ネットワークプロトコルについての楽しい話-講義3 | ifconfig：最も馴染みのある、なじみのないコマンドライン

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IPアドレスを確認する方法

前のセクションの最後に残された考えの質問は、IPアドレスを確認する方法を知っていますか？

インタビュアーがこの質問を聞くと、インタビュアーは自分が間違った部屋に行ったと感じることがよくあります。私は技術的な立場について面接をしていますが、そのような簡単な質問をするにはどうすればよいですか？

実際、コンピューターを研究した専門家がいない場合でも、コンピューターを逆さまに使用してシステムを再インストールした限り、ほとんどの人はこの質問に対する答えを知っています。Windowsではipconfig、Linuxではifconfigです。

LinuxでIPアドレスを確認する他のコマンドを知っていますか？答えはip addrです。この質問に答えられない場合は、Linuxをあまり使用していない可能性があります。

ifconfigとip addrの違いを知っていますか？これは、net-toolsとiproute2の「歴史的」な話です。3番目のセクションにたどり着きました。当面はこの詳細を理解する必要はありませんが、これは一般的な知識のポイントでもあります。

トリミングされた非常に小さなLinuxシステムにログインして、ifconfigコマンドもip addrコマンドもないことを想像してみてください。このシステムはまったく役に立たないと思いますか？この時点で、2つのツールnet-toolsとiproute2を自分でインストールできます。もちろん、ほとんどの場合、これらの2つのコマンドはシステムに付属しています。

インストール後、ip addrを実行しましょう。当然のことながら、次の内容が出力されます。

root@test:~# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
	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
	inet6 ::1/128 scope host
		valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
	link/ether fa:16:3e:c7:79:75 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
	inet 10.100.122.2/24 brd 10.100.122.255 scope global eth0
		valid_lft forever preferred_lft forever
	inet6 fe80::f816:3eff:fec7:7975/64 scope link
		valid_lft forever preferred_lft forever

このコマンドは、このマシン上のすべてのネットワークカードを表示します。ほとんどのネットワークカードにはIPアドレスが割り当てられていますが、これは必須ではありません。次の共有では、IPアドレスがない状況が発生します。

IPアドレス

IPアドレスは、オンラインのネットワークカードの通信アドレスであり、実際の家の番号と同じです。それは家の番号なので、誰もが同じになることはできません。そうでなければ、競合が発生します。たとえば、全員がユニット番号1001に電話をかけた場合、宅配便業者は場所を見つけることができません。したがって、コンピューターがネットワークアドレスの競合を引き起こすことがあり、インターネットにアクセスできない場合、そのほとんどはIPアドレスの競合です。

IPv4アドレス
上記の出力結果10.100.122.2はIPv4アドレスです。このアドレスがポイントに分割されている四个部分、每个部分8个bitようにIPアドレスの総数32位二进制数、総数4294967296（すなわち $2 ^ {32}$、42億）ヶ月。この方法で生成されたIPアドレスの数はすぐに不十分になり、2011年2月3日に最終的に使い果たされました。当時のIPアドレスを設計するときに、今日は非常に多くのコンピューターが存在することをどのようにして知るのですか。

IPv6アドレスは
十分ではないため、上記の出力にはinet6 fe80 :: f816：3eff：fec7：7975/64のIPv6があります。

IPv6アドレスの合計があり128位、一般的に使用されます。32个十六进制数たとえば、2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0373:7344次のようになります。 $16 ^ {32}$。

IPv6アドレスは、64ビット网络前缀と64ビットの2つの論理部分で構成されます主机地址。ホストアドレスは通常、呼び出される物理アドレスEUI-64（または64ビットの拡張一意識別子）に基づいて生成されます。

今ではそれで十分のようですが、誰が未来を知っていますか？

IPアドレスの分類
もともと32ビットのIPアドレスでは不十分で、5つのカテゴリに分類されていました。考えてみてください、アドレスを割り当てるときにそれは本当に贅沢でした。

ネットワークアドレスは、少なくとも当時設計されていた場合、カテゴリA、B、Cの2つの部分に主に分かれています。最初の部分はネットワーク番号で、後半の部分はホスト番号です。これは簡単に理解できます。6号機の全員が1001番です。私はコミュニティAの6号機の1001番で、あなたはコミュニティBの6号機の1001番です。

