====== Wireshark ======
[[https://www.wireshark.org|Wireshark]] to narzędzie, które pozwala między innymi wyświetlić
i analizować wiadomości wysłane przez karty sieciowe.
\\
W tym celu, po uruchomieniu należy wybrać kartę i rozpocząć przechwytywanie.
Następnie wyświetli się lista przechwyconych wiadomości. Zaznaczenie jednej z
nich spowoduje wyświetlenie jej w postaci rozkodowanej – rozwijalnego
drzewa dla każdego z kolejnych użytych na różnych warstwach sieci protokołów.
Dodatkowo treści wiadomości pokazywana jest szesnastkowo.
====== Warstwa łącza danych ======
===== Warstwa łącza danych =====
Pozwala wysłać **ramki** do konkretnego urządzenia (lub urządzeń) do których
nadawca jest połączony bezpośrednio (na warstwie fizycznej) lub za pośrednictwem
urządzeń tej warstwy (np. switchy).
Ostatnia warstwa zależna od sprzętu. Zarządza kto kiedy może wysyłać dane,
wprowadza adresy (adresy MAC), porządkuje bajty w ramki, sprawdza czy ramki
zostały przesłane bez zniekształceń, umieszcza w ramce informację jaką treść
zawierają jej dane.
Urządzenia warstwy łącza danych to **mostki** (bridge) i **przełączniki** (switch).
===== Adres MAC =====
[[http://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address|Adres MAC]] (adres fizyczny) ma
48 bitów i jest zapisywany szesnastkowo, w 6 grupach po 8 bajtów oddzielonych
dwukropkiem.
\\
Przykład adresu: 5c:f9:dd:78:3d:88.
=== Unikalne adresy MAC ===
Domyślnie używany przez karty ethernetowe (i Wi-Fi) adres MAC jest ustawiany w
nienadpisywalnej pamięci karty.
\\
Taki adres MAC jest podzielony na dwie części: pierwsza połowa to
identyfikator producenta (OUI), druga połowa to numer karty.
\\
Producenci sprzętu muszą [[https://standards.ieee.org/products-programs/regauth/|wykupić pulę adresów]].
Lista zajętych początków adresów jest [[https://standards-oui.ieee.org/|dostępna publicznie]],
razem z informacją kto ma który OUI.
System operacyjny musi sam wpisać adres MAC do ramki sieciowej,
adres MAC używany przez kartę można zmienić na inny.
=== Pozostałe adresy MAC ===
Adresy MAC z ustawionym bitem 0x01 w pierwszym bloku to adresy multicastowe (i adres rozgłoszeniowy, ff:ff:ff:ff:ff:ff).
\\
Adresy użyte przez IPv4 do multicastu zaczynają się od ''01:00:5e:…'', a IPv6 od ''33:33:…''
Adresy MAC z ustawionym bitem 0x02 w pierwszym bloku to adresy lokalnie
administrowane (nieunikalne). Można je nadawać np. urządzeniom wirtualnym.
=== Wyświetlanie / zmiana adresów MAC ===
W Linuksie do zarządzania warstwą łącza danych (data //link// layer) służy komenda ''ifconfig'' (i inne) / ''ip link''.
| odczyt adr. MAC | ''ifconfig [//eth0//]'' | '' ip link [show dev //eth0//]'' |
| zmiana adr. MAC | ''ifconfig //eth0// hw ether //12:34:56:78:90:ab//'' | '' ip link set dev //eth0// address //12:34:56:78:90:ab//'' |
Większość sterowników kart pozwala zmieniać MAC tylko na wyłączonych kartach.
++++ Przykłady poleceń wyświetlających adres MAC: |
/ # ip l
2: em1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master br0 state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 5c:f9:dd:78:3d:88 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: p4p1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 90:e2:ba:1a:4d:48 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
5: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether 08:ed:b9:4c:31:8b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
/ # ifconfig -a
em1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
ether 5c:f9:dd:78:3d:88 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 2702 bytes 355076 (346.7 KiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 523 bytes 53668 (52.4 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
device interrupt 20 memory 0xddf00000-ddf20000
p4p1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.1.2 netmask 255.255.255.0 broadcast 0.0.0.0
inet6 fe80::92e2:baff:fe1a:4d48 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 90:e2:ba:1a:4d:48 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 293 bytes 60122 (58.7 KiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 286 bytes 26478 (25.8 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
device memory 0xdd420000-dd43ffff
wlan0: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500
ether 08:ed:b9:4c:31:8b txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
++++
===== Ethernet =====
Ethernet obejmuje zarówno warstwę fizyczną jak i łącza danych
[[http://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet_frame|Budowa ramki]] typu Ethernet II
i IEEE 802.2 LLC, adresy, pole długość ramki / typ ramki,
[[http://en.wikipedia.org/wiki/EtherType|EtherType]], suma kontrolna.
