【网络通信与信息安全】之深入解析两台主机之间的通信过程和原理
2024-06-07 09:10:26
一、前言
- 本文通过在 Docker 容器中执行命令，来深入了解两台主机之间的通信过程。阅读完本文，您将熟悉以下内容：
- Docker 的基本操作；
- 创建 socket 并发送 HTTP 请求；
- 路由表、路由决策过程；
- ARP 协议、ARP 表更新过程；
- 本文也是【网络通信与信息安全】之深入解析从输入一个URL到页面加载完成的过程 的另一个角度的回答，将解决以下两个问题：
- 不同局域网的两台主机之间的通信过程；
- 同局域网内的两台主机之间的通信过程。
二、准备 Docker 环境
① 下载镜像
- 关于 Docker 的基础概念 (容器、镜像等)，可以参考：Docker 入门教程。
- 在启动 Docker 容器之前，需要先下载一个 Docker 镜像，这里使用 Ubuntu 系统镜像：
# docker pull <image>
docker pull ubuntu
② 首次启动
- 从镜像初始化并进入容器：
# docker run -it --name <container> <image>
docker run -it --name ubuntu ubuntu
- 参数说明：
- -i：让容器的标准输入保持打开，从而能够接受主机输入的命令；
- -t：为容器分配一个伪终端并绑定到容器的标准输入上，-i 和 -t 结合，可以在终端中和容器进行交互；
- –name：为容器起一个名字，方便后续操作该容器，否则每次都需要查找容器的 ContainerID。
- 需要注意的是，每次 run 都会重新创建一个新的容器。
在 Docker 的各个命令中，<container_id> 和 <container_name>、<image_id> 和 <image_name> 可以互换，本文统一使用 <container> 和 <image> 来指代这些参数。
③ 配置环境
- 在容器内执行以下命令，安装必要的工具：
apt-get update
apt-get install net-tools tcpdump iputils-ping
- 安装完成后，exit 退出容器。
④ 提交镜像
- 如果不小心删除了容器，容器内的所有更改也将丢失，因此使用 commit 命令来保存容器中的更改：
# docker commit -m <message> --author <author_info> <container> [<repo>[:<tag>]]
docker commit -m "Install packages" --author "elonz" ubuntu ubuntu:latest
- 列出所有的镜像，查看是否提交成功：
docker image ls
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
ubuntu latest a5d22784e35b About a minute ago 108MB
- 如果有多余的无用镜像，可以删除：
# <image> 可以是上面的 REPOSITORY(image_name) 或 IMAGE ID
docker image rm <image>
⑤ 删除容器
# docker rm <container>
docker rm ubuntu
- 查看当前所有容器，确认是否删除成功：
docker container ls --all
- 之后，重新启动容器：
# docker run -it --name <container> <image>
docker run -it --name ubuntu ubuntu
- 到这里为止，就完成所有的环境安装过程。
⑥ 退出容器
- 如果需要退出容器，可以在容器内执行：
exit
⑦ 再次启动容器
- 如果容器未启动 (Exited)，执行 start 命令：
# docker start -i <container>
docker start -i ubuntu
- 如果容器已启动 (Up)，执行 exec 命令：
docker exec -it <container> /bin/bash
- 容器是否启动，可以通过 docker container ls --all 查看。
三、应用层
- 当通过诸如 http.Get(“http://www.baidu.com/”) 这样的 API 向服务器发送请求时，其底层实现无非以下几个过程：
- 通过 DNS 协议将域名解析为 IP 地址；
- 通过操作系统提供的系统调用创建一个 socket 连接，这实际上是完成了 TCP 的三次握手过程；
- 通过 socket 连接以文本形式向服务端发送请求，在代码层面实际上是在向一个 socket 文件描述符写入数据，写入的数据就是一个 HTTP 请求。
- 可以直接在终端实现这个过程，只需要以下三行命令：
exec 3<> /dev/tcp/www.baidu.com/80
printf "GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\n\r\n" 1>& 3
cat <& 3
① 建立连接
- 首先进入容器，查看当前系统中的文件描述符：
cd /dev/fd && lltotal 0
dr-x------ 2 root root 0 March 18 13:06 ./
dr-xr-xr-x 9 root root 0 March 18 13:06 ../
