TCP/IPの基礎

プロトコル
- 通信を行う上での取り決め

TCP/IPプロトコル

OSI参照モデル	TCP/IPの構造
アプリケーション層プレゼンテーション層セッション層	アプリケーション層(HTTP, SMTP, TELNET, etc.)
トランスポート層	トランスポート層(TCP, UDP)
ネットワーク層	インターネット層(IP, ICMP)
データリンク層物理層	ネットワークインターフェース層

TCP: Transmission Control Protocol

コネクション型
- 信頼性高い
  - 再送制御
  - 伝送順序の整列
上位レイヤ
- FTP
- Telnet
- POP
- SMTP
- etc.

UDP: Uesr Datagram Protocol

コネクションレス型
- 信頼性低い
- はやい
上位レイヤ
- DNS
- NFS
- 音声や映像のストリーミング配信

IP: Internet Protocol

IPアドレスの規定
- 32bits
データグラム(伝送単位)の規定
データグラムが伝送されるネットワーク経路の制御
- routing

IPv6

アドレス部128bits
セキュリティ機能

ICMP: Internet Control Message Protocol

エラーメッセージや制御メッセージの伝送用
pingやtracerouteで使用される

IPアドレス(IPv4)

32ビット
8ビットずつ分割、.区切り10進表記
ネットワーク部/ホスト部
- クラスやサブネットマスクで規定される
ホストNICに割り当てられないアドレス
- ホスト部全ビット0: ネットワークアドレス
  - ネットワーク自身
- ホスト部全ビット1: ブロードキャストアドレス
  - ネットワーク以下全ホストに送信

クラス

最初の8ビットによる分類

	A	B	C
先頭8ビット	0xxxxxxx	10xxxxxx	110xxxxx
先頭8ビット(10進)	0-127	128-191	192-223
サブネットマスク	255.0.0.0	255.255.0.0	255.255.255.0
ホスト数	2^24 - 2	2-16 - 2	2^8 - 2

特殊なアドレス
- デフォルトルート
  - 先頭8ビットが0
  - 知らないネットワーク宛のパケットを丸投げ
    - デフォゲ的な？
- ローカルループバック
  - 先頭8ビットが127
  - localhostが127.0.0.1だったり

プライベートアドレス

IPアドレスは、原則インターネット内で一意
例外: プライベートアドレス
- LAN内で一意ならOK

	A	B	C
先頭	`00001010.********`	`10101100.0001****`	`11000000.10101000`
先頭(10進)	10	172.16 - 172.32	192.168

CIDR: Classless Inter-Domain Routing

クラスCでもホスト数254
- こんなにいらねえ
ネットワークにぶら下げられるホストを減らし、ネットワークを分割する
例: 192.168.0.0/26
- もともとネットワーク部が24ビットなのを、26に
- 2ビットを使って、4つのサブネットワークに分ける

第四オクテット	0b00	0b01	0b10	0b11
ネットワークアドレス	192.168.0.0	192.168.0.64	192.168.0.128	192.168.0.192
ブロードキャストアドレス	192.168.0.63	192.168.0.127	192.168.0.191	192.168.0.255
ホストに使えるやつ	1-62	65-126	129-190	193-254

IPアドレス(IPv6)

128ビット
- ながい
:区切りの16進数4桁(=16ビット)8ブロック表記
長いので、省略記法多数
- 各ブロック先頭の0は省略可
- 連続する0のみブロックは::と略記可能
  - 1箇所だけ
    - さもないと、何ブロック略記されているのか特定できないから
プレフィックス
- IPv4でいうネットワーク部のこと
- 64ビット
インタフェースID
- IPv4でいうホスト部のこと
- 64ビット

分類	IPv6表記	プレフィックス(2進)	備考
ローカルループバックアドレス	::1/128	000…1
グローバルユニキャストアドレス	2000::/3	001
リンクローカルユニキャストアドレス	fe80::/10	1111111010
マルチキャストアドレス	ff00::/8	11111111	IPv4のブロードキャストアドレス相当
エニーキャストアドレス			複数のホストの集合に割り当てられる

ポート番号

送信元/先の識別に使われる
- これのおかげで、同一のホストが複数のアプリケーションを使用していても正しく通信できる
- 0は特殊。「動的に別の空きを割り当ててね」というやつ(any port)
どのアプリケーションが何番を使うか、有名どころは決まっている(well-known port)
- 1023まで予約済
- IANA: Internet Assigned Numbe Authority
  - well-known portの予約などを行う組織
  - 現在、ICANNの下部組織