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_transmission_unit|MTU]] Ethernetu - 1500B.
===== Unicast, multicast, broadcast =====
Unicast to wysłanie pakietu do jednego, wskazanego odbiorcy.
\\
Multicast to wysłanie pakietu do grupy zainteresowanych odbiorców.
\\
Broadcast to wysłanie pakietu do wszystkich (w zasięgu).
\\
Anycast to wysłanie do najbliższego z grupy odbiorców.
=== Testowanie łączności uni-/multi-/broad-cast ===
Domyślnie Linuksy ignorują zapytania generowane przez ''ping'' wysłane na adresy
multicastowe/rozgłoszeniowe IPv4.
\\
Aby to zmienić, wykonaj z uprawnieniami roota komendę: ''sysctl net.ipv4.icmp_echo_ignore_broadcasts=0''
Aby wybrany interfejs dołączył do grupy multicastowej, jakiś program musi tego zażądać. Na potrzeby ćwiczeń użyj komendy:
\\
''socat udp4-recv:0,ip-add-membership=//239.1.2.3//://br0// stdio <&-''
\\
Listę grup do których należą interfejsy można sprawdzić komendą ''ip maddr'' lub ''netstat -ng''
Do przetestowania sposobów adresowania możesz użyć komend:
* unicast: ''ping ////''
* multicast: ''ping ////''
* broadcast: ''ping -b ////'' lub ''ping -b //255.255.255.255//''
W tym ćwiczeniu warto dodać do Linuksowego programu ''ping'' jeszcze opcje ''-c2 -w1''
\\
Opcja ''-c //count//'' ograniczy ilość zapytań co //count//,
a opcja ''-w //limit//'' przerwie w momencie wysłania __kolejnego__ zapytania,
jeśli była już odpowiedź na //limit// zapytań.
===== Domena rozgłoszeniowa =====
[[http://en.wikipedia.org/wiki/Broadcast_domain|Domena rozgłoszeniowa]]
i [[https://en.wikipedia.org/wiki/Collision_domain|kolizyjna]]
[[http://soisk.info/index.php?title=Domena_kolizyjna_i_rozg%C5%82oszeniowa|[1]]]
[[http://study-ccna.com/collision-broadcast-domain|[2]]] to zbiór urządzeń
do których dotrze ramka wysłana jako rozgłoszeniowa (domena rozgłoszeniowa)
bądź dowolna (domena kolizyjna).
====== Tłumaczenie IP na MAC ======
Do wysłania pakietu do wybranego urządzenia podaje się jego adres IP. \\
System operacyjny wysyłając ramkę sieciową (z tym pakietem w środku) musi
ustawić właściwy adres docelowy MAC.
Jeżeli urządzenie S ma wysłać pakiet do urządzenia R o podanym adresie IP i ten
adres IP znajduje się w tej samej sieci co adres IP urządzenia S, to
urządzenie S musi najpierw dowiedzieć się jaki adres MAC ma urządzenie R.
Do znajdowania adresów MAC dla podanego adresu IPv4 służy protokół [[https://en.wikipedia.org/wiki/Address_Resolution_Protocol|ARP]].\\
Do znajdowania adresów MAC dla podanego adresu IPv6 służy protokół [[https://en.wikipedia.org/wiki/Neighbor_Discovery_Protocol|NDP]].
Wyświetlanie mapowań IP→MAC: ''ip neighbour'' (działa też pisownia ''ip neighbor'').
\\
Do wyświetlenia mapowań IPv4→MAC można użyć starszej komendy ''arp''.
Listę znanych mapowań można wyczyścić komendą ''ip neighbour flush {all|dev }''.
