この演習の目的はNetworkの状況を把握し、その挙動に関して、更に深い理解を得ることです。
HubとSwitchがIP Network的に透明(1)ですが、Routerは、見えます(2)。
このRouterによって、ブロードキャストドメインさえも分割されることを確認します。
あってもなくても、IP Network的には単なる線と区別できないことを意味します。
実際、二台のPCを繋ぐだけであれば、Cross Cableが一本あればよく、Hub/Switchは不要です。
このため、通常「Networkの論理図」には、Hubや、Switchを明示しません(単に「線」として表すことが多い)。
つまり、Routerには、IP Addressが振られ、IP Addressを使って、区別することが可能だということです。
逆に、HubやSwitchには、IP Addressを付ける必要はありません(もちろん、Hub, Switch自身と通信をしたい場合[SNMPを利用するなど..の場合]は、IP Addressを設定する必要がありますが、設定しなくても、中継装置としては問題なく動きますし、そもそもIP Addressを設定できない[SNMPなどが利用できない] Hub/Switchもありますし.. )。
telnetを利用することによって、TCP上に実現されている様々なProtocolの振舞いを理解することができます。
http Protocolは、Webで利用されているProtocolです。実は、http (の最初の版.. )は、protocolの中でも、最も簡単に実装されている物です。
telnetコマンドで、引数にweb server名( ip addressも可)と、httpで利用する標準的なport番号( http / 80でもOkey )を指定します。
そして、「GET」+「ファイル名」+「HTTP/1.0」の後に、改行を二回おすと、そのファイルが画面上に表示されます(もちろんhtml形式であることに注意してください)。なお、先頭の部分は、httpのheader部で、htmlファイルに関する、色々な情報が表示されます。実際のhtmlファイルの内容は、改行の後の内容となります。
# telnet edu-gw2.math.cst.nihon-u.ac.jp http
Trying 133.43.100.162...
Connected to edu-gw2.math.cst.nihon-u.ac.jp (133.43.100.162).
Escape character is '^]'.
GET /index.html HTTP/1.0
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 18 Oct 2005 03:06:26 GMT
Server: Apache/1.3.27 (Unix) (Red-Hat/Linux) mod_perl/1.23
Last-Modified: Fri, 04 Apr 2003 05:48:31 GMT
ETag: "30826a-339-3e8d1caf"
Accept-Ranges: bytes
Content-Length: 825
Connection: close
Content-Type: text/html
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<html>
<head>
<meta http-equiv="content-type" \
content="text/html;charset=iso-2022-jp">
<title>数学科演習室</title>
</head>
<body bgcolor="white"><h1>数学科演習室の利用について。</h1>
<p>このページからリンクされているページは、数学科の中のみからアクセス可
能なものと、理工学部の中からアクセス可能なものがあります。</p>
<ul>
<li><a href="./announce/announce.html">管理者からのお知らせ。
</a>(2001/10/12 更新)</li>
<li><a href="./usage/how_to_use.html">サービスの利用方法。
</a>(2/2 更新)</li>
<li><a href="./admin.html">困ったときには。</a></li>
<li><a href="~kurino/help/20030404/20030404.html">2003 \
年度の講習会資料</a></li>
</ul>
</body>
</html>
Connection closed by foreign host.
