# 網路相關 command ## 簡介 最早 net-tools 起源於 BSD（在 1980 年代，BSD 開發了現代網際網路的雛形——BSD TCP/IP 堆疊。為了管理這個堆疊，開發者編寫了一系列工具），他提供了自己的一些 command 包含： 1. `ifconfig`: 網卡設定 2. `route`: 路由管理 3. `arp`: arp 快取 4. `ipmaddr`: 多播成員 5. `netstat`: 連線統計 但在 Linux 2.2 之後，推出自己的 `iproute2` 使用者工作集。 主要因為通訊機制的落後 (ioctl vs. Netlink)，net-tools 依賴的是 ioctl 系統調用和讀取 /proc/net 檔案。這種方式效率低，且難以擴充。當 Linux 核心引入了高級路由、多路由表、策略路由時，ioctl 已經無法負荷這些複雜的資訊交換。 | **功能目的 (Purpose)** | **現代工具 (iproute2)** | **傳統工具 (net-tools)** | **核心觀察/設定重點** | | --- | --- | --- | --- | | **網卡位址與狀態** | `ip addr` | `ifconfig` | IP 位址、子網遮罩、網卡狀態 (UP/DOWN)。 | | **連結層 (L2) 資訊** | `ip link` | `ifconfig` | MAC 位址、MTU 設定、虛擬介面管理。 | | **路由表管理** | `ip route` | `route` / `netstat -r` | 靜態路由、預設閘道 (Gateway)、策略路由。 | | **ARP / 鄰居快取** | `ip neigh` | `arp` | L2 與 L3 位址映射表 (ARP Table)。 | | **多播成員資格** | `ip maddr` | `ipmaddr` | 網卡加入的多播組 (Multicast Group)。 | | **Socket 連線狀態** | `ss` | `netstat` | 監聽埠、建立的 TCP/UDP 連線、PID 關聯。 | | **通訊協定統計** | `nstat` | `netstat -s` | 核心 SNMP 計數器 (如 SYN Cookies)。 | | **網路隧道 (Tunnel)** | `ip tunnel` | `iptunnel` | GRE、IPIP 等隧道封裝設定。 | | **網橋 / 交換機** | `bridge` | `brctl` | Linux Bridge 設定 (舊工具屬於 `bridge-utils`)。 | | **流量控制 / QoS** | `tc` | (無對等) | 頻寬限制、延遲模擬 (Linux 流量控制核心)。 | 但還是有些工具像是 `ping` or `traceroute` 還在用，這類工具屬於 `iputils` 或單獨的套件，它們的核心是發送 ICMP 封包，與管理介面或路由表的 iproute2 是不同維度的功能。 Ubuntu 為了簡化伺服器與桌面的網路配置，又多了一層管理指令： * `nmcli` (Network Manager CLI)：這是桌機版或具有 NetworkManager 的 Server 最強大的工具。它可以管理 WiFi、VPN 與乙太網路切換 * `nmtui`：nmcli 的文字圖形化版本（TUI），如果你不想背指令，這個很好用 * `netplan`：這是 Ubuntu 18.04 之後的標準網路設定工具。你修改 /etc/netplan/*.yaml 後，需要執行 sudo netplan apply 才會生效 ### ifconfig ```bash adl@adl-D630MT:~$ ifconfig enp0s31f6: flags=4163 mtu 1500 inet 192.168.169.90 netmask 255.255.255.0 broadcast 0.0.0.0 ether 88:d7:f6:56:6f:64 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 33336364 bytes 35531193350 (35.5 GB) RX errors 1133360 dropped 8696 overruns 0 frame 566680 TX packets 12031595 bytes 4914630505 (4.9 GB) TX errors 0 dropped 4 overruns 0 carrier 0 collisions 0 device interrupt 16 memory 0xdf100000-df120000 ``` 基本上如上當例子： 1. 介面 * `enp0s31f6`: 這是介面名稱。在現代 Ubuntu 中採用「可預測網路介面名稱」，這代表這張網卡插在 PCI 匯流排的特定位置 * `flags=4163`: * UP: 網卡已啟動 * BROADCAST: 支援廣播 * RUNNING: 網卡已連接線路且正在運作（通常代表有偵測到物理載波） * MULTICAST: 支援多播 * `mtu 1500`: 最大傳輸單元。乙太網路標準通常是 1500 bytes，超過此大小的封包會被切分（Fragmentation） 2. 位址資訊 (Layer 2 & 3) * `inet 192.168.169.90`: 網卡的 IPv4 位址 * `netmask 255.255.255.0`: 子網路遮罩 * `broadcast 0.0.0.0`: (注意) 這裡顯示 `0.0.0.0` 通常代表該介面沒有正確設定廣播位址，標準 `/24` 網段通常應為 `192.168.169.255` * `ether 88:d7:f6:56:6f:64`: 網卡的物理 MAC 位址 * `txqueuelen 1000`: 傳送隊列長度 3. 