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网络系统


当谈及到网络系统层面,几乎任何东西都能由 Linux 来实现。Linux 被用来创建各式各样的网络系统和装置, 包括防火墙,路由器,名称服务器,网络连接式存储设备等等。

被用来配置和操作网络系统的命令数目,就如网络系统一样巨大。我们仅仅会关注一些最经常 使用到的命令。我们要研究的命令包括那些被用来监测网络和传输文件的命令。另外,我们 还会探讨用来远端登录的 ssh 程序。这章会介绍:

  • ping - 发送 ICMP ECHO_REQUEST 软件包到网络主机

  • traceroute - 打印到一台网络主机的路由数据包

  • netstat - 打印网络连接,路由表,接口统计数据,伪装连接,和多路广播成员

  • ftp - 因特网文件传输程序

  • wget - 非交互式网络下载器

  • ssh - OpenSSH SSH 客户端(远程登录程序)

我们假定你已经知道了一点网络系统背景知识。在这个因特网时代,每个计算机用户需要理解基本的网络 系统概念。为了能够充分利用这一章节的内容,我们应该熟悉以下术语:

  • IP (网络协议)地址

  • 主机和域名

  • URI(统一资源标识符)

请查看下面的“拓展阅读”部分,有几篇关于这些术语的有用文章。


注意:一些将要讲到的命令可能(取决于系统发行版)需要从系统发行版的仓库中安装额外的软件包, 并且一些命令可能需要超级用户权限才能执行。


检查和监测网络

即使你不是一名系统管理员,检查一个网络的性能和运作情况也是经常有帮助的。

ping

最基本的网络命令是 ping。这个 ping 命令发送一个特殊的网络数据包,叫做 IMCP ECHO_REQUEST,到 一台指定的主机。大多数接收这个包的网络设备将会回复它,来允许网络连接验证。


注意:大多数网络设备(包括 Linux 主机)都可以被配置为忽略这些数据包。通常,这样做是出于网络安全 原因,部分地遮蔽一台主机免受一个潜在攻击者地侵袭。配置防火墙来阻塞 IMCP 流量也很普遍。


例如,看看我们能否连接到网站 linuxcommand.org(我们最喜欢的网站之一), 我们可以这样使用 ping 命令:

[me@linuxbox ~]$ ping linuxcommand.org


一旦启动,ping 命令会持续在特定的时间间隔内(默认是一秒)发送数据包,直到它被中断:

[me@linuxbox ~]$ ping linuxcommand.org


PING linuxcommand.org (66.35.250.210) 56(84) bytes of data.


64 bytes from vhost.sourceforge.net (66.35.250.210): icmp\_seq=1


ttl=43 time=107 ms


64 bytes from vhost.sourceforge.net (66.35.250.210): icmp\_seq=2


ttl=43 time=108 ms


64 bytes from vhost.sourceforge.net (66.35.250.210): icmp\_seq=3


ttl=43 time=106 ms


64 bytes from vhost.sourceforge.net (66.35.250.210): icmp\_seq=4


ttl=43 time=106 ms


64 bytes from vhost.sourceforge.net (66.35.250.210): icmp\_seq=5


ttl=43 time=105 ms


...


按下组合键 Ctrl-c,中断这个命令之后,ping 打印出运行统计信息。一个正常工作的网络会报告 零个数据包丢失。一个成功执行的“ping”命令会意味着网络的各个部件(网卡,电缆,路由,网关) 都处于正常的工作状态。

traceroute

这个 traceroute 程序(一些系统使用相似的 tracepath 程序来代替)会显示从本地到指定主机 要经过的所有“跳数”的网络流量列表。例如,看一下到达 slashdot.org 网站,需要经过的路由 器,我们将这样做:

