Jan Kończak

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
===== 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:
<html><div style="margin-top:-1.2em;margin-bottom:-1.2em"></div></html>
<html><pre>
<span title="Trasa domyślna – będzie użyta jak żadna inna się nie dopasuje" style="background-color:rgba(255,0,255,0.1)">default</span>          <span title="Wskazanie do kogo przekazać dalej pakiet idący na adresy IP ze wskazanej sieci" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">via 150.254.32.65</span>  dev br0 <span title="Trasę ustawił protokół DHCP" style="background-color:rgba(0,128,0,0.1)">proto dhcp</span>
<span title="Wskazanie do których adresów IP prowadzi trasa" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">10.0.0.0/8</span>       <span title="Wskazanie do kogo przekazać dalej pakiet idący na adresy IP ze wskazanej sieci" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">via 150.254.32.126</span> dev br0
<span title="Wskazanie do których adresów IP prowadzi trasa" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">10.3.0.0/16</span>      <span title="Wskazanie do kogo przekazać dalej pakiet idący na adresy IP ze wskazanej sieci" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">via 150.254.32.65</span>  dev br0
<span title="Wskazanie do których adresów IP prowadzi trasa" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">10.8.0.0/16</span>      <span title="Wskazanie do kogo przekazać dalej pakiet idący na adresy IP ze wskazanej sieci" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">via 172.16.0.1</span>     dev enp1s0 <span title="Koszt wysłania pakietu tą trasą" style="background-color:rgba(0,0,255,0.1)">metric 100</span>
<span title="Wskazanie do których adresów IP prowadzi trasa" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">10.8.0.0/16</span>      <span title="Wskazanie do kogo przekazać dalej pakiet idący na adresy IP ze wskazanej sieci" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">via 150.254.32.88</span>  dev br0    <span title="Koszt wysłania pakietu tą trasą" style="background-color:rgba(0,0,255,0.1)">metric 200</span>
150.254.32.64/26 dev br0    <span title="Trasę automatycznie ustawił kernel przy dodaniu IP z tej sieci do interfejsu" style="background-color:rgba(0,128,0,0.1)">proto kernel</span> scope link src 150.254.32.75
172.16.0.0/16    dev enp1s0 <span title="Trasę automatycznie ustawił kernel przy dodaniu IP z tej sieci do interfejsu" style="background-color:rgba(0,128,0,0.1)">proto kernel</span> scope link src 172.16.0.10
<span title="Dodana ręcznie informacja że komputery z sieci 172.18.0.0/16 są bezpośrednio osiągalne przez urządzenie enp1s0" style="background-color:rgba(255,128,0,0.2)">172.18.0.0/16    dev enp1s0 scope link</span>
</pre></html>
  
==== Wybór trasy ====

Schemat wyboru trasy:
  * z tras do sieci w których znajduje się docelowy adres wybiera się trasy do sieci o najdłuższej masce, np.:<code>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</code> 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.:<code>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 1002</code>tu zawsze wybrana jest trasa przez 150.254.44.149, jako ta o niższym koszcie
  * jeśli wybór nie jest jednoznaczny - pierwsza w tablicy.<code>default via 150.254.44.1 dev wlan0
default via 150.254.130.42 dev eth0</code>

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 ====

<html>
<object id="svg-object" data="/jkonczak/_media/bio-psiec:routing:arp-switching-routing.svg" type="image/svg+xml"></object>
</html>

==== Komendy sprawdzające trasę pakietu ====

W nagłówku każdego pakietu IP jest limit przeskoków (<small>w IPv4: TTL – Time
To Live, w IPv6: Hop Limit</small>), 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} <//cel//>'' \\ <small>Z uwagi na firewall Politechniki proszę używać opcji ''-I'' lub ''-T'', która go skutecznie omija</small>
  * ''mtr <//cel//>''

===== 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]''
  * <small>''ip route show table all''       pokaże wszystkie trasy naraz</small>
<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
Sprawdzenie adresu następnego skoku do podanego adresu docelowego:
  * ''ip route get <addr>''

++++ Przykłady poleceń | 
<html><pre>
<b>/ # ip route</b>
<span title="Trasa domyślna (trasa do 0.0.0.0/0)" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">default</span> via 10.0.1.2 dev br0 proto dhcp src 10.0.1.3 metric 3 
<span title="Cel trasy - sieć 10.0.0.0/24" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">10.0.0.0/24</span> <span title="Następny skok" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">via 10.0.1.1</span> <span title="Urządzenie przez które dostępny jest adres następnego skoku" style="background-color:rgba(255,255,0,0.4)">dev br0</span> proto dhcp <span title="Adres używany jako źródłowy, ma znaczenie jeśli komputer ma wiele adresów IP" style="background-color:rgba(0,0,255,0.15)">src 10.0.1.3</span> <span title="Metryka (koszt) trasy" style="background-color:rgba(255,0,255,0.2)">metric 3</span> 
<span title="Trasa bez adresu IP następnego skoku oznacza, że komputery z tej sieci są bezpośrednio połączone do podanego interfejsu" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">10.0.1.0/24 dev br0</span> 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 <span title="Przykład dodatkowej opcji trasy" style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">mtu 1480</span> 
<span title="Przykład specjalnego typu trasy (tutaj: zaznaczenie, że tych adresów nie ma w sieci)" style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">blackhole 10.0.4.0/24</span> 

