8.2. Konfigurieren des Netzwerks

ZURÜCK ZU DEN GRUNDLAGEN Wesentliche Netzwerkkonzepte (Ethernet, IP-Adresse, Subnetz, Broadcast)

Die meisten modernen lokalen Netzwerke verwenden das Ethernet-Protokoll, bei dem Daten in kleine Abschnitte, sogenannte „Frames“, unterteilt und dann abschnittsweise über das Kabel übertragen werden. Die Übertragungsgeschwindigkeit reicht von 10 MB/s bei älteren Ethernetkarten bis zu 10 Gb/s bei den neuesten (wobei die üblichste Geschwindigkeit zur Zeit von 100 Mb/s auf 1 Gb/s ansteigt). Die am weitesten verbreiteten Kabel heißen 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T oder 10GBASE-T je nach Durchsatz, den sie verlässlich erreichen können (das T steht für „twisted pair“); diese Kabel haben RJ45-Steckverbindungen. Es gibt auch andere meistens für Geschwindigkeiten 1 Gb/s oder mehr verwendete Kabelarten.

Eine IP-Adresse ist eine Zahl, die zur Identifizierung einer Netzwerkschnittstelle eines Rechners in einem lokalen Netzwerk oder im Internet dient. In der gegenwärtig am weitesten verbreiteten IP-Version (IPv4) ist diese Zahl in 32 Bits codiert und wird gewöhnlich in Form von vier durch Punkte getrennte Zahlen dargestellt (z. B. 192.168.0.1), wobei jede Zahl von 0 bis 255 reichen kann (was einem Datenumfang von 8 Bits entspricht). Die nächste Version des Protokolls, IPv6, erweitert den Adressenraum auf 128 Bits, und die Adressen werden normalerweise in Form einer Reihe von hexadezimalen durch Doppelpunkte getrennte Zahlen dargestellt (z. B. 2002:58bf:13bb:0002:0000:0000:0020 oder kurz 2002:58bf:13bb:2::20).

Eine Subnetzmaske (Netzmaske) legt in ihrem Binärcode fest, welcher Teil einer IP-Adresse sich auf das Netzwerk bezieht, während der Rest den Rechner bezeichnet. In dem hier dargestellten Beispiel der Konfigurierung einer statischen IPv4-Adresse lässt die Subnetzmaske 255.255.255.0 (24 „1“en gefolgt von 8 „0“en in binärer Darstellung) erkennen, dass sich die ersten 24 Bits der IP-Adresse auf die Netzwerkadresse beziehen und die übrigen 8 rechnerspezifisch sind. Bei IPv6 werden der besseren Lesbarkeit halber nur die „1“en dargestellt; die Netzmaske eines IPv6-Netzwerks könnte daher etwa 64 lauten.

Die Netzwerkadresse ist eine IP-Adresse, bei der der Teil, der die Rechnernummer bezeichnet, 0 ist. Der Bereich der IPv4-Adressen in einem vollständigen Netzwerk wird häufig in Form der Syntax a.b.c.d/e angegeben, wobei a.b.c.d die Netzwerkadresse und e die Bezeichnung der Bits ist, auf die sich der Netzwerkteil einer IP-Adresse auswirkt. Das Beispielsnetzwerk würde somit 192.168.0.0/24 geschrieben. In IPv6 ist die Syntax ähnlich: 2002:58bf:13bb:2::/64.

Ein Router ist ein Gerät, das mehrere Netzwerke miteinander verbindet. Aller durch einen Router laufender Datenverkehr wird dem richtigen Netzwerk zugeleitet. Hierzu analysiert der Router ankommende Pakete und leitet sie in Abhängigkeit von der IP-Adresse ihres Ziels weiter. Der Router wird häufig als „Gateway“ bezeichnet; in dieser Konfigurierung fungiert er als ein Gerät, das dabei hilft, über das lokale Netzwerk hinauszugelangen (in ein erweitertes Netzwerk wie zum Beispiel das Internet).