[me@linuxbox ~]$ traceroute slashdot.org


命令输出看起来像这样:

traceroute to slashdot.org (216.34.181.45), 30 hops max, 40 byte


packets


1 ipcop.localdomain (192.168.1.1) 1.066 ms 1.366 ms 1.720 ms


2 * * *


3 ge-4-13-ur01.rockville.md.bad.comcast.net (68.87.130.9) 14.622


ms 14.885 ms 15.169 ms


4 po-30-ur02.rockville.md.bad.comcast.net (68.87.129.154) 17.634


ms 17.626 ms 17.899 ms


5 po-60-ur03.rockville.md.bad.comcast.net (68.87.129.158) 15.992


ms 15.983 ms 16.256 ms


6 po-30-ar01.howardcounty.md.bad.comcast.net (68.87.136.5) 22.835


...


从输出结果中,我们可以看到连接测试系统到 slashdot.org 网站需要经由16个路由器。对于那些 提供标识信息的路由器,我们能看到它们的主机名,IP 地址和性能数据,这些数据包括三次从本地到 此路由器的往返时间样本。对于那些没有提供标识信息的路由器(由于路由器配置,网络拥塞,防火墙等 方面的原因),我们会看到几个星号,正如行中所示。

netstat

netstat 程序被用来检查各种各样的网络设置和统计数据。通过此命令的许多选项,我们 可以看看网络设置中的各种特性。使用“-ie”选项,我们能够查看系统中的网络接口:

[me@linuxbox ~]$ netstat -ie


eth0    Link encap:Ethernet HWaddr 00:1d:09:9b:99:67


        inet addr:192.168.1.2 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0


        inet6 addr: fe80::21d:9ff:fe9b:9967/64 Scope:Link


        UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1


        RX packets:238488 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0


        TX packets:403217 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0


        collisions:0 txqueuelen:100 RX bytes:153098921 (146.0 MB) TX


        bytes:261035246 (248.9 MB) Memory:fdfc0000-fdfe0000





lo      Link encap:Local Loopback


        inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0


...


在上述实例中,我们看到我们的测试系统有两个网络接口。第一个,叫做 eth0,是 因特网接口,和第二个,叫做 lo,是内部回环网络接口,它是一个虚拟接口,系统用它来 “自言自语”。

当执行日常网络诊断时,要查看的重要信息是每个网络接口第四行开头出现的单词 “UP”,说明这个网络接口已经生效,还要查看第二行中 inet addr 字段出现的有效 IP 地址。对于使用 DHCP(动态主机配置协议)的系统,在 这个字段中的一个有效 IP 地址则证明了 DHCP 工作正常。

使用这个“-r”选项会显示内核的网络路由表。这展示了系统是如何配置网络之间发送数据包的。

[me@linuxbox ~]$ netstat -r


Kernel IP routing table


Destination     Gateway     Genmask         Flags    MSS  Window  irtt Iface





192.168.1.0     *           255.255.255.0   U        0    0          0 eth0


default         192.168.1.1 0.0.0.0         UG       0    0          0 eth0


在这个简单的例子里面,我们看到了,位于防火墙之内的局域网中,一台客户端计算机的典型路由表。 第一行显示了目的地 192.168.1.0。IP 地址以零结尾是指网络,而不是个人主机, 所以这个目的地意味着局域网中的任何一台主机。下一个字段,Gateway, 是网关(路由器)的名字或 IP 地址,用它来连接当前的主机和目的地的网络。 若这个字段显示一个星号,则表明不需要网关。

