linux网路工具、网络、网络编程、网络库、网络内核学习（一）
2017-06-04 12:53
309 查看
1.域名服务
1.首先家里是无线网，ifconfig（interface接口参数，好记），可以看到三个接口的参数，eth0以太网，lo0(loopback环回），wlan0看名字就是无线网啦。
inet 地址:192.168.1.110 广播:192.168.1.255 掩码:255.255.255.0。这是无线网的ip地址相关说明，其实有了掩码和inet ipv4地址就能算出广播地址：
in_addr ipaddr,subaddr,bdaddr;
assert(inet_aton("192.168.1.110",&ipaddr) && inet_aton("255.255.255.0",&subaddr)); //inet_aton\inet_ntoa全部都是用的网络字节序
bdaddr.s_addr = (ipaddr.s_addr & subaddr.s_addr) | (~(subaddr.s_addr));
printf("%s\n",inet_ntoa(bdaddr)); //inet_ntoa不可重入实际运用中可以考虑把其内置静态字符数组拷贝出
打印出192.168.1.255。
对于192.168.1.110这个地址，172.16...\192.168...\10...都是内网地址。独一无二的ip地址很宝贵，早在tcp\ip详解成书的二十多年前，b类ip地址已经用完一半了。看外网地址可以上百度查询ip地址，我的返回是“本机IP: 121.71.63.95北京市北京市 鹏博士宽带 ”。内外网ip显然是多对一的关系，大概的实现原理找了篇http://www.cnblogs.com/dongzhuangdian/p/5105844.html，知道了个关键字nat。
有了wlan0这个接口名，就可以sudo tcpdump -i wlan0来看wlan0的输入输出了。不过在此之前先看下域名服务器配置：
cat /etc/resolv.conf
# Dynamic resolv.conf(5) file for glibc resolver(3) generated by resolvconf(8)
# DO NOT EDIT THIS FILE BY HAND -- YOUR CHANGES WILL BE OVERWRITTEN
nameserver 127.0.1.1
看注释估计resolvconf和127.0.1.1之间在进行某种交易。man resolvconf，可知resolvconf是作为本机域名解析器调用来存放自身信息的一个命令。先看看本地的域名解析器：
sudo netstat -nlp|grep '127.0.1.1'
tcp 0 0 127.0.1.1:53 0.0.0.0:* LISTEN 1514/dnsmasq
udp 0 0 127.0.1.1:53 0.0.0.0:* 1514/dnsmasq
看来是dnsmasq。vim /etc/services查看知名端口列表：
domain 53/tcp # Domain Name Server
domain 53/udp
可知53就是域名服务器，关于服务器和解析器（按照tcpip详解的说法），等下再看看。
lrwxrwxrwx 1 root root 29 11月 23 2014 /etc/resolv.conf -> ../run/resolvconf/resolv.conf ，原来是到某同名文件的软链接。
resolvconf命令相关：resolvconf -u可以更新/etc/resolv.conf，which resolvconf找到/usr/resolvconf，是个shell脚本，-u执行了/etc/resolvconf/update.d/*下面的所有脚本（run-parts），其中libc脚本就是生成/etc/resolv.conf的。resolvconf会从/run/resolvconf/interface/目录下面读取所有的文件，并把nameserver 127.0.1.1这种格式的行给滤出写到resolv.conf里。
getaddrinfo函数相关：简言之就是根据ip和port获取域名和服务信息的函数，预感和resolvconf会有关。下载glibc源码跟下，源码实在有些晦涩难懂，大概是用宏和函数命名去追求代码复用，结果导致了用ctags很难找到定义，好吧，最终还是找到了。__nss_database_lookup函数调用nss_parse_file（当编译glibc时__OPTION_EGLIBC_NSSWITCH被设置，我的ubuntu上设置了，检查设置与否除了通过头文件追还可以去/usr/include/i386-linux-gnu内grep），函数打开/etc/nsswitch.conf文件，搜下stackoverflow，相关条目很多，看来是重要的文件。稍微查下资料可知重点行在hosts:
files myhostname mdns4_minimal [NOTFOUND=return] dns。看代码+gdb可知首先函数会从文件files两种去查询，具体代码在_nss_files_gethostbyname3_r中，打开的文件就是/etc/hosts(#define DATAFILE "/etc/" DATABASE，打开的文件是个static的文件内静态变量，每次重查只会rewind一次，所以应该支持动态的修改)。以“www.baidu.com”为例子，/etc/hosts没有找到继续，myhostname
mdns4_minimal这两个对应的函数_nss_myhostname_gethostbyname4_r、_nss_mdns4_minimal_gethostbyname2_r。先查下myhostname，是个传说中的插件。ubuntu下dpkg-query -L libnss-myhostname，/lib/i386-linux-gnu/libnss_myhostname.so.2下已安装，readelf -a -W /lib/i386-linux-gnu/libnss_myhostname.so.2，得到26:
00000e80 867 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 _nss_myhostname_gethostbyname4_r，so内有这个函数符号。此外，gdb断点b _nss_myhostname_gethostbyname4_r，此时lsof -p gdb进程号的确能看到so被当作文件被进程打开了，gdb 12696 liu3 9r REG 8,7 13688 2229297 /lib/i386-linux-gnu/libnss_myhostname.so.2，文件描述符为9。源码下下来看，代码很少，关键行if(strcasecmp(name,
