TCP/IP-Verbindungen
In diesem Kapitel lernst du, wie du mit Linux Netzwerkverbindungen aufbaust und mit anderen Rechnern kommunizierst. Du wirst lernen, wie du die IP-Adresse deines Computers herausfindest, wie du andere Rechner im Netzwerk anpingst, Dateien mit wget herunterlädst und mit curl APIs abfragst. Außerdem wirst du lernen, wie du mit netcat chatten kannst.
Stelle zuerst sicher, dass du keinen Ordner geöffnet hast. Um sicherzugehen, drücke einfach den Shortcut für »Ordner schließen«: StrgK und dann F. Dein Workspace sollte jetzt ungefähr so aussehen:
Schließe die linken Seitenleiste, indem du StrgB drückst, um mehr Platz zu haben. Öffne als nächstes das Terminal, indem du den Shortcut StrgJ drückst. Dein Workspace sollte jetzt ungefähr so aussehen:
Du kannst das Terminal auch maximieren, indem du auf den Pfeil in der rechten oberen Ecke des Terminals klickst. Die linke Seitenleiste kannst du jederzeit mit StrgB ein- und ausblenden.
1. Eigene IP-Adresse herausfinden
ifconfig kennen.
Um die IP-Adresse deines Computers herauszufinden, gib einfach den Befehl ifconfig ein und drücke Enter:
ifconfig
Du solltest nun folgende Ausgabe sehen:
Zu sehen sind zwei Netzwerkadapter:
-
eth0(»Ethernet«) mit der IP-Adresse172.17.0.12, der mit dem Internet verbunden ist -
lo(»Loopback«) mit der IP-Adresse127.0.0.1, der nur für lokale Verbindungen genutzt wird
eth0 ist wahrscheinlich anders als die hier gezeigte. Das ist in Ordnung – es ist nur ein Beispiel. Merk dir deine IP-Adresse für dieses Tutorial oder schreib sie dir auf.
Du siehst außerdem die MAC-Adresse deines Netzwerkadapters (ether), die Broadcast-Adresse (broadcast)
und die Subnetzmaske (netmask) sowie die Gesamtmenge der bisher übertragenen Daten (RX bytes für »received« und TX bytes für »transmitted«).
Es kann sein, dass du statt eines eth0-Adapters einen anderen Netzwerkadapter hast, z.B. enp0s3 oder auch wlp2s0, falls du über WLAN verbunden bist. Das ist in Ordnung – die Befehle funktionieren genauso.
2. Andere Rechner anpingen
ping kennen.
Um zu überprüfen, ob du andere Rechner erreichen kannst, kannst du den
Befehl ping verwenden. Gib einfach ping gefolgt von der IP-Adresse eines anderen Rechners ein.
Wir verwenden in diesem Beispiele die IP-Adresse von Googles DNS-Server:
ping 8.8.8.8
Anschließend solltest du eine Ausgabe wie diese sehen:
Der Befehl ping sendet ICMP-Pakete an die angegebene IP-Adresse und wartet auf eine Antwort.
Wenn du eine Antwort bekommst, bedeutet das, dass du den anderen Rechner erreichen kannst.
Die Pakete werden im Abstand von einer Sekunde gesendet, bis du den Befehl mit
StrgC abbrichst.
Die Angabe, die du unter »time« siehst, ist die Zeit in Millisekunden, die das Paket benötigt hat, um zum Ziel zu gelangen und zurück. Umso kleiner die Zeit, desto besser ist die Verbindung: im Bild oben beträgt die Zeit ca. 5,3 ms.
Wenn du deinen eigenen Rechner anpingst, sollte die »Roundtrip Time« sehr gering sein, da die Pakete nicht das lokale Netzwerk verlassen müssen:
ping 127.0.0.1
Wie du siehst, ist die »Roundtrip Time« mit ca. 0,05 ms sehr viel kleiner:
Wenn wir hingegen einen Server anpingen, der etwas weiter entfernt ist, z.B. einen Server in Peru, dann ist die »Roundtrip Time« etwas höher:
ping rubiomonocoat.pe
Die Roundtrip Time beträgt jetzt ca. 14,5 ms:
google.com oder rubiomonocoat.pe, angeben.
