Wraz ze zwiększaniem zapotrzebowania na szybsze łącza internetowe, ograniczenia wynikające z protokółu TCP zaczęły powoli dawać się ludziom we znaki. Problemem była bariera prędkości, którą ciężko było pokonać mając do dyspozycji domyślną formę nagłówka protokołu TCP. Było w nim zwyczajnie za mało miejsca, co zapoczątkowało jego rozbudowę kosztem ilości danych, które można było przesłać w pojedynczym segmencie. W tym wpisie skupię się głównie na dwóch opcjach jakie zostały dodane do nagłówka TCP, tj. dynamiczne skalowanie okien oraz znaczniki czasu, bo te dwa parametry nie mogą wręcz bez siebie istnieć, zwłaszcza gdy rozmawiamy o łączach pokroju 1 czy 10 gbit/s.

Protokół TCP jest tak zbudowany by zapewnić rzetelny transfer danych między dwoma komunikującymi się punktami. Z początku jednak, ta cecha tego protokołu powodowała marnowanie dość sporych ilości zasobów jeśli chodzi o przepustowość łącza. Stało się to widoczne przy większych prędkościach połączeń, gdzie skalowany był bufor (okno) TCP, co umożliwiło przesyłanie szeregu segmentów bez potrzeby czekania na ich potwierdzenie przez odbiorcę. To zwiększyło, co prawda, transfer danych ale pojawił się problem z zagubionymi pakietami.

Stawiając sobie środowisko testowe pod wireshark'a w celu analizy pakietów sieciowych, zauważyłem, że coś mi się nie zgadza odnośnie wielkości przesyłanych pakietów między interfejsami kontenerów LXC. Jakby nie patrzeć, środowisko testowe ma być odwzorowaniem środowiska produkcyjnego i w tym przypadku wszelkie zasady dotyczące, np. podziału danych na segmenty, muszą być takie same. Generalnie rzecz biorąc rozmiar pakietu powinien wynosić 1514 bajtów, a był parokrotnie większy. Okazało się, że jest to za sprawą odciążenia segmentacji w protokole TCP (TCP Segmentation Offload).

Podczas procesu kompilacji pakietów często zdarza się tak, że brakuje jakichś zależności, bez których dany pakietów nie chce się nam zbudować. W większości przypadków, system powinien nam podpowiedzieć jaki pakiet powinniśmy doinstalować. Nie zawsze jednak będzie to takie oczywiste i jedyne co nam zostanie zwrócone, to ścieżka danego pliku lub tylko jego nazwa. Nawet jeśli nie kompilujemy programów, to podczas zwykłego użytkowania komputera możemy potrzebować odnaleźć pakiet, który zawiera pewien określony plik binarny czy konfiguracyjny. Jak zatem odnaleźć się w gąszczu plików i katalogów by efektywnie ustalić pakiet, który zawiera interesujące nas pliki?

MTU (Maximum Transmission Unit) to maksymalna długość pakietu jaki może zostać przesłany przez sieć. Może ona wynosić do 64KiB ale większość punktów sieciowych, takich jak routery, wymusza o wiele mniejsze rozmiary pakietów. Domyślna wartość MTU dla protokołu Ethernet to 1500 bajtów, oczywiście bez nagłówka warstwy fizycznej, który ma dodatkowe 14 bajtów. Czasami te standardowe ustawienia mogą powodować problemy w przypadku pewnych konfiguracji sieci i gdy ich doświadczamy, przydałoby się zmienić rozmiar MTU przesyłanych pakietów.

O znacznikach czasu (timestamp) wspominałem już raz w ramach omawiania mechanizmu jakim jest bufor połączenia, a konkretnie rozchodziło się o skalowanie okien TCP. Generalnie rzecz biorąc, przy wyższych prędkościach, rzędu 1 gbit/s, nie ma innej opcji jak skorzystanie z opcji znaczników czasu, które są niejako rozszerzeniem czegoś co widnieje pod nazwą numery sekwencyjne . Z jednej strony może i mamy możliwość implementacji łącz o większej przepustowości ale z drugiej te znaczniki czasu w pakietach TCP mogą zagrozić bezpieczeństwu stacji roboczej.

Jeśli zastanawialiście się czym są numery sekwencyjne i potwierdzeń w strumieniach protokołu TCP, to nie jesteście jedyni, którym to zagadnienie spędza sen z powiek. Dlatego też poniżej postanowiłem opisać najdokładniej jak umiem proces jaki zachodzi przy przesyłaniu danych z jednego punktu sieciowego na drugi. Bez zaprzęgnięcia sniffera sieciowego raczej nie da się zrozumieć tego tematu i poniższy przykład zawiera szereg odwołań do programu wireshark.

Jakiś czas temu opisywałem jak zaprojektować swój własny firewall, wobec czego postanowiłem nieco bardziej pochylić się nad zagadnieniem stanów połączeń i je dokładniej przeanalizować. Ten wpis dotyczy głównie protokołu TCP, bo ten UDP jest bezpołączeniowy, więc nie ma tam żadnych stanów. Dodatkowo opiszę tutaj poszczególne flagi, które mogą zostać ustawione w pakietach zmieniając tym samym stan połączenia.

Czasem niektórzy ISP z jakiegoś bliżej nieokreślonego powodu blokują dostęp do internetu hostom zlokalizowanym za routerem czy innym komputerem udostępniającym połączenie sieciowe. ISP zwykle stara się blokować konkretną wartość pola TTL, która jest ustawiana w każdym przesyłanym przez nasze maszyny pakiecie. Innym sposobem zablokowania możliwości udostępniania internetu jest ograniczenie wartości pola TTL do jednego hopa wszystkim pakietom dochodzącym do routera od strony ISP. Jeśli mamy nieszczęście trafić na takiego providera, to warto wiedzieć, że przy pomocy iptables możemy ustawić/podbić/zmniejszyć czas życia pakietów, które docierają do routera zarówno od strony LAN jak i WAN i tym samym bez większego trudu możemy sobie poradzić z tą blokadą.

Każdy z nas ma router w domu, który potrafi rozdzielić sygnał na szereg komputerów w naszej sieci lokalnej. Jeśli z jakichś powodów nie chcemy posiadać w domu tego cuda techniki i chcielibyśmy mieć możliwość udostępniania połączenia internetowego za pośrednictwem innego komputera, to nic nie stoi nam na przeszkodzie by to zrobić. Taki komputer stacjonarny niczym się nie różni od routera, no może za wyjątkiem poboru prądu.