次の表は、アドレスA、B、およびCに含めることができるホストの数を詳細に示しています。以下では、この表を使用して何度も説明します。

カテゴリー	IPアドレス範囲	ホストの最大数	プライベートIPアドレスの範囲
あ	0.0.0.0-127.255.255.255	1 677 7214	10.0.0.0-10.255.255.255
B	128.0.0.0-191.255.255.255	6 5534	172.16.0.0-172.31.255.255
C	192.0.0.0-223.255.255.255	254	192.168.0.0-192.168.255.255

ここで恥ずかしいのは、クラスCアドレスに含めることができるホストの最大数が少なすぎて254しかないことです。設計した時は期待していなかったのではないかと心配していましたが、今ではインターネットカフェだけでは物足りないと思います。クラスBアドレスに含めることができるホストの最大数が多すぎます。60,000台を超えるマシンがネットワークの下に配置されており、平均的な企業は基本的にこの規模に到達できず、アイドルアドレスが無駄になっています。

CIDR（クラスレスドメイン間ルーティング）

したがって、无类型域间选路（Classless Inter Domain Routing）略称と呼ばれる妥協方法がありCIDRます。このアプローチは、いくつかのタイプのアドレスの元の設計を壊し、32ビットのIPアドレスを2つに分割し、ネットワーク番号を前に、ホスト番号を後ろに配置します。どこで分割しますか？注意すると、10.100.122.2 / 24、このIPアドレスにはスラッシュがあり、その後に24が続くことがわかります。この形式のアドレス表現はCIDRです。次の24は、32ビットのうち、最初の24ビットがネットワーク番号、最後の8ビットがホスト番号であることを意味します。

CIDRの存在と、それはブロードキャストアドレス、10.100.122.255。このアドレスが送信されると、10.100.122ネットワーク内のすべてのマシンがそれを受信できます。もう一つは、サブネットマスク、255.255.255.0。

サブネットマスクとIPアドレスのAND計算。バイナリに変換された最初の3つの255はすべて1です。ANDおよび任意の値はANDを取り、元の値なので、最初の3つの数値は変更されません。10.100.122です。次の0はバイナリ0に変換され、0と任意の値はANDであり、すべて0であるため、最後の数は0になり、これは合計10.100.122.0です。これはネットワーク番号です。ネットワーク番号を取得するには、サブネットマスクとIPアドレスのANDをビット単位で計算します。

パブリックIPアドレスとプライベートIPアドレス

日常業務では、A、B、Cを分類する必要はほとんどないため、長い間、多くの人がこの分類を忘れてCIDRだけを覚えています。ただし、パブリックIPアドレスとプライベートIPアドレスに注意してください。

上記の表を引き続き見ていきます。テーブルの右端の列は、プライベートIPアドレスセグメントです。私たちが通常目にするデータセンターでは、オフィス、自宅、または学校のIPアドレスは通常、プライベートIPアドレスセグメントです。これらのアドレスにより、組織内のIT担当者は自分で管理および割り当てを行うことができ、また繰り返すことができます。したがって、あなたの学校のプライベートIPアドレスセグメントは、私の学校のものと同じにすることができます。

それは、各コミュニティが独自の建物番号と家番号を持っているようなものです。あなたのコミュニティは6と呼ぶことができ、私たちのコミュニティも問題なく6と呼ばれます。ただし、セルを離れると、パブリックIPアドレスを使用する必要があります。888人民路と同様に国によって指定されており、888人民路と呼ぶことができる共同体はありません。

パブリックIPアドレスは組織によって割り当てられます。購入する必要があります。学校のユーザー向けのWebサイトを構築する場合は、学校のITスタッフにIPアドレスを教えてもらいます。ただし、NetEase 163のようなWebサイトを作成する場合は、世界中の人々がアクセスできるようにパブリックIPアドレスが必要です。

表の192.168.0.xは、最も一般的に使用されるプライベートIPアドレスです。自宅でWi-Fiを使用している場合は、IPアドレスが割り当てられます。一般的に、ご家庭のインターネットデバイスは256台以下なので、基本的には24台で十分です。/ 16のCIDRが表示されることもあります。これらの2つは最も一般的で、最も理解しやすいものです。

10進数を32ビットの2進数に変換する必要はありません。192.168.0がネットワーク番号の後にホスト番号が続くことは明らかです。多くの場合、ネットワーク全体の最初のアドレス192.168.0.1はプライベートネットワーク出口地址です。たとえば、ホームコンピューターがWi-Fiに接続されている場合、Wi-Fiルーターのアドレスは192.168.0.1で、192.168.0.255は广播地址です。このアドレスが送信されると、192.168.0ネットワーク全体のすべてのマシンがそれを受信できます。