hn) != 0)，搜索的机器名name和hn hostname本机名不一致直接就返回了，剩下的代码大约是用c网络编程库函数去得到本机的ip地址。同理，也可以用gdb找到/lib/i386-linux-gnu/libnss_mdns4_minimal.so.2， 29: 00001070 717 FUNC GLOBAL DEFAULT 12 _nss_mdns4_minimal_gethostbyname2_r@@NSSMDNS_0，于是下载nss-mdns源码找找，源码下载后照例先看看sof。这次有点失策看不懂，就看百度，找到关键字组播dns（摘要：mDNS主要实现了在没有传统DNS服务器的情况下使局域网内的主机实现相互发现和通信）、5353、avahi，本机也有udp
0 0 0.0.0.0:5353 0.0.0.0:* 737/avahi-daemon: r，avahi-daemon。上wiki查了下mdns定义，了解了下，发现默认是对以.local结尾的域名起作用，与本例子不符合，就先放一边了知道有这么回事。最后dns终于出场了，_nss_dns_gethostbyname4_r。这个是glibc自带的。_nss_dns_gethostbyname4_r->__libc_res_nsearch->__libc_res_nquerydomain->__libc_res_nquery,...包了这么多层终于到传统意义的网络编程了。换个行详解下：
首先是域名服务的头部，和网络编程14章里面描述的完全一样。标识字段取得是当前时间的秒和微秒运算和和前一个标识之和的低16位，感觉倒是比较随机但是可能会重复。rd选项在我的简单调用getaddrinfo("www.baidu.com",NULL,NULL,&result)中是设置的，实际上设置了802c1=RES_INIT | RES_RECURSE | RES_DEFNAMES | RES_DNSRCH | RES_NOIP6DOTINT，RES_RECURSE就是rd选项设置;rcode因为是请求所以设为0。opcode比书中多了两种，4是时区变换通知，5也是个啥时区相关的，并且因为我的请求中没有制定ip版本，所以T_UNSPEC会致使生成两个查询问题，ipv4和v6的地址。__libc_res_nsend把组装好的请求发送，在一个全局的变量里面已经初始化了一个域名服务器，{sin_family
= 2, sin_port = 13568, sin_addr = {s_addr = 16842879}, sin_zero = "\000\000\000\000\000\000\000"}，s_addr是127.0.1.1,sin_port用htons转换后就是53,就是上述的dnsmasq。得追下这个全局变量是哪儿初始化的，在getaddrinfo没有初始化参数前提下，函数__res_vinit，重试次数2,重试时间5秒，初始id设为pid低位等等。域名先看环境变量LOCALDOMAIN是否设置，我机器上没有，接下来打开#define
_PATH_RESCONF "/etc/resolv.conf"，终于找到和resolvconf相关信息了，原来是写死的，不在此久留了，反正知道这个函数是读resolv.conf的入口。最多三个域名服务器，设置了某些选项后（RES_ROTATE？）还能实现一种负载均衡。还有个自定义的请求函数钩子qhook，本例没有。关键的两行sr = send (pfd[0].fd, buf, buflen, MSG_NOSIGNAL);*thisresplenp = recvfrom(pfd[0].fd,
(char*)*thisansp,*thisanssizp, 0,(struct sockaddr *)&from, &fromlen)。
确定了getaddrinfo先和本机dnsmasp申请后，tcpdump同时监控lo和wlan0:
环回输出：
11:47:58.846105 IP localhost.41714 > liu3-CW65S.domain: 40063+ A? www.baidu.com. (31)
11:47:58.846128 IP localhost.41714 > liu3-CW65S.domain: 23604+ AAAA? www.baidu.com. (31)
11:47:58.850913 IP liu3-CW65S.domain > localhost.41714: 40063 3/5/5 CNAME www.a.shifen.com., A 119.75.217.109, A 119.75.218.70 (260)
11:47:58.851002 IP liu3-CW65S.domain > localhost.41714: 23604 1/1/0 CNAME www.a.shifen.com. (115)
如果加一个-ttt选项会打印时间间隔，好看一点。第一二行间隔20微秒程序请求dnsmasq两次，40063和23604都是标识，在三四行的返回里面返回同样的标志。代码在recvfrom后会检查受到的数据报id字段是否和发出的相同，不同则认为是旧请求回应丢弃，并goto wait，在wait代码区会调用poll等待接口返回，如果超时会重传或者返回失败。数字后面的+表示递归期望rd标志打开，前面已经说明，就是应用程序对dnsmasq说，“必须给我找出结果！别给我其他域名服务器”。31字节的长度：12个字节的dns请求报文的首部（可以用gdb验证，p
((HEADER *)buf)->rd，得1,说明前面的+递归调用成立，aa为0,貌似只有某个域内的权威域名服务器返回才aa为1）；接下来是问题部分，问题部分以查询名开始，gdb中p *(buf+12)，得到3,3个w，之后是5,baidu，最后是3,com,以一个0结尾;最后是查询类型，A ipv4查询对应1, p ntohs(*((unsigned short *)(buf+27)))，gdb打印结果为1也证实了；同理也证实了接下来的查询类1;总共31个字节。第二行的31字节请求唯一不同的就是查询类型“AAAA”，查wiki确定为28,在tcp\ip详解一书中AAAA还没有给出。
tcpdump也能把查询报文全部打出，这样比gdb调试方便一点，不过当前目的是结合代码看。3\4行的3 5 5以及1 1 0是回答数、授权数以及附加信息数。tcpdump没有全部打印出来，用host -v www.baidu.com可以查看详细内容。QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 5, ADDITIONAL: 5,CNAME表示www.baidu.com其实是www.a.shifen.com的别名，就像小沈阳叫多了他的真名只有身份证才知道了。百度有两个外网ip。5个授权记录之一是a.shifen.com.
