Ethernet, bridging, switching, routing és a Linux router táblája

Először beszélnünk kell arról, hogy mi az az Ethernet. Az Ethernet a LAN (Local Area Network – helyi hálózat) hálózatokra kidolgozott szabvány. Működésének lényege, hogy hallgatózik az összes résztvevő, és ha “csend” van, akkor küldik az adatokat. Beszélünk ma 100 MBit-es (megabit per másodperc) Ethernetről és GBit-es (gigabit per másodperc) Ethernetről is. Ez az elméleti átviteli maximum, tipikusan a 66%-át lehet elérni rajta. 🙂

https://hu.wikipedia.org/wiki/Ethernet

Ez az a hálózat, ami otthonunkban, munkahelyünkön vagy akár egy kórházban használatos. Van az ún. CAT5-ös kábel, ez a 100 MBit/s -os átvitelhez szükséges UTP (Unshielded Twisted Pair – árnyékolatlan csavart érpár) kábel. Azért csavart – és ez már fizika a javából -, mert így kiegyenlítődnek rajta a zajok. Azért 230-as kábeltől a falban legalább 30-40 centiméterre illik vezetni, tipikusan kábelcsatornában. Plusz feladat, hogy mi az a patch- és a keresztkábel. 🙂

https://hu.wikipedia.org/wiki/UTP

Aztán a hálózati rétegek az ISO-OSI modellből. A 2-es, adatkapcsolati rétegen dolgozik a bridge és a switch is (ha nem layer 3 switch). A router pedig a hármas, hálózati rétegben. A bridge-ek hálózati szegmenseket kötnek össze, MAC-táblát tartanak nyilván. Hasonlóak a repeater-ekhez, bár ez utóbbiak csak jelismétlők (erősítők), és nagyobb távolágok áthidalására használják őket. Az UTP ugyanis 100-120 métert tud csak! A switch-ek több portos bridge-eknek tekinthetőek. 🙂

https://hu.wikipedia.org/wiki/Switch_(informatika)

Linux-unkkal akár bridge-elhetünk, akár switch-elhetünk, sőt még route-olhatunk is! Csak megfelelő interfészeket kell a “dobozba” tenni. A gyakorlatban egyébként ez is történik, csak kész eszközöket használunk, amik azért kisebbek egy PC-nél, és kevesebbet is fogyasztanak. Belsejükben Linux dolgozik. 🙂

Az én itthoni hálózatomban egy kábelmodemből egy router-be érkezik a jel. A router GigaBit-es Ethernet interfészekkel, két sávú WLAN-nal (vezeték nélküli hálózat) rendelkezik. Az egyik helységben van egy switch is, ami elosztóként működik, akár egy 230 V-os elosztó. 🙂 Van még egy konnektorba dugható picike Wi-Fi lefedettség növelőm, az emeletre – és nagyjából ennyi. Asztali gépek, hordozható számítógépek, tabletek, okostelefonok és az aktív és passzív hálózati eszközök (kábelek). 🙂

Összességben elmondható, hogy a Layer 2-es eszközök fizikai, Ethernet MAC-cím (Media Access Control) alapján végzik az összekapcsolást, a router-ek pedig IP-címeket adnak, tipikusan DHCP-vel (Dynamic Host Configuration Protocol), azaz automatikusan kiosztanak minden hálózati résztvevőnek egy (helyi) IP-címet, továbbá a Layer 3-ban “operálnak”. Ha megnézzük a tegnapi írást a hálózatról és az IP-címről, akkor volt ott egy ifconfig parancs, ami kíírta, hogy a Wi-Fi interfésznek “ether 5c:e0:c5:5d:e2:01” a fizikai, gyárilag beállított címe. Ez a MAC-cím. 🙂

https://hu.wikipedia.org/wiki/MAC-c%C3%ADm

Nézzük meg ezek után a Debian 10-es Linux-om router tábláját. Ezt root-ként (rendszergazdaként) érhetjük el, a route paranccsal. Mára jobbára automatikusan beállítódik minden Linux-on.