しかし、これは常に当てはまるわけではありません。したがって、他の状況は理解しにくく、エラーが発生しやすいことがよくあります。

例：「間違いを犯しやすい」
CIDR 16.158.165.91/22のCIDRを見てみましょう。このネットワークの最初のアドレス、サブネットマスク、ブロードキャストアドレスを見つけます。

思いついたら16.158.165.1と書けば、あなたはとても間違っています。

/ 22は8の整数倍ではありません。これは扱いが難しく、最初はバイナリとしてのみ表示できます。16.158パーツは移動せず、上位16か所を占めます。中央の165は2進数で10100101になります。前の16ビットに加えて、残りの6ビットがあります。したがって、8ビット6前に、ネットワーク番号であり16.158.<101001>、<01>.91マシンの数。

最初のアドレスは16.158.<101001><00>.1、すなわち16.158.164.1です。マスクのサブネット255.255.<111111> <00>.0です、255.255.252.0。ブロードキャストアドレス16.158.<101001><11>.255、です16.158.167.255。

これら5つのタイプのアドレスのうち、別のタイプDはマルチキャストアドレスです。このタイプのアドレスを使用すると、特定のグループに属するすべてのマシンがアドレスを受信できます。社内の全員がメーリンググループに参加しているようです。メールを送信すると、このグループに参加するすべての人にメールが届きます。マルチキャストアドレスについては、VXLANプロトコルの説明時に後述します。

たくさん話して、私は上の出力のほんの一部について話しましたが、あなたはip addrを本当に理解していなかったと思いますか？その後、分析に行きます。

IPアドレスの背後にスコープがあります。eth0ネットワークカードの場合、これはグローバルであり、このネットワークカードは外部にあり、さまざまな場所からパケットを受信できることを示しています。loの場合、これはhostであり、このネットワークカードはローカル通信にのみ使用できることを示します。

LOの略ループバックとしても知られ、ループバックインターフェイス、127.0.0.1は、このアドレスに割り当てられる傾向にあります。このアドレスはローカル通信に使用され、カーネルによって処理された直後に返され、どのネットワークにも表示されません。

MACアドレス（Media Access Control Address）

MACアドレス（英語：メディアアクセスコントロールアドレス）、文字通りに変換され媒体存取控制位址、局域网地址（LANアドレス）、MACアドレス、イーサネットアドレス（イーサネットアドレス）または物理アドレス（物理アドレス）とも呼ばれ、に使用され确认网络设备位置的位址ます。OSIモデルでは、3番目のネットワーク層がIPアドレスを担当し、2番目のデータリンク層がMACアドレスを担当します。MACアドレスは、ネットワーク内のネットワークカードを一意にマークするために使用されます。デバイスに1つ以上のネットワークカードがある場合、各ネットワークカードは一意のMACアドレスを必要とし、それを持っています。

MACアドレスは、ネットワーク機器メーカーの時の燃焼によって生成される物理アドレス、ハードウェアアドレスと呼ばれ、网卡(Network lnterface Card)S」EPROM（単数または複数闪存芯片、典型的には、プログラムによって書き換え可能です）。コンピュータでは、IPアドレスとMACアドレスの両方がバイナリで表現され、IPアドレスは32ビット、MACアドレスは48ビットです。

MACアドレスの長さは48位(6个字节)通常、次のよう12个16进制数に表されます。たとえば、16進数の00-16-EA はIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）によって割り当てられ00-16-EA-AE-3C-40たMACアドレスであり、前6位16 進数のAE-3C-40です。。MACアドレスを変更しない限り、MACアドレスは世界で一意です。視覚的には、MACアドレスはIDカードのID番号のように一意です。行アドレスはIPリンク/エーテルであるBRD FF：FF：FF：FF：FF：FF、これはMACアドレスとして知られているにして、ネットワークカードの物理アドレスである、図。代表网络硬件制造商的编号后6位代表该制造商所制造的某个网络产品(如网卡)的系列号

fa:16:3e:c7:79:75十六进制6个byte

MACアドレスは、誤解されやすいアドレスです。MACアドレスはグローバルに一意であると言われているため、2つのネットワークカードが同じMACアドレスを持つことはなく、ネットワークカードはこのアドレスが作成されてからこのアドレスを保持します。多くの人がここで考えていますが、これはインターネット通信全体がMACアドレスを使用しているため、相手のMACアドレスを知っていれば、情報を渡すことができます。もちろん、これは機能しません。ネットワークパケットは、ある場所から別の場所に転送する必要があり、特定のアドレスに加えて、位置決め機能も必要です。家番号属性を持つIPアドレスには、リモートポジショニング機能があります。