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:06 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:06 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:06 2 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:06 255 -> /dev/pts/0
- 系统当前只有 /bin/bash 这一个进程，上面列出了该进程的 0、1、2、255 四个文件描述符：
- 文件描述符（file descriptor）是一个非负整数，从 0 开始，进程使用文件描述符来标识一个打开的文件；
- 系统为每一个进程维护了一个文件描述符表，表示该进程打开文件的记录表，而文件描述符实际上就是这张表的索引；当进程打开（open）或者新建（create）文件时，内核会在该进程的文件列表中新增一个表项，同时返回一个文件描述符，也就是新增表项的下标；
- 一般来说，每个进程最多可以打开 64 个文件，fd ∈ 0~63；在不同系统上，最多允许打开的文件个数不同，Linux 2.4.22 强制规定最多不能超过 1,048,576；
- 每个进程默认都有 3 个文件描述符：0 (stdin)、1 (stdout)、2 (stderr)。
- 执行以下命令，建立一个连接：
exec 3<> /dev/tcp/www.baidu.com/80
- 该命令创建了一个指向 tcp://www.baidu.com:80 的可读写的 socket，绑定到当前进程的 3 号文件描述符：
- exec {fd}< file：以只读的方式打开文件，并绑定到当前进程的 fd 号描述符；相应的，{fd}> 是以只写的方式打开文件；
- 打开 /dev/tcp/host/host/host/port 文件实际上是建立连接并返回一个 socket，Linux 中一切皆文件，所以可以对这个 socket 读写。
- 执行以下命令，可以看到已经和 www.baidu.com 成功建立了 socket 连接：
cd /dev/fd && ll # 或者：ll /proc/$$/fdtotal 0
dr-x------ 2 root root 0 March 18 13:06 ./
dr-xr-xr-x 9 root root 0 March 18 13:06 ../
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:08 0 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:08 1 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:08 2 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 13:11 255 -> /dev/pts/0
lrwx------ 1 root root 64 March 18 17:25 3 -> 'socket:[54134]' # 绑定在 3 号描述符
② 发送请求
- 向 www.baidu.com 发送一个 GET 请求，只需要向 3 号文件描述符写入请求报文 (格式)：
printf "GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\n\r\n" 1>& 3
- 说明：> 3：重定向到名为 3 的文件；>& 3：重定向到 3 号文件描述符。
③ 读取响应
- 读取 www.baidu.com 返回的响应：
cat <& 3
<!DOCTYPE html>
<!--STATUS OK--><html>
...
</html>
④ 关闭连接
# 关闭输入连接：exec {fd}<&-；关闭输出连接：exec {fd}>& -
exec 3<&- && exec 3>&-
- 这样就在 bash 中实现了 http.Get(“http://www.baidu.com/”)。
四、传输层
- 客户端使用 socket(), connect() 等系统调用来和远程主机进行通信。在底层，socket() 负责分配资源，connect() 实现了 TCP 的三次握手过程。
- Socket 通过 <源 IP、源 Port、目的 IP、目的 Port> 的四元组来区分 (实际上还有协议，TCP 或 UDP)，只要有一处不同，就是不同的 socket。因此，尽管 TCP 支持的端口号最多为 65535 个，但是每台机器理论上可以建立无数个 socket 连接。比如 HTTP 服务器只消耗一个 80 端口号，但可以和不同 IP:Port 的客户端建立连接，实际受限于操作系统的内存大小。
- 使用 netstat 命令可以查看当前系统中的所有 socket：
exec 3<> /dev/tcp/www.baidu.com/80 # 在容器中手动创建一个 socket
exec 4<> /dev/tcp/www.bing.com/80 # 同上，只是为了演示
netstat -natp
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 192.168.1.2:36384 110.242.68.4:80 ESTABLISHED 1/bash
tcp 0 0 192.168.1.2:44960 202.89.233.100:80 ESTABLISHED 1/bash
- netstat 命令 State 一列的取值：
- 三次握手阶段：
- 客户端：
| TCP 连接状态 | 含义 |
|---|---|
| SYN_SENT | 发送了连接请求，等待远端的确认（三次握手第 1 步的结果） |
