În cadrul acestei secțiuni vom învăța cum să reparăm problemele de conectivitate la rețea sau în alte cuvinte, problema “nu-mi merge Internetul”. Pentru a face asta este necesar să parcurgem toate nivelurile de rețea prin care trec datele pentru a fi trimise în Internet.

In continuare vom prezenta pașii pe care îi urmăm ca să verificăm funcționalitatea conexiunii la Internet și cum putem să facem niște configurații sumare.

Primul nivel cu care interacționăm este nivelul fizic, care are rolul de a trimite date sub formă de semnale prin mediul de transmisie. De exemplu, semnalele electrice sunt transmise prin fir de cupru, pulsurile luminoase prin fibră optică și undele radio prin wireless.

Așa arată un cablu de cupru de tip UTP (Unshielded Twisted Pair):

O altă componentă a nivelului fizic este placa de rețea a sistemului (in engleză, NIC - Network Interface Card), care va trimite datele prin mediul de transmisie.

Majoritatea timpului problemele de conexiune la Internet vin de la faptul că nu este conectat cablul de Internet la placa de rețea sau de la faptul că avem conexiune slabă la rețeaua wireless.

La nivel fizic, putem verifica conexiunea și funcționalitatea unei plăci de rețea uitându-ne la ledurile care reprezintă conexiunea la mediul fizic. Observăm în GIF-ul de mai jos cum arată ledurile unei plăci de rețea funcționale. Dacă acestea nu sunt aprinse, atunci nu vom avea conectivitate la rețea.

O interfață de rețea este un mijloc de realizare a configurărilor de rețea asociată de obicei unei plăci de rețea și identificată printr-un nume.

La nivelul sistemului de operare putem verifica dacă o placă de rețea este activă folosind comanda următoare:

root@fizic:~# ip link show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
99: eth0@if100: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default
    link/ether 02:42:0a:0a:0a:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
113: eth1@if114: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN mode DEFAULT group default
    link/ether 02:42:0b:0b:0b:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
115: eth2@if116: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN mode DEFAULT group default
    link/ether 02:42:0c:0c:0c:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0

Starea fiecărei interfețe de rețea este reprezentată de numărul interfeței și numele ei, împreună cu parametrii săi de rulare. Majoritatea informațiilor afișate de comanda de mai sus nu sunt relevante pentru noi. O opțiune relevantă este valoarea state, urmată de starea interfeței de rețea, care poate să fie UP, DOWN sau UNKNOWN.

Observăm că interfața de rețea cu numele eth0 este pornită, deoarece linia asociată interfeței conține șirul de caractere state UP. În același timp observăm că interfața de rețea eth1 nu este activă deoarece pe linia sa observăm șirul de caractere state DOWN.

Pentru a porni interfața eth1 vom folosi următoarea comandă:

root@uso:~# ip link set dev eth1 up

Mereu, după ce rulăm o comandă, trebuie să verificăm dacă s-a efectuat cu succes, folosind o metodă de verificare. În cazul de față vom folosi tot comanda ip link show:

root@fizic:~# ip link show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
99: eth0@if100: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default
    link/ether 02:42:0a:0a:0a:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
113: eth1@if114: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default
    link/ether 02:42:0b:0b:0b:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
115: eth2@if116: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN mode DEFAULT group default
    link/ether 02:42:0c:0c:0c:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0

Porniți interfața de rețea eth2.

Pentru a ne deconecta de la infrastructura anterioara folosim comanda exit.

Internetul este o interconectare de dispozitive, numite stații și organizate în rețele, care se extinde pe toată Planeta. Datele trimise în Internet trebuie redirecționate de la un nod la altul, așa incât să ajungă rapid de la o stație la altă stație.

Deci, pentru ca o stație să comunice cu o altă stație din Internet, trebuie ca cele doua stații să fie conectate la Internet.