39 INNS ns1.a.shifen.com.，意思是说尽管这次域名服务器迭代请求获取了相关ip，但是真正管控www.baidu.com域名解析的是ns1.a.shifen.com.等五个域名，下次可以直接访问。并且在五个附加信息中把五个授权域名服务器的ip给出ns1.a.shifen.com. 11 IN A 61.135.165.224。至于一个问题13个资源记录是怎么放到260个字节内的，这个在tcpip详解14章中有详细介绍，里面的指针思想我在之前的工作中见识过，能很大程度减少网络数据量。
至于dnsmasq和真正的域名服务器交互。如下：
00:00:00.000000 IP liu3-CW65S.4455 > 124.207.160.106.domain: 46487+ A? www.baidu.com. (31)
00:00:00.000042 IP liu3-CW65S.4455 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 46487+ A? www.baidu.com. (31)
00:00:00.050699 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.4455: 46487 3/5/5 CNAME www.a.shifen.com., A 119.75.217.109, A 119.75.218.70 (260)
00:00:00.000046 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.4455: 46487 3/5/5 CNAME www.a.shifen.com., A 119.75.218.70, A 119.75.217.109 (260)
00:00:00.000978 IP liu3-CW65S.34384 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 4619+ AAAA? www.a.shifen.com. (34)
00:00:00.099794 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.34384: 4619 0/1/0 (97)
00:00:00.000388 IP liu3-CW65S.53999 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 33076+ MX? www.a.shifen.com. (34)
00:00:00.027004 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.53999: 33076 0/1/0 (97)
00:00:00.337096 IP liu3-CW65S.33266 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 3114+ PTR? 106.160.207.124.in-addr.arpa. (46)
00:00:04.487467 ARP, Request who-has 192.168.1.1 tell liu3-CW65S, length 28
00:00:00.002267 ARP, Reply 192.168.1.1 is-at bc:d1:77:28:04:d0 (oui Unknown), length 28
00:00:00.515388 IP liu3-CW65S.33266 > 124.207.160.106.domain: 3114+ PTR? 106.160.207.124.in-addr.arpa. (46)
00:00:00.000035 IP liu3-CW65S.33266 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 3114+ PTR? 106.160.207.124.in-addr.arpa. (46)
00:00:05.005208 IP liu3-CW65S.26625 > 124.207.160.106.domain: 16622+ PTR? 42.26.239.219.in-addr.arpa. (44)
00:00:00.000015 IP liu3-CW65S.26625 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 16622+ PTR? 42.26.239.219.in-addr.arpa. (44)
00:00:00.010244 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.26625: 16622- 1/0/0 PTR bjdns.drpeng.com.cn. (77)
00:00:00
c233
.000346 IP liu3-CW65S.25917 > 124.207.160.106.domain: 61037+ PTR? 1.1.168.192.in-addr.arpa. (42)
00:00:00.010750 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.26625: 16622- 1/0/0 PTR bjdns.drpeng.com.cn. (77)
00:00:00.000019 IP liu3-CW65S > bjdns.drpeng.com.cn: ICMP liu3-CW65S udp port 26625 unreachable, length 113
00:00:00.003761 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.25917: 61037 NXDomain* 0/1/0 (77)
00:00:00.472929 IP liu3-CW65S.50340 > 124.207.160.106.domain: 47855+ PTR? 250.255.255.239.in-addr.arpa. (46)
00:00:00.007274 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.50340: 47855 NXDomain* 0/1/0 (103)
首先确定下前四行，124.207.160.106和bjdns.drpeng.com.cn是个啥联系，因为id都相同，请求和回复看起来也一模一样。看下dnsmasq怎么配置的，毕竟是它发的请求，cat /proc/进程号/cmdline得到了启动参数/usr/sbin/dnsmasq--no-resolv--keep-in-foreground--no-hosts--bind-interfaces--pid-file=/run/sendsigs.omit.d/network-manager.dnsmasq.pid--listen-address=127.0.1.1--conf-file=/var/run/NetworkManager/dnsmasq.conf--cache-size=0--proxy-dnssec--enable-dbus=org.freedesktop.NetworkManager.dnsmasq--conf-dir=/etc/NetworkManager/dnsmasq.d。然而conf都是空的。sudo
kill -SIGUSR1 1701，这样dnsmasq能够打印状态到syslog。server 124.207.160.106#53: queries sent 4310, retried or failed 7,server 219.239.26.42#53: queries sent 3614, retried or failed 6,倒是有两个上游的服务器。host 219.239.26.42也的确是bjdns.drpeng这个。继续grep syslog可以得到启动信息，warning: no
upstream servers configured和setting upstream servers from DBus，得到关键字DBus。其实前面的启动选项也有--enable-dbus=org.freedesktop.NetworkManager.dnsmasq，
NetworkManager\dbus\dnsmasq，有必要了解下，顺便能把我ubuntu老断网的问题解决了更好。man+wiki+baidu+sof...wiki上查到了nmcli，先试试查看NetWorkManager的状态。nmcli con down uuid '1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e'把我的wifi禁掉后，nmcli con up uuid '1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e'再重启，tail -f
/var/log/syslog看看，日志打得相当清晰（值得工作中借鉴）。接下来竟然有意外的收获：
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> (wlan0): DHCPv4 state changed preinit -> reboot
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> address 192.168.1.103
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> prefix 24 (255.255.255.0)
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> gateway 192.168.1.1
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> nameserver '124.207.160.106'
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> nameserver '219.239.26.42'
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> Activation (wlan0) Stage 5 of 5 (IPv4 Configure Commit) scheduled...
