Jan Kończak

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
===== Poruszanie się w konsoli i czytanie pomocy =====

==== Powłoka systemowa – szybkie przypomnienie ====
(Tekstowa) powłoka systemowa (shell), terminal, konsola.\\
Programy np. ''xfce4-terminal'', ''konsole''

Zmiana użytkownika – ''su'' \\
<small>
Wykonania programu na prawach innego użytkownika – ''sudo //polecenie//'' \\
Użycie ''sudo'' do uruchomienia shella z prawami roota: ''sudo -s'' (lub ''sudo -i'' lub ''sudo su'')
</small>

Historia w konsoli: strzałki góra/dół, ''history'', ctrl+r, ''fc''

Obsługa polecenia ''less'' (wykonaj dla przykładu: ''convert -h | less'' albo ''man less''):
  * przewianie: strzałki, page up / page down
  * ''/'' – wyszukuje:
    * ''n'' – następne wystąpienie
    * ''N'' – poprzednie
  * ''g'' – początek dokumentu;  ''G'' – koniec
  * ''q'' – wyjście

==== Zapis poleceń ====

Wzór polecenia ([[https://docs.microsoft.com/pl-pl/windows-server/administration/windows-commands/command-line-syntax-key|zwięzłe wyjaśnienie]]):\\
''polecenie {jeden|z|wielu} <argument1> [-opcja1 <argument2>] --długa_opcja=<argument3> [opcja2]''

Przykład polecenia:\\
''polecenie jeden //42// [-opcja1 //foo//] --długa_opcja=//x//''

Co trzeba wpisać w konsolę:\\
''polecenie jeden 44 -oja1 baz --długa_opcja=x''

==== Pomoc systemowa ====

Pomoc wbudowana w polecenia zwykle jest wyświetlana po podaniu opcji ''-h'' (lub ''--help''), np:
  * ''tracepath -h'' 
  * ''netstat -h''
  * ''ip a h'' 
  * ''ifconfig -h''

Podręcznik systemowy – komenda ''man'' i towarzyszące, np:
  * ''man tracepath''
  * ''man ip'' / ''man 7 ip'' / ''man 8 ip''
  * ''apropos'' – lista stron które w tytule mają podane słowo, np. ''apropos network''
  * ''whatis'' – tytuły stron pod podaną nazwą, np. ''whatis write''

-----

===== Programy używane do konfiguracji i diagnostyki sieci w Linuksie =====

<small>
**Uwaga:** informacje o narzędziach są podane dla wyjaśnienia dlaczego kilka
komend realizuje to samo zadanie i dla uporządkowania wiedzy. Treści z tej
sekcji (listy komend, nazwy paczek narzędzi, etc.) nie będą w żaden sposób
wymagane na wejściówkach/teście.
</small>

Narzędzia: <html><code><b>omawiane</b> | ważne albo popularne | <small>mocno
przestarzałe, mało znane albo zbędne</small></code></html>.

==== Narzędzia do konfiguracji sieci ====

Pakiet narzędzi ''[[https://wiki.linuxfoundation.org/networking/net-tools|net-tools]]''
powstał w  1983 roku, początkowo w systemie BSD.
Od tego czasu jest utrzymywany, jednak większość jego składników jest uznawana
za przestarzałe. \\
W skład wchodzą: \\
<html><code><b>arp</b> <small>dnsdomainname domainname</small> hostname
<b>ifconfig</b> <small>ipmaddr</small> iptunnel <small>mii-tool nameif</small>
netstat <small>nisdomainname plipconfig</small> rarp <b>route</b>
<small>slattach ypdomainname</small></code></html>

Około roku 2000 stworzono pakiet
''[[https://wiki.linuxfoundation.org/networking/iproute2|iproute2]]'', mający
zastąpić ''net-tools'' (i kilka innych, napisanych by udostępnić nowe możliwości
jądra systemu Linux). \\
Pakiet ''iproute2'' zawiera następujące polecenia: \\
<html><code><small>arpd ctstat genl ifcfg ifstat</small> <b>ip</b> <small>lnstat
nstat routef routel rtacct rtmon rtpr rtstat</small> ss tc</code></html>
\\
Pomoc do komendy ''ip'' jest rozbia na wiele stron podręcznika, np.
''man ip-link'', ''man ip-address''

