Netzwerk-Grundlagen mit IP

Ein Debian-Rechner kann mehrere Schnittstellen besitzen, die jeweils unterschiedliche IP (Internet Protokoll)-Adressen haben können. Diese Schnittstellen können auch unterschiedlichen Typs sein, darunter:

• Loopback: lo

• Ethernet: eth0, eth1, ...

• Wi-Fi: wlan0, wlan1, wifi0, ...

• Token Ring: tr0, tr1, ...

• PPP: ppp0, ppp1, ...

Es gibt eine Vielzahl anderer Netzwerkgeräte, darunter SLIP, PLIP (IP über serielle und parallele Verbindungen), "shaper"-Geräte, die das Datenaufkommen auf bestimmten Geräten steuern, Frame-Relay, AX.25, X.25, ARCnet und LocalTalk.

Jede Netzwerkschnittstelle, die direkt mit dem Internet (oder IP-basierten Netzwerk) verbunden ist, wird durch eine eindeutige 32-Bit IP-Adresse identifiziert. Die IP-Adresse können in einen Teil für Netzwerkadressierung und einen Teil zur Adressierung des Rechners geteilt werden. Wenn in einer IP-Adresse alle Bits, die Teil der Netzwerkadresse sind, auf Eins und alle Bits, die Teil der Host-Adresse sind, auf Null gesetzt werden, dann erhält man die so genannte Netzmaske (netmask) des Netzwerks.

IP-Netzwerke sind traditionell in Klassen eingeteilt, deren Netzwerkadressen 8, 16 oder 24 Bit lang sind. Dieses System war nicht flexibel und verschwendete viele IP-Adressen, so dass IPv4-Netzwerke heute unterschiedlich lange Netzwerkadressen zugewiesen bekommen.

IP-Adressen                     Netzmasken      Länge
Class A 1.0.0.0 - 126.255.255.255       255.0.0.0       = /8
Class B 128.0.0.0 - 191.255.255.255     255.255.0.0     = /16
Class C 192.0.0.0 - 223.255.255.255     255.255.255.0   = /24

IP-Adressen, die nicht darin liegen, sind für besondere Zwecke reserviert.

Einige Adressbereiche innerhalb jeder Klasse sind für lokale Netzwerke (LANs) reserviert. Diese Adressen kollidieren garantiert nicht mit irgendwelchen Adressen des Internets. (Aus diesem Grund können die Rechner, die eine solche Adresse zugewiesen bekommen, nicht direkt mit dem Internet verbunden sein, sondern müssen einen Gateway-Rechner als Zwischenschritt verwenden, der entweder die einzelnen Services anbietet oder Network-Adress-Translation (NAT) durchführt.) Diese Adressbereiche und die Anzahl der Bereiche in jeder Klasse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Netzwerkadressen             Länge   Anzahl
Class A 10.x.x.x                     /8      1
Class B 172.16.x.x - 172.31.x.x      /16     16
Class C 192.168.0.x - 192.168.255.x  /24     256

Die erste Adresse in einem IP-Netzwerk ist die Adresse des Netzwerks selbst. Die letzte Adresse ist die Broadcast-Adresse des Netzwerks. Alle anderen Adressen können einzelnen Rechnern des Netzwerks zugewiesen werden. Üblicherweise wird die erste oder letzte Adresse eines Netzwerks für den Gateway-Rechner verwendet.

Die Routing-Tabelle enthält vom Kernel bereitgestellte Informationen darüber, wie IP-Pakete an ihre Ziele verschickt werden. Hier eine Beispieltabelle eines Debian-Rechners in einem lokalen Netzwerk mit der IP-Adresse 192.168.50.x/24. Der Rechner 192.168.50.1 (ebenfalls im LAN) ist ein Router für das Firmennetzwerk, 172.20.x.x/16 und 192.168.50.254 (ebenfalls im LAN) sind Router für das Internet.