Jun 2 17:46:27 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> Writing DNS information to /sbin/resolvconf
反正域名服务器，本机ip都是路由器告知的。是在链接路由器的第五个阶段（看日志分别是Device Prepare、Device Configure、IP Configure Start、第四阶段没打印、IPv4 Configure Commit），协议名叫DHCPv4。
现在大胆假设，nmcli通过dbus发送命令给NetworkManager要求关闭或启动wifi，重启后，后者用bootp和路由器联系通过DHCP的67 68端口联系，取得动态的配置，完事后NetworkManager调用resolveconf命令更新resolve.conf填入dnsmasq的信息，之后给dbus发wifi重启的信号或者是重启dnsmasq反正通知到dnsmasq，dnsmasq再从NetworkManager处更新上游域名服务器信息。当然，猜测是猜测，最好一步一步验证。
nmcli肯定是和NetworkManager联系的，因为执行相关up down命令后者会在syslog里面打日志，二者怎么通信？...to be continue
基于bootp的dhcpv4,tcpip详解16章专门写了bootp。先nmcli con list得到电脑链接的路由器信息，TP-LINK_2804D0 1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e 802-11-wireless 2017年06月04日 星期日 10时14分00秒。再sudo tcpdump -vvn -i wlan0 port 68，打印详细信息（vv），用ip打印（n），坚挺wlan0无限网络的68（bootp服务）。再tail
syslog。再nmcli con up uuid '1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e'。up在man中被解释为重新开工，syslog里面也显示有一个先disconnect路由器再到connected的过程。tcpdump显示本机bootp服务器（和想的正好相反）从本机初始网络地址0.0.0.0向受限广播（255.255.255.255,见tcpip12章）发起BOOTP/DHCP查询请求。这将导致本地网络的所有机器截获此包一直到ip层或者udp曾才发现自己不能处理才丢弃，如果是有线网这一步很好理解，但因为是无线网有些细节没搞清楚，为什么只有我的路由器才回了？是因为本地局域网的受限广播有个唯一的广播地址？后话不表。请求和应答的格式和书里面大体相当，只不过利用厂商字段（vendor）来承载实际的DHCP内容。在请求中有一行Requested-IP
Option 50, length 4: 192.168.1.103，我猜（只能猜了，扒源码来不及）是说本请求是个重新申请的请求，我之前已经有一个ip了是103。于是客户端（有点别扭）的返回直接填入了ip地址192.168.1.1.67 > 192.168.1.103.68，因为是本地网路，只要mac地址对了就能送达目的主机。告知了ip信息，还是之前的103,一起的还有路由器ip，子网掩码，广播地址，DHCP客户ip（和路由器ip一致），域名服务器ip，mtu（居然才567）。
一句话，tcpdump告诉我，nmcli con up这个命令在链接本来就在工作时，是重新确认的过程；syslog告诉我是断开链接和重新链接的过程。大师richard stevens用调tcpdump方法写书时一定很爽。
继续事实，让我的华为手机链接网络。mac地址f8:23:b2:46:f8:b6广播了两个请求，以0.0.0.0向255.255.255.255，也都是DHCP，第一个是Discover（探测？），第二个是Request，看样子是要求续租192.168.1.104以及更新其他如掩码域名服务等信息。但是为啥回复没有打印？难道是mac地址不是广播不是本地的就不打印？那样和书里的不一致啊。查了下的确有个ifconfig wlan0 promisc调混杂模式的，这个模式估计对ip压力就大了，并且我的机器设置失败说是不支持。我猜ifconfig之后tcpdump还得调下才能使得不被ip内核过滤掉。
没关系继续监听本机的...接下来的见（二）
1.首先家里是无线网，ifconfig（interface接口参数，好记），可以看到三个接口的参数，eth0以太网，lo0(loopback环回），wlan0看名字就是无线网啦。
inet 地址:192.168.1.110 广播:192.168.1.255 掩码:255.255.255.0。这是无线网的ip地址相关说明，其实有了掩码和inet ipv4地址就能算出广播地址：
in_addr ipaddr,subaddr,bdaddr;
assert(inet_aton("192.168.1.110",&ipaddr) && inet_aton("255.255.255.0",&subaddr)); //inet_aton\inet_ntoa全部都是用的网络字节序
bdaddr.s_addr = (ipaddr.s_addr & subaddr.s_addr) | (~(subaddr.s_addr));
printf("%s\n",inet_ntoa(bdaddr)); //inet_ntoa不可重入实际运用中可以考虑把其内置静态字符数组拷贝出
打印出192.168.1.255。
对于192.168.1.110这个地址，172.16...\192.168...\10...都是内网地址。独一无二的ip地址很宝贵，早在tcp\ip详解成书的二十多年前，b类ip地址已经用完一半了。看外网地址可以上百度查询ip地址，我的返回是“本机IP: 121.71.63.95北京市北京市 鹏博士宽带 ”。内外网ip显然是多对一的关系，大概的实现原理找了篇http://www.cnblogs.com/dongzhuangdian/p/5105844.html，知道了个关键字nat。