==== Narzędzia do diagostyki ====

  * ''[[https://wiki.linuxfoundation.org/networking/iputils|iputils]]'' - narzędzia <html>
    <code><b>arping</b> <small>clockdiff ipg</small> <b>ping</b> ping6 <small>rarpd
    rdisc</small> tftpd <b>tracepath</b> tracepath6 traceroute6</code></html>
  * ''[[https://www.remlab.net/ndisc6/|ndisc6]]'' - m. inn. ''rdisc6'' i ''ndisc6''
  * ''[[https://traceroute.sourceforge.net/|traceroute]]'', ''[[https://www.bitwizard.nl/mtr/|mtr]]''
  * ''[[https://www.wireshark.org/|wireshark]]'', ''[[https://www.tcpdump.org/|tcpdump]]''

-----

===== Interfejsy sieciowe – włączanie i konfiguracja IP =====

Karta sieciowa (//NIC – network interface card//) – fizyczne urządzenie do komunikacji sieciowej. \\
Interfejs sieciowy (//network interface//) – logiczne urządzenie do komunikacji sieciowej.

Interface'y można podzielić na fizyczne (reprezentują fizyczne urządzenia sieciowe) i wirtualne (reszta).

==== Wyświetlanie listy urządzeń i adresów ====

| Lista aktywnych urządzeń   | ''ifconfig''       | ''ip link show up''         |
| Lista wszystkich urządzeń  | ''ifconfig -a''    | ''ip link [show]''          |
| Lista adresów sieciowych   | ''ifconfig [-a]''  | ''ip address [show [up]]''  |

Wszystkie argumenty polecenia ''ip'' można dowolnie skracać, ale jeśli skróty
kolidują, narzędzie wybiera jedno rozwinięcie zamiast wyświetlić komunikat
o błędzie (sic!). \\
Np. ''ip link show'' można zapisać jako ''ip l sh'', ale ''ip l s'' jest już
traktowane jako ''ip link set''

Polecenie ''ip'' przyjmuje też opcje (podawane bezpośrednio po ''ip''), wśród
których warto znać opcję ''--brief'' (<small>i ''--json''</small>).
\\
Porównaj: ''ip link'' i ''ip --brief link''

==== [ekstra] Tradycyjne nazwy urządzeń ====

Tradycyjne nazwy urządzeń (zwykle zakończone kolejnym numerem, jak np. ''eth0'') to m. inn.:
  * loopback ''lo''
  * przewodowe karty sieciowe ''eth''
  * bezprzewodowe karty sieciowe ''wlan, ath, wifi, radio''
  * ''firewire'', infiniband ''ib''
  * urządzenia wirtualne: wirtualne karty sieciowe ''veth, dummy'', <html>
    </html>mostki ''br'', urządzenia programowe ''tun, tap'', <html>
    </html>tunele ''sit, tnl, ppp, vpn, gre''

Około 2015 roku w systemie Linux zmieniono sposób nadawania nazw urządzeniom. \\
Stąd dla fizycznych interfejsów można spotkać nazwy: ''eno1, sls1, wwp2s0, wlx78e7d1ea46da''

<small>
Wcześniej to, która karta sieciowa dostanie który numer (eth0, eth1) było trudne
do przewidzenia (ale stałe dla danej konfiguracji sprzętowej). \\
Co gorsza, kolejność po dodaniu nowej karty sieciowej lub awarii jednej z kart
mogła ulec zmianie. \\
Więcej szczegółów:
[[https://www.freedesktop.org/wiki/Software/systemd/PredictableNetworkInterfaceNames/|[1]]]
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_Network_Device_Naming|[2]]]
</small>

==== Włączanie / wyłączanie interfejsu ====

| Włączenie interfejsu  | ''ifconfig //eth0// up''   | ''ip link set dev //eth0// up''   |
| Wyłączenie interfejsu | ''ifconfig //eth0// down'' | ''ip link set dev //eth0// down'' |

