8.2. Konfigurieren des Netzwerks

BACK TO BASICS Essential network concepts (Ethernet, IP address, subnet, broadcast)

Most modern local networks use the Ethernet protocol, where data is split into small blocks called frames and transmitted on the wire one frame at a time. Data speeds vary from 10 Mb/s for older Ethernet cards to 10 Gb/s in the newest cards (with the most common rate currently growing from 100 Mb/s to 1 Gb/s). The most widely used cables are called 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T or 10GBASE-T depending on the throughput they can reliably provide (the T stands for “twisted pair”); those cables end in an RJ45 connector. There are other cable types, used mostly for speeds of 1 Gb/s and above.

An IP address is a number used to identify a network interface on a computer on a local network or the Internet. In the currently most widespread version of IP (IPv4), this number is encoded in 32 bits, and is usually represented as 4 numbers separated by periods (e.g. 192.168.0.1), each number being between 0 and 255 (inclusive, which corresponds to 8 bits of data). The next version of the protocol, IPv6, extends this addressing space to 128 bits, and the addresses are generally represented as a series of hexadecimal numbers separated by colons (e.g., 2001:0db8:13bb:0002:0000:0000:0000:0020, or 2001:db8:13bb:2::20 for short).

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.

Da das Netzwerk im Laufe der ursprünglichen Installation automatisch konfiguriert wird, enthält die Datei /etc/network/interfaces bereits eine gültige Konfiguration. Eine mit auto beginnende Zeile zeigt eine Liste von Schnittstellen an, die beim Hochfahren automatisch von ifupdown und sein /etc/init.d/networking Init-Skript konfiguriert werden. Dies wird häufig eth0 sein, das sich auf die erste Ethernet-Karte bezieht.

ALTERNATIVE NetworkManager

If Network Manager is particularly recommended in roaming setups (see Abschnitt 8.2.4, „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/jessie

→ https://developer.gnome.org/NetworkManager/0.9/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 eth0
iface eth0 inet dhcp
  hostname arrakis

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 eth0
iface eth0 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. 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.

8.2.3. 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.

8.2.3.1. 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.

TIP Starting ppp at boot

PPP connections over ADSL are, by definition, intermittent. Since they are usually not billed according to time, there are few downsides to the temptation of keeping them always open. The standard means to do so is to use the init system.

The default init system on Jessie is 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 connection

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

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Once this unit file has been defined, it needs to be enabled with systemctl enable adsl-connection. Then the loop can be started manually with systemctl start adsl-connection; it will also be started automatically on boot.

On systems not using systemd (including Wheezy and earlier versions of Debian), the standard SystemV init works differently. On such systems, all that is needed is to add a line such as the following at the end of the /etc/inittab file; then, any time the connection is disconnected, init will reconnect it.

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

For ADSL connections that auto-disconnect on a daily basis, this method reduces the duration of the interruption.

8.2.3.2. Modems, die PPTP unterstützen

The PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) protocol was created by Microsoft. Deployed at the beginning of ADSL, it was quickly replaced by PPPOE. If this protocol is forced on you, see Abschnitt 10.2.4, „PPTP“.

8.2.3.3. 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.

Note that this distinction has become almost irrelevant over time, as modern network cards are able do detect the type of cable present and adapt accordingly, so it won't be unusual that both kinds of cable will work in a given location.

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

8.2.4. Automatische Netzwerkkonfigurierung für mobile Benutzer

Many Falcot engineers have a laptop computer that, for professional purposes, they also use at home. The network configuration to use differs according to location. At home, it may be a wifi network (protected by a WPA key), while the workplace uses a wired network for greater security and more bandwidth.

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.