最后一行包含目的地 default。指的是发往任何表上没有列出的目的地网络的流量。 在我们的实例中,我们看到网关被定义为地址 192.168.1.1 的路由器,它应该能 知道怎样来处理目的地流量。

netstat 程序有许多选项,我们仅仅讨论了几个。查看 netstat 命令的手册,可以 得到所有选项的完整列表。

网络中传输文件

网络有什么用处呢?除非我们知道了怎样通过网络来传输文件。有许多程序可以用来在网络中 传送数据。我们先讨论两个命令,随后的章节里再介绍几个命令。

ftp

ftp 命令属于真正的“经典”程序之一,它的名字来源于其所使用的协议,就是文件传输协议。 FTP 被广泛地用来从因特网上下载文件。大多数,并不是所有的,网络浏览器都支持 FTP, 你经常可以看到它们的 URI 以协议 ftp://开头。在出现网络浏览器之前,ftp 程序已经存在了。 ftp 程序可用来与 FTP 服务器进行通信,FTP 服务器就是存储文件的计算机,这些文件能够通过 网络下载和上传。

FTP(它的原始形式)并不是安全的,因为它会以明码形式发送帐号的姓名和密码。这就意味着 这些数据没有加密,任何嗅探网络的人都能看到。由于此种原因,几乎因特网中所有 FTP 服务器 都是匿名的。一个匿名服务器能允许任何人使用注册名“anonymous”和无意义的密码登录系统。

在下面的例子中,我们将展示一个典型的会话,从匿名 FTP 服务器,其名字是 fileserver, 的/pub/_images/Ubuntu-8.04的目录下,使用 ftp 程序下载一个 Ubuntu 系统映像文件。

[me@linuxbox ~]$ ftp fileserver


Connected to fileserver.localdomain.


220 (vsFTPd 2.0.1)


Name (fileserver:me): anonymous


331 Please specify the password.


Password:


230 Login successful.


Remote system type is UNIX.


Using binary mode to transfer files.


ftp> cd pub/cd\_images/Ubuntu-8.04


250 Directory successfully changed.


ftp> ls


200 PORT command successful. Consider using PASV.


150 Here comes the directory listing.


-rw-rw-r-- 1 500 500 733079552 Apr 25 03:53 ubuntu-8.04- desktop-i386.iso


226 Directory send OK.


ftp> lcd Desktop


Local directory now /home/me/Desktop


ftp> get ubuntu-8.04-desktop-i386.iso


local: ubuntu-8.04-desktop-i386.iso remote: ubuntu-8.04-desktop-


i386.iso


200 PORT command successful. Consider using PASV.


150 Opening BINARY mode data connection for ubuntu-8.04-desktop-


i386.iso (733079552 bytes).


226 File send OK.


733079552 bytes received in 68.56 secs (10441.5 kB/s)


ftp> bye


这里是对会话期间所输入命令的解释说明:

表17-1:
命令 意思
ftp fileserver 唤醒 ftp 程序,让它连接到 FTP 服务器,fileserver。
anonymous 登录名。输入登录名后,将出现一个密码提示。一些服务器将会接受空密码, 其它一些则会要求一个邮件地址形式的密码。如果是这种情况,试着输入 “user@example.com”。
cd pub/cd_images/Ubuntu-8.04 跳转到远端系统中,要下载文件所在的目录下, 注意在大多数匿名的 FTP 服务器中,支持公共下载的文件都能在目录 pub 下找到
ls 列出远端系统中的目录。
lcd Desktop 跳转到本地系统中的 ~/Desktop 目录下。在实例中,ftp 程序在工作目录 ~ 下被唤醒。 这个命令把工作目录改为 ~/Desktop
get ubuntu-8.04-desktop-i386.iso 告诉远端系统传送文件到本地。因为本地系统的工作目录 已经更改到了 ~/Desktop,所以文件会被下载到此目录。
bye 退出远端服务器,结束 ftp 程序会话。也可以使用命令 quit 和 exit。