==== Ustawianie / dodawanie / usuwanie adresów IP ====

=== ip address ===
| Dodanie nowego adresu do interfejsu       | ''ip addr add //10.0.0.1/25// dev //eth0//'' \\ ''ip addr add //fd00::1/64//  dev //eth0//''|
| Usunięcie adresu z interfejsu             | ''ip addr del //10.0.0.1/25// dev //eth0//'' \\ ''ip addr del //fd00::1/64//  dev //eth0//''|
| Wyczyszczenie adresów interfejsu (groźne) | ''ip addr flush dev //eth0//''               |

//Uwaga!// Każdy adres bez maski polecenie ''ip'' interpretuje jako adres z maską /32 (IPv4) lub /128 (IPv6)

=== ifconfig ===
| //Zmiana// bieżącego adresu IPv4 i/lub maski | ''ifconfig //eth0// [//10.0.0.1//] [netmask //255.255.255.128//]'' |
| Dodanie nowego adresu IPv4 do urządzenia \\ (tworząc alias urządzenia) | ''ifconfig //eth0:something// //10.0.0.1// …'' |
| 'Usunięcie' dodatkowego adresu IPv4 z urządzenia \\ (usunięcie aliasu) | ''ifconfig //eth0:something// down'' |
| 'Usunięcie' podstawowego adresu IPv4 z urządzenia | ''ifconfig //eth0// 0'' |
| Dodanie nowego adresu IPv6 | ''ifconfig //eth0// add //fd00::1/64//'' |
| Usunięcie adresu IPv6 | ''ifconfig //eth0// del //fd00::1/64//'' |

//Zauważ:// w poleceniu ''ifconfig'' adres IPv4 i adresy IPv6 konfiguruje się inaczej. \\
''ifconfig'' umie ustawić wiele adresów IPv6 na interfejsie, ale tylko jeden adres IPv4. \\
''ifconfig'' domyślnie dla IPv4 dobiera maskę pasującą do historycznej klasy adresu, a dla IPv6 /128.

<small>
Polecenie ''ifconfig'' pozwala na zmianę wielu ustawień naraz, dla przykładu
poniższe polecenie ustawi adres i włączy interfejs: \\
''ifconfig dummy0 192.168.0.1 netmask 255.255.255.0 up''
</small>

==== Sprawdzanie łączności IP ====
  * ''ping <//cel//>''
  * ''traceroute {-I|-T} <//cel//>'' \\ <small>Z uwagi na firewall Politechniki proszę używać opcji ''-I'' lub ''-T'', która go skutecznie omija</small>
  * ''mtr <//cel//>''
<small>Jako cel można podać adres IP (np. ''ping 150.254.30.29'') lub nazwę słowną (przykładowo: ''ping cs.put.poznan.pl'', ''ping lab-net-1'')</small>

Podane programy przyjmują też opcje ''-4'' i ''-6'' to użycia odpowiednio protokołu IPv4 i IPv6, np:
''traceroute -4 -T //nic.cl//''

<small>
Używając adresów IPv6 ze specjalnych bloków oznaczonych jako
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Link-local_address|link-local]]
należy jeszcze dodać na jakim interfejsie znajduje się cel, używając składni
''//adres//%//interfejs//'', np. ''ping fe80::d8a8:fbff:fe92:2ddf%eth0''.
</small>