Mai apoi, cele două stații trebuie să se poată adresa una alteia. Adică fiecare stație are nevoie de un identificator, o adresă. Cum fiecare casă din lume are o adresă cu care poate fi identificată unic, așa și fiecare stație are o adresă unică in Internet numită adresa IP (Internet Protocol).

Fiecare interfață de rețea este o cale diferită către Internet, deci fiecare are nevoie de a avea configurată câte o adresă IP.

Pentru a vedea adresele IP configurate pe interfețele de rețea folosim următoarea comandă:

root@internet:~# ip address show
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
195: eth0@if196: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:0a:0a:0a:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 10.10.10.2/24 brd 10.10.10.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
199: eth1@if200: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default 
    link/ether 02:42:0b:0b:0b:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
203: eth2@if204: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default 
    link/ether 02:42:0c:0c:0c:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0

Există două tipuri de adrese IP (IPv4 și IPv6), dar în cadrul acestui laborator vom lucra numai cu adrese de tip IPv4. Adresele IP ale interfețelor sunt scrise pe liniile care conțin inet. Adresele IPv4 sunt de forma A.B.C.D, unde A, B, C și D sunt numere cu valori între 1 si 255.

Pentru detalii despre adresele de tip IPv6 folosiți urmăriți această¹⁾ explicație.

Există două metode pentru configurarea unei adrese IP pe o interfață:

• configurare statică, prin care noi configurăm manual adresa IP pe interfața de rețea, implică să cunoaștem din ce rețea face parte interfața pe care vrem să o configurăm și ce adrese IP sunt libere;
• configurare dinamică, obținută automat, care nu presupune cunoașterea informațiilor despre rețea, deoarece acestea vor fi primite automat de pe rețea.

Vom insista pe configurarea dinamică, deoarece este mai simplă. În plus, nu avem cum să aflăm informațiile despre rețea înainte de a configura interfața de rețea.

Faceți modificările necesare astfel încât interfața eth1 să fie în starea UP.

Pentru a obține o adresă IP în mod dinamic pe o interfață folosim comanda dhclient:

root@internet:~# dhclient eth1
mv: cannot move '/etc/resolv.conf.dhclient-new.35' to '/etc/resolv.conf': Device or resource busy

Mai sus am rulat comanda pentru a obține o adresă IP pentru interfața eth1.

Afișați adresele IP de pe toate interfețele.

Observați că am obținut o adresă IP pe interfața eth1.

Configurați adresa IP pe interfața eth2.

Pentru șterge o adresă IP de pe o interfața folosim comanda ip address flush în felul următor:

root@internet:~# ip address flush eth1
root@internet:~# ip address show eth1
199: eth1@if200: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:0b:0b:0b:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0

Ștergeți configurația de rețea de pe interfețele eth1 și eth2.

• verificăm dacă putem să ne conectăm la alte calculatoare din aceeași rețea
• verificăm dacă putem să comunicăm cu stații din afara rețelei

De exemplu, dacă vrem să verificăm conectivitatea la serverul 8.8.8.8 (un server public din Internet), folosim comanda:

student@uso:~$ ping -c 4 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=61 time=23.0 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=61 time=25.7 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=3 ttl=61 time=24.8 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=4 ttl=61 time=25.2 ms

--- 8.8.8.8 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3092ms
rtt min/avg/max/mdev = 23.051/24.731/25.707/1.020 ms

Comportamentul implicit al comenzii ping este să trimită pachete la infinit. Am folosit opțiunea -c 4 în exemplul de mai sus pentru a reduce numărul de pachete trimise la 4.