root@gergo1:~# route
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
default _gateway 0.0.0.0 UG 600 0 0 wlp2s0
link-local 0.0.0.0 255.255.0.0 U 1000 0 0 wlp2s0
192.168.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 600 0 0 wlp2s0

Látható a cél, a gateway, a netmaszk, pár adat és az interfész. Ami itt van az egy “sima” hálózatba kötés, Wi-Fi-n keresztül. A netmaszkról lehetne beszélnünk. Binárisan ÉS kapcsolattal az egy IP-alhálózathoz való tartozást fejezi ki, egyszerűen hozzá kell ÉS-elni az IP-címhez. A gateway-ról is szóljunk. Ez nem más, mint az átjárónk, azaz a router-ünk. IP-címe jelen esetben 192.168.0.1. Ezt ki is deríthetjük egyrészt a route -n, másrészt a traceroute parancs kimenetéből – miután apt-get install paranccsal felinstalláltuk. Keressük meg tehát a nic.bme.hu-t, a BME elsődleges DNS szerverét (Domain Name System). 🙂

root@gergo1:~# traceroute 152.66.115.1
traceroute to 152.66.115.1 (152.66.115.1), 30 hops max, 60 byte packets
1 _gateway (192.168.0.1) 7.562 ms 7.526 ms 7.575 ms
..
7 tg0-2-0-3-1110.rtr.bme.hbone.hu (195.111.103.205) 22.009 ms 25.032 ms 25.496 ms
8 xge0-0-0-0.rax.net.bme.hu (152.66.0.124) 32.333 ms 32.308 ms 32.283 ms
9 hge1-0-49.rio.net.bme.hu (152.66.0.67) 26.305 ms 27.216 ms 26.405 ms
10 nic.bme.hu (152.66.115.1) 29.336 ms 29.489 ms 30.286 ms

A DNS egyébként a névfeloldást végzi az Interneten. Egy szervernévhez szolgáltatja a hozzá tartozó IP-címet elosztott adatbázisból.

Általában igaz, hogy egy számítógép hálózatba kacsolásához IP-cím, netmaszk (ebből jön a hálózat-cím, ÉS kapcsolattal), a gateway és egy-két DNS-szerver szükséges. 🙂

Hálózat, IP-címek

A tegnapihoz tartozok még egy magyarázattal. A hálózati szereplőknek egyedi címük van, úgynevezett IP címük. Ez a korábban említett IP protokoll a TCP/IP-ből, az ISO-OSI modell harmadik, hálózati rétegéből.

A világot korábban az IPV4 szerint osztották fel. Az egyetemek többek között úgynevezett autonóm zónákat kaptak. A BME például a 152.66.XXX.XXX úgynevezett B osztályú hálózatot. Azért B osztályú, mert az az első két szám kitöltött, és 256×256 számítógépnek van rata hely. 4 oktet. 4 byte-os cím. Vannak A osztályú, illetve C osztályú hálózatok is ezen terminológia szerint. 🙂

https://hu.wikipedia.org/wiki/IP-cím

http://www.vlsm-calc.net/ipclasses.php

Egy idő után azonban kifogytak ezek az IPV4-es címek, ezért van mára IPV6. Ez jóval több számítógép világhálóra (Internetre) kötését teszi lehetővé. Az IPV6 címek 128 bit hosszúak. Ez sose fog kifogyni, pláne, hogy jelenleg is ún alhálózatokba vannak szervezve a gépek, ahol az egyes végpontoknak pl. egy kábel-hálózatnál csak belső IP-címük van – ezért nem lehet az otthoni gépből többek között webszervert csinálni. Elvileg az adatátviteli technológia szimmetrikus is lehetne, de erősen a letöltési sávszélesség nagyobb az otthoni gépünkön. A sok-sok web, játék és egyéb szervert az úgynevezett “gerinchálózatra” kötik, “szerverfarmokon”. Jelenleg egyébként a két címzési mód keverve van jelen a világban. 🙂

