OSI モデルを使用したマスター Linux ネットワーク トラブルシューティング – ステップバイステップ ガイド

ネットワークの世界では、他のコンピュータや SSH への接続の困難、IP テーブルの問題、ウェブサイトにアクセスできないなどの問題のトラブルシューティングを行うことがあります。

しかし、OSI モデルを適用してネットワークのトラブルシューティングを試みたことはありますか? Open Systems Interconnection (OSI) アーキテクチャに基づいたボトムツートップの方法論を使用することで、ネットワークのトラブルシューティングの複雑さを明らかにし、ネットワークのさまざまな問題に効果的に対処するために不可欠な知識とツールを提供します。

OSI モデル (オープン システム相互接続) とは何ですか?

Open Systems Interconnection (OSI) モデルは、ネットワーク通信の機能を 7 つの異なるレベルに分類する概念的なフレームワークです。簡単に言うと、OSI はさまざまなコンピュータ システムが相互に通信する方法を標準化します。

OSI モデルの 7 層

OSI モデル原則を適用して Web サイトのトラブルシューティングを行う方法

サーバー上でホストされている Web サイトが動作していない場合のトラブルシューティングの次の例を考えてみましょう。オペレーティング システムとして Linux を使用します。デバッグには分割統治の方が優れた手法だと私は考えています。

OSI モデルは、問題を効率的に分析するための 1 つの方法であり、解決策を見つけて克服するために環境を体系的に簡素化できるようになります。

物理層

前に述べたように、デバッグに関しては、通常は下から始めることが望ましいです。物理層は、OSI モデルの最下層です。この層の主要なコンポーネントは、イーサネット ケーブル、ハブ、スイッチで構成されます。このレベルでは、電源とデバイスのステータスをチェックし、インターフェイス統計を調べる必要があります。

• 「ifconfig」ツールは、システムに存在するすべてのイーサネット カードの詳細な概要を提供します。
• さらに、「IP link show」コマンドを使用することもできます。結果に「down」と表示された場合は、layer1 が機能していないことを意味します。
• 場合によっては、イーサネット接続が物理的にサーバーに接続されていても、デフォルトではアクティブ化されていないことがあります。有効にするには、以下のコマンドを使用します。

IP link set eth0 up

• より詳細な情報を探している場合は、ethtool ユーティリティが非常に役立ちます。このユーティリティは、設定を照会および変更する機能を提供します。これにより、速度、ポート、自動ネゴシエーション、PCI の場所、チェックサム オフロードなどのパラメータを調整できます。

データリンク層

データリンク層により、同じネットワークに接続された 2 つのデバイス間でのデータの送信が可能になります。この層には 2 つのコンポーネントがあります。最初のコンポーネントは媒体アクセス制御 (MAC) 層で、これにはハードウェア アドレス指定とアクセス制御の動作が含まれます。

2 番目の層は論理リンク層で、異なるメディア間の論理接続の作成を可能にします。この層でよくある問題は、2 つのサーバーが接続を確立できないことです。データ リンク層のテストには、ping、traceroute、arp、macof、Wireshark などのツールが利用されます。

これは、同じネットワーク グループ内のデバイス間でデータ フレームが正しく送受信されていることを確認するのに役立ちます。

ネットワーク層

ネットワーク層の役割は、2 つのネットワーク間でのデータの移動を容易にすることです。 OSI モデルのレイヤー 3 で動作するネットワーク デバイスはルーターです。ルーターの主な役割は、ネットワーク間の通信を容易にすることです。 IP アドレスの操作はこの層の一部です。

この段階では、主に IP アドレスに関する問題を探す必要があります。 「ip -br address show」と入力すると、アドレスが表示されます。ネットワーク カードに IP アドレスが割り当てられているかどうかを確認できます。 DHCP を使用して動的 IP アドレスを取得すると、DHCP から動的 IP アドレスを取得できない可能性があります。

よく発生する一般的な問題の 1 つは、特定のルートに対する上流ゲートウェイの欠如、またはデフォルト ルートの欠如です。 IP パケットが別のネットワークに送信される場合、追加の処理のためにゲートウェイに送信する必要があります。

