109.2 Lektion 2

Die meisten Linux-Distributionen nutzen den Daemon NetworkManager zur Konfiguration und Steuerung der Netzwerkverbindungen des Systems. Aufgabe von NetworkManager ist es, die Netzwerkkonfiguration so einfach und automatisch wie möglich zu gestalten. Beim Einsatz von DHCP beispielsweise kümmert sich NetworkManager um Routenänderungen, das Abrufen von IP-Adressen und die Aktualisierung der lokalen Liste von DNS-Servern, falls erforderlich. Wenn sowohl Kabel- als auch drahtlose Verbindungen verfügbar sind, gibt NetworkManager standardmäßig der kabelgebundenen Verbindung den Vorrang. NetworkManager versucht, wenn immer möglich, mindestens eine Verbindung ständig aktiv zu halten.

Standardmäßig kontrolliert der NetworkManager-Daemon die Netzwerkschnittstellen, die nicht in der Datei /etc/network/interfaces aufgeführt sind, um andere Konfigurationsmethoden, die möglicherweise ebenfalls vorhanden sind, nicht zu stören. Er ändert daher auch nur die nicht überwachten Schnittstellen.

Der NetworkManager-Dienst läuft im Hintergrund mit Root-Rechten und löst die notwendigen Aktionen aus, um das System online zu halten. Normale Benutzer können Netzwerkverbindungen mit Client-Anwendungen erstellen und ändern, die zwar selbst keine Root-Rechte haben, aber mit dem zugrundeliegenden Dienst kommunizieren, um die angeforderten Aktionen durchzuführen.

Client-Anwendungen für NetworkManager gibt es sowohl für die Befehlszeile als auch für die grafische Umgebung. Bei letzterer sind sie Zubehör zur Desktopumgebung (unter Namen wie nm-tray, network-manager-gnome, nm-applet oder plasma-nm) und normalerweise über ein Symbol in der Ecke der Desktopleiste oder über das Systemkonfigurationsprogramm zugänglich.

Auf der Befehlszeile bietet der NetworkManager selbst zwei Clientprogramme: nmcli und nmtui. Beide Programme haben die gleichen Grundfunktionen, aber nmtui hat eine Curses-basierte Schnittstelle, während nmcli umfassender ist und auch in Skripten eingesetzt werden kann. Der Befehl nmcli unterscheidet alle netzwerkbezogenen Eigenschaften, die NetworkManager kontrolliert, in Kategorien, sogenannte Objekte:

Der Objektname ist das Hauptargument für den Befehl nmcli. Um etwa den gesamten Verbindungsstatus des Systems anzuzeigen, geben Sie das Objekt general als Argument an:

Die Spalte STATE gibt an, ob das System mit einem Netz verbunden ist oder nicht. Ist die Verbindung aufgrund externer Fehlkonfigurationen oder Zugangsbeschränkungen eingeschränkt, erscheint in der Spalte CONNECTIVITY nicht der Status full. Wenn in der Spalte CONNECTIVITY der Eintrag Portal erscheint, bedeutet dies, dass zusätzliche Authentifizierungsschritte (in der Regel über den Webbrowser) erforderlich sind, um den Verbindungsvorgang abzuschließen. Die übrigen Spalten geben den Status der drahtlosen Verbindungen (falls vorhanden) an, entweder WIFI oder WWAN (Wide Wireless Area Network, d.h. Mobilfunknetze). Das Suffix HW zeigt an, dass sich der Status auf das Netzwerkgerät und nicht auf die Netzwerkverbindung des Systems bezieht, also ob die Hardware aktiviert oder deaktiviert ist, um Strom zu sparen.

Neben dem Objektargument benötigt nmcli auch ein Befehlsargument zur Ausführung. Der Befehl status ist der Default, wenn kein Befehlsargument gegeben ist, so dass nmcli general als nmcli general status interpretiert wird.

Wenn die Netzwerkschnittstelle über Kabel direkt mit dem Zugangspunkt verbunden ist, sind meist keine weiteren Eingriffe notwendig. Drahtlose Netzwerke erfordern hingegen zusätzliche Schritte, um neue Teilnehmer zu akzeptieren. nmcli erleichtert den Verbindungsprozess und speichert die Einstellungen, um sich in Zukunft automatisch zu verbinden. Daher ist es sehr hilfreich für Laptops oder andere mobile Geräte.