https://hu.wikipedia.org/wiki/IPv6

Ezek után nézzük meg a Debian 10-es Linux-unk hálózati interface konfigurációját. Az ifconfig paranccsal írhatjuk ki a hálózati interfészeinket root-ként (rendszergazdaként). Régebben a hálózatot manuálisan kellett beállítani, ma már pl. az otthoni wifi hálózatot teljesen automatikusan konfigurálja a rendszer. 🙂

root@gergo1:~# ifconfig
lo: flags=73 mtu 65536
inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0
inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10
loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
RX packets 27044 bytes 2149063 (2.0 MiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 27044 bytes 2149063 (2.0 MiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
wlp2s0: flags=4163 mtu 1500
inet 192.168.0.173 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.0.255
inet6 fe80::60da:3b20:dfeb:9fe0 prefixlen 64 scopeid 0x20
ether 5c:e0:c5:5d:e2:01 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 1241841 bytes 1315097554 (1.2 GiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 593763 bytes 132026415 (125.9 MiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0

Jól látható a wlp2s0 interface konfigurációja, a “lo” – localhost, konfigurációja után. A belső hálózati IP-címünk a 192.168.0.173. 🙂

Portszkennelés (Port Scan) Linux alatt – nmap, hálózati kapcsolatok – netstat

Telepítettem a napokban régi jó szoftvercsomagomat, az nmap-et is. Beszéltünk róla, hogy Linux alatt 0-65535-ig (2^16-1) számozottak a portok. Egy port lehet TCP (Transmission Control Protocol – kapcsolatorientált, byte-stream jellegû, megbízható protokoll, pl. “on-demand” kép- és hangátvitel, letöltés, mivel a TCP egy megbízható protokoll, újra küldi az “elveszett” csomagokat) vagy UDP (User Datagram Protocol – összeköttetésmentes protokoll, pl. élő kép- és hangátvitel, online játékok – hibaellenőrzés és csomag újraküldés nélküli “kis adatcsomagocskák”).

https://support.holmsecurity.com/hc/en-us/articles/212963869-What-is-the-difference-between-TCP-and-UDP-

Miután kapcsolódtunk a böngészőnkkel pl. a HTTP 80-as szerverportra, egy ún. “socket” nyílik a szerveren, és a kliens egy 1024-nél magasabb portszámmal kapcsolódik. Ez minden hálózati szolgáltatásnál ugyanígy működik.

http://www.steves-internet-guide.com/tcpip-ports-sockets/

Felmerülhet a kérdés, hogy mennyi kliens-szerver kapcsolat lehetséges. Egy kliens max. 65535 kapcsolatot nyithat egy szerverre, de egy szerver 65535 kapcsolatot tarthat fent kliensenként! Határ a memória és a cpu! 🙂

https://serverfault.com/questions/533611/how-do-high-traffic-sites-service-more-than-65535-tcp-connections

Az alábbiakban egy nem teljeskörű lista látható az alapvető Linux (UNIX) portokról. Az 1024-nél alacsonyabb portszámok a root (rendszergazda) felhasználóhoz kötöttek. A portok többsége TCP.

20 – FTP Data (FTP adatátvitel)
21 – FTP Control (FTP kapcsolat indítása)
22 – SSH (biztonságos távoli adminisztráció, SSL-lel kódolt csatornán)
23 – Telnet (kódolatlan távoli adminisztráció)
25 – SMTP (Mail Transfer Agent, e-mail szerver, mint pl. SEND mail)
53 – DNS (TCP és UDP is)
67 – Bootp
68 – DHCP
69 – TFTP (Trivial file transfer protocol, UDP, "kapcsolat nélküli" adatátvitel)
80 – HTTP/WWW(Apache)
88 – Kerberos
110 – POP3 (Mail delivery Agent)
123 – NTP (Network time protocol idő szinkronizálásra, UDP)
137 – NetBIOS (nmbd)
139 – SMB-Samba (smbd)
143 – IMAP
161 – SNMP (hálózatfelügyelet)
389 – LDAP (központi adminisztráció)
443 – HTTPS (HTTP+SSL biztonságos web elérés)
514 – Syslogd (UDP port)
636 – ldaps (TCP és UDP is)
873 – rsync
989 – FTPS-data
990 – FTPS
993 – IMAPS
1194 – openVPN
1812 – RADIUS
995 – POP3s
2049 – NFS (nfsd, rpc.nfsd, rpc, portmap)
2401 – CVS server
3306 – MySql
3690 – SVN
6000-6063 – X11