| ESTABLISHED | socket 已经建立了连接 |
- 服务端：
| TCP 连接状态 | 含义 |
|---|---|
| LISTEN | 监听来自远程应用的 TCP 连接请求 |
| SYN_RECEIVED | 收到了连接请求并发送了确认报文，等待最终的确认（三次握手第 2 步的结果） |
| ESTABLISHED | socket 已经建立了连接，这是数据传输阶段的状态 |
- 四次挥手阶段：
- 客户端：
| TCP 连接状态 | 含义 |
|---|---|
| FIN_WAIT1 | 发送了连接终止请求，等待确认，通常持续时间较短 |
| FIN_WAIT2 | 发送了连接终止请求并收到了远程的确认，等待远程 TCP 的连接终止请求，这个状态表明远程在收到此 socket 的连接终止请求后，没有立刻关闭它的 socket |
| CLOSING | 发送了连接终止请求后，收到了远程的连接终止请求，正在等待远程对连接终止请求的确认，这个状态表明双方同时进入关闭状态 |
| TIME_WAIT | 等待足够的时间，以确保远程 TCP 收到其连接终止请求的确认 |
| CLOSED | socket 已经没有连接状态 |
- 服务端：
| TCP 连接状态 | 含义 |
|---|---|
| CLOSE_WAIT | 收到了远程的连接终止请求，正在等待本地的应用程序发出连接终止请求 |
| LAST_ACK | 等待先前发送的连接终止请求的确认，只有在发送连接终止请求前先收到了远程的连接终止请求时，才会进入此状态 |
| CLOSED | socket 已经没有连接状态 |
五、网络层
- 网络层的功能是路由与寻址，数据包在网络层是一跳一跳地传输的，从源节点到下一个节点，直到目的节点，形成一个链表式的结构。
- 当数据包到达网络中的一个节点时，该节点会检查数据包的目的 IP 地址，如果不是自己的 IP 地址，就根据路由表决定将数据包发送给哪个网关。
① 路由表
- 电脑、手机、路由集等都可以视为网络层的一个节点 (或一台主机)，每个节点都有一个路由表。网络层的节点通过路由表来选择下一跳地址 (next hop address)。
- Ubuntu 系统可以通过以下命令查看路由表：
route -n
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.1.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
192.168.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0
- 路由表由一组规则组成，每条规则包含以下字段：
- Destination：目的地址，可以是主机地址或网络地址，常见的是网络地址；
- Gateway：网关地址；
- Genmask：目的地址的子网掩码；
- Iface：网卡名；
- Others…
- 当 Destination 为 0.0.0.0 时，其 Gateway 为当前局域网的路由器 / 网关的 IP 地址。当 Gateway 为 0.0.0.0 时，表示目的机器和当前主机位于同一个局域网内，它们互相连接，任何数据包都不需要路由，可以直接通过 MAC 地址发送到目的机器上。
- 通过 Destination 和 Genmask 可以计算出目的地址集。例如对于下面的表项，其含义为“所有目的 IP 地址在 192.168.1.0 ~ 192.168.1.255 范围内的数据包，都应该发给 0.0.0.0 网关“。
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
192.168.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0
- 当 Genmask 为 255.255.255.255 时，代表这条规则的 Destination 不再是一个网络地址，而是一个网络中的一台特定主机，这样的规则可能对应一条点对点信道 (Point to Point Tunnel)。
- 路由表中的规则可以手动指定，也可以通过路由协议来交换周围网络的拓扑信息、动态更新。
② 路由决策过程
- 当一个节点收到一个数据包时，会根据路由表来找到下一跳的地址。具体而言，系统会遍历路由表的每个表项，然后将目的 IP 和子网掩码 Genmask 作二进制与运算，得到网络地址，再判断这个地址和表项的 Destination 是否匹配：
- 如果只有一个匹配项，直接将数据包发送给该表项的网关 Gateway；
- 如果有多个匹配项，则选择子网掩码最长的那个规则，然后发送给对应的网关；
- 如果没有匹配项，则将数据包发送给默认网关；
- 上面最后一种情况实际上不会出现，因为路由表中包含了下面这条规则：
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.1.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
- 任何目的 IP 和全 0 的 Genmask 作与运算，一定会得到全 0 的 Destination，这保证所有未知的目的 IP 都会发送给当前局域网的默认网关 (比如路由器)，由后者决定下一跳的地址。
③ 案例分析
- ping www.baidu.com 的路由决策过程；
- ping 局域网的另一台主机 的路由决策过程；
- 对于以下的路由表，路由器会如何转发目标 IP 为 128.75.43.16 和 192.12.17.10 的数据包？
Destination Gateway Genmask