==== Przykładowe wyniki poleceń ====

=== ifconfig / ip address ===
<html><pre>
<b>/ # ip a</b>
10: eth0: &lt;BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP&gt; mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether da:a8:fb:92:2d:df brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet <span title="Adres IPv4 na tym interfejsie" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">192.168.5.2</span><span title="Maska sieci" style="background-color:rgba(128,0,128,0.2)">/30</span> <span title="Adres rozgłoszeniowy (nie adres komputera!)" style="background-color:rgba(0,0,255,0.1)">brd 192.168.5.3</span> scope link eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet <span title="Adres IPv4 na tym interfejsie" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">172.19.67.0</span><span title="Maska sieci" style="background-color:rgba(128,0,128,0.2)">/19</span> <span title="Adres rozgłoszeniowy (nie adres komputera!)" style="background-color:rgba(0,0,255,0.1)">brd 172.19.95.255</span> scope global eth0:1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet <span title="Adres IPv4 na tym interfejsie" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">10.42.0.238</span><span title="Maska sieci" style="background-color:rgba(128,0,128,0.2)">/24</span> scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 <span title="Adres IPv6" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">fe80::d8a8:fbff:fe92:2ddf</span>/<span title="Długość prefiksu" style="background-color:rgba(255,128,80,0.2)">64</span> scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

<b>/ # ifconfig</b>
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr DA:A8:FB:92:2D:DF  
          inet addr:<span title="Adres IPv4 na tym interfejsie" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">192.168.5.2</span>  Bcast:192.168.5.3  Mask:<span title="Maska sieci" style="background-color:rgba(128,0,128,0.2)">255.255.255.252</span>
          inet6 addr: <span title="Adres IPv6" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">fe80::d8a8:fbff:fe92:2ddf</span>/<span title="Długość prefiksu" style="background-color:rgba(255,128,80,0.2)">64</span> Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:1326 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:1063 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:2681637 (2.5 MiB)  TX bytes:123670 (120.7 KiB)

eth0:1    Link encap:Ethernet  HWaddr DA:A8:FB:92:2D:DF  
          inet addr:<span title="Adres IPv4 na tym interfejsie" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">172.19.67.0</span>  Bcast:172.19.95.255  Mask:<span title="Maska sieci" style="background-color:rgba(128,0,128,0.2)">255.255.224.0</span>
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
</pre></html>
Uwaga: ifconfig w różnych dystrybucjach może mieć nieznacznie inny format wyjścia.

==== [Ekstra] Windows ====

Do wyświetlenia listy interfejsów i adresów IP można użyć m. inn. komendy ''ipconfig'',
domyślnie pokazującej tylko aktywne interfejsy; ''ipconfig /all'' pokaże wszystkie

Adresy IP można ustawić z "okienek" [[https://support.microsoft.com/en-us/windows/change-tcp-ip-settings-bd0a07af-15f5-cd6a-363f-ca2b6f391ace]] \\
Z linii poleceń należy użyć komendy ''netsh'', kontekstu ''netsh interface ip''
[[https://learn.microsoft.com/en-us/windows-server/administration/windows-commands/netsh|https://learn.microsoft.com/…]] \\
Z PowerShella należy użyć cmdletów modułu NetTCPIP: 
[[https://learn.microsoft.com/en-us/powershell/module/nettcpip/?view=windowsserver2025-ps]]

Windows dostarcza z systemem programy ''ping'' (przełączniki nie są zgodne; patrz ''ping /?'')  i ''tracert''.

-----

===== Warstwa fizyczna Ethernetu =====

==== Warstwa fizyczna – ogólnie ====

Zwykle w całości realizowana przez sprzęt.\\
Główne zadanie – **pozwala wysyłać i odbierać bity**\\
Protokoły opisują wszystko potrzebne do przesłania bitów (m. in. medium, synchronizację, kodowanie, detekcję błędów, korekcję)\\
Całkowity brak interpretacji przesyłanych danych\\
Udostępnia informacje o stanie i pozwala zmieniać niektóre ustawienia (np. prędkość, dupleks, kanał radiowy)

==== Wybrane aspekty warstwy fizycznej ====

Na warstwie fizycznej odbywa się **autonegocjacja** (http://en.wikipedia.org/wiki/Autonegotiation)
która wybiera najlepszy standard wspierany przez obie strony.
\\
Pozwala to też na **wykrywanie łącza** – określenie czy coś w ogóle jest po drugiej stronie.

[[https://pl.wikipedia.org/wiki/Wake_on_LAN|Wake on Lan]] jest funkcją kart
sieciowych pozwalającą im włączyć komputer po otrzymaniu odpowiedniego pakietu.

