第十二章 TCP/IP Network

壹. UNIX 網路設定命令

◎ UNIX作業系統中網路設定與管理相關指令與功用程式包括：arp、rarp、ping、netstat、ifconfig、traceroute、route、…等。除traceroute外，其餘均為系統所附之工具，而這其中又以netstat與ifconfig在網路管理與設定中最常被使用；前者主要用於網路運作狀態監視，後者則用於網路界面的設定與管理 。

◎ 唯有超級使用者(superuser -root)可以使用網路相關設定指令（如route、ifconfig、arp等）；但幾乎所有系統使用者均可被允許透過網路監視指令(如ping、netstat、traceroute等)，了解網路目前組態與運作狀況。  

一. IP位址設定

◎ 命令: netstat
設定IP位址前必須先了解系統網路卡名稱，此一”名稱”與網路卡廠牌無關，而是與UNIX的種類有關。在linux下第一張乙太網路卡名稱為eth0（Solaris 為be0，Ultrix為le0），loopback網路介面名稱則為lo。一般而言，此一介面無須設定(使用系統預設值即可)。

指令”netstat –in”告訴你系統目前存在（偵測到）網路介面的名稱。 

Example:

cc000:~# netstat -in

  Kernel Interface table

  Iface   MTU   Met   RX-OK  RX-ERR  RX-DRP   RX-OVR     TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flags

    Lo       3584       0        12                0           0                  0                       12             0             0          0            BLRU

    eth0     1500       0        1104            0           0                   0                       93            0             0           0            BRU

cc000:~# 

◎  命令: ifconfig

    UNIX中IP位址設定所使用的標準指令為 ifconfig ，其指令格式如下

ifconfig  if_name  inet  x.x.x.x  netmask  a.b.c.d  broadcast  e.f.g.h

其中，inet、netmask、broadcast為keyword。

if_name   :  網路介面名稱。(eth0 in linux)。

x.x.x.x     :  指定給if_name的IP位址。

a.b.c.d      :  指定給if_name的網路遮罩。

e.f.g.h      :  指定給if_name的廣播位址。 

Example, 下面的例子顯示網路卡設定與運作記錄值:

cc000:~# ifconfig eth0            

eth0      Link encap:10Mbps Ethernet  HWaddr 00:00:E8:22:97:A4

          inet addr:140.120.153.1  Bcast:140.120.153.255  Mask:255.255.255.0

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:1261 errors:0 dropped:0 overruns:0

          TX packets:110 errors:0 dropped:0 overruns:0

          Interrupt:5 Base address:0x300

Example, 更改網路卡IP位址為140.120.153.20的例子:

cc000:~#ifconfig eth0 inet 140.120.153.20 netmask 255.255.255.0 broadcast 140.120.153.255

Example, 再看看網路卡設定, 請留意變動之欄位:

cc000:~# ifconfig eth0

eth0      Link encap:10Mbps Ethernet  HWaddr 00:00:E8:22:97:A4

          inet addr:140.120.153.20  Bcast:140.120.153.255  Mask:255.255.255.0

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:1261 errors:0 dropped:0 overruns:0

          TX packets:110 errors:0 dropped:0 overruns:0

          Interrupt:5 Base address:0x300

您可以看到界面的名稱( eth0 等)､界面類型( Ethernet 等)､界面實體位址､IP 位址､廣播位址､Net Mask､界面目前狀態､MTU(Maximum Transmission Unit)大小､路由 Metric 數目､接收(RX)封包狀態､發送(TX)封包狀態､網路碰撞､發送隊列､IRQ､IO地址等訊息。

◎  啟動與關閉網路介面的命令

     可以使用ifdown停用網路介面, 用ifup啟用網路界面。

      例如﹕

二. Routing Table設定

◎ Routing Table

UNIX作業系統透過TCP/IP網路對外連線時，routing table為選擇路徑的依據，正確的routing 設定方能確保機器能上網。

路由設定方式可分動態與靜態兩種，基本上這兩種方式可以同時並存。

   1.動態路由(Dynamic Routing)設定

    所謂動態路由乃是透過路由協定(一般為RIP or OSPF)，與鄰近之路由器或同樣執行路由協定之設備(例如另一台linux)，彼此交換路由訊息，並自動建立起路由表。

    基本上動態路由均由一背景程式(daemon)負責更新路由表，無須人工手動設定 路由表，只要由超級使用者(root)執行這個背景程式(在linux這個程式叫做”routed”)即可。   

  2. 靜態路由(Static routing)設定)