128.75.43.0 A 255.255.255.0
128.75.43.0 B 255.255.255.128
192.12.17.5 C 255.255.255.255
default D 0.0.0.0
- 结果分析：
- 目标 IP 位于外部网络，默认会发给本局域网的路由器，路由器连接外部网络，知道该如何转发数据包，例如交给更高一级的运营商网关；
- 同局域网的主机交换数据不需要网关或路由器，直接发给交换机，交换机根据 Mac 地址发送到对应的主机；
- A and D，128.75.43.16 匹配了前两条规则，相应的 Destination 均为 128.75.43.0，数据包会发送给具有最长子网掩码的网关，192.12.17.10 没有匹配任何 Destination，数据包发送给默认网关。
六、数据链路层
① ARP 协议
- 当网络层选择一个特定 IP 的主机作为下一跳时，如何将数据包正确的发送给该主机？这里需要在数据包外面加上下一跳的硬件地址 (MAC)，在数据包的整个传输过程中，目的 MAC 地址每一跳都在变，但目的 IP 地址不变。
- 如何根据 IP 地址找到相对应的 MAC 地址？这需要使用 ARP 协议 (Address Resolution Protocol，地址解析协议)。每台主机都设有一个 ARP 高速缓存表，记录本局域网内各主机的 IP 地址到 MAC 地址的映射。
- 执行以下命令可以查看主机的 ARP 缓存表：
arp -a
localhost (192.168.1.1) at bc:5f:f6:df:d8:19 on en0 ifscope [ethernet]
localhost (192.168.1.102) at 14:7d:da:32:8d:17 on en0 ifscope [ethernet]
- ARP 高速缓存是自动更新的，当主机 A 向本局域网的主机 B 发送数据包时，如果 ARP 高速缓存中没有主机 B 的硬件地址，就会自动运行 ARP 协议，找出 B 的硬件地址，并更新高速缓存，过程如下：
- 主机 A 在局域网内广播一个 ARP 请求分组，内容为：“我的 IP 是 IP_A，硬件地址是 MAC_A，我想知道 IP 地址为 IP_B 的主机的硬件地址“；
- 主机 B 接受到此请求分组后，如果要查询的 IP 地址和自己的 IP 地址一致，就将主机 A 的 IP 地址和 MAC 地址的对应关系记录到自己的 ARP 缓存表中，同时会发送一个 ARP 应答 (单播)，内容为：“我的 IP 地址是 IP_B，硬件地址是 MAC_B”；
- 其他主机的 IP 地址和要查询的 IP 地址不一致，因此都丢弃此请求分组；
- 主机 A 收到 B 的 ARP 响应分组后，同样将主机 B 的 IP 地址和 MAC 地址的对应关系记录到自己的 ARP 缓存表中。
- ARP 协议只用于局域网中，不同局域网之间通过 IP 协议进行通信。
② ARP 协议抓包
- 首先，需要另一个终端来监听容器内的网络请求，假设已经通过 docker start 启动了一个容器，使用 docker exec 命令来创建一个新的终端会话：
docker exec -it ubuntu /bin/bash # 宿主机执行
- 为了便于表示，将一开始 docker start 创建的容器终端记为 A，docker exec 创建的记为 B，在终端 B 内执行以下命令，监听网络请求：
tcpdump -nn -i eth0 port 80 or arp
- 随后，在终端 A 中执行以下命令，触发 ARP 协议更新：
# arp -d <ip> && ping www.baidu.com
arp -d 192.168.1.1 && ping www.baidu.com
- 其中，arp -d 命令可以删除一条 ARP 映射记录，这里需要将 替换为容器的网关 IP 地址，有许多方法可以获取容器的网关地址：
- [容器内] 执行 route -n 命令，查看 Destination 为 0.0.0.0 时对应的 Gateway；
- [宿主机] 执行 docker network inspect bridge，查看 IPAM - Config - Gateway。
- 在终端 A 中有以下输出，表示 ping 命令执行成功：
PING www.a.shifen.com (110.242.68.3) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 110.242.68.3 (110.242.68.3): icmp_seq=1 ttl=37 time=19.7 ms
64 bytes from 110.242.68.3 (110.242.68.3): icmp_seq=2 ttl=37 time=22.7 ms
64 bytes from 110.242.68.3 (110.242.68.3): icmp_seq=3 ttl=37 time=21.8 ms
- 在终端 B 中，可以看到 ARP 协议包的内容：
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
17:04:43.847963 ARP, Request who-has 192.168.1.1 tell 192.168.1.2, length 28
17:04:43.848058 ARP, Reply 192.168.1.1 is-at 02:43:21:c4:75:58, length 28
17:04:53.009573 ARP, Request who-has 192.168.1.2 tell 192.168.1.1, length 28
