łączenie się poprzez połączenie internetowe tego komputera")