Вопрос или проблема
Я использую свежую минимальную установку Ubuntu сервер 24.04.1 LTS. Я выполняю эти команды от имени root, чтобы настроить сети и провести некоторые эксперименты:
apt install -y netcat-traditional tcpdump inetutils-ping
ip netns add ns1
ip netns add ns2
ip link add my_veth1 type veth peer name my_veth2
ip link set my_veth1 up netns ns1
ip link set my_veth2 up netns ns2
ip -n ns1 address add 1.2.3.4 dev my_veth1
ip -n ns1 route add 2.3.4.0/24 dev my_veth1
ip -n ns2 address add 2.3.4.5 dev my_veth2
Затем я выполняю эти команды в разных терминалах:
# Терминал 1
ip netns exec ns1 tcpdump -l -i my_veth1
# Терминал 2
ip netns exec ns2 tcpdump -l -i my_veth2
# Терминал 3
ip netns exec ns1 ping 2.3.4.5
Я получаю одинаковый вывод в терминалах 1 и 2:
02:40:27.511438 ARP, Request who-has 2.3.4.5 tell 1.2.3.4, length 28
02:40:27.511438 ARP, Request who-has 2.3.4.5 tell 1.2.3.4, length 28
02:40:27.511438 ARP, Request who-has 2.3.4.5 tell 1.2.3.4, length 28
...
veth2 имеет IP-адрес 2.3.4.5 и получает ARP-запрос. Почему он не отправляет ответ? Он отвечает только тогда, когда я настраиваю запись в таблице маршрутизации:
ip -n ns2 route add 1.2.3.0/24 dev my_veth2
Но это не должно быть необходимо, поскольку MAC-адрес сетевого интерфейса, на который veth2 должен ответить, уже закодирован в запросе, на который он отвечает.
Ответ или решение
Вопрос, касающийся необходимости настройки маршрутизационной таблицы для ответа на ARP-запросы в сети, имеет важное значение для правильного функционирования сетевой инфраструктуры. В данной ситуации мы разбираем настройку сетевых пространств имен в Ubuntu 24.04.1 LTS и используем и виртуальные Ethernet-устройства (veth), чтобы понять, почему интерфейс, который должен отвечать на ARP-запросы, не делает этого без соответствующей маршрутизационной записи.
Понимание ARP и его ролей в сетевой архитектуре
Протокол ARP (Address Resolution Protocol) является неотъемлемой частью сетевой коммуникации в IPv4 сетях. Его основная задача заключается в преобразовании IP-адресов в MAC-адреса, позволяя устройствам в локальной сети находить друг друга. Когда устройство, например, ns1 с IP-адресом 1.2.3.4, пытается отправить данные на другое устройство с IP-адресом 2.3.4.5 (ns2), оно отправляет ARP-запрос, спрашивая, кто из устройств владеет указанным IP-адресом.
Почему требуется маршрутизационная запись
В стандартных условиях, когда устройство получает ARP-запрос, оно должно иметь возможность отправить ответ. Ответ на ARP-запрос требует не только того, чтобы устройство знало свой MAC-адрес, но и чтобы оно понимало, как маршрутизировать пакеты. Ваша ситуация с созданием сетевых пространств имен создает изолированные сетевые среды, в которых каждая сеть рассматривается отдельно.
Когда ns2 получает ARP-запрос, он понимает, что запрашивается его собственный IP-адрес (2.3.4.5). Однако без соответствующей маршрутизационной записи (ip -n ns2 route add 1.2.3.0/24 dev my_veth2) ns2 не знает, к какому сегменту сети принадлежит IP-адрес 1.2.3.0/24, и, следовательно, не может корректно обработать ответ.
Логика работы сети и ARP
Сетевой стек в ns2 по умолчанию не знает, как отвечать на ARP-запросы, направляемые на IP-адреса, которые находятся вне его собственного диапазона маршрута. Это происходит потому, что каждая сетевое пространство имен в Linux рассматривается как отдельный виртуальный сетевой стек, который требует отдельной конфигурации. Поэтому, если ns2 не имеет информации о том, как передавать данные, возвращаясь к 1.2.3.0/24, он не сможет отправить ARP-ответ.
Заключение
Таким образом, купирование проблемы с помощью создания маршрутизационной записи позволяет ns2 распознать 1.2.3.0/24 как доступный сегмент сети и корректно отправить ARP-ответ на запрос, полученный от ns1. Это подчеркивает критическую важность правильной конфигурации маршрутизационных таблиц в сетевых настройках. Отказ в ответе на ARP-запрос без наличия маршрутизационных записей демонстрирует, как сетевые протоколы требуют четкой и согласованной конфигурации для обеспечения бесперебойного общения между устройствами в различных сетевых пространствах.