#
telnetを利用して、mailを出してみましょう。実験の為に、実験の為のsmtp server (ip address 192.168.3.49)がありますので、それを利用します。
まず、telnetで接続したら、HELOコマンドで、こちらのHost名を指定します。以下の例では、x22.kurino.homeという名前になっています。
次に、差出人の名前( e-mail address )を、MAIL From:コマンドで指定します。そして、送り先の名前をRCPT To:で指定します。
これらが正しく指定される、Mail Serverは、Recipient okを返しますので、DATAコマンドで、実際のmailの内容を入力します。
なお、mailの内容の最後には'.' (ピリオド)だけの行を入れ、Enterをおします。
mailを送りおえたら、最後に、quitで終了します。
# telnet 192.168.3.49 smtp
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
220 h49.private.media.cst.nihon-u.ac.jp ESMTP Sendmail \
8.11.6/8.11.6; Tue, 18 Oct 2005 11:45:23 +0900
HELO x22.kurino.home
250 h49.private.media.cst.nihon-u.ac.jp Hello \
IDENT:Hwr1+htKa+s49wqm+uxYozGbIplfMN72@localhost [127.0.0.1], \
pleased to meet you
MAIL From: kurino@math.cst.nihon-u.ac.jp
250 2.1.0 kurino@math.cst.nihon-u.ac.jp... Sender ok
RCPT To: poptest
250 2.1.5 poptest... Recipient ok
DATA
354 Enter mail, end with "." on a line by itself
Hello, I'm KURINO. How do you do
.
250 2.0.0 j9I2kEg13047 Message accepted for delivery
quit
221 2.0.0 h49.private.media.cst.nihon-u.ac.jp closing connection
Connection closed by foreign host.
#
mailを送ったら、今度は、mailの受け取り方です。それにはpop3を利用します。ここでは、話を簡単にするために、パスワード(3)を暗号化せずに、入力しています。
POPを利用するには、まずuserコマンドで、Login ID (ここでは、予めpoptestという名前のAccountが、実習用に準備されています)を指定します。
次にpassコマンドで、パスワードを入力します。
これで、認証が通れば、様々なコマンドが実行できます。例えば、listで、届いているe-mail数とidが得られます。retrコマンドで、idを指定すれば、e-mailの内容が表示されます。
deleコマンドで、読みおえたe-mailを削除できます。
内容を確認しおわったら、最後に、quitで終了します。
# telnet 192.168.3.49 pop-3
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
+OK POP3 localhost v2000.70rh server ready
user poptest
+OK User name accepted, password please
pass XXXXXXXX
+OK Mailbox open, 3 messages
list
+OK Mailbox scan listing follows
1 500
2 501
3 472
.
RETR 3
+OK 472 octets
Return-Path: <kurino@math.cst.nihon-u.ac.jp>
Received: from x22.kurino.home \
(IDENT:Hwr1+htKa+s49wqm+uxYozGbIplfMN72@localhost \
[127.0.0.1])
by h49.private.media.cst.nihon-u.ac.jp (8.11.6/8.11.6) with SMTP \
id j9I2kEg13047
for poptest; Tue, 18 Oct 2005 11:46:26 +0900
Date: Tue, 18 Oct 2005 11:46:26 +0900
From: kurino@math.cst.nihon-u.ac.jp
Message-Id: \
<200510180246.j9I2kEg13047@h49.private.media.cst.nihon-u.ac.jp>
Status:
Hello, I'm KURINO. How do you do
.
quit
+OK Sayonara
Connection closed by foreign host.
#
tcpdumpには、色々な利用法がありますが、今回は、その触りだけを紹介します。それだけでも、Networkの挙動に関する、様々な情報が得られます。
参考資料として、以下のURLを乗せておきましょう。
なお、tcpdumpは、単純に言えば「Networkの盗聴機」と同じようなtoolです。Network管理には、便利で、欠かせないと言って良いほど、強力なtoolですが、興味本位で、他の人の通信内容を覗き込む(4)ような使い方は厳禁ですので、心に銘記して置いてください。
tcpdumpの使い方を教わると、怖くてtelnetや、単純なpopなんか使えなくなってしまいます。Webだってもちょっと..