有了wlan0这个接口名，就可以sudo tcpdump -i wlan0来看wlan0的输入输出了。不过在此之前先看下域名服务器配置：
cat /etc/resolv.conf
# Dynamic resolv.conf(5) file for glibc resolver(3) generated by resolvconf(8)
# DO NOT EDIT THIS FILE BY HAND -- YOUR CHANGES WILL BE OVERWRITTEN
nameserver 127.0.1.1
看注释估计resolvconf和127.0.1.1之间在进行某种交易。man resolvconf，可知resolvconf是作为本机域名解析器调用来存放自身信息的一个命令。先看看本地的域名解析器：
sudo netstat -nlp|grep '127.0.1.1'
tcp 0 0 127.0.1.1:53 0.0.0.0:* LISTEN 1514/dnsmasq
udp 0 0 127.0.1.1:53 0.0.0.0:* 1514/dnsmasq
看来是dnsmasq。vim /etc/services查看知名端口列表：
domain 53/tcp # Domain Name Server
domain 53/udp
可知53就是域名服务器，关于服务器和解析器（按照tcpip详解的说法），等下再看看。
lrwxrwxrwx 1 root root 29 11月 23 2014 /etc/resolv.conf -> ../run/resolvconf/resolv.conf ，原来是到某同名文件的软链接。
resolvconf命令相关：resolvconf -u可以更新/etc/resolv.conf，which resolvconf找到/usr/resolvconf，是个shell脚本，-u执行了/etc/resolvconf/update.d/*下面的所有脚本（run-parts），其中libc脚本就是生成/etc/resolv.conf的。resolvconf会从/run/resolvconf/interface/目录下面读取所有的文件，并把nameserver 127.0.1.1这种格式的行给滤出写到resolv.conf里。
getaddrinfo函数相关：简言之就是根据ip和port获取域名和服务信息的函数，预感和resolvconf会有关。下载glibc源码跟下，源码实在有些晦涩难懂，大概是用宏和函数命名去追求代码复用，结果导致了用ctags很难找到定义，好吧，最终还是找到了。__nss_database_lookup函数调用nss_parse_file（当编译glibc时__OPTION_EGLIBC_NSSWITCH被设置，我的ubuntu上设置了，检查设置与否除了通过头文件追还可以去/usr/include/i386-linux-gnu内grep），函数打开/etc/nsswitch.conf文件，搜下stackoverflow，相关条目很多，看来是重要的文件。稍微查下资料可知重点行在hosts:
files myhostname mdns4_minimal [NOTFOUND=return] dns。看代码+gdb可知首先函数会从文件files两种去查询，具体代码在_nss_files_gethostbyname3_r中，打开的文件就是/etc/hosts(#define DATAFILE "/etc/" DATABASE，打开的文件是个static的文件内静态变量，每次重查只会rewind一次，所以应该支持动态的修改)。以“www.baidu.com”为例子，/etc/hosts没有找到继续，myhostname
mdns4_minimal这两个对应的函数_nss_myhostname_gethostbyname4_r、_nss_mdns4_minimal_gethostbyname2_r。先查下myhostname，是个传说中的插件。ubuntu下dpkg-query -L libnss-myhostname，/lib/i386-linux-gnu/libnss_myhostname.so.2下已安装，readelf -a -W /lib/i386-linux-gnu/libnss_myhostname.so.2，得到26:
00000e80 867 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 _nss_myhostname_gethostbyname4_r，so内有这个函数符号。此外，gdb断点b _nss_myhostname_gethostbyname4_r，此时lsof -p gdb进程号的确能看到so被当作文件被进程打开了，gdb 12696 liu3 9r REG 8,7 13688 2229297 /lib/i386-linux-gnu/libnss_myhostname.so.2，文件描述符为9。源码下下来看，代码很少，关键行if(strcasecmp(name,
hn) != 0)，搜索的机器名name和hn hostname本机名不一致直接就返回了，剩下的代码大约是用c网络编程库函数去得到本机的ip地址。同理，也可以用gdb找到/lib/i386-linux-gnu/libnss_mdns4_minimal.so.2， 29: 00001070 717 FUNC GLOBAL DEFAULT 12 _nss_mdns4_minimal_gethostbyname2_r@@NSSMDNS_0，于是下载nss-mdns源码找找，源码下载后照例先看看sof。这次有点失策看不懂，就看百度，找到关键字组播dns（摘要：mDNS主要实现了在没有传统DNS服务器的情况下使局域网内的主机实现相互发现和通信）、5353、avahi，本机也有udp