Kabel sieciowy można też wykorzystać do zasilania podłączonych urządzeń. Takie
rozwiązanie nazywa się [[https://en.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet|PoE]]
i jest popularne np. przy kamerach czy punktach dostępu do sieci bezprzewodowej.

==== Narzędzia ====

Diody LED przy porcie ethernetowym przynajmniej wskazują czy nawiązano
połączenie. Producent decyduje jakie funkcje pełnią dodatkowo (np. wskazywanie
kolorem z jaką prędkością działa karta, czy mruganie w trakcie wysyłania
danych).

Narzędzia do zarządzania warstwą fizyczną Ethernetu w Linuksie: <small>''mii-tool''</small> / ''ethtool'' \\
''ethtool <//ifname//>'' – wyświetla podstawowe informacje \\
''ethtool --identify <//ifname//>'' – prosi kartę o to, by zamrugała diodami tak
żeby można było ją odróżnić od innych((Twórca sterownika lub producent sprzętu
określa jak to mruganie wygląda))

**Informacje o tym, czy połączenie na warstwie fizycznej zostało nawiązane można sprawdzić przez:**<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
| ''ip link'' / ''ip address'' | //brak pozostałych//                   | karta jest wyłączona |
|  :::                       | ''<…,**NO-CARRIER**,…,**UP**,…> state DOWN'' | brak połączenia na warstwie fizycznej |
|  :::                       | ''<…,**UP**,…,**LOWER_UP**,…> state UP''     | jest połączenie na warstwie fizycznej (i łącza danych) |
|   ''ifconfig'' | //brak pozostałych// | karta jest wyłączona |
|   :::          | ''<…,**UP**,…>'' | brak połączenia na warstwie fizycznej |
|   :::          | ''<…,**UP**,…,**RUNNING**,…>'' | jest połączenie na warstwie fizycznej  (i łącza danych) |
|    ''ethtool'' | ''Link detected: no''  | karta jest wyłączona lub \\ brak połączenia na warstwie fizycznej |
|   :::          | ''Link detected: yes'' | jest połączenie na warstwie fizycznej |
|  lampka przy porcie | nie świeci  | karta jest wyłączona lub \\ brak połączenia na warstwie fizycznej |
|  :::                | zapalona | jest połączenie na warstwie fizycznej |

==== Przykładowe wyniki poleceń ====
++++ Wynik ethtool |
<html><pre>
<b>/ # ethtool eth0</b> 
Settings for eth0:
        Supported ports: [ TP    MII ]
        Supported link modes:   10baseT/Half 10baseT/Full
                                100baseT/Half 100baseT/Full
                                1000baseT/Full
                                <span title="To urządzenie wspiera do 2.5Gbit/s" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">2500baseT/Full</span>
        Supported pause frame use: Symmetric Receive-only
        Supports auto-negotiation: Yes
        Supported FEC modes: Not reported
        Advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                                100baseT/Half 100baseT/Full
                                1000baseT/Full
                                2500baseT/Full
        Advertised pause frame use: Symmetric Receive-only
        Advertised auto-negotiation: Yes
        Advertised FEC modes: Not reported
        Link partner advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                                             100baseT/Half 100baseT/Full
                                             <span title="Druga strona ogłasza wsparcie do 1Gbit/s" style="background-color:rgba(255,0,0,0.1)">1000baseT/Full</span>
        Link partner advertised pause frame use: Symmetric
        Link partner advertised auto-negotiation: Yes
        Link partner advertised FEC modes: Not reported
<span title="Wynegocjowano 1Gbit/s, full duplex" style="background-color:rgba(255,255,0,0.2)">        Speed: 1000Mb/s
        Duplex: Full
        Auto-negotiation: on</span>
        master-slave cfg: preferred slave
        master-slave status: slave
        Port: <span title="Karta twierdzi że połączenie używa skrętki" style="background-color:rgba(0,0,255,0.1)">Twisted Pair</span>
        PHYAD: 0
        Transceiver: external
        MDI-X: <span title="Karta nie raportuje czy kabel jest prosty czy skrosowany" style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">Unknown</span>
<span title="Z wspieranych trybów WoL aktywny jest g ('magic packet')" style="background-color:rgba(255,0,255,0.2)">        Supports Wake-on: pumbg
        Wake-on: g</span>
        Link detected: yes
</pre></html>
++++