Atunci când nu pot fi trimise mesaje către stația identificată prin adresa IP, mesajul de eroare va arăta în felul următor:

student@uso:~$ ping 10.10.10.10
PING 10.10.10.10 (10.10.10.10) 56(84) bytes of data.
From 10.10.10.3 icmp_seq=1 Destination Host Unreachable
From 10.10.10.3 icmp_seq=2 Destination Host Unreachable
From 10.10.10.3 icmp_seq=3 Destination Host Unreachable
From 10.10.10.3 icmp_seq=4 Destination Host Unreachable
^C
--- 10.10.10.10 ping statistics ---
4 packets transmitted, 0 received, +4 errors, 100% packet loss, time 3074ms

Pentru verificarea conectivității în interiorul rețelei trebuie să verificăm că putem să trimitem mesaje folosind utilitarul ping unui calculator din rețea.

În mod implicit comanda ping trimite mesaje de verificare a conexiunii la infinit. De data aceasta, în loc să rulăm comanda ping folosind opțiunea -c 4, am oprit rularea comenzii folosind combinația de taste Ctrl+c.

O țintă bună de testare pentru trimiterea mesajelor în rețea este (default) gateway-ul. Un gateway este un dispozitiv de rețea care se ocupă de interconectarea rețelelor și care primește mesaje de la toate stațiile din rețea pentru a le trimite în Internet.

Gateway-ul este configurat static sau dinamic, cum este configurată și adresa IP a unei interfețe.

Pentru a identifica gateway-ul, folosim comanda ip route show în felul următor:

student@uso:~$ ip route show
default via 192.168.40.2 dev eth0 proto dhcp src 192.168.40.128 metric 100 
10.10.10.0/24 dev br1 proto kernel scope link src 10.10.10.253 
11.11.11.0/24 dev br2 proto kernel scope link src 11.11.11.253 
12.12.12.0/24 dev br3 proto kernel scope link src 12.12.12.253 
172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown 
192.168.40.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.40.128 metric 100 
192.168.40.2 dev eth0 proto dhcp scope link src 192.168.40.128 metric 100 
192.168.202.0/24 dev eth1 proto kernel scope link src 192.168.202.128 metric 100 
192.168.202.1 dev eth1 proto dhcp scope link src 192.168.202.128 metric 100

Observăm că adresa IP a default gateway-ului este 192.168.40.2, deoarece acesta se află pe linia care conține șirul de caractere default.

Aflați adresa de rețea de pe interfața eth1.

Verificați conexiunea cu gateway-ul folosind comanda ping.

Verificați conexiunea la serverul 8.8.8.8 oferit de Google folosind comanda ping.

După cum ați observat, până acum am lucrat numai cu adrese IP, dar noi lucrăm în viața de zi cu zi cu numele site-urilor, deoarece ne este mai ușor să reținem nume decât adrese IP.

Pentru a rezolva această necesitate folosim serviciul DNS (Domain Name Server). Acesta este oferit de un server către care noi trimitem cereri de lookup pentru o adresa hostname cum ar fi www.google.com. Serverul DNS va răspunde cu adresa IP asociată cu adresa cerută.

Ne dorim să avem un serviciu DNS funcțional în permanență pe sistemul pe care lucrăm.

În mod implicit serviciul DNS este configurat prin DHCP.

Serviciul DNS poate fi configurat în multe moduri care depind de platforma pe care o folosim. Pentru mașina virtuala folosită de noi ne putem folosi de utilitarul nmcli pentru a identifica serverul DNS folosit. Comanda grep identifică din rezultatul unei comenzi doar linia care conține șirul de caractere DNS.

student@uso:~$ nmcli dev show | grep DNS
IP4.DNS[1]:                             10.0.2.3

Exista o posibilitate ca pe noua masina virtuala de laborator sa se gaseasca serverul DNS curent cu comanda:

student@uso:~$ resolvectl status | grep 'Current DNS'
Current DNS Server: 1.1.1.1

Conform cu outputul comenzii, serverul DNS către care sunt trimise comenzi este 1.1.1.1.

Pentru a verifica funcționalitatea serviciului DNS, putem să facem o cerere DNS folosind comanda host în felul următor:

student@uso:~$ host elf.cs.pub.ro
elf.cs.pub.ro has address 141.85.227.116
elf.cs.pub.ro mail is handled by 10 elf.cs.pub.ro.