Die spezielle Broadcast-Adresse verbindet alle Stationen eines Netzwerks. Sie wird fast nie „geroutet“ und funktioniert nur innerhalb des betreffenden Netzwerks. Insbesondere bedeutet dies, das ein an den Broadcast adressiertes Datenpaket niemals über den Router läuft.

Dieses Kapitel befasst sich vor allem mit IPv4-Adressen, da sie zur Zeit die am häufigsten verwendeten sind. Die Einzelheiten des IPv6-Protokolls werden in Abschnitt 10.5, „IPv6“ dargelegt; das Konzept bleibt jedoch das gleiche.

The network is automatically configured during the initial installation. If Network Manager gets installed (which is generally the case for full desktop installations), then it might be that no configuration is actually required (for example, if you rely on DHCP on a wired connection and have no specific requirements). If a configuration is required (for example for a WiFi interface), then it will create the appropriate file in /etc/NetworkManager/system-connections/.

If Network Manager is not installed, then the installer will configure ifupdown by creating the /etc/network/interfaces file. A line starting with auto gives a list of interfaces to be automatically configured on boot by the networking service.

In a server context, ifupdown is thus the network configuration tool that you usually get. That is why we will cover it in the next sections.

ALTERNATIVE NetworkManager

If Network Manager is particularly recommended in roaming setups (see Abschnitt 8.2.5, „Automatische Netzwerkkonfigurierung für mobile Benutzer“), it is also perfectly usable as the default network management tool. You can create “System connections” that are used as soon as the computer boots either manually with a .ini-like file in /etc/NetworkManager/system-connections/ or through a graphical tool (nm-connection-editor). Just remember to deactivate all entries in /etc/network/interfaces if you want Network Manager to handle them.

→ https://wiki.gnome.org/Projects/NetworkManager/SystemSettings

→ https://developer.gnome.org/NetworkManager/1.6/ref-settings.html

8.2.1. Ethernet-Schnittstelle

Falls der Rechner eine Ethernet-Karte hat, muss das mit ihr verbundene IP-Netzwerk durch eine von zwei möglichen Verfahren konfiguriert werden. Die einfachste Methode besteht in der dynamischen Konfigurierung mit DHCP, und sie erfordert einen DHCP-Server im lokalen Netzwerk. Bei ihr kann der gewünschte Hostname angegeben werden, wie er in unten stehendem Beispiel unter hostname angegeben ist. Der DHCP-Server schickt dann die Konfigurierungseinstellungen für das entsprechende Netzwerk.

Beispiel 8.1. DNS-Konfiguration

auto enp0s31f6
iface enp0s31f6 inet dhcp
  hostname arrakis

IN PRACTICE Names of network interfaces

By default, the kernel attributes generic names such a eth0 (for wired Ethernet) or wlan0 (for WiFi) to the network interfaces. The number in those names is a simple incremental counter representing the order in which they have been detected. With modern hardware, that order might change for each reboot and thus the default names are not reliable.

Fortunately, systemd and udev are able to rename the interfaces as soon as they appear. The default name policy is defined by /lib/systemd/network/99-default.link (see systemd.link(5) for an explanation of the NamePolicy entry in that file). In practice, the names are often based on the device's physical location (as guessed by where they are connected) and you will see names starting with en for wired ethernet and wl for WiFi. In the example above, the rest of the name indicates, in abbreviated form, a PCI (p) bus number (0), a slot number (s31), a function number (f6).

Obviously, you are free to override this policy and/or to complement it to customize the names of some specific interfaces. You can find out the names of the network interfaces in the output of ip addr (or as filenames in /sys/class/net/).

Eine „statische“ Konfiguration muss die Netzwerkeinstellungen fest vorgeben. Hierzu gehören wenigstens die IP-Adresse und die Subnetzmaske; Netzwerk- und Broadcast-Adressen werden manchmal ebenfalls aufgeführt. Ein mit der Außenwelt verbundener Router wird als Gateway spezifiziert.