++++ Stan interfejsu | ''eth0'' włączona i podłączona \\
''eth1'' włączona i niepodłączona \\
''eth2'' wyłączona

<html><pre>
<b>/ # ip l</b>
10: eth0: &lt;BROADCAST,MULTICAST,<span style="background-color:rgba(0,255,0,0.4)">UP</span>,<span style="background-color:rgba(0,0,255,0.2)">LOWER_UP</span>&gt; mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether da:a8:fb:92:2d:df brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
12: eth1: &lt;<span style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">NO-CARRIER</span>,BROADCAST,MULTICAST,<span style="background-color:rgba(0,255,0,0.3)">UP</span>&gt; mtu 1500 qdisc noqueue state LOWERLAYERDOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 4e:b4:72:09:49:fe brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
14: eth2: &lt;BROADCAST,MULTICAST&gt; mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 86:c9:1d:eb:7f:48 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0

<b>/ # ifconfig -a</b>
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr DA:A8:FB:92:2D:DF  
          inet addr:10.42.0.238  Bcast:10.42.0.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::d8a8:fbff:fe92:2ddf/64 Scope:Link
          <span style="background-color:rgba(0,255,0,0.4)">UP</span> BROADCAST <span style="background-color:rgba(0,0,255,0.2)">RUNNING</span> MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:1321 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:1058 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:2681185 (2.5 MiB)  TX bytes:123368 (120.4 KiB)

eth1      Link encap:Ethernet  HWaddr 4E:B4:72:09:49:FE  
          <span style="background-color:rgba(0,255,0,0.4)">UP</span> BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

eth2      Link encap:Ethernet  HWaddr 86:C9:1D:EB:7F:48  
          BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

<b>/ # ethtool eth0 | grep 'Link detected:'</b>
        Link detected: yes
<b>/ # ethtool eth1 | grep 'Link detected:'</b>
        Link detected: no
<b>/ # ethtool eth2 | grep 'Link detected:'</b>
        Link detected: no
</pre></html>
++++

-----

===== Warstwa łącza danych na przykładzie Ethernetu =====

==== Warstwa łącza danych – ogólnie ====

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: <html><tt>5c:f9:dd:78:3d:88</tt></html>.

=== 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.
\\
<small>
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.
</small>

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 <html><tt>0x01</tt></html> w pierwszym bloku to adresy multicastowe (i adres rozgłoszeniowy, <html><tt>ff:ff:ff:ff:ff:ff</tt></html>).
\\
<small>Adresy użyte przez IPv4 do multicastu zaczynają się od ''01:00:5e:…'', a IPv6 od ''33:33:…''</small>

Adresy MAC z ustawionym bitem <html><tt>0x02</tt></html> 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//''  |
<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
<small>Większość sterowników kart pozwala zmieniać MAC tylko na wyłączonych kartach.</small>

++++ Przykłady poleceń wyświetlających adres MAC: |
<html>
<pre>
<b>/ # ip l</b>
2: em1: &lt;BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP&gt; mtu 1500 qdisc pfifo_fast master br0 state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether <span title="Adres MAC interfejsu em1" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">5c:f9:dd:78:3d:88</span> brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: p4p1: &lt;BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP&gt; mtu 1500 qdisc mq state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether <span title="OUI (organizationally unique identifier), identyfikator organizacji" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">90:e2:ba</span>:<span title="24 bity na urządzenia w tym bloku adresów MAC" style="background-color:rgba(0,0,255,0.15)">1a:4d:48</span> brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
5: wlan0: &lt;BROADCAST,MULTICAST&gt; mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether <span style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">0</span><span title="Bit 0x1 w tym bloku oznaczałby adres multicastowy, bit 0x2 oznaczały lokalnie administrowany MAC" style="background-color:rgba(255,0,0,0.25)">8</span><span style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">:ed:b9:4c:31:8b</span> brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