ゲートウェイにとって、最終宛先へのパケットのルーティングを理解することは非常に重要です。ルーティング テーブルにはさまざまなルートのゲートウェイのリストが含まれており、「ip Route」コマンドを使用して管理できます。デフォルト ゲートウェイまたはゲートウェイを越えて ping を送信することで、接続を確認することもできます。

トランスポート層

伝送制御プロトコル (TCP) やユーザー データグラム プロトコル (UDP) などのプロトコルは、システム間のネットワーク トラフィックを制御し、データが効率的に流れるようにするためにトランスポート層で使用されます。

トランスポート層は、データ パケットの送信、エラーの検出、データ フローの制御、データ パケットの正しい順序の配置を担当します。この層では、ポートがリッスンしていないなどの問題が発生する可能性があります。ポートがすでに使用されているため、サービスが開始されない可能性があります。 「commad」netstat -antlp | を実行すると、どのポートが開いているかを確認できます。 grep "LISTEN""。

頻繁に発生する問題の 1 つは、リモート接続に関連したものです。ローカル システムが遠隔ポート、特にポート 80 の HTTP との接続を確立できないシナリオを考えてみましょう。telnet コマンドは、指定されたホストおよびポートとの TCP 接続の作成を試行します。この機能は、リモート TCP 接続テストを実施するのに最適です。

リモート UDP ポートを確認するには、「netcat」ユーティリティを利用できます。

セッション層

この層は、2 つのデバイス間の通信 (例:認証) の開始と終了を容易にする役割を果たします。通信が開始および終了される期間をセッションと呼びます。

この層では、認証情報、サーバーの証明書、クライアントのセッション ID および Cookie を調査する必要があります

プレゼンテーション層

OSI モデルのプレゼンテーション層は、ユーザーに表示できるようにデータをフォーマットおよび変換する役割を果たします。

SSL または TLS 暗号化方式は、この層の重要な部分です。ここでは、暗号化と復号化の問題を調べる必要があります。

アプリケーション層

システムはユーザーから入力を受け取り、出力をユーザーに送り返します。 Bellow プロトコルはこのレベルで機能します。

サーバー上の構成ファイルに間違った設定がないか確認する必要があります。さらに、サーバー上のログ ファイルを調べて、問題に関する詳細情報を取得することが重要です。

• ファイル転送プロトコル (FTP)
• 簡易メール転送プロトコル (SMTP)
• セキュア シェル (SSH)
• インターネット メッセージ アクセス プロトコル (IMAP)
• ドメイン ネーム サービス (DNS)
• ハイパーテキスト転送プロトコル (HTTP)。

結論

Linux でのネットワーク問題のトラブルシューティングは困難な作業になる場合がありますが、OSI モデルの原則を適用することで、体系的に問題を診断し、効率よく問題を解決できます。

最下層から始めて上位層に向かって、OSI モデルの各レベルに合わせたさまざまなツールやテクニックを検討してきました。

物理層から始めて、ハードウェア コンポーネントを検査し、ifconfig などのツールを使用しました。 および ip link show 接続を確認します。データリンク層に進むと、MAC アドレスに焦点を当て、ping などのユーティリティを使用しました。 と Wireshark テスト用。ネットワーク層では、ip route などのコマンドを使用して、IP アドレス指定とルーティングを詳しく調べました。 と ping 問題を診断します。

トランスポート層に移行して、netstat などのコマンドを利用して TCP および UDP 関連の問題に対処しました。 および telnet 開いているポートを確認し、接続を確立します。さらに上位では、セッション層とプレゼンテーション層それぞれでのセッション管理と暗号化の重要性について説明しました。

最後に、アプリケーション層では、FTP、SMTP、SSH、HTTP などの特定のプロトコルを調査し、問題解決における構成ファイルとログ分析の重要性を強調しました。

無料でコーディングを学びましょう。 freeCodeCamp のオープンソース カリキュラムは、40,000 人以上の人々が開発者としての職に就くのに役立ちました。始めましょう