たとえば、Bビルの6階にあるLiu Chaoに行って、杭州市No. 599 Wangshang Roadに行き、道の方向を尋ねると、尋ねられる人はどの建物がBであるかわからないが、Wangshang Roadへの道順を教えてくれる。でも人に聞いたらIDカード番号がどこにあるか知ってる？誰も知らないことが想像できます。

MAC地址更像是身份证，是一个唯一的标识。そのユニークな設計はネットワーキング用であり、異なるネットワークカードがネットワークに配置されている場合、競合を心配する必要はありません。ハードウェアの観点からは、異なるネットワークカードに異なるロゴが付いていることを確認してください。

MACアドレスは有一定定位功能的，只不过范围非常有限です。IPアドレスからは、Bビルの6階、杭州市No. 599 Wangshang Roadを見つけることができますが、それでも私を見つけることができません。うなり声を信頼できます。IDXXXXは誰ですか？それを聞いたとき、私は立ち上がって言った、それは私です。でも、もしあなたがどこにでもIDカードXXXXを呼んでいる上海にいるなら、私はその場にはいません、もちろん私は答えません、なぜなら私は杭州の上海にいないからです。

したがって、MACアドレスの通信範囲は比較的小さく、サブネットに限定されます。たとえば、MACアドレスを使用して、192.168.0.2 / 24から192.168.0.3/24にアクセスできます。サブネット間、つまり192.168.0.2/24から192.168.1.2/24に渡ると、MACアドレスは機能せず、IPアドレスが機能する必要があります。

ネットワーク機器の状態識別

MACアドレスを解析＜ BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP ＞したら、もう一度何をするのか見てみましょう。これが呼び出されnet_device flags、网络设备的状态标识。

UP表現网卡处于启动的状态; BROADCASTこれを表し网卡有广播地址，可以发送广播包、MULTICAST表現网卡可以发送多播包、LOWER_UP表現L1是启动的，也即网线插着呢。

MTU（最大伝送ユニット）

MTU1500の意味？どんなコンセプトですか？最大传输单元 MTU为1500，这是以太网的默认值。

前のセクションでは、ネットワークパケットはレイヤーごとにカプセル化されると述べました。MTUは、2層のMAC層の概念です。MAC層にはMACヘッダーがあり、イーサネットはMACヘッダーバンドテキストを組み合わせる必要があることを規定しており、1500バイトを超えることはできません。本文中にはIPヘッダ、TCPヘッダ、HTTPヘッダがあります。あなたがそれを置くことができない場合は、送信するために断片化する必要があります。

qdisc（キューイング規則、キューイング規則）

qdisc pfifo_fastどういう意味？qdiscのフルネームはqueueing discipline中国語排队规则です。カーネルがネットワークインターフェイスを介してパケットを送信する必要がある場合は、このインターフェイスに構成されているqdisc（キューイングルール）に従って、パケットをキューに追加する必要があります。

最も簡単qdisc市pfifo、それ不对进入的数据包做任何的处理、数据包采用先入先出的方式通过队列。

pfifo_fast少し複雑ですが、キューには3つのバンドが含まれています。各バンドでは、先入れ先出しルールが使用されます。
3つのバンドは優先順位が異なります。バンド0の優先順位が最も高く、バンド2の優先順位が最も低くなります。バンド0にデータパケットがある場合、システムは、バンド1とバンド2の間で同じように、バンド1のデータパケットを処理しません。

パケットは按照服务类型（Type of Service，TOS）被分配到三个波段（band）里面的です。TOSはIPヘッダーのフィールドで、現在のパケットの優先度が高いか低いかを表します。

キューは良いことです。後でクラウドコンピューティングでネットワークについて話すとき、多くのユーザーがネットワーク出口を共有します。このときのキューイング方法、各キューの厚さ、キューの処理速度を上げる方法について詳しく説明しますあなたが説明します。

まとめ

非常にシンプルに見えるコマンドはどうですか？このセクションを通じて、後で使用できる次の知識ポイントを覚えていただければ幸いです。

• IPはアドレスであり、測位機能があります。MACはIDカードであり、測位機能はありません。
• CIDRを使用して、それがローカルかどうかを判断できます。
• IPはパブリックIPとプライベートIPに分けられます。これに関連する後の章で「海外に行く」ことについて話します。

最後に、私はあなたに2つの思考質問を残します。

1. net-toolsとiproute2の「歴史」の話を知っていますか？
2. このセクションでは、IPアドレスを確認する方法について説明します。IPアドレスの取得方法を知っていますか？