0 0 0.0.0.0:5353 0.0.0.0:* 737/avahi-daemon: r，avahi-daemon。上wiki查了下mdns定义，了解了下，发现默认是对以.local结尾的域名起作用，与本例子不符合，就先放一边了知道有这么回事。最后dns终于出场了，_nss_dns_gethostbyname4_r。这个是glibc自带的。_nss_dns_gethostbyname4_r->__libc_res_nsearch->__libc_res_nquerydomain->__libc_res_nquery,...包了这么多层终于到传统意义的网络编程了。换个行详解下：
首先是域名服务的头部，和网络编程14章里面描述的完全一样。标识字段取得是当前时间的秒和微秒运算和和前一个标识之和的低16位，感觉倒是比较随机但是可能会重复。rd选项在我的简单调用getaddrinfo("www.baidu.com",NULL,NULL,&result)中是设置的，实际上设置了802c1=RES_INIT | RES_RECURSE | RES_DEFNAMES | RES_DNSRCH | RES_NOIP6DOTINT，RES_RECURSE就是rd选项设置;rcode因为是请求所以设为0。opcode比书中多了两种，4是时区变换通知，5也是个啥时区相关的，并且因为我的请求中没有制定ip版本，所以T_UNSPEC会致使生成两个查询问题，ipv4和v6的地址。__libc_res_nsend把组装好的请求发送，在一个全局的变量里面已经初始化了一个域名服务器，{sin_family
= 2, sin_port = 13568, sin_addr = {s_addr = 16842879}, sin_zero = "\000\000\000\000\000\000\000"}，s_addr是127.0.1.1,sin_port用htons转换后就是53,就是上述的dnsmasq。得追下这个全局变量是哪儿初始化的，在getaddrinfo没有初始化参数前提下，函数__res_vinit，重试次数2,重试时间5秒，初始id设为pid低位等等。域名先看环境变量LOCALDOMAIN是否设置，我机器上没有，接下来打开#define
_PATH_RESCONF "/etc/resolv.conf"，终于找到和resolvconf相关信息了，原来是写死的，不在此久留了，反正知道这个函数是读resolv.conf的入口。最多三个域名服务器，设置了某些选项后（RES_ROTATE？）还能实现一种负载均衡。还有个自定义的请求函数钩子qhook，本例没有。关键的两行sr = send (pfd[0].fd, buf, buflen, MSG_NOSIGNAL);*thisresplenp = recvfrom(pfd[0].fd,
(char*)*thisansp,*thisanssizp, 0,(struct sockaddr *)&from, &fromlen)。
确定了getaddrinfo先和本机dnsmasp申请后，tcpdump同时监控lo和wlan0:
环回输出：
11:47:58.846105 IP localhost.41714 > liu3-CW65S.domain: 40063+ A? www.baidu.com. (31)
11:47:58.846128 IP localhost.41714 > liu3-CW65S.domain: 23604+ AAAA? www.baidu.com. (31)
11:47:58.850913 IP liu3-CW65S.domain > localhost.41714: 40063 3/5/5 CNAME www.a.shifen.com., A 119.75.217.109, A 119.75.218.70 (260)
11:47:58.851002 IP liu3-CW65S.domain > localhost.41714: 23604 1/1/0 CNAME www.a.shifen.com. (115)
如果加一个-ttt选项会打印时间间隔，好看一点。第一二行间隔20微秒程序请求dnsmasq两次，40063和23604都是标识，在三四行的返回里面返回同样的标志。代码在recvfrom后会检查受到的数据报id字段是否和发出的相同，不同则认为是旧请求回应丢弃，并goto wait，在wait代码区会调用poll等待接口返回，如果超时会重传或者返回失败。数字后面的+表示递归期望rd标志打开，前面已经说明，就是应用程序对dnsmasq说，“必须给我找出结果！别给我其他域名服务器”。31字节的长度：12个字节的dns请求报文的首部（可以用gdb验证，p
((HEADER *)buf)->rd，得1,说明前面的+递归调用成立，aa为0,貌似只有某个域内的权威域名服务器返回才aa为1）；接下来是问题部分，问题部分以查询名开始，gdb中p *(buf+12)，得到3,3个w，之后是5,baidu，最后是3,com,以一个0结尾;最后是查询类型，A ipv4查询对应1, p ntohs(*((unsigned short *)(buf+27)))，gdb打印结果为1也证实了；同理也证实了接下来的查询类1;总共31个字节。第二行的31字节请求唯一不同的就是查询类型“AAAA”，查wiki确定为28,在tcp\ip详解一书中AAAA还没有给出。
tcpdump也能把查询报文全部打出，这样比gdb调试方便一点，不过当前目的是结合代码看。3\4行的3 5 5以及1 1 0是回答数、授权数以及附加信息数。tcpdump没有全部打印出来，用host -v www.baidu.com可以查看详细内容。QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 5, ADDITIONAL: 5,CNAME表示www.baidu.com其实是www.a.shifen.com的别名，就像小沈阳叫多了他的真名只有身份证才知道了。百度有两个外网ip。5个授权记录之一是a.shifen.com.