Beispiel 8.2. Statische Konfiguration

auto enp0s31f6
iface enp0s31f6 inet static
  address 192.168.0.3
  netmask 255.255.255.0
  broadcast 192.168.0.255
  network 192.168.0.0
  gateway 192.168.0.1

HINWEIS Mehrfache Adressen

Man kann nicht nur mehrere Schnittstellen einer einzelnen physischen Netzwerkkarte zuordnen, sondern auch mehrere IP-Adressen einer Schnittstelle. Wie bereits erwähnt, kann sich eine IP-Adresse per DNS auf eine beliebige Anzahl von Namen beziehen und ein Name auf eine beliebige Anzahl numerischer IP-Adressen.

Wie Sie vermuten, können Konfigurationen recht komplex sein, jedoch werden diese Optionen nur in sehr speziellen Fällen verwendet. Die hier gezeigten Beispiele sind für gewöhnliche Konfigurationen typisch.

8.2.2. Wireless Interface

Getting wireless network cards to work can be a bit more challenging. First of all, they often require the installation of proprietary firmwares which are not installed by default in Debian. Then wireless networks rely on cryptography to restrict access to authorized users only, this implies storing some secret key in the network configuration. Let's tackle those topics one by one.

8.2.2.1. Installing the required firmwares

First you have to enable the non-free repository in APT's sources.list file: see Abschnitt 6.1, „Befüllen der sources.list Datei“ for details about this file. Many firmware are proprietary and are thus located in this repository. You can try to skip this step if you want, but if the next step doesn't find the required firmware, retry after having enabled the non-free section.

Then you have to install the appropriate firmware-* packages. If you don't know which package you need, you can install the isenkram package and run its isenkram-autoinstall-firmware command. The packages are often named after the hardware manufacturer or the corresponding kernel module: firmware-iwlwifi for Intel wireless cards, firmware-atheros for Qualcomm Atheros, firmware-ralink for Ralink, etc. A reboot is then recommended because the kernel driver usually looks for the firmware files when it is first loaded and no longer afterwards.

8.2.2.2. Wireless specific entries in `/etc/network/interfaces`

ifupdown is able to manage wireless interfaces but it needs the help of the wpasupplicant package which provides the required integration between ifupdown and the wpa_supplicant command used to configure the wireless interfaces (when using WPA/WPA2 encryption). The usual entry in /etc/network/interfaces needs to be extended with two supplementary parameters to specify the name of the wireless network (aka its SSID) and the Pre-Shared Key (PSK).

Beispiel 8.3. DHCP configuration for a wireless interface

auto wlp4s0
iface wlp4s0 inet dhcp
  wpa-ssid Falcot
  wpa-psk ccb290fd4fe6b22935cbae31449e050edd02ad44627b16ce0151668f5f53c01b

The wpa-psk parameter can contain either the plain text passphrase or its hashed version generated with wpa_passphrase SSID passphrase. If you use an unencrypted wireless connection, then you should put a wpa-key-mgmt NONE and no wpa-psk entry. For more information about the possible configuration options, have a look at /usr/share/doc/wpasupplicant/README.Debian.gz.

At this point, you should consider restricting the read permissions on /etc/network/interfaces to the root user only since the file contains a private key that not all users should have access to.

8.2.3. Mit PPP über ein PSTN-Modem verbinden

Eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung (PPP) stellt eine zeitweilige Verbindung her; sie ist die üblichste Lösung bei Verbindungen über ein Telefonmodem („PSTN-Modem“, da die Verbindung über das öffentliche Telefonnetz läuft).

Für eine Verbindung über ein Telefonmodem ist ein Konto bei einem Zugangsanbieter erforderlich, einschließlich Telefonnummer, Benutzername, Passwort und manchmal des zu verwendenden Authentifizierungsprotokolls. Eine derartige Verbindung wird mit dem Hilfsprogramm pppconfig aus dem gleichnamigen Debian-Paket konfiguriert. Standardmäßig konfiguriert es eine Verbindung mit dem Namen provider (nach dem Zugangsanbieter). Falls Sie sich bezüglich des Authentifizierungsprotokolls nicht sicher sind, wählen Sie PAP: es wird von der Mehrheit der Internetanbieter angeboten.

