你想通过执行ping google.com来判断网络连通性么?我想你这是在侮辱方教授。本篇是《荒岛余生》系列第五篇,网络篇,但不会教你fq。其余参见:

Linux之《荒岛余生》(一)准备篇

Linux之《荒岛余生》(二)CPU篇

Linux之《荒岛余生》(三)内存篇

Linux之《荒岛余生》(四)I/O篇

看着kali linux上百个网络命令,我陷入了沉思。专业的网络命令实在是太多了,如果要罗列,上千个也是有的。个人不是渗透测试工作者,大部分功能只知皮毛。所以本文是非常浅显的技术总结,仅聚焦工作中常用到的一些Linux命令。

由于nio的普及,ck10k的问题已经成为过去式。现在随便一台服务器,就可以支持数十万级别的连接了。那么我们来算一下,100万的连接需要多少资源。

首先,每一个连接都是文件句柄,所以需要文件描述符数量支持才行,每一个socket内存占用15k-20k之间,这样,仅维护相应socket,就需要20G内存;而广播一个1KB的消息需要占用的带宽为1000M

查看当前系统的连接

如何看当前系统有多少连接呢?可以使用netstat结合awk进行统计。如下脚本,统计了每一种状态的tcp连接数量

# netstat -antp | awk '{a[$6]++}END{ for(x in a)print x,a[x]}'
LISTEN 41
CLOSE_WAIT 24
ESTABLISHED 150
Foreign 1
TIME_WAIT 92

但如果你在一台有上万连接的服务器上执行这个命令,你可能会等上很长时间。所以,我们有了第二代网络状态统计工具:netstat => ss(可别和那个越狱工具搞混了)。

# ss -s
Total: 191 (kernel 220)
TCP:   5056 (estab 42, closed 5000, orphaned 3, synrecv 0, timewait 5000/0), ports 3469
...

netstat属于net-tools工具集,而ss属于iproute。其命令对应如下,是时候和net-tools说Bye了。

用途net-toolsiproute
统计ifconfigss
地址netstatip addr
路由routeip route
邻居arpip neigh
VPNiptunnelip tunnel
VLANvconfigip link
组播ipmaddrip maddr

ss命令

基本使用

我们按照使用场景来看下ss的用法。

查看系统正在监听的tcp连接

ss -atr 
ss -atn #仅ip

查看系统中所有连接

ss -alt

查看监听444端口的进程pid

ss -ltp | grep 444

查看进程555占用了哪些端口

ss -ltp | grep 555

显示所有udp连接

ss -u -a

查看TCP sockets,使用-ta选项
查看UDP sockets,使用-ua选项
查看RAW sockets,使用-wa选项
查看UNIX sockets,使用-xa选项

和某个ip的所有连接

ss dst 10.66.224.130
ss dst 10.66.224.130:http
ss dst 10.66.224.130:smtp
ss dst 10.66.224.130:443

显示所有的http连接

ss  dport = :http

查看连接本机最多的前10个ip地址

netstat -antp | awk '{print $4}' | cut -d ':' -f1 | sort | uniq -c  | sort -n -k1 -r | head -n 10

Recv-Q和Send-Q

注意ss的执行结果,我们说明一下Recv-Q和Send-Q。

这两个值,在LISTENESTAB状态分别代表不同意义。一般,正常的应用程序这两个值都应该为0(backlog除外)。数值越大,说明问题越严重。

LISTEN状态

  • Recv-Q:代表建立的连接还有多少没有被accept,比如Nginx接受新连接变的很慢
  • Send-Q:代表listen backlog值

ESTAB状态

  • Recv-Q:内核中的数据还有多少(bytes)没有被应用程序读取,发生了一定程度的阻塞
  • Send-Q:代表内核中发送队列里还有多少(bytes)数据没有收到ack,对端的接收处理能力不强

查看网络流量

查看流量

有很多工具可以看网络流量,但我最喜欢sar。sar是linux上功能最全的监控软件。如图,使用sar -n DEV 1即可每秒刷新一次网络流量。

当然,你也可以使用ifstat、nload、iptraf等命令查看。然而数据来源,还是来自我们的/proc目录

watch cat /proc/net/dev

查看占流量最大的IP

有时候我们发现网络带宽占用非常高,但我们无法判断到底流量来自哪里。这时候,iftop就可以帮上忙了。如图,可以很容易的找出流量来自哪台主机。


当你不确定内网的流量来源,比如有人在压测,api调用不合理等,都可以通过这种方法找到他。

抓包

tcpdump

当我们需要判断是否有流量,或者调试一个难缠的netty应用问题,则可以通过抓包的方式去进行进一步的判断。在Linux上,可以通过tcpdump命令抓取数据,然后使用Wireshark进行分析。

tcpdump -i eth0 -nn -s0 -v port 80
  • -i 指定网卡进行抓包
  • -n 和ss一样,表示不解析域名
  • -nn 两个n表示端口也是数字,否则解析成服务名
  • -s 设置抓包长度,0表示不限制
  • -v 抓包时显示详细输出,-vv、-vvv依次更加详细