    靜態路由是由管理者本身，依所在網路環境，設定routing table之各欄位，告訴系統所有往外之去路。 Static routing 設定包括增加一個路由、刪除已存在之路由及清除routing table 所有路由。 

◎ Routing Table的設定

1. 增加一個路由(add a route) 

   指令格式： route add–net target_net  gw gateway

     à 告訴系統，通往外部網路target_net必須由router “gateway”轉送。 

Example1: 

             route add –net 140.120.2.0 gw 140.120.153.25

    à告訴系統通往子網路140.120.2.0可經由gateway 140.120.153.25。 

Example2: 

               route add –net default gw 140.120.153.254

   à設定系統default gateway，若在routing table中找不到的相對應的子網路，就 往140.120.153.254轉送。 

2. 刪除一個路由(delete a route)

   指令格式： route delete–net  target_net  gw  gateway

     à 刪除通往外部網路target_net 的路徑“gateway”。 

Example1: 

          route delete–net 140.120.2.0 gw 140.120.153.25 

3. 清除routing table所有路由(flush routing table)

   在某些情況下（例如系統routing 無法正常運作，或重新設定網路卡），管理者必須清除routing table中所有之欄位。

清除routing table中所有之欄位的指令格式：route –f 

   Example1:

從上面的命令結果中﹐我們可以看到﹕

• 第一欄是“目的地位址”﹐可以是一個網路﹐也可以是一台主機﹐如果是 0.0.0.0 的話就是 default gw (預設閘道)。
• 然後﹐第二欄是“Gateway 位址”(‘*’表示無需使用 gateway﹐例如本機網路和廣播位址)﹐也就是封包的下一站位址﹐它必須和相應的界面在同一個 subnet 之中。
• 接下來是關於目的地的 NetMask﹐它是用來判斷目的位址範圍的依據﹐如果是 255.255.255.255 的話﹐那代表一台主機﹐如果是 0.0.0.0 則是 default gw 所用的。
• 第四欄是“旗標”﹐這裡的 U 是“Up”的意思﹐也就是目前已啟用﹐如果是 H 表示目的地為一個“Host”﹐ G 表示使用“Gateway”的意思。
• 接下來的 Metric 和 Ref 是供路由系統參考的﹐其中的 metric 是路由成本﹐ref 則是針對該路由的連線數目。
• 最後是通往目的地所使用的網路界面。

附註: 將 windows 的 default gw 設定為 192.168.100.23, 也同樣可以的﹕控制台 --> 網路 --> TCP/IP --> 內容 --> 通訊閘 ﹕

三. Domain Name Service 設定

◎  Domain Name Server 設定

如果你想使用Naming service，你必須正確的指定Domain Name Server。

Linux中指定Domain Name Server的步驟相當簡單，你只需編輯/etc/resolv.conf這個組態檔案即可，並將更改過的檔案內容存檔，所設定之內容即立刻生效，無須重新開機。 

/etc/resolv.conf這個檔案內容只有root可以變更，其內容一般如下： 

cc000:~# more /etc/resolv.conf

domain cyut.edu.tw

nameserver 163.17.1.1

nameserver 163.17.3.1

cc000:~# 

如有必要你可以指定一個以上的Domain Name Server。以上的例子中，設定Domain Name 為cyut.edu.tw ，Domain Name Server則設定兩個：163.17.1.1與163.17.3.1，系統查詢的順序為：163.17.1.1,  if fail à 163.17.3.1。 

◎  Local Host Table - /etc/hosts: 另一種Domain Name與IP address對應的設定

/etc/hosts是另一個可自行設定IP Address與hostname對應的檔案，你可以在此定義local host 與一些重要電腦的名稱。 

◎  Domain Name 查詢的順序

根據不同版本的不同需要修正 /etc/nsswitch.conf 或者是 /etc/host.conf 檔案．

1. 修正/etc/nsswitch.conf

    這是一個很長的檔案，找出以 `hosts:' 作為開頭的那一行，它應該是這樣:

        hosts:      files dns      #先在 /etc/hosts 檔案裡找尋，然後根據 resolv.conf 詢問 DNS．  

    如果檔案裡沒有以 `hosts:' 作為開頭的行那麼把上面這一行加上去．

2. 修正/etc/host.conf

範例如下：

1. vi /etc/host.conf     

       order hosts, bind                # Lookup names via /etc/hosts first then fall back to DNS.

       Þ查詢順序：/etc/hosts,  if not found à Domain Name Server

 2. vi /etc/host.conf

       order bind, hosts                # Lookup names via DNS first then fall back to /etc/hosts.
          