Nach der Konfigurierung ist es möglich, mit dem Befehl pon eine Verbindung herzustellen (indem man den Namen der Verbindung als Parameter angibt, falls der Standardwert provider nicht passt). Die Verbindung wird mit dem Befehl poff beendet. Diese beiden Befehle können vom Root-Benutzer ausgeführt werden oder von jedem anderen Benutzer, der in der dip-Gruppe ist.

8.2.4. Über ein ADSL-Modem verbinden

Der allgemeine Ausdruck „ADSL-Modem“ bezeichnet eine Vielzahl von Geräten mit sehr unterschiedlichen Funktionen. Die am einfachsten mit Linux zu verwendenden Modems sind solche mit einer Ethernet- (und nicht nur mit einer USB-) Schnittstelle. Sie sind recht beliebt. ADSL-Internet-Anbieter verleihen (oder vermieten) eine „Box“ mit Ethernet-Schnittstelle. Je nach Art des Modems unterscheidet sich die Konfiguration deutlich.

8.2.4.1. Modems, die PPPOE unterstützen

Manche Ethernet-Modems arbeiten mit dem PPPOE-Protokoll (Point to Point Protocol over Ethernet). Das Hilfsprogramm pppoeconf (aus dem gleichnamigen Paket) konfiguriert die Verbindung. Hierzu ändert es die Datei /etc/ppp/peers/dsl-provider mit den angegebenen Einstellungen und speichert die Anmeldeinformation in den Dateien /etc/ppp/pap-secrets und /etc/ppp/chap-secrets. Es wird empfohlen, alle vorgeschlagenen Veränderungen zu akzeptieren.

Sobald die Konfigurierung abgeschlossen ist, können Sie die ADSL-Verbindung mit dem Befehl pon dsl-provider herstellen und mit poff dsl-provider wieder trennen.

TIPP Ppp beim Booten starten

PPP-Verbindungen über ADSL sind per Definition intermittierend. Da sie in der Regel nicht nach der Zeit abgerechnet werden, gibt es nur wenige Nachteile für die Versuchung, sie immer offen zu halten. Standardmäßig wird dazu das init-System verwendet.

With systemd, adding an automatically restarting task for the ADSL connection is a simple matter of creating a “unit file” such as /etc/systemd/system/adsl-connection.service, with contents such as the following:

[Unit]
Description=ADSL Verbindung

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/sbin/pppd call dsl-provider
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Sobald diese Unit-Datei definiert wurde, muss sie mit systemctl enable adsl-connection aktiviert werden. Dann kann die Schleife manuell mit systemctl start adsl-connection gestartet werden; sie wird auch beim Booten automatisch gestartet.

Auf Systemen ohne systemd (einschließlich Wheezy und früheren Versionen von Debian) funktioniert der Standard SystemV init anders. Auf solchen Systemen genügt es, eine Zeile wie die folgende am Ende der Datei /etc/inittab hinzuzufügen; jedes Mal, wenn die Verbindung getrennt wird, wird init sie wieder verbinden.

adsl:2345:respawn:/usr/sbin/pppd call dsl-provider

Bei ADSL-Verbindungen, die täglich automatisch getrennt werden, reduziert diese Methode die Dauer der Unterbrechung.

8.2.4.2. Modems, die PPTP unterstützen

Das Protokoll PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) wurde von Microsoft entwickelt. Es wurde zu Beginn von ADSL eingesetzt, dann aber schnell durch PPPOE ersetzt. Falls Sie zur Verwendung dieses Protokolls gezwungen werden, schlagen Sie unter Abschnitt 10.2.4, „PPTP“ nach.

8.2.4.3. Modems, die DHCP unterstützen

Wenn ein Modem über ein Ethernet-Kabel (gekreuztes Kabel) mit dem Rechner verbunden ist, richten Sie normalerweise auf diesem Rechner eine Netzwerkverbindung mit DHCP ein; das Modem fungiert dann automatisch als Gateway und übernimmt das Routing (das heißt, dass es den Netzwerkverkehr zwischen dem Rechner und dem Internet verwaltet).

