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Benützer wollen aber nicht, sich mit mehreren verschiedenen Systemen herumschlagen, geschweige denn wissen müssen, welche Leitung von wo nach wo mit welchem System ausgerüstet ist.
Als einzige gangbare Lösung müssen daher alle Leitungen als ein einzelnes virtuelles Netz (mit variablen Leistungsmerkmalen in den Teilsegmenten) behandelt werden, als ein internet (mit kleinem i). Vermittlerrechner (früher Gateways genannt, heute üblicherweise Router) zwischen den Leitungen reichen die Daten weiter, bis sie beim Empfänger ankommen.
Das grösste bisher konstruierte internet ist das Internet (grosses I), ausgehend vom ARPA (Advanced Research Projects Agency) und später dem NSF (National Science Foundation) der USA, basierend auf dem Internet Protocol (IP) Verfahren.
Ungleich Characterströmen haben (fast) alle Netzwerke Adressen, da ja mehrere Machinen erreicht werden können und man den Empfänger von den anderen unterscheiden muss. Dafür gibt es ebenfalls ein einheitliches Adressierungsformat. Jeder Anschluss jeder Maschine an jede Leitung bekommt eine weltweit einmalige Nummer (ihre IP Adresse) zugewiesen (z.B. <ip-pii> für meinen LUGS Ethernet Anschluss). Diese Nummern sind 32 Bit lang, der Bereich geht also von <ip-pii> bis <ip-pii>, da die Nummern gemäss Konvention als 4 mal 8 Bit geschrieben werden. Wenn eine Maschine mehrere Anschlüsse an verschiedene Leitungen hat hat jeder dieser Anschlüsse eine eigene IP Adresse (z.B <ip-pii> mein SLIP Anschluss).
Um diese Adressen einzustellen (und anzuschauen) wird der ifconfig Befehl benutzt (üblicherweise von /etc/rc.d/rc.inet1 aufgerufen):
IPADDR="<ip-pii>" NETMASK="<ip-pii>" BROADCAST="<ip-pii>" /sbin/ifconfig eth0 ${IPADDR} broadcast ${BROADCAST} netmask ${NETMASK}Dabei bedeuten:
P.S. In älteren (und leider auch manchen neueren) Texten wird von Class A/B/C Adressen gesprochen. Bei diesen gibt es nur 3 mögliche Netmasks (die 3 Classes), diese werden automatisch durch die IP Adresse ausgewählt. Das ist seit der Einführung Class-losen Routings (Subnetworks und CIDR) veraltet. Daher muss man heute von Hand die Netmask einstellen
lo Link encap:Local Loopback inet addr:<ip-pii> Bcast:<ip-pii> Mask:<ip-pii> UP BROADCAST LOOPBACK RUNNING MTU:2000 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 TX packets:199 errors:0 dropped:0 overruns:0 eth0 Link encap:10Mbps Ethernet HWaddr 08:00:2B:1D:74:30 inet addr:<ip-pii> Bcast:<ip-pii> Mask:<ip-pii> UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 Interrupt:5 Base address:0x300
Dazu werden die Datenpakete vom Absender mit der Empfängeradresse (genauer: die IP Adresse eines beliebigen Anschlusses der Empfängermaschine) versehen. Damit die Adressen (und noch etwas mehr Verwaltungskram) in das Datenpaket hinein können, ohne die Daten zu zerstören, wird vor den Daten ein Verwaltungsblock angefügt, der IP Header, formatiert nach den Regeln des Internet Protocols (IP).
Damit ein Rechner weiss an welchen eigener Anschlüsse und auf dessen Leitung an welchen anderen Anschluss er ein Datenpaket verschicken soll, muss er die Empfängeradresse analysieren. Um Arbeit zu sparen wurde festgelegt, dass alle Anschlüsse an einer Leitung in den ersten N Bits der Adresse identisch sein müssen (daher also die ganze Netmask Geschichte). Der Test zum Verschicken ist daher einfach:
Router sind schlicht und einfach Rechner, die mindestens 2 Anschlüsse an verschiedene Leitungen haben müssen. Meistens stehen sie an besonders "übersichtigen" Stellen im Netz. Ausserdem haben die meisten Router deutlich bessere Verfahren andere Router für nicht direkt zustellbare Pakete aufzuspüren (sie tauschen unter einander Information aus über die ihnen bekannte Umgebung)
NETWORK="1<ip-pii>" /sbin/route add -net ${NETWORK} netmask ${NETMASK}GATEWAY="<ip-pii>" /sbin/route add default gw ${GATEWAY} metric 1 Dabei bedeuten:
Kernel routing table Destination Gateway Genmask Flags MSS Window Use Iface loopback * <ip-pii> U 1936 0 539 lo 1<ip-pii> * <ip-pii> U 1436 0 0 eth0
Um die Daten auszuliefern muss der Routing Vorgang ausgetrickst werden. Dazu wird ein zusätzlicher Pseudo-Anschluss für einen "Auslieferer" gemacht, lo, der Localhost. Diesem wird mit ifconfig gemäss Konvention die Adresse <ip-pii> zugeordnet:
/sbin/ifconfig lo <ip-pii>Und der dazugehörige route Eintrag:
/sbin/route add -net <ip-pii>Damit nun die beim Rechner ankommenden Daten an Localhost weitergeleitet werden (und damit ausgeliefert werden) müssen auch alle Adressen der eigenen Anschlüsse auf Localhost umgebogen werden. Für meine Maschine am LUGS Ethernet heisst das: 10.x.y.z ans Ethernet aber mit der Ausnahme von <ip-pii>, das umleiten an Localhost.