       Þ查詢順序：Domain Name Server, if not found à /etc/hosts   

   如果檔案不存在, You may create /etc/hosts and /etc/hosts.conf by yourself.

四. 簡易網路除錯

◎  ping – 測試網路上某台機器是否在線上，是否開機，或是否可以跟你的機器連線

.成功的例子

cc000:~# ping 140.120.2.110

PING 140.120.2.110 (140.120.2.110): 56 data bytes

64 bytes from 140.120.2.110: icmp_seq=0 ttl=127 time=1.3 ms

64 bytes from 140.120.2.110: icmp_seq=1 ttl=127 time=1.3 ms

64 bytes from 140.120.2.110: icmp_seq=2 ttl=127 time=1.3 ms

64 bytes from 140.120.2.110: icmp_seq=3 ttl=127 time=1.3 ms

64 bytes from 140.120.2.110: icmp_seq=4 ttl=127 time=1.3 ms

64 bytes from 140.120.2.110: icmp_seq=5 ttl=127 time=1.4 ms

[按下^c終止ping 指令執行]

--- 140.120.2.110 ping statistics ---

6 packets transmitted, 6 packets received, 0% packet loss

round-trip min/avg/max = 1.3/1.3/1.4 ms

在 Linux 使用 ping 命令﹐如果您不使用 -c N 參數來指定送出多少個封包的話﹐ping 命令會一直延續下去﹐直到您按 Ctrl + C 為止。從上面的命令結果我們可以確定連線是否成功之外﹐還可以根據它的 time 來判斷當前的連線速度﹐數值越低速度越快﹔在命令結束的兩行﹐還有一個總結﹐如果發現您的 packet loss 很嚴重的話﹐那就要檢察您的線路品質﹐或是上游的服務品質了﹔最後一行是 round-trip (來回)時間的最小值､平均值､最大值﹐它們的時間單位都是微秒 (ms)。

  .失敗的例子

cc000:~# ping 140.120.2.113

PING 140.120.2.113 (140.120.2.113): 56 data bytes

[按下^c終止ping 指令執行]

--- 140.120.2.113 ping statistics ---

5 packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss

. 線路不良的例子

cc000:~# ping www.psu.edu

PING www.cac.psu.edu (146.186.157.6): 56 data bytes

64 bytes from 146.186.157.6: icmp_seq=0 ttl=238 time=329.5 ms

64 bytes from 146.186.157.6: icmp_seq=2 ttl=238 time=347.9 ms

64 bytes from 146.186.157.6: icmp_seq=4 ttl=238 time=335.2 ms

64 bytes from 146.186.157.6: icmp_seq=7 ttl=238 time=322.6 ms

64 bytes from 146.186.157.6: icmp_seq=9 ttl=238 time=343.5 ms

64 bytes from 146.186.157.6: icmp_seq=11 ttl=238 time=333.3 ms

[按下^c終止ping 指令執行]

--- www.cac.psu.edu ping statistics ---

13 packets transmitted, 6 packets received, 53% packet loss

round-trip min/avg/max = 322.6/335.3/347.9 ms

cc000:~#

如果線材接續不良， 或傳輸距離過遠，會導致封包遺失。本例中，送往www.psu.edu的封包有53%不知去向。  

◎traceroute – 測試連線路徑

cc000:~# traceroute www.nctu.edu.tw

traceroute to www.nctu.edu.tw (140.113.250.5), 30 hops max, 40 byte packets

 1  140.120.153.254 (140.120.153.254)  0.668 ms  0.568 ms  0.553 ms

 2  140.120.2.254 (140.120.2.254)  2.394 ms  2.25 ms  2.106 ms

 3  r7513.nchu.edu.tw (140.120.254.7)  2.546 ms  1.53 ms  1.444 ms

 4  TANetBackbone-NCHC.edu.tw (192.83.196.110)  4.037 ms  3.46 ms  3.59 ms

 5  NCHC-FDDI-NCTU.edu.tw (134.208.150.253)  3.944 ms  3.451 ms  3.764 ms

 6  www.nctu.edu.tw (140.113.250.5)  3.316 ms *  3.516 ms

cc000:~#

traceroute的結果告訴我們，所在的機器到目的地(www.nctu.edu.w)，總共經過了5個router的轉送，第6個為目的地，及每一個router的延遲。