このためにあるのが、「暗号技術」です。telnetの代わりにssh, popの代わりにapop, webでもhttpでなくhttpsを使えば、ちょっと安心かもしれません。
一つのHub ( Switchも可だがHubが望ましい)に1台をLinux-PC ( tcpdumpを利用するため,以下では、Linux-Xとする)として、もう一台Host ( WindowsでもLinuxでもCISCOでも可だが、ここでは、Linuxとし、Linux-Yとする)として、二台接続する。
IP addressは、通信ができれば、なんでも構わないが、迷うのであれば、Network 192.168.1.0/24を利用し、一方( linux-X [tcpdump]側)は192.168.1.1、他方( Linux-Y側)は、192.168.1.2を利用すればよい。
(tcpdump) Linux-X Linux-Y [192.168.1.1] [192.168.1.2] | | >-------+-------------------------------+-----------------------< 192.168.1.0/24
Linux側で、次のようにしてtcpdumpを実行する。
[root@Linux-X /root]# tcpdump -n -i eth0
ここで、tcpdumpのオプションの詳細に関しては、Manpage of TCPDUMPを参照してもらうとして、ここでは、利用しているオプションに関してのみ説明する。
時間があったら、様々なオプション(5)を試してみよう。
TCP Dump中に現れるIP Addressを逆引き( Name Serverを参照)して、Host Nameに変更することをしない。
このNetworkには、Name Serverが設置されていないので、-nを付けず、標準的な振る舞いをさせると、存在しないName Serverに問い合わせをして、時間が無駄になるので、これを避けるためである。
これは、linuxのtracerouteコマンドや、pingコマンドの-nオプションと同じである(6)。
どのInterfaceを通過するパケットをtcpdumpが監視するかを指定するオプション-iにInterface名であるeth0をつけている。
つまり、このコマンドを実行した結果eth0でやり取りされるパケットに関してのみ、tcpdumpが出力を行う。
これは、付けなくても、普通は、eth0を探してくれる(7)のだが、念のためにおこなっている。
tcpdumpの対象となるNetworkには、様々なパケットが流れている。tcpdumpを(オプションを付けずに.. )そのまま利用すると、大量の情報が出力されてしまう。
tcpdumpでは、オプションを上手に指定することにより、目的としているパケットのみを捕らえ、出力することが可能になっている。
linuxでname serverが指定されている( /etc/resolv.confがある)状態でかつ、そこへの通信ができないとlinuxは、IP Addressの名前を逆引するため、通信のできないName Serverいつまでも問い合わせるので、結果の表示が極端に遅くなる。
特に、default gatewayがないうちは、通信できないことが直に判定できるが、default gatewayを設定すると、とりあえず、通信しようとするために、gatewayを設定した瞬間に遅くなるという現象が生じたら、これが原因である。
もう一台のHost (Linux-Y)から、Linux PC (Linux-X)に対して、色々なNetworkコマンドを実行し、パケットを送ってみよう。
もし、もう一方のHost (Linux-Y)のOSもLinuxであれば、次のようなコマンド(8)を実行して、パケットを送ってみるとよい。
[root@Linux-Y /root]# ping -n 192.168.1.1
[root@Linux-Y /root]# traceroute -n 192.168.1.1
[root@Linux-Y /root]# telnet 192.168.1.1
[root@Linux-Y /root]# /etc/rc.d/init.d/routed start
このようなNetwork関係のコマンドを実行した結果、tcpdumpとして、どのような出力が得られるかを確認しましょう。
RIPのアナウンスは、ブロードキャストなので、他のコマンド(ping/traceroute等)と異なり、特に宛先を指定しなくても、パケットがLinux-Xに届くので、そのパケットを観測することができる。
なお、ブロードキャストなので、SwitchとHubの違いが出ない例であることにも注意しよう。
実験1のNetworkに対して、もう一台Host ( Linux-Z 192.168.1.3とするがもちろん、WindowsでもCISCOでも構わない)を追加する。ただし、接続機器は、Hubでなければならない。
(tcpdump) Linux-X Linux-Y Linux-Z [192.168.1.1] [192.168.1.2] [192.168.1.3] | | | >-------+-------------------------------+---------------+-------< (Hub)
tcpdumpを行うHost ( Linux-X )で、次のコマンドを実行する(10)。
[root@Linux-X /root]# ifconfig eth0 promisc
実験1と同様に、Linux-Xで、tcpdumpを実行し、今度は、Linux-YからLinux-Zへ、様々な通信コマンドを実行してみる。
実験1と実験2の差はどのようなものか?