在 “ftp>” 提示符下,输入 “help”,会显示所支持命令的列表。使用 ftp 登录到一台 授予了用户足够权限的服务器中,则可以执行很多普通的文件管理任务。虽然很笨拙, 但它真能工作。

lftp - 更好的 ftp

ftp 并不是唯一的命令行形式的 FTP 客户端。实际上,还有很多。其中比较好(也更流行的)是 lftp 程序, 由 Alexander Lukyanov 编写完成。虽然 lftp 工作起来与传统的 ftp 程序很相似,但是它带有额外的便捷特性,包括 多协议支持(包括 HTTP),若下载失败会自动地重新下载,后台处理,用 tab 按键来补全路径名,还有很多。

wget

另一个流行的用来下载文件的命令行程序是 wget。若想从网络和 FTP 网站两者上都能下载数据,wget 是很有用处的。 不只能下载单个文件,多个文件,甚至整个网站都能下载。下载 linuxcommand.org 网站的首页, 我们可以这样做:

[me@linuxbox ~]$ wget http://linuxcommand.org/index.php


--11:02:51-- http://linuxcommand.org/index.php


        => `index.php'


Resolving linuxcommand.org... 66.35.250.210


Connecting to linuxcommand.org|66.35.250.210|:80... connected.


HTTP request sent, awaiting response... 200 OK


Length: unspecified [text/html]





  [ <                        => ]        3,120       --.--K/s





11:02:51 (161.75 MB/s) - 'index.php' saved [3120]


这个程序的许多选项允许 wget 递归地下载,在后台下载文件(你退出后仍在下载),能完成未下载 全的文件。这些特性在命令手册,better-than-average 一节中有详尽地说明。

与远程主机安全通信

通过网络来远程操控类 Unix 的操作系统已经有很多年了。早些年,在因特网普遍推广之前,有 一些受欢迎的程序被用来登录远程主机。它们是 rlogin 和 telnet 程序。然而这些程序,拥有和 ftp 程序 一样的致命缺点;它们以明码形式来传输所有的交流信息(包括登录命令和密码)。这使它们完全不 适合使用在因特网时代。

ssh

为了解决这个问题,开发了一款新的协议,叫做 SSH(Secure Shell)。 SSH 解决了这两个基本的和远端主机安全交流的问题。首先,它要认证远端主机是否为它 所知道的那台主机(这样就阻止了所谓的“中间人”的攻击),其次,它加密了本地与远程主机之间 所有的通讯信息。

SSH 由两部分组成。SSH 服务器运行在远端主机上运行,在端口号22上监听将要到来的连接,而 SSH 客户端用在本地系统中,用来和远端服务器通信。

大多数 Linux 发行版自带一个提供 SSH 功能的软件包,叫做 OpenSSH,来自于 BSD 项目。一些发行版 默认包含客户端和服务器端两个软件包(例如,Red Hat),而另一些(比方说 Ubuntu)则只是提供客户端服务。为了能让系统接受远端的连接,它必须 安装 OpenSSH-server 软件包,配置,运行它,并且(如果系统正在运行,或者是在防火墙之后) 它必须允许在 TCP 端口号上接收网络连接。


小贴示:如果你没有远端系统去连接,但还想试试这些实例,则确认安装了 OpenSSH-server 软件包 ,则可使用 localhost 作为远端主机的名字。这种情况下,计算机会和它自己创建网络连接。


用来与远端 SSH 服务器相连接的 SSH 客户端程序,顺理成章,叫做 ssh。连接到远端名为 remote-sys 的主机,我们可以这样使用 ssh 客户端程序:

[me@linuxbox ~]$ ssh remote-sys


The authenticity of host 'remote-sys (192.168.1.4)' can't be


established.


RSA key fingerprint is


41:ed:7a:df:23:19:bf:3c:a5:17:bc:61:b3:7f:d9:bb.


Are you sure you want to continue connecting (yes/no)?