A hálózatokat leíró ún. ISO-OSI referenciamodellről az alábbi linkek alatt olvashatunk részleteket. Jól látható az a bizonyos hét réteg, melyen keresztül minden hálózati kapcsolat megvalósul. Az SSH szolgáltatás – ahogy a többi is – az alkalmazási (7-es) réteg része, de minden bitje átmegy a fizikai (1-es) rétegen!

https://hu.wikipedia.org/wiki/OSI-modell

https://www.studytonight.com/computer-networks/complete-osi-model

Az nmap segítségével egy szerverről kideríthető, hogy mely portokon vannak szolgáltatások telepítve. Eresszünk rá egy egyszerű scan-t a localhost-ra! 🙂

gvamosi@gergo1:~$ nmap -A -T4 localhost
Starting Nmap 7.70 ( https://nmap.org ) at 2019-09-19 10:09 CEST
Nmap scan report for localhost (127.0.0.1)
Host is up (0.00013s latency).
Other addresses for localhost (not scanned): ::1
Not shown: 996 closed ports
PORT STATE SERVICE VERSION
22/tcp open ssh OpenSSH 7.9p1 Debian 10 (protocol 2.0)
| ssh-hostkey:
| 2048 5f:9c:30:d8:aa:23:5a:d2:8b:52:ff:22:cf:c0:ae:6d (RSA)
| 256 3e:25:ef:3e:78:88:07:47:8d:76:67:ce:91:dc:8d:d4 (ECDSA)
|_ 256 d6:8f:00:80:43:8a:c7:05:dc:b4:2b:de:96:c3:12:fb (ED25519)
80/tcp open http Apache httpd 2.4.38 ((Debian))
|_http-server-header: Apache/2.4.38 (Debian)
|_http-title: Apache2 Debian Default Page: It works
139/tcp open netbios-ssn Samba smbd 3.X - 4.X (workgroup: WORKGROUP)
445/tcp open netbios-ssn Samba smbd 4.9.5-Debian (workgroup: WORKGROUP)
Service Info: Host: GERGO1; OS: Linux; CPE: cpe:/o:linux:linux_kernel
Host script results:
|clock-skew: mean: -40m00s, deviation: 1h09m16s, median: 0s |_nbstat: NetBIOS name: GERGO1, NetBIOS user: , NetBIOS MAC: (unknown) | smb-os-discovery: | OS: Windows 6.1 (Samba 4.9.5-Debian) | Computer name: gergo1 | NetBIOS computer name: GERGO1\x00 | Domain name: \x00 | FQDN: gergo1 | System time: 2019-09-19T10:10:03+02:00
| smb-security-mode:
| account_used: guest
| authentication_level: user
| challenge_response: supported
|_ message_signing: disabled (dangerous, but default)
| smb2-security-mode:
| 2.02:
|_ Message signing enabled but not required
| smb2-time:
| date: 2019-09-19 10:10:03
|_ start_date: N/A
Service detection performed. Please report any incorrect results at https://nmap.org/submit/ .
Nmap done: 1 IP address (1 host up) scanned in 12.11 seconds

Látható, hogy a 22-es, 80-as, 139-es és 445-ös portokon találhatóak “nyílt” portok. Ezt tudhatom fejből is, mivel SSH szervert, HTTP szervert, és Windows-os ún. Samba szervert telepítettem, a hálózaton lévő Windows-os gépekkel való adatátvitelhez. 🙂