17:04:53.009746 ARP, Reply 192.168.1.2 is-at 02:43:ac:11:00:02, length 28
- 可以看到，这里有两次 ARP 请求与应答，第一次是容器 (192.168.1.2) 广播查询网关 (192.168.1.1) 的 MAC 地址，第二次是网关 (192.168.1.1) 广播查询容器 (192.168.1.2) 的 MAC 地址。
七、两台主机的通信过程
① 不同局域网的两台主机
- 以主机 ping 一个域名为例，过程如下：
- [主机] [应用层] 通过 DNS 协议获取域名的 IP 地址；
- [主机] [网络层] 构造 IP 数据包，源 IP 为本机 IP，目的 IP 为域名 IP；
- [主机] [网络层] 根据路由表，选择下一跳的 IP 地址，即当前局域网的网关；
- [主机] [链路层] 根据 ARP 表，查找网关 IP 的 MAC 地址；在 IP 数据包外面包一层 MAC 地址；
- [局域网] 根据 MAC 地址，上一步的报文最终会发送到当前局域网的网关；
- [网关] [网络层] 网关查看数据包的目的 IP 地址，重复上述 2～3 步，继续发给下一跳；
- [互联网] 中间经过若干个下一跳主机，最终数据包发送到域名所在的网络中心的网关；
- [网关] [网络层] 网络中心的网关查看数据包的目的 IP 地址，根据路由表发现目的 IP 对应的 Gateway 为 0.0.0.0，这表明目的机器和自己位于同一个局域网内；
- [网关] [链路层] 根据 ARP 表，查找目的 IP 的 MAC 地址，构造链路层报文；
- [局域网] 根据 MAC 地址，上一步的报文最终会发送到目的主机；
- [目的主机] [网络层] 目的主机查看数据包中的目的 IP，发现是给自己的，解析其内容，过程结束。
② 同局域网内的两台主机
- 两台主机通过网线、网桥或者交换机连接，就构成了一个局域网。网桥或交换机的作用是连接多台主机，隔离不同的端口，每个端口形成单独的冲突域。当主机连接到网桥或交换机端口的时候，这些设备会要求主机上报 MAC 地址，并在设备内保存 MAC 地址与端口的对应关系。
- 同局域网内的两台主机进行通信时，只需要根据 ARP 协议获取目的主机的 MAC 地址，构造链路层报文。报文会经过网桥或交换机，后两者根据目的 MAC 地址，在 MAC 地址表里查询目的端口，然后将报文从目的端口转发给对应的主机。
- 注意：
- 交换机是链路层的设备，主要根据 MAC 地址进行转发、隔离冲突域；不具有路由功能，不记录路由表，这类设备也称为二层交换机，如果只使用二层交换机、不使用路由器来构建局域网，需要为交换机和每台主机分配同属于一个子网的静态 IP。
- 路由器工作在 OSI 的第三层网络层，记录路由表，并以此控制数据传输过程。
- 有些交换机也具有路由功能，记录了路由表，能够简化路由过程、实现高速转发，这类设备也称为三层交换机。
③ 同局域网内的两台主机，目的主机有多个 IP
- 问题：如果目的主机 B 为自己新增了一个 IP，同局域网的主机 A ping 主机 B 的这个 IP 能 ping 通吗？答案是不能，原因是主机 A ping 主机 B 时，根据路由表会将报文发给默认网关，但是网关的路由表里并没有主机 B 新增加的 IP 信息。
- 可以做实验验证一下：分别启动两个容器 A、B（参数 --cap-add NET_ADMIN：打开网络配置权限）：
docker run -it --name ubuntu --cap-add NET_ADMIN ubuntu # 容器 A
docker run -it --name ubuntu_2 --cap-add NET_ADMIN ubuntu # 容器 B
- 在容器 B 内执行以下命令，新增一个 IP 地址 192.168.1.55：
ifconfig lo:3 192.168.1.55/16
- 查看容器 B 的 IP 配置，可以看到新增了一个 lo:3 接口：
ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 # 这里是默认 IPinet 192.168.1.2 netmask 255.255.0.0 broadcast 192.168.255.255ether 02:42:ac:11:00:03 txqueuelen 0 (Ethernet)RX packets 9 bytes 726 (726.0 B)RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0lo:3: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 # 这里是新增的 IPinet 192.168.1.55 netmask 255.255.0.0loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
- 在容器 A 内尝试 ping 192.168.1.55，发现无法 ping 通，解决办法是修改容器 A 的路由表，执行以下命令，手动新增一条规则：
# route add -host <destination> gw <gateway>
route add -host 192.168.1.55 gw 192.168.1.2
- 其中，destination 参数是容器 B 新增的 IP 地址；gateway 参数是容器 B 的默认 IP 地址，也就是上面 ifconfig 命令输出的 eth0 接口的 IP 地址，这条规则的含义是“所有目的 IP 是 192.168.1.55 的数据包都发给 192.168.1.2”。
- 容器 A 内执行 route -n，查看路由表：