1)加入-A选项将打印ascii ,-X打印hex码。

tcpdump -A -s0 port 80

2)抓取特定ip的相关包

tcpdump -i eth0 host 10.10.1.1
tcpdump -i eth0 dst 10.10.1.20

3)-w参数将抓取的包写入到某个文件中

tcpdump -i eth0 -s0 -w test.pcap

4)tcpdump支持表达式,还有更加复杂的例子,比如抓取系统中的get,post请求(非https)

tcpdump -s 0 -v -n -l | egrep -i "POST /|GET /|Host:"

更多参见
https://hackertarget.com/tcpdump-examples/

抓取的数据,使用wireshark查看即可。

http抓包

抓包工具将自身当作代理,能够抓取你的浏览器到服务器之间的通讯,并提供修改、重放、批量执行的功能。是发现问题,分析协议,攻击站点的利器。常用的有以下三款:

  • Burpsuite (跨平台)
  • Fiddle2 (Win)
  • Charles (Mac)

坏事要偷偷的干哦。

流量复制

你可能需要使你的生产环境HTTP真实流量在开发环境或者预演环境重现,这样就用到了流量复制功能。
有三个工具可供选择,个人倾向于Gor。

  • Gor
  • TCPReplay
  • TCPCopy

连接数过多问题

根据TCP/IP介绍,socket大概包含10个连接状态。我们平常工作中遇到的,除了针对SYN的拒绝服务攻击,如果有异常,大概率是TIME_WAIT和CLOSE_WAIT的问题。
TIME_WAIT一般通过优化内核参数能够解决;CLOSE_WAIT一般是由于程序编写不合理造成的,更应该引起开发者注意。

TIME_WAIT

TIME_WAIT是主动关闭连接的一方保持的状态,像nginx、爬虫服务器,经常发生大量处于time_wait状态的连接。TCP一般在主动关闭连接后,会等待2MS,然后彻底关闭连接。由于HTTP使用了TCP协议,所以在这些频繁开关连接的服务器上,就积压了非常多的TIME_WAIT状态连接。

某些系统通过dmesg可以看到以下信息。

__ratelimit: 2170 callbacks suppressed
TCP: time wait bucket table overflow
TCP: time wait bucket table overflow
TCP: time wait bucket table overflow
TCP: time wait bucket table overflow

通过ss -s命令查看,可以看到timewait已经有2w个了。

ss -s
Total: 174 (kernel 199)
TCP:   20047 (estab 32, closed 20000, orphaned 4, synrecv 0, timewait 20000/0), ports 10785

sysctl命令可以设置这些参数,如果想要重启生效的话,加入/etc/sysctl.conf文件中。

# 修改阈值
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 50000 
# 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
#启用timewait 快速回收。这个一定要开启,默认是关闭的。
net.ipv4.tcp_tw_recycle= 1   
# 修改系統默认的TIMEOUT时间,默认是60s
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10

测试参数的话,可以使用 sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 这样的命令。如果是写入进文件的,则使用sysctl -p生效。

CLOSE_WAIT

CLOSE_WAIT一般是由于对端主动关闭,而我方没有正确处理的原因引起的。说白了,就是程序写的有问题,属于危害比较大的一种。

我们拿"csdn 谐音太郎"遇到的一个典型案例来说明。

代码是使用HttpClient的一个使用片段。在这段代码里,通过调用in.close()来进行连接资源的清理。但可惜的是,代码中有一个判断:非200状态的连接直接返回null。在这种情况下,in连赋值的机会都没有,当然也就无法关闭,然后就发生了连接泄漏。

所以,HttpClient的正确关闭方式是使用其api:abort()

其他常用命令

应用软件

# 断点续传下载文件
wget -c $url
# 下载整站
wget -r -p -np -k $url
# 发送网络连接(常用)
curl -XGET $url
# 传输文件
scp
sftp
# 数据镜像备份
rsync

检测工具

# 连通性检测
ping google.com
# 到对端路由检测
tracepath google.com
# 域名检测
dig google.com
nslookup google.com
# 网络扫描工具
nmap
# 压力测试
iperf
# 全方位监控工具(好东西)
nmon

配置工具

# 停止某个网卡
ifdown
# 开启某个网卡
ifup
# 多功能管理工具 
ethtool

压力测试

wrk
ab
webbench
http_load

多功能工具

# 远程登录
telnet
ssh
nc
# 防火墙
iptables -L

结尾

除了基本的工具,本文提到的很多网络命令,都不是预装的,需要使用yum自行安装。网络编程方面的学习,我觉得,读一下《TCP/IP详解 卷1:协议》这本书,然后写几个Netty应用就可以了。我这里找到了一本在线的,不用花钱买了。
http://www.52im.net/topic-tcpipvol1.html?mobile=no

如果想要更加深入,可以选择:

  • 《TCP/IP详解 卷1:协议》
  • 《UNIX网络编程》
  • 《Netty权威指南》

NIO我们已经在I/O篇提起了,在此不再做详细介绍。等你碰到所谓的拆包粘包问题,遇到心跳和限流问题,甚至遇到了流量整形问题,那么证明你离一个专业的网络编程程序员越来越近了。