Végül nézzünk meg egy még egyszerűbb portszkent! (Figyelem: bizonyos szkenek – pl. UDP – root hozzáférést igényelnek.) 🙂

gvamosi@gergo1:~$ nmap localhost
Starting Nmap 7.70 ( https://nmap.org ) at 2019-09-19 10:39 CEST
Nmap scan report for localhost (127.0.0.1)
Host is up (0.00013s latency).
Other addresses for localhost (not scanned): ::1
Not shown: 996 closed ports
PORT STATE SERVICE
22/tcp open ssh
80/tcp open http
139/tcp open netbios-ssn
445/tcp open microsoft-ds
Nmap done: 1 IP address (1 host up) scanned in 0.09 seconds

Végül nézzük meg a netstat parancs kimenetelét (miután a net-tools-t felinstalláltuk). A netstat minden hálózati kapcsolatot feltérképez. Jól láthatóak a https kapcsolatok és az ún. ephemeral portok kliens (gergo1) oldalon. Ezek magasabb portszámok – és nálam sok tab van nyitva a Chrome-ban. 🙂

root@gergo1:~# apt-get install net-tools
..
root@gergo1:~# logout
gvamosi@gergo1:~$ netstat
Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 gergo1:44450 13.94.251.244:https ESTABLISHED
tcp 0 171 gergo1:44860 109.233.153.16:https FIN_WAIT1
tcp 0 0 gergo1:57636 ws-in-f188.1e100.n:5228 ESTABLISHED
tcp 0 1 gergo1:58322 40.68.210.8:https FIN_WAIT1
tcp 0 1 gergo1:50668 wo-in-f188.1e100.n:5228 FIN_WAIT1
tcp 0 0 gergo1:56840 104.16.190.66:https ESTABLISHED
tcp 0 1 gergo1:44206 13.94.251.244:https FIN_WAIT1
tcp 0 1 gergo1:52762 13.94.112.175:https FIN_WAIT1
tcp 0 0 gergo1:40996 68.232.34.200:https ESTABLISHED
tcp 0 0 gergo1:60478 e1-ha.ycpi.via.ya:https ESTABLISHED
tcp 0 0 gergo1:48022 52.114.158.92:https TIME_WAIT
tcp 0 1 gergo1:51022 13.107.3.128:https FIN_WAIT1
..
tcp 0 0 gergo1:59514 edge-star-shv-01-:https ESTABLISHED
tcp 0 0 gergo1:51986 xx-fbcdn-shv-01-v:https ESTABLISHED
tcp6 0 0 192.168.0.109:45541 13.69.158.96:https ESTABLISHED
tcp6 0 74 192.168.0.109:41903 13.69.158.96:https FIN_WAIT1
udp 0 0 gergo1:40680 prg02s12-in-f10.1e1:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:40731 bud02s28-in-f8.1e10:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:41421 bud02s26-in-f14.1e1:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:33400 wn-in-f189.1e100.ne:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:41687 bud02s27-in-f2.1e10:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:33916 bud02s26-in-f14.1e1:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:54408 wb-in-f189.1e100.ne:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:38164 muc03s07-in-f99.1e1:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:47052 muc03s07-in-f110.1e:443 ESTABLISHED
udp 0 0 gergo1:52313 ham02s13-in-f14.1e1:443 ESTABLISHED
Active UNIX domain sockets (w/o servers)
Proto RefCnt Flags Type State I-Node Path
unix 2 [ ] DGRAM 32111 /var/lib/samba/private/msg.sock/1547
unix 2 [ ] DGRAM 31112 /var/lib/samba/private/msg.sock/1602
unix 3 [ ] DGRAM 11603 /run/systemd/notify
unix 19 [ ] DGRAM 11622 /run/systemd/journal/dev-log
unix 7 [ ] DGRAM 11635 /run/systemd/journal/socket
unix 2 [ ] DGRAM 11664 /run/systemd/journal/syslog
unix 2 [ ] DGRAM 23637393 /run/wpa_supplicant/p2p-dev-wlp2s0
..

Sőt, így a végére még UNIX domain socket-ek is jutnak. 🙂 Ezek file alapú IPC (inter-process communication) socket-ek. 🙂