Fonctions réseau du noyau Linux - Maîtriser les bases

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre l'architecture du noyau Linux et son sous-système réseau.
• Maîtriser les différents types de sockets (Packet Socket, Netlink, Unix domain, etc.) et leur utilisation.
• Apprendre à configurer et optimiser les interfaces réseau sous Linux.
• Implémenter et gérer des protocoles réseaux tels que TCP/IP, VLAN, IPX, et autres.
• Configurer un pare-feu avec Netfilter/iptables, incluant le filtrage, le NAT et le suivi des connexions.

Public cible

Ce cours s'adresse aux administrateurs système, développeurs et ingénieurs réseau souhaitant approfondir leurs connaissances sur les fonctionnalités réseaux du noyau Linux. Une compréhension de base de Linux et des concepts réseaux est recommandée.

Présentation du noyau Linux

Le noyau Linux est le cœur du système d'exploitation GNU/Linux, responsable de la gestion des ressources matérielles et des services essentiels. Son architecture modulaire permet une grande flexibilité, notamment dans le domaine des réseaux. Le sous-système réseau du noyau gère les communications entre les machines et implémente des protocoles variés pour répondre à différents besoins.

Architecture du système GNU/Linux

Le noyau Linux suit une architecture monolithique modulaire, où les fonctionnalités réseau sont intégrées sous forme de modules chargeables dynamiquement. Cela inclut la pile TCP/IP, les pilotes de périphériques réseau et les mécanismes de filtrage comme Netfilter.

Sous-système réseau du noyau Linux

Le sous-système réseau de Linux offre une gamme étendue de fonctionnalités pour la communication et la gestion des paquets. Parmi les principales :

Packet Socket

Permet aux applications d'envoyer et de recevoir des paquets bruts au niveau de la couche liaison de données, utile pour les analyseurs de protocoles.

Kernel/User Netlink Socket

Fournit un canal de communication entre l'espace utilisateur et le noyau, utilisé pour la configuration dynamique des interfaces et des routes.

Socket Filtering

Permet de filtrer les paquets directement dans le noyau avant qu'ils ne soient transmis aux applications, optimisant ainsi les performances.

Unix Domain Socket

Utilisé pour une communication inter-processus efficace sur une même machine, sans surcharge réseau.

TCP/IP Networking

Implémente les protocoles TCP, UDP et IP, formant la base des communications Internet.

802.1Q VLAN Support

Permet la segmentation logique des réseaux au niveau de la couche 2, essentielle pour les infrastructures virtuelles.

The IPX Protocol

Bien que moins utilisé aujourd'hui, ce protocole reste pris en charge pour les réseaux Novell legacy.

Appletalk DDP

Support historique pour les réseaux AppleTalk, maintenant rarement utilisé.

DECnet Support

Un protocole réseau ancien, principalement utilisé dans les environnements industriels.

802.1d Ethernet Bridging

Permet de créer des ponts entre plusieurs interfaces réseau, utile pour les réseaux virtuels et la virtualisation.

Les outils réseaux du noyau Linux

Linux propose de nombreux outils pour configurer et diagnostiquer les interfaces réseau. Les commandes comme ifconfig, ip, et ethtool permettent de gérer les adresses IP, les routes et les paramètres matériels.

Configuration des interfaces réseaux

La configuration peut être effectuée via des fichiers texte (ex: /etc/network/interfaces) ou dynamiquement avec des outils comme NetworkManager. Les scripts shell et les API comme netlink permettent une automatisation avancée.

Configuration du filtrage

Netfilter est le framework de filtrage intégré au noyau Linux, avec iptables comme outil principal pour configurer les règles de pare-feu.

Netfilter et iptables

Netfilter intercepte et traite les paquets à différents points (INPUT, OUTPUT, FORWARD), tandis qu'iptables permet de définir des règles pour accepter, rejeter ou modifier ces paquets.

Utilisation de l'outil iptables

Les règles iptables sont organisées en chaînes (tables) comme filter, nat et mangle. Exemple : iptables -A INPUT -p tcp --dport 22 -j ACCEPT pour autoriser le SSH.

Le filtrage avec iptables

Les règles peuvent filtrer par adresse IP, port, protocole ou état de la connexion. Les politiques par défaut (DROP/ACCEPT) définissent le comportement initial.

Le suivi des communications (Stateful Firewalling)

Netfilter peut suivre l'état des connexions (NEW, ESTABLISHED, RELATED), permettant de créer des règles dynamiques basées sur le contexte.

La traduction d'adresse (NAT)

Le NAT (Masquerading, Port Forwarding) permet de modifier les adresses IP/ports des paquets, essentiel pour le partage de connexion et l'accès aux services internes.