第17章：网络系统

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第17章：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 数据包到网络主机

  • 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。

17.1 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。

17.1.1 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 ICMP 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。

17.1.2 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 需要经过的路由，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。

17.1.3 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，是以太网接口，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 inetaddr 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，而不是独立主机，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。

17.2 网络中传输文件

如果不能通过网络来传输文件，那么要网络有什么用呢？有许多程序可以用来在网络中传送数据。我们先讨论两个，随后的章节里再介绍几个。

17.2.1 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（它的原始版本）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。

17.2.2 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。

17.2.3 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。这些特性在其优秀的命令手册中有着详尽地说明。

17.3 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。

17.3.1 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 服务端运行在远端主机上，在端口 22 上监听收到的外部连接，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端两个软件包（例如 Red Hat），而另一些（比方说 Ubuntu）则只提供客户端。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，或者系统在防火墙之后）它必须允许在 TCP 端口 22 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。想要连接到名叫 remote-sys的远端主机，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 known_hosts 文件的第一行包含那个冲突的钥匙。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一种 VPN（虚拟专用网络）。

可能这个特性的最普遍的用法是允许传递 X 窗口系统流量。在运行着 X 服务端的系统（也就是，能显示 GUI 的机器）上，能登录远端系统并运行一个 X 客户端程序（一个图形化应用），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名为 linuxbox 的 Linux 系统前，且系统中运行着 X 服务端，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 ~]

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。

17.3.2 scp 和 sftp

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 remote-sys 远端系统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，如果所需的远端主机帐户名与本地系统中的不一致，那么你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 文件复制程序是 sftp，顾名思义，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 服务端。它仅仅需要 SSH 服务端。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：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 服务端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？当然是找一个 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。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。

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