39 INNS ns1.a.shifen.com.，意思是说尽管这次域名服务器迭代请求获取了相关ip，但是真正管控www.baidu.com域名解析的是ns1.a.shifen.com.等五个域名，下次可以直接访问。并且在五个附加信息中把五个授权域名服务器的ip给出ns1.a.shifen.com. 11 IN A 61.135.165.224。至于一个问题13个资源记录是怎么放到260个字节内的，这个在tcpip详解14章中有详细介绍，里面的指针思想我在之前的工作中见识过，能很大程度减少网络数据量。
至于dnsmasq和真正的域名服务器交互。如下：
00:00:00.000000 IP liu3-CW65S.4455 > 124.207.160.106.domain: 46487+ A? www.baidu.com. (31)
00:00:00.000042 IP liu3-CW65S.4455 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 46487+ A? www.baidu.com. (31)
00:00:00.050699 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.4455: 46487 3/5/5 CNAME www.a.shifen.com., A 119.75.217.109, A 119.75.218.70 (260)
00:00:00.000046 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.4455: 46487 3/5/5 CNAME www.a.shifen.com., A 119.75.218.70, A 119.75.217.109 (260)
00:00:00.000978 IP liu3-CW65S.34384 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 4619+ AAAA? www.a.shifen.com. (34)
00:00:00.099794 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.34384: 4619 0/1/0 (97)
00:00:00.000388 IP liu3-CW65S.53999 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 33076+ MX? www.a.shifen.com. (34)
00:00:00.027004 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.53999: 33076 0/1/0 (97)
00:00:00.337096 IP liu3-CW65S.33266 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 3114+ PTR? 106.160.207.124.in-addr.arpa. (46)
00:00:04.487467 ARP, Request who-has 192.168.1.1 tell liu3-CW65S, length 28
00:00:00.002267 ARP, Reply 192.168.1.1 is-at bc:d1:77:28:04:d0 (oui Unknown), length 28
00:00:00.515388 IP liu3-CW65S.33266 > 124.207.160.106.domain: 3114+ PTR? 106.160.207.124.in-addr.arpa. (46)
00:00:00.000035 IP liu3-CW65S.33266 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 3114+ PTR? 106.160.207.124.in-addr.arpa. (46)
00:00:05.005208 IP liu3-CW65S.26625 > 124.207.160.106.domain: 16622+ PTR? 42.26.239.219.in-addr.arpa. (44)
00:00:00.000015 IP liu3-CW65S.26625 > bjdns.drpeng.com.cn.domain: 16622+ PTR? 42.26.239.219.in-addr.arpa. (44)
00:00:00.010244 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.26625: 16622- 1/0/0 PTR bjdns.drpeng.com.cn. (77)
00:00:00
c233
.000346 IP liu3-CW65S.25917 > 124.207.160.106.domain: 61037+ PTR? 1.1.168.192.in-addr.arpa. (42)
00:00:00.010750 IP bjdns.drpeng.com.cn.domain > liu3-CW65S.26625: 16622- 1/0/0 PTR bjdns.drpeng.com.cn. (77)
00:00:00.000019 IP liu3-CW65S > bjdns.drpeng.com.cn: ICMP liu3-CW65S udp port 26625 unreachable, length 113
00:00:00.003761 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.25917: 61037 NXDomain* 0/1/0 (77)
00:00:00.472929 IP liu3-CW65S.50340 > 124.207.160.106.domain: 47855+ PTR? 250.255.255.239.in-addr.arpa. (46)
00:00:00.007274 IP 124.207.160.106.domain > liu3-CW65S.50340: 47855 NXDomain* 0/1/0 (103)
首先确定下前四行，124.207.160.106和bjdns.drpeng.com.cn是个啥联系，因为id都相同，请求和回复看起来也一模一样。看下dnsmasq怎么配置的，毕竟是它发的请求，cat /proc/进程号/cmdline得到了启动参数/usr/sbin/dnsmasq--no-resolv--keep-in-foreground--no-hosts--bind-interfaces--pid-file=/run/sendsigs.omit.d/network-manager.dnsmasq.pid--listen-address=127.0.1.1--conf-file=/var/run/NetworkManager/dnsmasq.conf--cache-size=0--proxy-dnssec--enable-dbus=org.freedesktop.NetworkManager.dnsmasq--conf-dir=/etc/NetworkManager/dnsmasq.d。然而conf都是空的。sudo
kill -SIGUSR1 1701，这样dnsmasq能够打印状态到syslog。server 124.207.160.106#53: queries sent 4310, retried or failed 7,server 219.239.26.42#53: queries sent 3614, retried or failed 6,倒是有两个上游的服务器。host 219.239.26.42也的确是bjdns.drpeng这个。继续grep syslog可以得到启动信息，warning: no
upstream servers configured和setting upstream servers from DBus，得到关键字DBus。其实前面的启动选项也有--enable-dbus=org.freedesktop.NetworkManager.dnsmasq，
NetworkManager\dbus\dnsmasq，有必要了解下，顺便能把我ubuntu老断网的问题解决了更好。man+wiki+baidu+sof...wiki上查到了nmcli，先试试查看NetWorkManager的状态。nmcli con down uuid '1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e'把我的wifi禁掉后，nmcli con up uuid '1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e'再重启，tail -f
/var/log/syslog看看，日志打得相当清晰（值得工作中借鉴）。接下来竟然有意外的收获：
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> (wlan0): DHCPv4 state changed preinit -> reboot
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> address 192.168.1.103
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> prefix 24 (255.255.255.0)
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> gateway 192.168.1.1
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> nameserver '124.207.160.106'
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> nameserver '219.239.26.42'
Jun 2 17:46:26 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> Activation (wlan0) Stage 5 of 5 (IPv4 Configure Commit) scheduled...