Die Domain wird dann mit Hilfe eines DNS-Servers in eine IP-Adresse aufgelöst.
3. Den Pfad von IP-Paketen verfolgen
traceroute kennen.
Um den Pfad zu einem anderen Rechner im Netzwerk zu verfolgen, kannst du den Befehl traceroute verwenden.
Gib einfach traceroute gefolgt von der IP-Adresse oder Domain des anderen Rechners ein:
traceroute -q 1 8.8.8.8
-q 1 hinzugefügt, um nur ein Paket pro Hop zu senden und damit die Ausgabe etwas übersichtlicher zu machen.
Anschließend solltest du eine Ausgabe wie diese sehen:
Um traceroute zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, dass jedes IP-Paket eine sogenannte »Time To Live« (TTL) hat. Diese TTL gibt an,
wie viele Hops von einem zum nächsten Rechner maximal durchlaufen werden dürfen, bevor das Paket verworfen wird.
traceroute funktioniert, indem es zuerst ein Paket mit TTL 1 an den Zielrechner sendet.
Das Paket wird wegen der geringen TTL beim ersten Router verworfen, der dann eine Fehlermeldung
zurücksendet. traceroute weiß nun, dass der erste Router auf dem Weg zum Zielrechner ist
und gibt seine IP-Adresse und ggfs. den Hostnamen aus.
Anschließend erhöht traceroute die TTL auf 2 und sendet das Paket erneut.
Dieses Mal wird das Paket den ersten Router passieren und beim zweiten Router verworfen.
traceroute wiederholt diesen Vorgang, bis das Paket den Zielrechner erreicht.
Ein Stern * in der Ausgabe bedeutet, dass der Router das Paket verworfen hat, ohne eine Fehlermeldung zurückzusenden, weshalb hier keine IP-Adresse angezeigt werden kann.
Eine ausführlichere Erklärung findest du in diesem Blogpost von David Varghese.
4. Dateien herunterladen
wget kennen.
Um Dateien aus dem Internet herunterzuladen, kannst du den Befehl wget verwenden.
Gib einfach wget gefolgt von der URL der Datei ein, die du herunterladen möchtest:
wget https://github.com/begilbert-sys/2048-in-C/raw/main/main.c
Du solltest sehen, wie die Datei main.c heruntergeladen wird:
Du solltest jetzt eine Datei main.c in deinem aktuellen Verzeichnis haben:
Es handelt sich um ein Mini-Spiel, das in der Programmiersprache C programmiert worden ist. Du kannst es mit dem Befehl gcc kompilieren und anschließend ausführen.
gcc main.c -o 2048 -lncurses -lm
ncurses und math, weshalb wir dem Compiler mit den Option -lncurses und -lm mitteilen, dass er diese Bibliotheken einbinden soll.
Das Spiel ist jetzt kompiliert und kann mit dem Befehl ./2048 ausgeführt werden:
./2048
Du kannst das Spiel mit den Pfeiltasten steuern und mit StrgC beenden.
5. Mit APIs interagieren
curl kennen.
Du kannst auch Dateien herunterladen, indem du den Befehl curl verwendest. Der Unterschied zwischen wget und curl ist, dass curl standardmäßig den Inhalt der Datei im Terminal ausgibt, während wget die Datei speichert. curl eignet sich auch gut, um mit Webseiten und APIs zu kommunizieren. Gib den folgenden Befehl ein, um eine Webseite Datei mit curl herunterzuladen, wie es auch ein Webbrowser tun würde:
curl https://gymnasiumsteglitz.de | less
Verwende die Pfeiltasten, um durch die Webseite zu scrollen, und drücke Q, um less zu beenden.
Du kannst curl auch verwenden, um dir die HTTP-Header anzuschauen, die ein Webserver zurücksendet:
curl -I https://gymnasiumsteglitz.de
curl ist ein sehr mächtiges Werkzeug, um mit Webseiten und APIs zu kommunizieren. Ein Beispiel für eine API ist die »Cat Facts« API, die dir zufällige Fakten über Katzen zurückgibt:
curl https://catfact.ninja/fact
Die Ausgabe ist etwas schwer zu lesen:
Die Antwort ist im JSON-Format formatiert. Dieses Format einigt sich hervorragend, um es in einem Programm oder Skript zu verarbeiten. Du kannst die Ausgabe auch mit jq formatieren, einem Werkzeug, das JSON-Daten in einer schönen und übersichtlichen Form ausgibt:
curl -s https://catfact.ninja/fact | jq
-scurl übergeben, um die Fortschrittsanzeige zu deaktivieren.