第一次尝试连接,提示信息表明远端主机的真实性不能确立。这是因为客户端程序以前从没有 看到过这个远端主机。为了接受远端主机的身份验证凭据,输入“yes”。一旦建立了连接,会提示 用户输入他或她的密码:

Warning: Permanently added 'remote-sys,192.168.1.4' (RSA) to the list


of known hosts.


me@remote-sys's password:


成功地输入密码之后,我们会接收到远端系统的 shell 提示符:

Last login: Sat Aug 30 13:00:48 2008


[me@remote-sys ~]$


远端 shell 会话一直存在,直到用户输入 exit 命令后,则关闭了远程连接。这时候,本地的 shell 会话 恢复,本地 shell 提示符重新出现。

也有可能使用不同的用户名连接到远程系统。例如,如果本地用户“me”,在远端系统中有一个帐号名 “bob”,则用户 me 能够用 bob 帐号登录到远端系统,如下所示:

[me@linuxbox ~]$ ssh bob@remote-sys


bob@remote-sys's password:


Last login: Sat Aug 30 13:03:21 2008


[bob@remote-sys ~]$


正如之前所讲到的,ssh 验证远端主机的真实性。如果远端主机不能成功地通过验证,则会提示以下信息:

[me@linuxbox ~]$ ssh remote-sys


@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@


@


WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!


@


@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@


IT IS POSSIBLE THAT SOMEONE IS DOING SOMETHING NASTY!


Someone could be eavesdropping on you right now (man-in-the-middle


attack)!


...


有两种可能的情形会提示这些信息。第一,某个攻击者企图制造“中间人”袭击。这很少见, 因为每个人都知道 ssh 会针对这种状况发出警告。最有可能的罪魁祸首是远端系统已经改变了; 例如,它的操作系统或者是 SSH 服务器重新安装了。然而,为了安全起见,第一个可能性不应该 被轻易否定。当这条消息出现时,总要与远端系统的管理员查对一下。

当确定了这条消息归结为一个良性的原因之后,那么在客户端更正问题就很安全了。 使用文本编辑器(可能是 vim)从文件~/.ssh/known_hosts 中删除废弃的钥匙, 就解决了问题。在上面的例子里,我们看到这样一句话:

Offending key in /home/me/.ssh/known_hosts:1


这意味着文件 known_hosts 里面某一行包含攻击型的钥匙。从文件中删除这一行,则 ssh 程序 就能够从远端系统接受新的身份验证凭据。

除了能够在远端系统中打开一个 shell 会话,ssh 程序也允许我们在远端系统中执行单个命令。 例如,在名为 remote-sys 的远端主机上,执行 free 命令,并把输出结果显示到本地系统 shell 会话中。

[me@linuxbox ~]$ ssh remote-sys free


me@twin4's password:


            total   used       free     shared buffers cached





Mem:        775536  507184   268352          0  110068 154596





-/+ buffers/cache: 242520  533016


Swap: 0 1572856 0 110068 154596





[me@linuxbox ~]$


有可能以更有趣的方式来利用这项技术,比方说下面的例子,我们在远端系统中执行 ls 命令, 并把命令输出重定向到本地系统中的一个文件里面。

[me@linuxbox ~]$ ssh remote-sys 'ls \*' > dirlist.txt


me@twin4's password:


[me@linuxbox ~]$


注意,上面的例子中使用了单引号。这样做是因为我们不想路径名展开操作在本地执行 ;而希望 它在远端系统中被执行。同样地,如果我们想要把输出结果重定向到远端主机的文件中,我们可以 把重定向操作符和文件名都放到单引号里面。

[me@linuxbox ~]$ ssh remote-sys 'ls * > dirlist.txt'


SSH 通道

当你通过 SSH 协议与远端主机建立连接的时候,其中发生的事就是在本地与远端系统之间 创建了一条加密通道。通常,这条通道被用来把在本地系统中输入的命令安全地传输到远端系统, 同样地,再把执行结果安全地发送回来。除了这个基本功能之外,SSH 协议允许大多数 网络流量类型通过这条加密通道来被传送,在本地与远端系统之间创建某种 VPN(虚拟专用网络)。