Rezultatul rulării comenzii host este o lista cu servicii și adrese care pot fi identificate prin numele elf.cs.pub.ro. Pe linia care conține șirul de caractere address se află adresa IPv4 asociată numelui. Observăm că serverul elf.cs.pub.ro găzduiește și un server de mail. Acest lucru este evidențiat de linia care conține parametrul mail.

Cererile DNS nu trebuie să fie făcute direct de noi atunci când încercăm să accesăm o resursă din Internet folosind un nume, deoarece aplicațiile fac cereri în mod implicit.

student@uso:~$ ping google.com
PING google.com (216.58.214.238) 56(84) bytes of data.
64 bytes from bud02s24-in-f14.1e100.net (216.58.214.238): icmp_seq=1 ttl=63 time=19.5 ms
64 bytes from bud02s24-in-f14.1e100.net (216.58.214.238): icmp_seq=2 ttl=63 time=21.6 ms
64 bytes from bud02s24-in-f14.1e100.net (216.58.214.238): icmp_seq=3 ttl=63 time=21.3 ms
64 bytes from bud02s24-in-f14.1e100.net (216.58.214.238): icmp_seq=4 ttl=63 time=19.4 ms
^C
--- google.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3006ms
rtt min/avg/max/mdev = 19.377/20.426/21.588/1.009 ms

Observați că utilitarul ping a aflat de unul singur care este adresa IP asociată numelui google.com și a făcut cererea în fundal și a verificat conexiunea cu serverul de la adresa IP 216.58.214.238.

În caz că vrem să schimbăm temporar serverul DNS pe care îl folosim trebuie să modificăm fișierul /etc/resolv.conf. Acest fișier specifică DNS-ul care va fi folosit pentru cereri pe linia care conține cuvântul nameserver, după cum puteți vedea mai jos.

student@uso:~$ cat /etc/resolv.conf
student@uso:~$ cat /etc/resolv.conf
<...>
nameserver 127.0.0.53
options edns0

Dacă schimbăm adresa serverului DNS cu altă adresă, cum ar fi cea a serverului DNS oferit de Google, putem să vedem o schimbare în răspunsurile de la serverul DNS pentru unele site-uri.

student@uso:~$ host google.com
google.com has address 172.217.20.14
google.com has IPv6 address 2a00:1450:400d:803::200e
<...>
student@uso:~$ echo "nameserver 8.8.8.8" | sudo tee /etc/resolv.conf
student@uso:~$ cat /etc/resolv.conf
nameserver 8.8.8.8
student@uso:~$ host google.com
google.com has address 172.217.18.78
google.com has IPv6 address 2a00:1450:400d:809::200e
<...>

• Realizați modificările necesare astfel încât cererile de tip DNS să fie trimise către serverul de DNS oferit de CloudFlare de la adresa 1.1.1.1;
• Afișați cu ce adresă răspunde noul server DNS pentru numele google.com.

Atunci când folosim Internetul, ce facem de fapt este că ne conectăm la aplicații care rulează pe servere în Internet și noi pornim la rândul nostru aplicații pe calculatorul nostru care așteaptă conexiuni din Internet.

Pentru a distinge aplicațiile și destinația mesajelor, folosim conceptul de porturi. Astfel, fiecare aplicație deschide un port pentru a comunica cu exteriorul.

Portul este o adresă locală unei stații. Dacă adresa IP identifică stația, portul identifică aplicația de rețea de pe stație. Astfel putem avea mai multe aplicații rețea pe o stație.