# route
Kernel IP routing table
Destination  Gateway        Genmask       Flags Metric Ref Use Iface
127.0.0.0    *              255.0.0.0     U     0      0     2 lo
192.168.50.0 *              255.255.255.0 U     0      0   137 eth0
172.20.0.0   192.168.50.1   255.255.0.0   UG    1      0     7 eth0
default      192.168.50.254 0.0.0.0       UG    1      0    36 eth0

• Die erste Zeile nach der Kopfzeile bestimmt, dass Daten für das Netzwerk 127.x.x.x durch das Loopback-Device lo geroutet werden.

• Die zweite Zeile bestimmt, dass Daten für Rechner im LAN über die eth0-Schnittstelle versendet werden.

• Die dritte Zeile bestimmt, dass Daten für das Firmennetzwerk ebenfalls über eth0 an das Gateway 192.168.50.1 versendet werden.

• Die vierte Zeile bestimmt, dass Daten für das Internet ebenfalls über eth0 an das Gateway 192.168.50.254 gesendet werden.

Die IP-Adressen in dieser Tabelle können auch als Namen dargestellt werden, so wie sie in der Datei /etc/networks hinterlegt sind oder wie sie von der C-Bibliothek aufgelöst werden.

Netzwerkkonfiguration auf niederer Ebene – ifconfig und route

An einem Beispiel soll gezeigt werden, wie die IP-Adresse der Schnittstelle eth0 von der Adresse 192.168.0.3 auf 192.168.0.111 zu ändern und eth0 als Route für das Netzwerk 10.0.0.0 via 192.168.0.1 einzurichten ist. Wir starten ifconfig und route ohne Argumente, um den derzeitigen Status aller Netzwerkschnittstellen und des Routing darzustellen.

# ifconfig
eth0  Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:46:7A:02:B0
inet addr:192.168.0.3 Bcast:192.168.255.255 Mask:255.255.0.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:23363 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:21798 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:100
RX bytes:13479541 (12.8 MiB) TX bytes:20262643 (19.3 MiB)
Interrupt:9
lo    Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:230172 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:230172 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:22685256 (21.6 MiB) TX bytes:22685256 (21.6 MiB)
# route
Kernel IP routing table
Destination  Gateway     Genmask         Flags Metric Ref Use Iface
192.168.0.0  *           255.255.0.0     U     0      0   0   eth0
default      192.168.0.1 255.255.255.255 UG    0      0   0   eth0

Zunächst schalten wir die Schnittstelle ab.

# ifconfig eth0 inet down
# ifconfig
lo Link encap:Local Loopback
... (keine weiteren eth0-Einträge)
# route
... (keine weiteren Routing-Einträge)

Dann schalten wir sie mit einer neuen IP-Adresse und neuem Routing wieder ein.

# ifconfig eth0 inet up 192.168.0.111 \
netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.0.255
# route add -net 10.0.0.0 netmask 255.0.0.0 gw 192.168.0.1 dev eth0

Das Ergebnis:

# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:00:46:7A:02:B0
inet addr:192.168.0.111 Bcast:192.168.0.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
...
lo   Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 ...
# route
Kernel IP routing table
Destination  Gateway     Genmask       Flags Metric Ref Use Iface
192.168.0.0  *           255.255.255.0 U     0      0   0   eth0
10.0.0.0     192.168.0.1 255.0.0.0     UG    0      0   0   eth0

Konfiguration einer Wi-Fi-Schnittstelle

Das wireless-tools-Paket beinhaltet ein Skript /etc/network/if-pre-up.d/wireless-tools welches Wi-Fi (802.11a/b/g) bevor die Schnittstelle aufgeschaltet wird. Die Konfiguration erledigt das Programm iwconfig; siehe iwconfig(8). Für jeden iwconfig-Parameter kann eine Option in /etc/network/interfaces wie jene schon dort vorhandenen hinzugefügt werden, wobei die drahtlosen Varianten durch "wireless-" eingeleitet werden. Um zum Beispiel die ESSID von eth0 auf myessid und den Schlüssel auf 123456789e zu setzen, bevor eth0 mit DHCP aufgeschaltet wird, muss /etc/network/interfaces folgendermaßen erweitert werden.

iface eth0 inet dhcp

wireless-essid myessid

wireless-key 123456789e