流量統計 (Traffic Stats) * RX/TX info，包含 * errors 封包損壞或格式錯誤 * dropped: 核心緩衝區滿了或是因為防火牆規則被丟棄的封包 * overruns: 硬體接收速度跟不上軟體處理速度，導致資料溢位 * frame: 底层物理層出現幀錯誤（常見於線路老化或電磁干擾） * collisions: 網路衝突次數。在全雙工（Full-duplex）切換式網路中，這通常應為 0 4. `device interrupt / memory`: 該網卡在硬體層級使用的中斷號與記憶體映射位址 其他常見 command 像是 1. `sudo ifconfig XXX down/up`: 開關網卡 2. `sudo ifconfig 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255`: 手動設定 IP 3. `sudo ifconfig hw ether AA:BB:CC:DD:EE:FF`: 甚至可以修改 MAC 4. `sudo ifconfig mtu 1400`: 調整 MTU 5. `sudo ifconfig promisc (關閉則加個負號：-promisc)`: 如果你要用 tcpdump 或 Wireshark 抓取所有經過網卡的封包（不論目的地是否為自己） 6. `ifconfig -a`: 列出所有網卡，預設只顯示啟用的 ### ethtool `ethtool` 用於查詢與控制網路介面卡的控制器（Controller）與實體層（PHY）參數（L1/L2）。它直接與網卡驅動程式溝通，獲取硬體級別的統計數據。 基礎包含查看硬體基本狀態 ```bash adl@adl-D630MT:~$ sudo ethtool enp0s31f6 Settings for enp0s31f6: Supported ports: [ TP ] Supported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full 1000baseT/Full Supported pause frame use: Symmetric Receive-only Supports auto-negotiation: Yes Supported FEC modes: Not reported Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full 1000baseT/Full Advertised pause frame use: Symmetric Receive-only Advertised auto-negotiation: Yes Advertised FEC modes: Not reported Link partner advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full 1000baseT/Full Link partner advertised pause frame use: Symmetric Link partner advertised auto-negotiation: Yes Link partner advertised FEC modes: Not reported Speed: 1000Mb/s Duplex: Full Auto-negotiation: on Port: Twisted Pair PHYAD: 1 Transceiver: internal MDI-X: off (auto) Supports Wake-on: pumbg Wake-on: d Current message level: 0x00000007 (7) drv probe link Link detected: yes ``` * Supported ports: TP 代表 Twisted Pair（雙絞線），也就是我們常見的 RJ45 網孔。如果支援光纖，這裡會出現 FIBRE * Supported link modes：這張網卡原生支援的所有速率 * Supported pause frame use：流量控制 (Flow Control) 能力。當網路塞車時，網卡是否支援暫停傳送。Symmetric 是對等傳收，Receive-only 是只收暫停指令 * Supports auto-negotiation: Yes：硬體是否支援「自動協商」。這能讓兩台設備見面時自動討論出最高共識速率 * Supported FEC modes：前向錯誤更正 (Forward Error Correction)。通常在 25G/100G 高速網路或光纖才有用，1G 網卡通常顯示 Not reported * 宣傳規格區 (Advertised)： ... * 對端（隊友）狀態區 (Link partner)： ... * 當前連線狀態 (Current Status) * `Speed: 1000Mb/s`： * 目前的實際傳輸速率。 * `Duplex: Full`： * 目前是全雙工（可同時收發）。如果是 `Half`，代表收發會互撞，效能會減半。 * `Auto-negotiation: on`： * 目前的自動協商功能是開啟的。 * `Port: Twisted Pair`： * 目前使用的物理介面是雙絞線。 * `PHYAD: 1`： * 實體層位址。這是主機板 CPU 用來跟網卡晶片（PHY）通訊的內部編號，一般維運不太需要理它。 * `Transceiver: internal`： * 收發器類型。`internal` 代表收發功能整合在網卡主晶片內。 * `MDI-X: off (auto)`： * 線路自動跳線。早期接電腦對電腦要用跳線（Crossover），現在網卡會自動偵測並切換邏輯電路。`off` 通常指目前是正常直連模式。 * `Supports Wake-on: pumbg / Wake-on: d`： * 遠端喚醒 (WoL)。`d` (disabled) 代表目前關閉中；`g` (magic packet) 代表支援用魔術封包喚醒。 * `Current message level`： * 驅動程式的除錯訊息等級。