Komenda ''arping'' pozwala wysłać żądanie protokołu ARP:\\
''arping -I '' \\
np. ''arping -I br0 150.254.32.129''
Komenda ''ndisc6'' pozwala wysłać wiadomość //Neighbor Solicitation// protokołu NDP:\\
''ndisc6 '' \\
np. ''ndisc6 fd00::5 br0''
====== Przełącznik (switch) ======
Przełącznik na podstawie adresów źródłowych ramek buduje tablicę adresów MAC
(określającą na którym porcie jest dany adres).
\\
Jeżeli adres docelowy ramki jest w tej tablicy, to wiadomość wysłana jest tylko
przez port przez który osiągalny jest docelowy adres.
Wiadomości rozgłoszeniowe i wiadomości do nieznanych adresów MAC wysyłane są na
wszystkie porty poza tym z którego zostały otrzymane.
Adresy MAC multicastowe są obsługiwane inaczej – każdy komputer musi
ogłosić że chce dołączyć do wybranej grupy (bądź ją opuścić) wysyłając
odpowiednią wiadomości.
Switch z tych wiadomości [[https://en.wikipedia.org/wiki/IGMP_snooping|uczy się]]
przez które porty należy wysłać wiadomości kierowane do konkretnej grupy.
Jeżeli w domenie rozgłoszeniowej (czyli w połączeniach między switchem / switchami)
powstanie [[https://en.wikipedia.org/wiki/Switching_loop|pętla]], to każdy pakiet
rozgłoszeniowy zacznie krążyć w tej pętli w nieskończoność, powodując powielanie go
na pozostałych portach (czym skutecznie popsuje całą domenę rozgłoszeniową). Jedynym
sposobem na zaradzenie jest zlikwidowanie pętli (np. przez wypięcie kabla).
\\
Takim sytuacjom mają zapobiegać
[[http://en.wikipedia.org/wiki/Spanning_tree_protocol|protokoły drzewa rozpinającego]]
(STP, RSTP, PVSTP (cisco), MSTP).
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Network_switch#Types|Przełączniki zarządzalne]]
to przełączniki które można w jakikolwiek sposób konfigurować.
[[http://en.wikipedia.org/wiki/Multilayer_switch|Przełączniki wielowarstwowe]]
to przełączniki które umieją wykonywać niektóre zadania z warstw wyższych niż
łącza danych.
====== Mierzenie prędkości ======
Do mierzenia prędkości na jednym urządzeniu musi działać program czekający na
połączenie (serwer), na drugim należy uruchomić program który łączy się z
serwerem i mierzy prędkość (klient). Przykładowe programy:
* [[https://github.com/HewlettPackard/netperf|netperf]] [[https://hewlettpackard.github.io/netperf/doc/netperf.html|[1]]]
* serwer: ''netserver -N''
* klient: ''netperf -H ''
* [[https://iperf.fr/|iperf]]
* serwer: ''iperf3 -s''
* klient: ''iperf3 -c ''
Opcje programu netperf:
* ''netperf -h'' – pomoc ogólna
* ''netperf [-t {TCP_STREAM|…}] -- -h'' – pomoc dla wybranego testu
* ''netperf -D //1// …'' – wyniki pośrednie co 1 sekundę
* ''netperf -l //15// …'' – test o długości 15 sekund
* ''netperf -t UDP_STREAM …'' – test wykorzystujący protokół UDP
* ''netperf -t UDP_STREAM -H -- -m //1400//'' – test "dużych" wiadomości
* ''netperf -t UDP_STREAM -H -- -m //22//'' – test "małych" wiadomości
Przepustowość można mierzyć na różnych warstwach:
* //Bandwidth// to przepustowość na warstwie fizycznej.
* //Throughput// to przepustowość na warstwie sieci bądź transportu.
* //[[https://en.wikipedia.org/wiki/Goodput|Goodput]]// to przepustowość na warstwie aplikacji.
bandwidth ≥ throughput ≥ goodput
Przepustowość można mierzyć w bajtach na sekundę (bps) lub pakietach na sekundę (pps).
\\
Niektóre urządzenia (np. routery czy firewalle z dużą ilością reguł, stare kiepskie switche)
nie są w stanie wykorzystać całego pasma wysyłając małe pakiety.
\\
Zwykle producenci reklamują się że ich sprzęt dla typowego w internecie
rozkładu wielkości pakietów ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Mix|IMIX]])
daje radę wykorzystać pełne pasmo.