詳しくは、ifconfigのマニュアルページを参照して欲しいのですが、これによって、このinterfaceは、promisc mode、すなわち、無差別受信状態に変わります。
一般に、unicastで投げられたフレームも、Hubを経由して、Interfaceに受信されますが、そのあて先が自分のMAC addressに該当しないかぎり、Interfaceは、そのフレームを破棄し、CPUに負担をかけない仕組みになっています(したがって、通常は、この状態)。
しかし、今回の応用( tcpdumpで、他のHost間の通信を監視する)では、この機能が働くと、他のHost間の通信を得ることができないので、このような特別な処置が必要になります。
実験2のNetworkに対して、Hubの代わりに、Switchをいれる。
(tcpdump) Linux-X Linux-Y Linux-Z [192.168.1.1] [192.168.1.2] [192.168.1.3] | | | >-------+-------------------------------+---------------+-------< (Switch)
実験2と全く同じ実験を行う。
実験2と実験3の差はどのようなものか?
Router 1台( Linux-R : Linux-PCにEthernet Cardを二枚挿して作る)に二台のHubを接続して、二つのNetworkを作る。
一方のHubに、tcpdump可能なLinx-Xと、もう一台Host (Linux-Y) (11)を付け、他方のHubにも二台のHost ( Linux-A, Linux-B )を付ける。
(tcpdump) Linux-X Linux-Y [192.168.1.1] [192.168.1.2] | | >-------+------------+------------------+-----------------------< | 192.168.1.0/24 [192.168.1.253] Linux-R [192.168.2.253] | >-------+------------+------------------+-----------------------< | | 192.168.2.0/24 [192.168.2.1] [192.168.2.2] Linux-A Linux-B
Linux-X側で、次のようにしてtcpdumpを実行する。
[root@Linux-X /root]# tcpdump -n -i eth0
tcpdumpと反対側にあるHost (Linux-A)から、他のHost ( Linux-B, Linux-Y )に対してNetworkコマンドを実行し、パケットを送ってみよう。
また、Linux-Aで、routedを起動し、RIPのブロードキャストが、tcpdumpの出力に現れないことを確認しよう。
この実験の結果、次の様な表を、正しく埋めることができるようになればその実験は成功である。
＼ Hub | |
＼ | Broadcast | Unicast
Switch＼ | RIP/ARP | ping/telnet
----------+-----------+--------------
| ＼ ○ | ＼ ○
発信元 | ＼ | ＼
| ○ ＼ | × ＼
----------+-----------+--------------
| ＼ × | ＼ ○
その他 | ＼ | ＼
| × ＼ | × ＼
最新のtcpdump ( version 3.8.x )の場合は、tcpdump -i eth0 -X -s 1024 -vvv port 110などとすればよいのですが、実習で利用しているlinuxはversionが古くて3.4です。
この場合は、tcpdump -p -i eth0 -x -s 1024 port 110とすることにより、hex dumpまでは取れるのですが、ascii表示がなされません。
このascii表示の機能を補うために、perl script pを作りました。
note-pcで、このpを利用するには、次のようにします。
telnetを使って、http接続
telnet edu-gw2.math.cst.nihon-u.ac.jp 80 > p
出力はpへリダイレクトする(ので、画面には表示されません)。
getコマンドで、ファイル名を指定(改行は二回押す必要があります)。
get ~kurino/2005/ccna/ccna-ex/20051018/p HTTP/1.0
結果は、リダイレクトされているので、表示されませんが、telnetは終了します。
pには、余聞なヘッダーがついているので、次のようにして、そのヘッダーを取り除く。
ed p 1,/^$/d w q
これで、pが利用できるようになります。
このpを使って、tcpdumpをするには、次のようにします。
tcpdump -p -i eth0 -x -s 1024 port 110 -l | perl p
これで、hex dumpの後に、ascii表示が追加されます。