Există două tipuri de porturi care pot fi deschise, în funcție de protocolul folosit:

• porturi TCP (Transmission Control Protocol), folosite de aplicații care depind de trimiterea corectă și în ordine a informației, cum ar fi servere web;
• porturi UDP (User Datagram Protocol), folosite de aplicații care trebuie să trimită informație repede și care sunt rezistente la greșeli de trimitere ale pachetelor, cum ar fi aplicații de video streaming

Pentru afișarea porturilor deschise, pe care comunică o aplicație, folosim comanda netstat:

student@uso:~$ sudo netstat -tlpn
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 127.0.0.1:5939          0.0.0.0:*               LISTEN      794/teamviewerd
tcp        0      0 127.0.0.53:53           0.0.0.0:*               LISTEN      530/systemd-resolve
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      693/sshd: /usr/sbin
tcp        0      0 127.0.0.1:631           0.0.0.0:*               LISTEN      572/cupsd
tcp        0      0 127.0.0.1:6010          0.0.0.0:*               LISTEN      2630/sshd: student@
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      693/sshd: /usr/sbin
tcp6       0      0 ::1:631                 :::*                    LISTEN      572/cupsd
tcp6       0      0 ::1:6010                :::*                    LISTEN      2630/sshd: student@

Pentru comanda de mai sus folosim următoarele opțiuni pentru filtrarea afișării:

• -t afișează doar porturile TCP deschise
• -l afișează doar porturile deschise care ascultă mesaje, nu și cele deschide pentru trimiterea mesajelor
• -p afișează programul care a deschis portul²⁾
• -n afișează IP-ul pe care se ascultă după conexiuni

Afișați porturile UDP deschise pe stația pe care lucrați.

Vrem să observăm cum răspunde serverul HTTP la mesaje. De regulă un server HTTP răspunde printr-un mesaj în format HTML.

Pentru a trimite mesaje, indiferent de tipul aplicației care primește mesajul folosim comanda nc în felul următor

student@uso:~$ nc google.com 80
test
HTTP/1.0 400 Bad Request
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Referrer-Policy: no-referrer
Content-Length: 1555
Date: Tue, 20 Oct 2020 19:48:04 GMT

<!DOCTYPE html>
<html lang=en>
  <meta charset=utf-8>
  <meta name=viewport content="initial-scale=1, minimum-scale=1, width=device-width">
  <title>Error 400 (Bad Request)!!1</title>
  <style>
    *{margin:0;padding:0}html,code{font:15px/22px arial,sans-serif}html{background:#fff;color:#222;padding:15px}body{margin:7% auto 0;max-width:390px;min-height:180px;padding:30px 0 15px}* > body{background:url(//www.google.com/images/errors/robot.png) 100% 5px no-repeat;padding-right:205px}p{margin:11px 0 22px;overflow:hidden}ins{color:#777;text-decoration:none}a img{border:0}@media screen and (max-width:772px){body{background:none;margin-top:0;max-width:none;padding-right:0}}#logo{background:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/1x/googlelogo_color_150x54dp.png) no-repeat;margin-left:-5px}@media only screen and (min-resolution:192dpi){#logo{background:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_150x54dp.png) no-repeat 0% 0%/100% 100%;-moz-border-image:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_150x54dp.png) 0}}@media only screen and (-webkit-min-device-pixel-ratio:2){#logo{background:url(//www.google.com/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_150x54dp.png) no-repeat;-webkit-background-size:100% 100%}}#logo{display:inline-block;height:54px;width:150px}
  </style>
  <a href=//www.google.com/><span id=logo aria-label=Google></span></a>
  <p><b>400.</b> <ins>That’s an error.</ins>
  <p>Your client has issued a malformed or illegal request.  <ins>That’s all we know.</ins>

Am rulat comanda nc iar apoi am scris mesajul test și am apăsat tasta Enter. Mesajul primit este un răspuns de tipul Bad Request, deoarece am trimis un mesaj care nu este în formatul așteptat de serverul HTTP.

• Trimiteți un mesaj către programul care ascultă pe portul 22 pe sistemul local (cu IP-ul 127.0.0.1).
• Trimiteți un mesaj către programul care ascultă pe portul 80 de la adresa identificată prin numele elf.cs.pub.ro.