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.1.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
192.168.1.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0
192.168.1.55 192.168.1.2 255.255.255.255 UGH 0 0 0 eth0
- 这个时候再从容器 A 中 ping 容器 B 的新 IP，就可以 ping 通：
ping 192.168.1.55
PING 192.168.1.55 (192.168.1.55) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.55: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.589 ms
64 bytes from 192.168.1.55: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.291 ms
64 bytes from 192.168.1.55: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.669 ms
...
- 如果在执行 ping 命令前，先在容器 B 执行 tcpdump，会看到如下输出：
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
08:36:28.819409 ARP, Request who-has 192.168.1.1 tell 192.168.1.3, length 28
08:36:38.987179 ARP, Request who-has 81b3a9d0f060 tell 192.168.1.3, length 28
08:36:38.987296 ARP, Reply 81b3a9d0f060 is-at 02:43:ac:11:00:03 (oui Unknown), length 28
08:36:38.987537 IP 192.168.1.3 > 192.168.1.55: ICMP echo request, id 17, seq 1, length 64
08:36:38.987585 IP 192.168.1.55 > 192.168.1.3: ICMP echo reply, id 17, seq 1, length 64
08:36:40.019291 IP 192.168.1.3 > 192.168.1.55: ICMP echo request, id 17, seq 2, length 64
08:36:40.019410 IP 192.168.1.55 > 192.168.1.3: ICMP echo reply, id 17, seq 2, length 64
...
- 其中，192.168.1.1 是网关 IP，192.168.1.3 是容器 A 的 IP，81b3a9d0f060 是容器 B 的 ContainerID。上面的输出依次表示：容器 A 通过 ARP 协议查询网关的 MAC 地址；容器 A 通过 ARP 协议查询容器 B 的 MAC 地址；容器 B 发出 ARP 应答；容器 A 发送 ICMP 请求、容器 B 应答。
七、总结
- Docker：
- 在 Docker 的各个命令中，<container_id> 和 <container_name>、<image_id> 和 <image_name> 可以互换；
- docker run 会重新创建一个新的容器，docker start 可以进入已经启动的容器。
- Socket：
- 每个进程默认都有 0、1、2、255 四个文件描述符；
- 系统用 socket 来表示一个连接，socket 会绑定到进程的一个文件描述符，可以使用 open、write 系统调用来向远程主机发送请求、读取响应；
- Socket 通过 <源 IP、源 Port、目的 IP、目的 Port> 的四元组来区分，只要有一处不同，就是不同的 socket；
- netstat -natp：查看当前系统中的所有 socket。
- 路由表：
- route -n：查看路由表；
- Destination 为 0.0.0.0 时，Gateway 为默认网关；
- Gateway 为 0.0.0.0 时，Destination 为当前局域网的网络地址；
- Genmask 为 255.255.255.255 时，Destination 为一个网络中的一台特定主机。
- ARP 表：
- arp -a：查看 ARP 缓存表；
- arp -d ：删除一条 ARP 记录。
- 通信过程：
- 不同局域网的主机，数据包会在网络层经过若干个下一跳 (当前局域网的默认网关 - 运营商网关 - 目的主机所在的数据中心网关)，最终发送给目的主机所在的局域网：
- 同局域网内的主机，只需要通过 ARP 协议获取目的主机的 MAC 地址，报文在数据链路层经由网桥或交换机转发给目的主机；
- 交换机不具有路由功能，属于二层设备；有些交换机为了提升效率而记录路由表，属于三层设备。
【网络通信与信息安全】之深入解析两台主机之间的通信过程和原理相关推荐
- Linux两台主机之间建立信任关系
Linux两台主机之间建立信任关系 一般用ssh命令访问另一台机器,或者用scp命令从别的机器拷贝数据和文件,都要输入对应账户的密码.而在两台机器之间建立信任关系,则可以省略输入密码的过程. 一 : ...