Die Ausgabe ist jetzt viel übersichtlicher:
Du kannst die Abfrage beliebig oft wiederholen und solltest jedesmal einen zufälligen, neuen Fakt über Katzen erhalten.
Es gibt eine Vielzahl von APIs, die du mit curl abfragen kannst. Manche davon sind frei zugänglich, aber einige benötigen einen API-Schlüssel. Die Dokumentation der API sollte dir sagen, wie du den Schlüssel erhältst und wie du ihn in deinen Abfragen verwendest. Jemand hat sich die Mühe gemacht und eine Liste von Public APIs zusammengestellt, die du durchsuchen kannst.
6. ASCII-Kino
telnet kennen, den du aber gar keinen Fall verwenden solltest, um Verbindungen zu anderen Servern aufzubauen. Wir verwenden ihn hier nur, um die ASCII-Version von Star Wars zu schauen.
Früher gab es den Befehl telnet, um Verbindungen zu anderen Servern aufzubauen. Dieser Befehl ist jedoch unsicher, da die Verbindung unverschlüsselt ist und Passwörter im Klartext übertragen werden. Wir verwenden ihn heutzutage nur noch für einen einzigen Zweck: um die ASCII-Version von Star Wars zu schauen. Gib einfach den folgenden Befehl ein:
telnet towel.blinkenlights.nl
Du kannst jetzt die ASCII-Version von Star Wars sehen:
Da telnet etwas umständlich zu beenden ist, drücke einfach auf die Mülltonne in der rechten oberen Ecke des Terminals, um das Terminal zu schließen und anschließend auf das Pluszeichen, um ein neues Terminal zu öffnen.
7. Chatten mit netcat
netcat kennen. Achtung: Partnerarbeit! Hierfür brauchst du eine zweite Person, die ebenfalls Zugriff auf einen eigenen Workspace hat.
Findet zunächst beide eure IP-Adressen heraus, indem ihr den Befehl ifconfig eingebt. Merkt euch eure IP-Adresse oder schreibt sie euch auf.
In diesem Beispiel hat der erste Rechner die IP-Adresse 172.17.0.12 und der zweite Rechner die IP-Adresse 172.17.0.13.
Einer von euch beiden ist der Server und der andere der Client. Der Server öffnet einen Port, auf dem der Client sich verbinden kann. Der Client verbindet sich dann mit dem Server. Nehmen wir mal an, links ist der Server und rechts ist der Client. Der Server öffnet den Port 1234:
netcat -l -p 1234
Die Parameter -l und -p 1234 bedeuten, dass netcat auf dem Port 1234 (-p 1234) lauschen soll (-l steht für »listen«). Der Server (links) wartet jetzt darauf, dass sich ein Client verbindet:
Anschließen verbindet sich der Client (rechts) mit dem Server:
netcat 172.17.0.12 1234
Der Client verbindet sich mit dem Server unter der angegeben IP-Adresse auf dem Port 1234.
Sobald die Verbindung hergestellt ist, könnt ihr miteinander chatten! Ihr könnt nun Nachrichten hin- und herschicken. Wenn ihr fertig seid, könnt ihr die Verbindung beenden, indem ihr auf beiden Rechnern StrgC drückt.
netcat ist es eigentlich nicht, zu chatten. Man kann es verwenden, um ohne Protokoll oder Verschlüsselung Daten zwischen zwei Rechnern zu übertragen.
8. Zusammenfassung
In diesem Kapitel hast du gelernt, wie du mit Linux Netzwerkverbindungen aufbaust und mit anderen Rechnern kommunizierst. Du hast gelernt, wie du die IP-Adresse deines Computers herausfindest, wie du andere Rechner im Netzwerk anpingst, Dateien mit wget herunterlädst und mit curl APIs abfragst. Außerdem hast du gelernt, wie du mit netcat chatten kannst.