Bevor eine Verbindung zum WLAN hergestellt wird, ist es sinnvoll, zunächst die verfügbaren Netzwerke vor Ort aufzulisten. Verfügt das System über einen funktionierenden WLAN-Adapter, wird das Objekt device diesen nutzen, um die verfügbaren Netzwerke mit dem Befehl nmcli device wifi list zu scannen:

Die meisten Benutzer werden wahrscheinlich über Namen in der Spalte SSID das gewünschte Netz identifizieren. Zum Beispiel stellt der Befehl nmcli eine Verbindung zum Netzwerk mit dem Namen Hypnotoad über das Objekt device her:

Wenn Sie den Befehl in einem Terminalemulator in der grafischen Umgebung ausführen, erscheint ein Dialogfeld, das die Passphrase für das Netzwerk abfragt. In einer reinen Textkonsole geben Sie das Passwort zusammen mit den anderen Argumenten an:

Wenn das WLAN seinen SSID-Namen verbirgt, stellt nmcli mit dem zusätzlichen Argument hidden yes trotzdem eine Verbindung her:

Hat das System mehr als einen WLAN-Adapter, geben Sie den gewünschten mit ifname an — um etwa eine Verbindung mit dem Adapter wlo1 herzustellen:

Wurde die Verbindung erfolgreich hergestellt, benennt NetworkManager sie nach der entsprechenden SSID (wenn es sich um eine WLAN-Verbindung handelt) und behält diese für zukünftige Verbindungen bei. Die Verbindungsnamen und ihre UUIDs sehen Sie mit dem Befehl nmcli connection show:

Zu erkennen sind der Typ jeder Verbindung — das kann ethernet, wifi, tun, gsm, bridge usw. sein — sowie das verbundene Device. Um Aktionen für eine bestimmte Verbindung durchzuführen, geben Sie deren Namen oder UUID an. Um zum Beispiel die Verbindung Hypnotoad zu deaktivieren:

Ebenso stellen Sie mit dem Befehl nmcli connection up Hypnotoad die Verbindung wieder her, da NetworkManager sie nun gespeichert hat. Über den Schnittstellennamen trennen Sie die Verbindung auch wieder, aber in diesem Fall über das Objekt device:

Der Schnittstellenname dient Ihnen auch dazu, die Verbindung wiederherzustellen:

Beachten Sie, dass sich die UUID bei jedem Verbindungsaufbau ändert, so dass der Name vorzuziehen ist.

Wenn ein Funkadapter vorhanden, aber ungenutzt ist, schalten Sie ihn aus, um Strom zu sparen — dieses Mal über das Objekt radio, das Sie an nmcli übergeben:

Natürlich können Sie das drahtlose Gerät mit dem Befehl nmcli radio wifi on wieder einschalten.

Sobald die Verbindungen hergestellt wurden, ist künftig keine manuelle Interaktion mehr erforderlich, da NetworkManager verfügbare bekannte Netzwerke erkennt und automatisch eine Verbindung herstellt. Falls erforderlich, verfügt NetworkManager über Plugins, die seine Funktionen erweitern, wie z.B. das Plugin zur Unterstützung von VPN-Verbindungen.

Systeme mit systemd nutzen optional eingebaute Daemons zur Verwaltung der Netzwerkkonnektivität: systemd-networkd zur Kontrolle der Netzwerkschnittstellen und systemd-resolved zur Verwaltung der lokalen Namensauflösung. Diese Dienste sind abwärtskompatibel mit den alten Linux-Konfigurationsmethoden, aber insbesondere die Konfiguration der Netzwerkschnittstellen hat Eigenschaften, die Sie kennen sollten.

Die Konfigurationsdateien, die systemd-networkd zum Einrichten von Netzwerkschnittstellen verwendet, befinden sich in einem der folgenden drei Verzeichnisse:

Die Dateien werden in lexikografischer Reihenfolge verarbeitet. Es empfiehlt sich daher, die Namen der Dateien mit Nummern zu beginnen, um die Reihenfolge leichter zu lesen und einzustellen.

Dateien in /etc haben die höchste Priorität, während Dateien in /run Vorrang vor Dateien gleichen Namens in /lib haben. Das bedeutet, dass systemd-networkd die Dateien mit der niedrigeren Priorität ignoriert, wenn Konfigurationsdateien in verschiedenen Verzeichnissen den gleichen Namen haben. Die Trennung der Dateien auf diese Weise ist eine Möglichkeit, die Schnittstelleneinstellungen zu ändern, ohne die Originaldateien zu modifizieren: Sie nehmen Änderungen in /etc/systemd/network vor, um jene in /lib/systemd/network zu überschreiben.