cc000:~# traceroute www.psu.edu

traceroute to www.cac.psu.edu (146.186.157.6), 30 hops max, 40 byte packets

 1  140.120.153.254 (140.120.153.254)  0.657 ms  0.558 ms  0.55 ms

 2  140.120.2.254 (140.120.2.254)  3.132 ms  2.28 ms  2.535 ms

 3  r7513.nchu.edu.tw (140.120.254.7)  2.495 ms  1.465 ms  1.469 ms

 4  TANetBackbone-MOE.edu.tw (192.83.196.111)  6.695 ms  5.495 ms  5.996 ms

 5  204.59.160.173 (204.59.160.173)  249.789 ms  304.131 ms  267.947 ms

 6  gip-sl-stock-fddi-1.gip.net (204.59.128.198)  271.315 ms * *

 7  core4-hssi1-0.SanFrancisco.mci.net (206.157.77.65)  265.475 ms  278.866 ms *

8       * * *

9       * * *

[按下^c終止traceroute指令執行]

cc000:~#

這個例子告訴我們，所在機器無法連線到目的地，連線中斷在router 206.157.77.65之後。 

.從上面的 traceroute 結果﹐可以看到每一個節點都返回 3 個 round-trip 時間。這樣﹐就能夠判斷整個連線路由中﹐交通瓶頸所在的位置在哪裡。

.在實作中﹐未必所有路由設備都會送回 ICMP 封包。碰到這樣的情況﹐就會看到跳站的情形。假如 traceroute 最後的結果一直維持著 * 符號﹐那可能是因為 ICMP 封包被對方的防火牆攔下來的結果。這樣的話﹐可能就無法完成防火牆後的路由追蹤。

.從上面的例子來觀察﹐由第 5 個跳站開始明顯降慢下來﹐而根據名稱看來﹐應該就是 ISP 連出 backbond 的節點。  

◎netstat - 查看網路狀態

主要是用來檢查主機的網路狀態。先讓認識一下這個命令的一些參數﹕

參數	代表意思
-a	顯示所有 socket ﹐不管是否處於 listening 狀態。
-t	僅顯示 TCP 協定相關的項目。
-u	僅顯示 UDP 協定相關的項目。
-l	僅顯示處於 listen 狀態的項目。
-w	僅顯示 RAW 協定相關的項目。
-x	僅顯示 UNIX 協定相關的項目。
-r	顯示系統的路由表格。
-p	顯示與 socket 相關的程式名稱及 PID 。
-n	不進行名稱解析﹐直接以 IP 位址顯示。

Example1:

netstat -tna

Active Internet connections (servers and established) Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State tcp 0 0 0.0.0.0:993 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:515 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:139 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:110 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:143 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:113 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 211.74.184.205:53 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 10.0.1.131:53 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 10.0.1.1:53 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 192.168.100.23:53 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:21 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:25 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 0.0.0.0:443 0.0.0.0:* LISTEN tcp 0 0 192.168.100.23:22 192.168.100.20:2610 ESTABLISHED tcp 0 0 192.168.100.23:139 192.168.100.20:2735 ESTABLISHED

上面的命令是將系統所打開的所有 TCP socket 都顯示出來﹐其中很重要的一個資訊是 Send-Q ﹐假如這個數值大於 0 並且有增加的趨勢﹐那就證明您的網路流量非常繁忙﹐要不是發生問題的話﹐那就是到了升級的時候了。如果您還想知道每一個 socket 是哪一個程式打開的﹐再加上一個 p 參數就可以了。

Example2:

關於 netstat 命令﹐您還可以用 -i 參數來顯示界面狀態﹕

netstat -i

Kernel Interface table Iface MTU Met RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg eth0 1500 0 10320 0 0 0 9490 0 0 0 BRU eth1 1500 0 23623 0 0 0 353805 0 0 0 BRU eth2 1500 0 0 0 0 0 477 0 0 0 BRU lo 16436 0 585 0 0 0 585 0 0 0 LRU ppp0 1492 0 1022 1538 0 0 954 0 0 0 OPRU

前面三項分別是﹕界面､最大傳送單位､路由成本(metric)。其後各欄位中的 RX 和 TX 分別代表接收和發送﹐其中 OK 是良好封包﹐ERR 是有問題的封包﹐DRP 是被丟棄的封包﹐OVR 則是來不及處理而溢出的封包。最後的 Flag 分別有如下這些旗標﹕

• B﹕接收廣播封包﹔
• L﹕Loopback 界面﹔
• M﹕接收所有數據封包﹔
• N﹕不處理封包尾部﹔
• O﹕關閉 ARP 功能﹔
• P﹕Point-to-Point 連線﹔
• R﹕正常運作﹔
• U﹕啟動狀態。