- Linux 两台主机之间建立信任关系方式及基本原理
前言: 去年学过一段时间的现代密码学,最近在配置github, Linux主机之间建立信任关系的时候都用到了其中一些知识,所以刚好整理一下,想直接看操作方式的可直接拉到下面 密码学基本知识 一 现代密 ...
- #两台主机之间通信时为什么要用IP地址，而不直接用硬件地址？
两台主机之间通信时为什么要用IP地址,而不直接用硬件地址? 既然在网络链路上传送的数据帧最终是用硬件地址来寻找目的主机,为什么还要用IP地址进行通信,为什么不直接是用硬件地址进行通信? 首先要 ...
- 两台计算机直连通信过程,教大家两台电脑网线直连传输的技巧
我们总有需要把一台电脑的资料传输到另一台电脑的时候,其实我们可以让两台电脑共享局域网,通过网线直连来达到传输的目的,下面来看看小编是怎么操作的吧. 1.设置电脑IP,首先打开下图界面,点击本地连接. ...
- 一些计算两台主机之间进行socket通信的延迟的小程序
最后更新于2021年6月1日 11:06:11 2021年5月26日 16:44:07:HTTP.TCP和Socket的概念和原理及其区别 iPerf图形化工具Jperf图文使用教程 Measurin ...
- 两个主机之间如何通信
同一局域网内通信:用ARP来解决 地址解析协议ARP解决这个问题的方法是在主机ARP高速缓存中应存放一个从IP地址到硬件地址的映射表,并且这个映射表还经常更新动态. 每一个主机都设有一个ARP高速缓存 ...
- linux服务器拷贝目录文件夹,linux两台服务器之间文件/文件夹拷贝
linux两台服务器之间文件/文件夹拷贝 跨服务器拷贝需要用到的命令是scp. ----------------------拷贝文件夹--------------------------------- ...
- ROS实现两台计算机之间的网络通信
转载: https://blog.csdn.net/banzhuan133/article/details/77825445 1.准备工作 两台装有ROS的笔记本,并知道他们的IP地址和主机名. 主机 ...
- 要在某一房间中两台计算机之间,关于局域网、广域网和互联网的组建和因特网的接入，回答下列问题。要在某一房间中两台计算机之间实现网络通信，下列方法不可行的是...
集市交易中的叫卖声和敲击声是最一种特殊的民俗现象,局域建和接入间中计算机之间实其共同特点为 网广网为什么有人会产生心理困扰() 牙周组织在受到异常的力作用其损伤一直存在,域网因特房但也会有组织修复 ...
最新文章
- python PILLOW
- python在读写文件之前需要创建文件对象-python读取或写入文件
- 写一个逻辑清晰的startActivityForResult(),拒绝来回扒拉代码
- class com.sun.jersey.core.impl.provider.entity.XMLJAXBElementProvider$Text
- Android listview addHeaderView 和 addFooterView 详解
- 玩玩机器学习1——ubuntu16.04 64位安装TensorFlow GPU+python3+cuda8.0+cudnn8.0
- 【TensorFlow】TensorFlow函数精讲之tf.contrib.layers.l1regularizer()-12_regularizer(lambda)
- 网 络 欺 骗 技 术
- c# 循环给数组每个元素加个逗号_C#规范整理集合和Linq
- （转）被AI改变的风投模式：数据驱动使效率提高10倍
- weblogic安装及部署
- JavaScript 详解（表单验证，JSON，JS事件，JS函数）
- 你无法访问计算机,计算机无法访问,您可能没有权限使用网络资源.请与这台服务器的管理员联系的解决办法...
- pytorch学习五、深度学习计算
- ResponseBodyAdvice的使用
- 最新Uniapp开发的多端影视APP+对接苹果CMS
- Socks5代理Socks5 Proxy
- 计算机秋招必备！杭州互联网大厂企业整理清单！
- 【解决方法】Win10还原默认打开方式图标
- 电路板上的这些标志你都知道是什么含义吗？