Der Zweck der einzelnen Konfigurationsdateien hängt von ihrem Suffix ab. Dateinamen, die auf .netdev enden, dienen systemd-networkd dazu, virtuelle Netzwerkgeräte zu erstellen, wie z.B. bridge oder tun Geräte. Dateien, die auf .link enden, legen Low-Level-Konfigurationen für die entsprechende Netzwerkschnittstelle fest. systemd-networkd erkennt und konfiguriert Netzwerkgeräte automatisch, sobald diese auftauchen — und ignoriert auch Geräte, die bereits auf andere Weise konfiguriert wurden --, so dass es in den meisten Fällen nicht notwendig ist, diese Dateien hinzuzufügen.

Das wichtigste Suffix ist .network. Dateien mit dieser Endung dienen der Einrichtung von Netzwerkadressen und Routen. Wie bei den anderen Konfigurationsdateitypen definiert der Name der Datei die Reihenfolge, in sie verarbeitet wird. Die Netzwerkschnittstelle, auf die sich die Konfigurationsdatei bezieht, wird im Abschnitt [Match] in der Datei definiert.

Zum Beispiel wird die Ethernetschnittstelle enp3s5 in der Datei /etc/systemd/network/30-lan.network durch den Eintrag Name=enp3s5 im Abschnitt [Match] wie folgt ausgewählt:

Eine Liste von durch Leerzeichen getrennten Namen wird ebenfalls akzeptiert, um mehrere Netzwerkschnittstellen mit derselben Datei abzugleichen. Die Namen können Shell-ähnliche Globs enthalten, wie beispielsweise en*. Andere Einträge bieten verschiedene Match-Regeln, wie die Auswahl eines Netzwerkgeräts anhand seiner MAC-Adresse:

Die Einstellungen für das Gerät finden sich im Abschnitt [Network] der Datei. Für eine einfache statische Netzwerkkonfiguration sind nur die Einträge Address und Gateway erforderlich:

Um DHCP anstelle statischer IP-Adressen zu verwenden, sollte der Eintrag DHCP gesetzt sein:

Der Dienst systemd-networkd wird versuchen, sowohl IPv4- als auch IPv6-Adressen für die Netzwerkschnittstelle zu erhalten. Um nur IPv4 zu verwenden, setzen Sie DHCP=ipv4. Ebenso wird DHCP=ipv6 die IPv4-Einstellungen ignorieren und nur die angegebene IPv6-Adresse verwenden.

Passwortgeschützte drahtlose Netzwerke konfiguriert systemd-networkd ebenfalls, aber der Netzwerkadapter muss bereits im Netzwerk authentifiziert sein, bevor systemd-networkd ihn konfigurieren kann. Die Authentifizierung führt WPA supplicant durch, ein Programm zur Konfiguration von Netzwerkadaptern für passwortgeschützte Netzwerke.

Der erste Schritt besteht darin, die Anmeldedaten mit dem Befehl wpa_passphrase zu erstellen:

Der Befehl entnimmt die Passphrase für das drahtlose Netzwerk MyWifi aus der Standardeingabe und speichert ihren Hash in der Datei /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-wlo1.conf. Beachten Sie, dass der Dateiname den Namen der drahtlosen Schnittstelle enthalten sollte, daher das wlo1 im Dateinamen.

Der systemd-Manager liest die WPA-Passphrasendateien in /etc/wpa_supplicant/ und erstellt den entsprechenden Dienst, um den WPA-Supplicant auszuführen und die Schnittstelle zu aktivieren. Die Passphrasendatei im Beispiel hat dann eine entsprechende Service Unit namens wpa_supplicant@wlo1.service. Der Befehl systemctl start wpa_supplicant@wlo1.service verbindet den Wireless-Adapter mit dem Remote Access Point. Der Befehl systemctl enable wpa_supplicant@wlo1.service sorgt dafür, dass die Verbindung beim Booten automatisch hergestellt wird.

Schließlich muss eine .network-Datei, die zur wlo1-Schnittstelle passt, in /etc/systemd/network/ vorhanden sein, da systemd-networkd diese Datei verwendet, um die Schnittstelle zu konfigurieren, sobald der WPA-Supplicant die Zuweisung zum Zugangspunkt beendet hat.