一般預設是 7 (drv probe link)，代表只記錄基本的偵測資訊。 * `Link detected: yes`： * 物理連線偵測。最直觀的欄位，`yes` 代表物理電訊號有接通。 或者我們可以查詢硬體統計數據，例如可以看 L1 實體層的錯誤： ```bash adl@Twinkle:~$ sudo ethtool -S enp6s0f1 | grep -E "crc_errors|symbol_errors|length_errors|align_errors" rx_crc_errors: 0 rx_length_errors: 0 rx_long_length_errors: 0 rx_short_length_errors: 0 ``` * `rx_crc_errors` (最常見)： * 意義：封包內容在傳輸過程中變形，導致校驗碼不符。 * 原因：網路線品質太差（如 Cat 5 硬跑 1G）、接頭氧化、環境電磁干擾、或是網卡電路老化。 * `rx_symbol_errors`： * 意義：實體層編碼錯誤。 * 原因：通常是線路極度不穩定或兩端時鐘同步（Clocking）出問題。 * `rx_missed_errors`： * 意義：封包抵達了但網卡緩衝區已滿，來不及收。 * 原因：通常是系統處理速度太慢或 CPU 負載過高 除了查詢，ethtool 還能強制更改硬體行為： 1. 降低速度 2. 調整 Ring Buffer 3. 管理硬體加速 (Offload) 4. ... ### ss `ss` 看的是「軟體層（Socket）」的狀態，而 `ethtool` 看的是「硬體/驅動層（NIC）」的表現。`ss` 取代了舊的 `netstat`，它直接從核心（Kernel）的 TCP/UDP 協定棧中抓取資訊 (L4)。 | **選項** | **名稱** | **說明** | | --- | --- | --- | | **`-t`** | **TCP** | 只看 TCP 連線。 | | **`-u`** | **UDP** | 只看 UDP 連線。 | | **`-l`** | **Listening** | 只看「正在監聽」的埠號（預設不顯示監聽中的）。 | | **`-a`** | **All** | 顯示所有連線（包含建立中、監聽中、已關閉的）。 | | **`-n`** | **Numeric** | 不解析服務名稱（顯示 80 而不是 http），**實驗時必加，速度更快**。 | | **`-p`** | **Process** | 顯示是哪個 **PID / 程式名稱** 在使用這個 Socket。 | | **`-e`** | **Extended** | 顯示更詳細的資訊（例如 inode, uid）。 | | **`-i`** | **Internal** | 顯示核心內部的 TCP 參數（RTT, CWND, MSS 等）。 | ### nstat 它直接讀取核心的 SNMP 計數器，速度極快，且支援「增量顯示」，他是 `netstat -s` 的代替品，他可以看的比 `netstat` 的訊息還多，是因為會從 `/proc` 底下的文件拿資訊。 {{< image src="image.png" alt="[nstat](https://linux-audit.com/system-administration/commands/nstat/)" caption="[nstat](https://linux-audit.com/system-administration/commands/nstat/)" >}} `nstat` 預設會讀取上次執行後的「增量」，並將歷史紀錄存在 `/etc/nstat.history`，基本 Option 包含： ```bash kola:~$ nstat -h Usage: nstat [OPTION] [ PATTERN [ PATTERN ] ] -h, --help this message -a, --ignore ignore history -d, --scan=SECS sample every statistics every SECS -j, --json format output in JSON -n, --nooutput do history only -p, --pretty pretty print -r, --reset reset history -s, --noupdate don't update history -t, --interval=SECS report average over the last SECS -V, --version output version information -z, --zeros show entries with zero activit ``` 1. `-a`: `nstat` 預設看上次執行 `nstat` 中間增加多少，`-a` 可以看開機到現在所有累計數值 2. `-z`: 看所有指標，因為預設不顯示為 0 的數值 3. `-s`: 顯示增量，但不更新歷史紀錄 最後面 PATTERN 可以接一些不同的指標名稱，像是： 1. `TcpExtSyncookiesSent`: 送出的 SYN Cookies 數量，如果這個數字在跳動，代表系統偵測到 SYN Flood 並開始抵抗 2. `TcpExtTCPBacklogDrop`: 因為 TCP 隊列滿了而丟棄的封包 3. `TcpExtListenDrops`: 核心無法為新連線建立 Socket。通常代表 `accept()` 隊列已滿 4. ... `nstat` man page 沒寫有哪些指標可以用，因為 `nstat` 只是搬運工，他不定義數據，這些指標是來自核心 Network Stack Counter，每個版本核心可能不一樣，核心主要用 `NET_INC_STATS` 等 Macro 紀錄指標。 核心的 `/proc` 檔案系統介面（如 `/proc/net/netstat`）會定期將這些內部變數轉換為文字，供使用者空間（User Space）讀取。