可能这个特性的最普遍使用是允许传递 X 窗口系统流量。在运行着 X 服务器(也就是, 能显示 GUI 的机器)的系统中,有可能在远端启动和运行一个 X 客户端程序(一个图形化应用程序), 而应用程序的显示结果出现在本地。这很容易完成,这里有个例子:假设我们正坐在一台装有 Linux 系统, 叫做 linuxbox 的机器之前,且系统中运行着 X 服务器,现在我们想要在名为 remote-sys 的远端系统中 运行 xload 程序,但是要在我们的本地系统中看到这个程序的图形化输出。我们可以这样做:

[me@linuxbox ~]$ ssh -X remote-sys


me@remote-sys's password:


Last login: Mon Sep 08 13:23:11 2008


[me@remote-sys ~]$ xload


这个 xload 命令在远端执行之后,它的窗口就会出现在本地。在某些系统中,你可能需要 使用 “-Y” 选项,而不是 “-X” 选项来完成这个操作。

scp 和 sftp

这个 OpenSSH 软件包也包含两个程序,它们可以利用 SSH 加密通道在网络间复制文件。 第一个,scp(安全复制)被用来复制文件,与熟悉的 cp 程序非常相似。最显著的区别就是 源或者目标路径名要以远端主机的名字,后跟一个冒号字符开头。例如,如果我们想要 从远端系统,remote-sys,的家目录下复制文档 document.txt,到我们本地系统的当前工作目录下, 可以这样操作:

[me@linuxbox ~]$ scp remote-sys:document.txt .


me@remote-sys's password:


document.txt


100%        5581        5.5KB/s         00:00


[me@linuxbox ~]$


和 ssh 命令一样,如果你所期望的远端主机帐户与你本地系统中的不一致, 则可以把用户名添加到远端主机名的开头。

[me@linuxbox ~]$ scp bob@remote-sys:document.txt .


第二个 SSH 文件复制命令是 sftp,正如其名字所示,它是 ftp 程序的安全替代品。sftp 工作起来与我们 之前使用的 ftp 程序很相似;然而,它不用明码形式来传递数据,它使用加密的 SSH 通道。sftp 有一个 重要特性强于传统的 ftp 命令,就是 sftp 不需要远端系统中运行 FTP 服务器。它仅仅要求 SSH 服务器。 这意味着任何一台能用 SSH 客户端连接的远端机器,也可当作类似于 FTP 的服务器来使用。 这里是一个样本会话:

[me@linuxbox ~]$ sftp remote-sys


Connecting to remote-sys...


me@remote-sys's password:


sftp> ls


ubuntu-8.04-desktop-i386.iso


sftp> lcd Desktop


sftp> get ubuntu-8.04-desktop-i386.iso


Fetching /home/me/ubuntu-8.04-desktop-i386.iso to ubuntu-8.04-


desktop-i386.iso


/home/me/ubuntu-8.04-desktop-i386.iso 100% 699MB 7.4MB/s 01:35


sftp> bye



小贴示:这个 SFTP 协议被许多 Linux 发行版中的图形化文件管理器支持。使用 Nautilus (GNOME), 或者是 Konqueror (KDE),我们都能在位置栏中输入以 sftp:// 开头的 URI, 来操作存储在运行着 SSH 服务器的远端系统中的文件。


Windows 中的 SSH 客户端

比方说你正坐在一台 Windows 机器前面,但是你需要登录到你的 Linux 服务器中,去完成 一些实际的工作,那该怎么办呢?当然是得到一个 Windows 平台下的 SSH 客户端!有很多这样 的工具。最流行的可能就是由 Simon Tatham 和他的团队开发的 PuTTY 了。这个 PuTTY 程序 能够显示一个终端窗口,而且允许 Windows 用户在远端主机中打开一个 SSH(或者 telnet)会话。 这个程序也提供了 scp 和 sftp 程序的类似物。

PuTTY 可在链接 http://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/ 处得到。

拓展阅读


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