In den meisten IP Implementationen (z.B. mein alter NeXT) muss diese Umleitung explizit mit route Befehlen gemacht werden, in Linux aber geschieht dies implizit (und ohne dass route dies anzeigt!). Das Ergebnis davon ist, dass Linux User, die auf einer anderen Maschine IP zu konfigurieren versuchen auf die Nase fallen, z.B. Paul mit dem KA9Q DOS IP.
IP Pakete kaönnen aber bis zu 64kByte (inclusive Header) gross sein (z.B. sendet NFS Pakete von 8kByte). Daher müssen IP Pakete in mehrere Leitungspakete zerlegt werden, das nennt man Fragmentierung. Dazu hat der IP Header mehrere Felder zum Ausfüllen:
In der letzen Zeit war von einem Security Bug im ping die Rede. Dieser hatte aber gar nichts mit dem Ping Befehl zu tun! Der Fehler lag vielmehr beim Defragmenter! Dieser hatte die fatale Eigenschaft IP Pakete mit vielen Fragmenten die zusammen grösser als 64k sind zu akzeptieren, diese wurden beim zusammensetzten grösser als der reservierte Platz und überschrieben dabei einen Teil des Kernals, Folge: Absturz. Zu dem Namen ping Bug kam das ganze weil der ping in Windows95 dazu gebraucht werden kann solche ungültigen Pakete zu generieren (genauer 64k ohne Header). Aber richtig sollte man Security Bugs nach dem defekten Program benennen, nicht dem Angriffswerkzeug.
Dazu wird an beiden Enden der Verbindung eine Port vergeben. Das sind 16 bit Nummern, also im Bereich 0..65535. Damit dies Portnummern übertragen werden können wird vor dem eigentlichen Datenpaket (aber nach dem IP Header) ein zusätzlicher Header eingeführt, dieser wird formatiert nach den Regeln des User Datagram Protocol (UDP).
Will ein Client-Program eine Verbindung zu einem Server-Program haben bezieht es vom Kernal einen zufälligen UDP Port im Bereich 1024..65535. Will ein Server-Program sich anbieten bezieht es beim Kernal den für seinen spezifischen Servertyp festgelegten Port im Bereich 0..1023. Die Liste der festgelegten Ports ist in /etc/services einsehbar.
Unix Kernal erlauben übrigens nur den Bezug eines Portes unter 1024 wenn das Program, das den Port bestellt, mit root-Privilegien läuft, daher sind alle Server Programme SUID Programme oder müssen von root gestartet werden. Das gibt auch die berühmten Security Probleme, die regelmässig auftauchen (z.B. der LPD/lpr Bug letztehin in der Mailing Liste).
Der TCP Header wird wie der UDP Header zwischen Daten und IP Header eingefügt. TCP wird anstelle von UDP eingesetzt, daher muss es auch noch Portnummern transportieren. TCP hat ebenfalls daher eine eigene Portnummernvergabe im Kernal und eine eigene Liste von festgelegten Ports unter 1024. Die sind aber meistens parallel zu UDP. Diese Doppelspurigkeit ist historisch bedingt, UDP ist eine neuere Erfindung für weniger Overhead (z.B. NFS benutzt UDP für höhere Geschwindigkeit).
Jedes Paket trägt im TCP Header unter anderem folgende Angaben: N Bytes ab M-te Position in der Verbindung von Host:Port zu Host:Port und bestätige bisherigen Empfang bis L-ter Position in Gegenrichtung. Normalfall ist, das auf jedes Paket ein Bestätigungspaket in die andere Richtung geht, falls gerade auch Daten gehen müssen werden sie zusammen geschickt. Bekommt der Sender innerhalb einer Timeout-Zeit keine Bestätigung wird eine erneute Sendung aller Daten der Verbindung ab letzter bestätigter Position geschickt. Der Empfänger bestätigt immer den letzten zusammenhängenden Stand der Verbindung (auch nach einem Duplikat Empfang).