Jun 2 17:46:27 liu3-CW65S NetworkManager[787]: <info> Writing DNS information to /sbin/resolvconf
反正域名服务器，本机ip都是路由器告知的。是在链接路由器的第五个阶段（看日志分别是Device Prepare、Device Configure、IP Configure Start、第四阶段没打印、IPv4 Configure Commit），协议名叫DHCPv4。
现在大胆假设，nmcli通过dbus发送命令给NetworkManager要求关闭或启动wifi，重启后，后者用bootp和路由器联系通过DHCP的67 68端口联系，取得动态的配置，完事后NetworkManager调用resolveconf命令更新resolve.conf填入dnsmasq的信息，之后给dbus发wifi重启的信号或者是重启dnsmasq反正通知到dnsmasq，dnsmasq再从NetworkManager处更新上游域名服务器信息。当然，猜测是猜测，最好一步一步验证。
nmcli肯定是和NetworkManager联系的，因为执行相关up down命令后者会在syslog里面打日志，二者怎么通信？...to be continue
基于bootp的dhcpv4,tcpip详解16章专门写了bootp。先nmcli con list得到电脑链接的路由器信息，TP-LINK_2804D0 1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e 802-11-wireless 2017年06月04日 星期日 10时14分00秒。再sudo tcpdump -vvn -i wlan0 port 68，打印详细信息（vv），用ip打印（n），坚挺wlan0无限网络的68（bootp服务）。再tail
syslog。再nmcli con up uuid '1a3a1a3c-6e6a-4883-a3c5-3674000ae53e'。up在man中被解释为重新开工，syslog里面也显示有一个先disconnect路由器再到connected的过程。tcpdump显示本机bootp服务器（和想的正好相反）从本机初始网络地址0.0.0.0向受限广播（255.255.255.255,见tcpip12章）发起BOOTP/DHCP查询请求。这将导致本地网络的所有机器截获此包一直到ip层或者udp曾才发现自己不能处理才丢弃，如果是有线网这一步很好理解，但因为是无线网有些细节没搞清楚，为什么只有我的路由器才回了？是因为本地局域网的受限广播有个唯一的广播地址？后话不表。请求和应答的格式和书里面大体相当，只不过利用厂商字段（vendor）来承载实际的DHCP内容。在请求中有一行Requested-IP
Option 50, length 4: 192.168.1.103，我猜（只能猜了，扒源码来不及）是说本请求是个重新申请的请求，我之前已经有一个ip了是103。于是客户端（有点别扭）的返回直接填入了ip地址192.168.1.1.67 > 192.168.1.103.68，因为是本地网路，只要mac地址对了就能送达目的主机。告知了ip信息，还是之前的103,一起的还有路由器ip，子网掩码，广播地址，DHCP客户ip（和路由器ip一致），域名服务器ip，mtu（居然才567）。
一句话，tcpdump告诉我，nmcli con up这个命令在链接本来就在工作时，是重新确认的过程；syslog告诉我是断开链接和重新链接的过程。大师richard stevens用调tcpdump方法写书时一定很爽。
继续事实，让我的华为手机链接网络。mac地址f8:23:b2:46:f8:b6广播了两个请求，以0.0.0.0向255.255.255.255，也都是DHCP，第一个是Discover（探测？），第二个是Request，看样子是要求续租192.168.1.104以及更新其他如掩码域名服务等信息。但是为啥回复没有打印？难道是mac地址不是广播不是本地的就不打印？那样和书里的不一致啊。查了下的确有个ifconfig wlan0 promisc调混杂模式的，这个模式估计对ip压力就大了，并且我的机器设置失败说是不支持。我猜ifconfig之后tcpdump还得调下才能使得不被ip内核过滤掉。
没关系继续监听本机的...接下来的见（二）
内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 
相关文章推荐
- 学习Linux-4.12内核网路协议栈（1.7）——网络设备的初始化（struct net_device）
- 学习Linux-4.12内核网路协议栈（1.8）——网络设备驱动模块的加载
- Proxy源代码分析--谈谈如何学习linux网络编程
- Proxy源代码分析--谈谈如何学习linux网络编程
- linux 学习- 编程基础之内核配置与编译
- [Linux网络编程学习笔记]管道的创建和使用
- [原]Linux网络编程学习笔记
- Linux2.6内核epoll 网络编程
- linux 学习- 编程基础之内核模块开发
- Linux 内核编程学习
- [Linux网络编程学习笔记]FIFO的创建和使用
- Linux网络内核―学习与思考
- Proxy源代码分析--谈谈如何学习linux网络编程
- 【嵌入式Linux学习七步曲之第五篇 Linux内核及驱动编程】详解Linux内核之双向循环链表
- 学习linux网络编程
- Linux2.6内核epoll 网络编程
- 和我一起学习Linux编程(三)------------------工具篇
- 【嵌入式Linux学习七步曲之第五篇 Linux内核及驱动编程】全面解析Linux内核的同步与互斥机制--互斥篇
- linux 内核编程学习资源
- Linux网络编程基础之二－－UDP －－Unix学习总结之四