貳. 網路的設定檔

在 Linux 系統上﹐我們要做網路設定時, 也常常直接修改設定檔﹐若熟悉文字模式的操作, 直接在檔案中修改, 會比用圖形介面工具來修改, 要快的多。

關鍵點是找到設定檔案和 scripts 放在哪裡﹐以及各檔案的作用。在不同的 distribution 裡面﹐各檔的路徑和名稱或有不同﹐例如﹐有些套件﹐會將所有的網路設定寫在 /etc/rc.d/rc.inet1 和 /etc/rc.d/rc.inet2 這兩個檔案裡面。而 RedHat 的產品中設定多集中在 /etc/sysconfig 目錄中。

/etc/sysconfig/network

這個檔包含了系統的主要網路設定﹐參考內容如下﹕

NETWORKING=yes # 開啟網路功能。 FORWARD_IPV4="yes" # 啟動封包轉送的功能。 HOSTNAME=test.cyut.edu.tw # 主機的名稱 # DOMAINNAME=cyut.edu.tw # 這是 nis domainname ﹐沒用 NIS 可以不設。 GATEWAY="163.17.9.254" # 這是預設 gateway 的位址 GATEWAYDEV="eth0" # 連接 gateway 的界面

　

/etc/sysconfig/network-scripts/

在這個目錄下面﹐保存了網路界面相關的設定﹐所有以 ifcfg- 開頭的檔案都是。例如﹐ifcfg-eth0 就是第一張網路卡的設定內容﹕

DEVICE=eth0 # 指定網路設備名稱。 BOOTPROTO=static # 界面啟動使用的協定﹐可以是 dhcp 。 IPADDR=192.168.100.23 # IP 位址。 NETMASK=255.255.255.0 # netmask 設定值。 NETWORK=192.168.100.0 # 網路位址。 BROADCAST=192.168.100.255 # 廣播位址。 ONBOOT=yes # 是否在開機的時候啟動﹐請設定為 yes 。

其中的 BOOTPROTO﹐如果這個界面是透過別 DHCP 伺服器取得 IP 的話﹐請設定為 dhcp﹐ 其後的  IPADDR､NETMASK､NETWORK､BROADCAST 就無需設定。 　

　

如果是第一次增加靜態路徑, 需要新建一個檔案, 檔案名稱為 /etc/sysconfig/network-scripts/route-ethX，其中X是你要增加静態路徑的網路卡編號。下面這個例子表示為eth0這個網路卡配置了兩個靜態路徑。

Example:

/etc/sysconfig/network-scripts/route-eth0
GATEWAY0=10.10.0.1
NETMASK0=255.0.0.0
ADDRESS0=10.0.0.0

GATEWAY1=10.2.0.1
NETMASK1=255.255.0.0
ADDRESS1=192.168.0.0

有些Linux的版本是使用 /etc/sysconfig/static-routes這個檔案來設定。

　

/etc/rc.d/init.d/network

網路服務啟動及關閉的shell script, 透過它您可以關閉和啟用網路服務, 如下面的例子﹕

service network stop service network start service network restart

參. 好用的設定工具

Linux 除了用命令和設定檔﹐也有大量的 Linux 工具可搞定網路設定。

如果對設定檔不熟悉﹐而又不知道如何修改的話﹐可以先將檔案備份起來﹐然後使用工具去修改﹐在將設定內容前後對比﹐觀察檔案中改變的部份﹐多練習數遍就知道怎麼修改。

　

1. netconf

基本上﹐關於網路相關的設定﹐都可以用這個工具來搞定﹕

首先﹐我們可以用‘Host name and IP network devices’來設定基本的網路設定。事實上﹐這個工具就是幫您設定 /etc/sysconfig/network 和 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth* ﹐以及 /etc/modules.conf 這些檔案,

關於路由方面的設定﹐則可使用‘ Routing and gateways’。如果您不知道如何修改 /etc/sysconfig/network 和 /etc/sysconfig/static-routes 中的路由﹐那就用這個工具﹕

　

　

2 linuxconf

也是幾乎在 Linux 上的所有設定都能搞定﹗

這個工具被認為是 Linux 未來的最完整的設定工具﹐開發者的目標就是提供一個統一的設定界面﹐讓 Linux 管理員簡化煩瑣的設定事項。前面介紹的 netconf 命令﹐事實上也是包含在 linuxconf 工具中的﹐如果您的系統還沒安裝 linuxconf﹐那就上網找來安裝 。