<b>/ # ifconfig -a</b>
em1: flags=4163&lt;UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST&gt;  mtu 1500
        ether <span title="Adres MAC interfejsu em1" style="background-color:rgba(0,255,0,0.2)">5c:f9:dd:78:3d:88</span>  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&lt;UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST&gt;  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&lt;link&gt;
        ether <span title="OUI (organizationally unique identifier), identyfikator organizacji" style="background-color:rgba(255,0,0,0.2)">90:e2:ba</span>:<span title="24 bity na urządzenia w tym bloku adresów MAC" style="background-color:rgba(0,0,255,0.15)">1a:4d:48</span>  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&lt;BROADCAST,MULTICAST&gt;  mtu 1500
        ether <span style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">0</span><span title="Bit 0x1 w tym bloku oznaczałby adres multicastowy, bit 0x2 oznaczały lokalnie administrowany MAC" style="background-color:rgba(255,0,0,0.25)">8</span><span style="background-color:rgba(0,0,0,0.1)">:ed:b9:4c:31:8b</span>  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
</pre>
</html>
++++

==== Ethernet ====

Ethernet opisuje((tzn. jest zbiorem standardów / szczegółów technicznych)) jak
stworzyć lokalną (kablową) sieć komputerową. Określa jak ma wyglądać warstwa
fizyczna i warstwa łącza danych.

Na warstwie łącza danych określa m. inn. jak ma wyglądać pojedyncza
wiadomość (ramka) wysłana przez sieć.
\\
Ramka ethernetowa zawiera adres MAC nadawcy i odbiorcy, oraz może mieć rozmiar
między 64B a 1500B.
Górna granica na wielkość ramki ma nazwę
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_transmission_unit|MTU]].

==== 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).
\\
<small>Anycast to wysłanie do najbliższego z grupy odbiorców.</small>

=== [Ekstra] 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 komend:
\\
''socat -u udp4-recv:0,ip-add-membership=//239.1.2.3//://br0// stdio'' \\
''socat -u udp6-recv:0,ipv6-join-group=[ff05::fedc:ba98]:br0 stdio''
\\
<small>Listę grup do których należą interfejsy można sprawdzić komendą ''ip maddr'' lub ''netstat -ng''</small>

Do przetestowania sposobów adresowania możesz użyć komend:
  * unicast:   ''ping //<adres IP innego komputera>//''
  * multicast: ''ping //<adres IP grupy multicastowej>//''
  * broadcast: ''ping -b //<adresu IPv4 rozgłoszeniowy sieci>//'' lub ''ping -b //255.255.255.255//'' 
<html><div style="margin-top:-1.2em"></div></html>
W tym ćwiczeniu warto dodać do Linuksowego programu ''ping'' jeszcze opcje ''-c2 -w1''
\\
<small>
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.
</small>

W IPv6 nie ma adresów rozgłoszeniowych. Zastąpił je m. inn. adres multicastowy
wszystkie węzły – ''ff02::1'', którego użycie, podobnie jak adresów z sieci
''fe80::/64'', wymaga podania interfejsu który ma zostać użyty,
np. ''ping ff02::1%br0''

==== [Ekstra] 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''.

<small>Listę znanych mapowań można wyczyścić komendą ''ip neighbour flush {all|dev <//ifname//>}''.</small>

Komenda ''arping'' pozwala wysłać żądanie protokołu ARP:\\
''arping -I <//nazwa interfejsu//> <//adres IPv4//>'' \\
np. ''arping -I br0 150.254.32.129''

Komenda ''ndisc6'' pozwala wysłać wiadomość //Neighbor Solicitation// protokołu NDP:\\
''ndisc6 <//adres IPv6//> <//nazwa interfejsu//>'' \\
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.

<small>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).
</small>


[[https://en.wikipedia.org/wiki/Network_switch#Configuration_options|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.
Jan Kończak

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Narzędzia strony