番号	トランスポート層	上位サービス・プロトコル	説明
20	TCP	FTP	FTPのデータ転送
21	TCP/UDP	FTP	FTPの制御情報
22	TCP	SSH	SSH
23	TCP	Telnet	Telnet接続
25	TCP/UDP	SMTP	電子メール
53	TCP/UDP	DNS	DNS
80	TCP	HTTP	Web
110	TCP	POP3	電子メール(受信)
123	UDP	NTP	NTPサービス
139	TCP/UDP	NetBIOS	Microsoftネットワーク
143	TCP	IMAP	電子メール(IMAP2/IMAP4)
161	UDP	SNMP	ネットワークの監視
162	TCP/UDP	SNMP Trap	ネットワークの監視(警告通知等)
389	TCP/UDP	LDAP	ディレクトリサービス
443	TCP/UDP	HTTP over SSL/TLS	SSL/TLSによるHTTP接続
465	TCP	SMTP over SSL/TLS	SSL/TLSによるSMTP接続
514	UDP	Syslog	ロギングサービス
636	TCP/UDP	LDAP over SSL/TLS	SSL/TLSによるディレクトリサービス
993	TCP/UDP	IMAP over SSL/TLS	SSL/TLSによるIMAP接続
995	TCP/UDP	POP3 over SSL/TLS	SSL/TLSによるPOP3接続

465 — SSMTPはIANAによる正式な割り当てではないらしい
レジスタードポート
- 1024-49151
  - 49151 = 65535 - 16384 = (1 << 16) - 1 - (1 << 14)
  - 使用可能な0-65535のうちだいたい3/4
- ベンダやグループの申請により割り当てが可能
  - PostgreSQL: 5432 とか
IPv4でローカルにWebサーバーを立てたなら
- 127.0.0.1:80
IPv6では、IPアドレスのブロックの区切りの:と混ざってしまわないよう、アドレスを[]で囲む
- [0:0:0:0:0:0:0:1]:80
ポート番号とサービスとの対応は/etc/servicesに記述されている

/etc/services

# Network services, Internet style
#
# Note that it is presently the policy of IANA to assign a single well-known
# port number for both TCP and UDP; hence, officially ports have two entries
# even if the protocol doesn't support UDP operations.
#
# Updated from http://www.iana.org/assignments/port-numbers and other
# sources like http://www.freebsd.org/cgi/cvsweb.cgi/src/etc/services .
# New ports will be added on request if they have been officially assigned
# by IANA and used in the real-world or are needed by a debian package.
# If you need a huge list of used numbers please install the nmap package.

tcpmux		1/tcp				# TCP port service multiplexer
echo		7/tcp
echo		7/udp
discard		9/tcp		sink null
discard		9/udp		sink null
systat		11/tcp		users
daytime		13/tcp
daytime		13/udp
netstat		15/tcp
qotd		17/tcp		quote
msp		18/tcp				# message send protocol
msp		18/udp
chargen		19/tcp		ttytst source
chargen		19/udp		ttytst source
ftp-data	20/tcp
ftp		21/tcp
fsp		21/udp		fspd
ssh		22/tcp				# SSH Remote Login Protocol
telnet		23/tcp
smtp		25/tcp		mail

ネットワークの設定

ネットワークの基本設定

コマンドで設定
- ifconfigとか
- 一時的
設定ファイルで設定
- /etc以下のなにか
- 永続化

`/etc/hostname`ファイル

wand-ThinkPad-X240s

`/etc/hosts`ファイル

127.0.0.1	localhost
127.0.1.1	wand-ThinkPad-X240s

# The following lines are desirable for IPv6 capable hosts
::1     ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters

名前解決を記述
- ホスト名の定義ファイルではない
  - それは/etc/hostname
小規模ネットワークならこれでネットワーク内の名前解決が実現可能
- Dockerでちょっと遊ぶだけ、とか
ネットワークに変更があったら、全ホストの/etc/hostsを書き換える必要あり

`/etc/network/interfaces`ファイル

Debian系ディストリ
ネットワークインタフェースの設定を記述

# interfaces(5) file used by ifup(8) and ifdown(8)
auto lo
iface lo inet loopback

loインタフェースをループバックとして設定しているもよう

`/etc/sysconfig/network-scripts`ディレクトリ

Red Hat系ディストリ
様々なネットワークインタフェースの設定ファイルを配置
- ifcfg-eth0とかそういう感じのファイル命名
CentOS7コンテナにはなかったです
- nmtui/nmcliコマンドを使って設定することが推奨されているらしい
CentOS6コンテナにはあった

NetworkManagerによる設定

NetworkManager
- CentOS, Red Hatに導入されている
- centos7コンテナには入っていなかった
- C-S構成
インストール

yum install -y NetworkManager

サービス動かす

systemctl start NetworkManager
systemctl status NetworkManager

● NetworkManager.service - Network Manager
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/NetworkManager.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Wed 2019-04-17 06:24:31 UTC; 5s ago
     Docs: man:NetworkManager(8)
 Main PID: 2318 (NetworkManager)
   CGroup: /docker/727bfe1baddeb8a5b1488ef5c03d3198417e541231a2e53a06ec7c691adbd0e0/system.slice/NetworkManager.service
           └─2318 /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon
           ‣ 2318 /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon

Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9644] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9652] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9656] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9659] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9668] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9671] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9674] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9680] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9684] ...
Apr 17 06:24:31 727bfe1badde NetworkManager[2318]: <info>  [1555482271.9689] ...
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.