<b>/ # route -n</b>
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
<span title="Trasa domyślna" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">0.0.0.0</span>         10.0.1.2        0.0.0.0         UG    3      0        0 br0
<span title="Cel trasy - sieć lub komputer 10.0.0.0, w zależności od maski podanej dalej" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">10.0.0.0</span>        10.0.1.1        <span title="Maska adresu docelowego – w tym przypadku /24, czyli jest to adres do sieci" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">255.255.255.0</span>   UG    3      0        0 br0
10.0.1.0        <span title="Brak adresu następnego skoku oznacza sieć bezpośrednio połączoną" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">0.0.0.0</span>         255.255.255.0   U     3      0        0 br0
10.0.2.0        <span title="Adres następnego skoku" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">10.0.1.254</span>      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 *

<b>/ # ip route get 10.0.1.2</b>
10.0.1.2 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000 
    cache 

<b>/ # ip route get 10.0.0.1</b>
10.0.0.1 via 10.0.1.1 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000 
    cache 

<b>/ # ip route get 150.254.32.129</b>
150.254.32.129 via 10.0.1.2 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000 
    cache

<b>/ # ip route get 10.0.3.3</b>    
10.0.3.3 via 10.0.1.254 dev br0 src 10.0.1.3 uid 1000 
    cache mtu 1480
</pre></html>
++++

==== 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''
\\
<small>
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''
</small>

<small>
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
</small>

==== Komendy zmieniające trasy ====

=== iproute2 ===
<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
|                       Dodanie trasy | ''ip route add <//addr//>/<//mask//> [via <//addr//>] [dev <//ifname//>]''                                                        |
|   Dodanie trasy przez następny skok | ''ip route add <//addr//>/<//mask//> via <//addr//>''                     \\ np.: ''ip r add 192.168.5.0/24 via 192.168.0.254''   |
|     <small> Dodanie trasy przez urządzenie </small>|<small> ''ip route add <//addr//>/<//mask//> dev <//ifname//>''                   \\ np.: ''ip r add 192.168.6.0/24 dev tun0''            </small>|
|             Dodanie trasy domyślnej | ''ip route add default via <//następny skok//> [dev <//urządzenie//>]''   \\ np.: ''ip r add default via 192.168.0.1''            |
|                     Usunięcie trasy | ''ip route del <//specyfkacja trasy//>''                                  \\ np.: ''ip r del 192.168.5.0/24 via 192.168.0.254''   |
|    Usunięcie całej tablicy routinug | ''ip route flush'' \\  <small>Uwaga! Usuwa też trasy do bezpośrednio połączonych sieci.</small>                                                                                                             |

=== net-tools ===
<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
|            Dodanie trasy | ''route add [-net|-host] <//cel//> [netmask <//maska//>] [gw <//brama//>] [dev <//ifname//>]'' , np. \\ ''route add -net 192.168.5.0 [netmask 255.255.255.0] gw 192.168.0.254'' |
|          Usunięcie trasy | ''route del [-net|-host] <//cel//> [netmask <//maska//>] [gw <//brama//>] [dev <//ifname//>]'' , 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 <//brama//>] [dev <//ifname//>]'', np: \\ ''route add default gw 192.168.0.1'' \\ <small>Uwaga! Starsze wersje nie znają słowa kluczowego default, trzeba ustawiać trasę do 0.0.0.0/0 </small> |

<small>Komendy ustawiające trasy IPv4 i IPv6 są identyczne, przykłady są tylko dla IPv4 dla zwięzłości materiałów.</small>

Trasa może definiować jednocześnie adres następnego skoku i urządzenie.
\\
Podanie samego urządzenia starczy **tylko** w specjalnych przypadkach, takich
jak np. sieć bezpośrednio połączona.

<small>
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'' \\
</small>

===== [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 <SIEĆ> mask <MASKA> <NEXT_HOP>'' \\ np. ''route add 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 10.0.0.1''
    * Usunięcie trasy ''route delete <SIEĆ>'' \\ (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")
Jan Kończak

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Narzędzia strony