Mögliche Unfälle und ihre Korrektur:
Häufigster Gebrauch von ICMP ist der Test für die Erreichbarkeit einer Maschine, dazu verschickt der Packet INternet Groper (PING) ein ICMP Paket mit "echo request" als Inhalt, der Kernal antwortet mit "echo reply" (nicht ein Program wie inetd, daher kann man das auch nicht, z.B. für Security, unterbinden!)
traceroute schickt nun das erste Paket mit TTL=1 (im ersten Router killen), dann 2, dann 3, usw. Indem es die Absenderadressen der ICMP Warnungen anschaut erhält es die Route. Das er den Empfänger erreicht hat erkennt er daran, dass anstelle von "time exceeded" nun "port unreachable" kommt. Da für gescheiterte ICMP Pakete keine ICMP Fehlermeldungen gemacht werden (Gefahr endloser Fehlermeldungen) muss traceroute UDP Pakete (mit Port=33434) machen. Das Problem hier ist ein Definitionsfehler im ICMP, echo ist keine Fehlermeldung, richtigerweise hätte man für echo ein separates Test Message Protocol definieren müssen.
Uebrigens: ein fest im Kernal einkompliliertes TTL von 30 wurde Windows NT 3.5 zum Verhängnis: Internet Verbindungen mit mehr als 30 Routern sind nicht möglich, Linux hat übrigens 255.
Damit die Benutzer mit einfach zu merkenden Namen hantieren können muss eine Namen zu Adressen Umwandlung stattfinden. Dazu gibt es 2 Methoden:
Da eine RS-232 Leitung von IP aus betrachtet eine Leitung wie jede andere ist brauchen die beiden Anschlüsse je eine IP Adresse. Zudem wird damit der Rechner mit der RS-232 Schnittstelle zum Router und muss daher auf allen Machinen auf dem Ethernet das solcher bekannt sein. Das ist aber lästig zum vergeben, geschweige denn zum konfigurieren. Ein Ausweg aus diesen Dilemma bietet ein als Proxy ARP bekanntes Verfahren:
arp -s rs232ipadresse etheradresse pub
Dieses Verfahren funktioniert natürlich nur, wenn am RS-232 nur ein Rechner ist. Sitzt hinter dem RS-232 ein zweites Ethernet mit mehreren Maschinen muss eine richtige IP Konfiguration gemacht werden.
Korrektur 1999.06.30:
Dieses Verfahren funktionierte mit SLIP, es geht aber nicht mehr mit PPP. Der für PPP benutzte pppd will für die beiden Enden der RS232 verschiedene IP Adressen, weil er wie bei Ethernet die lokale IP auf <ip-pii> routet. Dafür müssen die beiden IP Adressen nicht mehr einem Subnetz angehören (die RS232 Leitung hat keine Netzadresse mehr, dafuer den speziellen Typ p-t-p im ifconfig).
Für den Router ist es üblich für den RS232 Anschluss die selbige IP Adresse zu nehmen wie für seinen Ethernet Anschluss (dies funktioniert weil heutige Systeme auf den Anschluss routen können und nicht mehr auf die IP Adresse beschränkt sind). Der Client bekommt irgendeine andere IP, vom selbigen Subnetz mit Proxy ARP (bei fest verbundenen Rechnern) oder von einem anderen Subnetz, das bis zu diesem Router geroutet werden muss (bei einem Pool von Dialup Rechnern). Client IP Adressen werden oft via PPP vom Router her bezogen statt lokal eingegeben, dieser vergibt entweder eine IP Adresse pro Rechner oder eine pro RS232 Anschluss.
insmod -o dummyname dummy ifconfig dummyname ipadresse arp -s ipadresse etheradresse pub route add ipadresse
Dazu gibt es 4 grundsätzliche Verfahren:
Diese Firewalls sind sehr unsicher: ein absichtlich auf einen Port >= 1024 aufgesetzter Server ist ungeschützt. Das selbige gilt für Server, die gemäss Konvention oberhalb 1023 laufen (z.B. NFS, X). Die Firewall bei Norberts altem Arbeitgeber, wo der LUGS Web Server längere Zeit lief, war von dieser Sorte
Solche Firewalls sind sicher gegen "inoffizielle" Server. So eine Firewall ist im Linux Kernal ab 1.2.13 eingebaut. Sie wird mit dem ipfwconfig Befehl konfiguriert
So eine Firewall kann auch benutzt werden um ein ganzes Ethernet (z.B. LUGS) an einen 10baseT Anschluss mit nur einer IP Adresse anzuhängen. Auch ein Netzwerk mit privaten Adressen (z.B. die 10er Adressen des LUGS) kann auf diese Weise Internet-fähig gemacht werden. Der Linux Kernal Firewall kann dies auch
Für diese Mühe bekommt man die sicherste Firewall, allerdings wird gestritten, wie gross der Fortschritt gegenüber dem Masquerading wirklich ist, und ob die Mühe gerechtfertigt ist
Douglas E Comer/David L Stevens, Internetworking with TCP/IP II
Prentice-Hall, 1991, ISBN 0-13-465378-5
Ein Beispielimplementation von TCP/IP (im Xinu Betriebssystem) wird detailiert besprochen.
Douglas E Comer/David L Stevens, Internetworking with TCP/IP III
Prentice-Hall, 1993, ISBN 0-13-020272-X
Wie man Programme schreibt, die TCP/IP via dem Berkley Sockets interface benutzen.
Diese Seite ist von Neil Franklin, letzte Aenderung 2000.12.30