ZURÜCK ZU DEN GRUNDLAGEN Gekreuztes Kabel für eine direkte Ethernetverbindung

Computer-Netzwerkkarten erwarten den Empfang von Daten auf bestimmten Leitungen des Kabels und senden ihre Daten auf anderen. Wenn Sie einen Rechner mit einem lokalen Netzwerk verbinden, schließen Sie normalerweise ein Kabel (gerade oder gekreuzt) zwischen der Netzwerkkarte und einem Repeater oder Schalter an. Wenn Sie jedoch zwei Rechner direkt miteinander verbinden wollen (ohne einen dazwischenliegenden Schalter oder Repeater), müssen Sie das von der einen Karte ausgesendete Signal zur empfangenen Seite der anderen Karte schicken und umgekehrt. Dies ist der Sinn eines gekreuzten Kabels und der Grund, warum es verwendet wird.

Beachten Sie, dass diese Unterscheidung im Laufe der Zeit fast irrelevant geworden ist, weil moderne Netzwerkkarten in der Lage sind, den angeschlossenen Kabeltyp zu erkennen, so dass oft beide an der gegebenen Schnittstelle funktionieren.

Die meisten ADSL-Router auf dem Markt können derart benutzt werden, genauso wie die meisten ADSL-Modems, die von Internetanbietern zur Verfügung gestellt werden.

8.2.5. Automatische Netzwerkkonfigurierung für mobile Benutzer

Viele Falcot-Ingenieure haben einen tragbaren Rechner, den sie für berufliche Zwecke auch zu Hause benutzen. Die zu verwendende Netzwerk-Konfigurierung ist je nach Ort verschieden. Zu Hause kann es ein (mit einem WPA-Schlüssel geschütztes) WLAN-Netzwerk sein, während am Arbeitsplatz ein kabelgebundenes Netzwerk mit größerer Sicherheit und höherer Bandbreite benutzt wird.

Um zu vermeiden, dass die entsprechenden Netzwerkschnittstellen von Hand verbunden und getrennt werden müssen, haben die Administratoren auf diesen mobilen Rechnern das Paket network-manager installiert. Dieses Programm ermöglicht es einem Anwender, auf einfache Weise über ein Symbol im Benachrichtigungsbereich seiner grafischen Arbeitsumgebung von einem Netzwerk zu einem anderen zu wechseln. Bei einem Klick auf dieses Symbol wird eine Liste der verfügbaren Netzwerke (sowohl der verkabelten als auch der kabellosen) angezeigt, so dass man einfach das Netzwerk auswählen kann, das man benutzen möchte. Das Programm speichert die Konfiguration der Netzwerke, mit denen der Anwender bereits verbunden war, und schaltet automatisch auf das beste verfügbare Netzwerk um, wenn die aktuelle Verbindung abbricht.

Hierzu besteht das Programm aus zwei Teilen: ein als Root laufender Daemon ist für die Aktivierung und Konfigurierung des Netzwerks zuständig, während eine Benutzerschnittstelle diesen Daemon steuert. PolicyKit kümmert sich um die benötigten Autorisierungen zur Steuerung des Programm und Debian hat PolicyKit so konfiguriert, dass Mitglieder der Gruppe netdev Network-Manager-Verbindungen anlegen oder ändern können.

Der Network-Manager weiß, wie er mit verschiedenen Verbindungsarten (DHCP, manuelle Konfigurierung, lokales Netzwerk) umzugehen hat, aber nur, wenn die Konfigurierung mit diesem Programm erfolgt ist. Daher ignoriert es systematisch alle Netzwerk-Schnittstellen in der Datei /etc/network/interfaces, für die es nicht geeignet ist. Da der Network-Manager keine genaueren Angaben macht, wenn keine Netzwerkverbindungen angezeigt werden, ist es am einfachsten, aus der Datei /etc/network/interfaces alle Schnittstellen zu löschen, die vom Network-Manager verwaltet werden sollen.

Beachten Sie, dass dieses Programm standardmäßig installiert wird, wenn während der anfänglichen Installation die Programmgruppe „Desktop-Umgebung“ ausgewählt wurde.