Clientさわる

nmcli --help

dockerみたいなコマンド体系
- 「何を(OBJECT)」「どうする」という感じ

...

OBJECT
  g[eneral]       NetworkManager's general status and operations
  n[etworking]    overall networking control
  r[adio]         NetworkManager radio switches
  c[onnection]    NetworkManager's connections
  d[evice]        devices managed by NetworkManager
  a[gent]         NetworkManager secret agent or polkit agent
  m[onitor]       monitor NetworkManager changes

Network Managerの状態を表示

nmcli general status
# nmcli general # これでもおなじ

STATE      CONNECTIVITY  WIFI-HW  WIFI     WWAN-HW  WWAN    
connected  full          enabled  enabled  enabled  enabled

無線接続
状態取得

nmcli radio

WIFI-HW  WIFI     WWAN-HW  WWAN    
enabled  enabled  enabled  enabled

Wi-Fiのみ取得

nmcli radio wifi

enabled

Wi-Fi無効化・有効化
- privilegedコンテナ内から実行するとホストのWi-Fiが影響を受ける

sudo nmcli radio wifi off
nmcli radio

WIFI-HW  WIFI      WWAN-HW  WWAN    
enabled  disabled  enabled  enabled

sudo nmcli radio wifi on
nmcli radio all

WIFI-HW  WIFI      WWAN-HW  WWAN    
enabled  disabled  enabled  enabled

接続一覧取得

nmcli connection show

NAME                UUID                                  TYPE      DEVICE 
eth0                50a52767-1d0d-4a3b-b4de-81161e89807f  ethe
rnet  eth0   
Wired connection 1  291c7b26-6e87-32b8-b702-3839a81df5dd  ethernet  --

デバイス情報取得

nmcli device status
# nmcli device # これでもおなじ

DEVICE  TYPE      STATE      CONNECTION 
eth0    ethernet  connected  eth0       
lo      loopback  unmanaged  --

hostnamectl
- ホスト名設定・関連情報の取得

hostnamectl status
# hostnamectl status # これでもおなじ

[root@727bfe1badde /]# hostnamectl status
   Static hostname: 727bfe1badde
         Icon name: computer-laptop
           Chassis: laptop
        Machine ID: 5e7ad63340d1400aba5b3b022de880bb
           Boot ID: 3aa178b2499447f28aa817cf02905437
  Operating System: CentOS Linux 7 (Core)
       CPE OS Name: cpe:/o:centos:centos:7
            Kernel: Linux 4.15.0-47-generic
      Architecture: x86-64

ホスト名変更

sudo hostnamectl set-hostname piyo

コラム: systemd-networkd

Systemd採用システム
NetworkManagerやnetplan(Ubuntu)の代替
/etc/systemd/network/ディレクトリ以下の設定ファイルで設定

D.Horiyama's output

LPIC あずき本v5.0 ch11 ネットワークの基礎 11.1, 11.2

TCP/IPの基礎

TCP/IPプロトコル

TCP: Transmission Control Protocol

UDP: Uesr Datagram Protocol

IP: Internet Protocol

IPv6

ICMP: Internet Control Message Protocol

IPアドレス(IPv4)

クラス

プライベートアドレス

CIDR: Classless Inter-Domain Routing

IPアドレス(IPv6)

ポート番号

ネットワークの設定

ネットワークの基本設定

`/etc/hostname`ファイル

`/etc/hosts`ファイル

`/etc/network/interfaces`ファイル

`/etc/sysconfig/network-scripts`ディレクトリ

NetworkManagerによる設定

コラム: systemd-networkd

LPIC あずき本v5.0 ch11 ネットワークの基礎 11.1, 11.2

TCP/IPの基礎

TCP/IPプロトコル

TCP: Transmission Control Protocol

UDP: Uesr Datagram Protocol

IP: Internet Protocol

IPv6

ICMP: Internet Control Message Protocol

IPアドレス(IPv4)

クラス

プライベートアドレス

CIDR: Classless Inter-Domain Routing

IPアドレス(IPv6)

ポート番号

ネットワークの設定

ネットワークの基本設定

/etc/hostnameファイル

/etc/hostsファイル

/etc/network/interfacesファイル

/etc/sysconfig/network-scriptsディレクトリ

NetworkManagerによる設定

コラム: systemd-networkd

`/etc/hostname`ファイル

`/etc/hosts`ファイル

`/etc/network/interfaces`ファイル

`/etc/sysconfig/network-scripts`ディレクトリ