109.2 Lección 1

Interfaz de red es el término con el que el sistema operativo se refiere al canal de comunicación configurado para trabajar con el hardware de red conectado al sistema, como un dispositivo Ethernet o Wi-Fi. La excepción a esto es la interfaz loopback, que el sistema operativo utiliza cuando necesita establecer una conexión consigo mismo, pero el propósito principal de una interfaz de red es proporcionar una ruta a través de la cual se pueden enviar datos locales y recibir datos remotos. A menos que la interfaz de red esté correctamente configurada, el sistema operativo no podrá comunicarse con otras máquinas de la red.

En la mayoría de los casos, la configuración correcta de la interfaz se define por defecto o se personaliza durante la instalación del sistema operativo. Sin embargo, a menudo es necesario revisar o incluso modificar estos ajustes cuando la comunicación no funciona correctamente o cuando el comportamiento de la interfaz requiere una personalización.

Hay muchos comandos de Linux para listar qué interfaces de red están presentes en el sistema, pero no todos están disponibles en todas las distribuciones. El comando ip, es parte del conjunto básico de herramientas de red incluidas en todas las distribuciones de Linux y puede ser utilizado para listar las interfaces de red. El comando completo para mostrar las interfaces es ip link show:

Si está disponible, también se puede utilizar el comando nmcli device:

Los comandos mostrados en los ejemplos no modifican ninguna configuración del sistema, por lo que pueden ser ejecutados por un usuario sin privilegios. Ambos comandos listan dos interfaces de red: lo (la interfaz loopback) y enp3s5 (una interfaz ethernet).

Las computadoras de mesa y las portátiles con Linux suelen tener dos o tres interfaces de red predefinidas, una para la interfaz virtual de bucle invertido y las otras asignadas al hardware de red por el sistema. Los servidores y dispositivos de red con Linux, en cambio, pueden tener decenas de interfaces de red, pero los mismos principios se aplican a todos ellos. La abstracción proporcionada por el sistema operativo permite configurar las interfaces de red utilizando los mismos métodos, independientemente del hardware subyacente. Sin embargo, conocer los detalles sobre el hardware subyacente de una interfaz puede ser útil para entender mejor lo que ocurre cuando la comunicación no funciona como se espera. En un sistema en el que hay muchas interfaces de red disponibles, podría no ser obvio cuál corresponde a wi-fi y al ethernet. Por esta razón, Linux utiliza una convención de nomenclatura de interfaces que ayuda a identificar qué interfaz de red corresponde a cada dispositivo y puerto.

Las antiguas distribuciones de Linux nombraban las interfaces de red ethernet como eth0, eth1, etc., numeradas según el orden en que el kernel identifica los dispositivos. Las interfaces inalámbricas se llamaban wlan0, wlan1, etc. Sin embargo, esta convención de nomenclatura, no aclara qué puerto ethernet específico coincide con la interfaz eth0, por ejemplo. Dependiendo de cómo se detectara el hardware, era incluso posible que dos interfaces de red intercambiaran sus nombres después de un reinicio.

Para superar esta ambigüedad, los sistemas Linux más recientes emplean una convención de nomenclatura predecible para las interfaces de red, estableciendo una relación más estrecha entre el nombre de la interfaz y la conexión de hardware subyacente.

En las distribuciones de Linux que utilizan el esquema de nomenclatura systemd, todos los nombres de interfaz comienzan con un prefijo de dos caracteres que significa el tipo de interfaz:

De mayor a menor prioridad, el sistema operativo utiliza las siguientes reglas para nombrar y numerar las interfaces de red:

Es correcto suponer, que la interfaz de red enp3s5 se denominó así porque no se ajustaba a los dos primeros métodos de denominación, por lo que se utilizó en su lugar su dirección en el bus y la ranura correspondientes. La dirección del dispositivo 03:05.0, encontrada en la salida del comando lspci, revela el dispositivo asociado:

Las interfaces de red son creadas por el propio kernel de Linux, pero hay muchos comandos que se pueden utilizar para interactuar con ellas. Normalmente, la configuración se realiza de forma automática y no es necesario cambiar la configuración manualmente. Sin embargo, con el nombre de la interfaz, es posible indicarle al kernel cómo proceder para configurarla si es necesario.

A lo largo de los años, se han desarrollado varios programas para interactuar con las características de red proporcionadas por el núcleo de Linux. Aunque el antiguo comando ifconfig todavía se puede utilizar para realizar configuraciones y consultas simples de las interfaces, ahora está obsoleto debido a su limitado soporte de las interfaces que no son Ethernet. El comando ifconfig fue sustituido por el comando ip, que es capaz de gestionar muchos otros aspectos de las interfaces TCP/IP, como rutas y túneles.

Las muchas capacidades del comando ip pueden ser excesivas para la mayoría de las tareas ordinarias, por lo que existen comandos auxiliares para facilitar la activación y configuración de las interfaces de red. Los comandos ifup y ifdown pueden utilizarse para configurar las interfaces de red basándose en las definiciones de las interfaces que se encuentran en el fichero /etc/network/interfaces. Aunque pueden ser invocados manualmente, estos comandos se ejecutan normalmente de forma automática durante el arranque del sistema.

Todas las interfaces de red gestionadas por ifup y ifdown deben estar listadas en el fichero /etc/network/interfaces. El formato utilizado en el fichero es sencillo: las líneas que comienzan con la palabra auto se utilizan para identificar las interfaces físicas que se van a activar cuando se ejecute ifup con la opción -a. El nombre de la interfaz debe seguir a la palabra auto en la misma línea. Todas las interfaces marcadas como auto se activan en el momento del arranque, en el orden en que aparecen en la lista.

La configuración real de la interfaz se escribe en otra línea, empezando por la palabra iface, seguida del nombre de la interfaz, el nombre de la familia de direcciones que utiliza la interfaz y el nombre del método utilizado para configurar la interfaz. El siguiente ejemplo muestra un fichero de configuración básico para las interfaces lo (loopback) y enp3s5:

La familia de direcciones debe ser inet para redes TCP/IP, pero también hay soporte para redes IPX (ipx), y redes IPv6 (inet6). Las interfaces Loopback utilizan el método de configuración loopback. Con el método dhcp, la interfaz utilizará la configuración IP proporcionada por el servidor DHCP de la red. Los ajustes de la configuración de ejemplo permiten la ejecución del comando ifup utilizando el nombre de la interfaz enp3s5 como argumento:

En este ejemplo, el método elegido para la interfaz enp3s5 fue dhcp, por lo que el comando ifup llamó a un programa cliente DHCP para obtener la configuración IP del servidor DHCP. Del mismo modo, el comando ifdown enp3s5 se puede utilizar para apagar la interfaz.

En redes sin servidor DHCP, se puede utilizar el método static en su lugar y proporcionar la configuración IP manualmente en /etc/network/interfaces. Por ejemplo:

Las interfaces que utilizan el método static no necesitan una directiva auto correspondiente, ya que se activan siempre que se detecta el hardware de la red.

Si la misma interfaz tiene más de una entrada iface, entonces todas las direcciones y opciones configuradas se aplicarán al abrir esa interfaz. Esto es útil para configurar tanto direcciones IPv4 como IPv6 en la misma interfaz, así como para configurar múltiples direcciones del mismo tipo en una sola interfaz.

Una configuración TCP/IP que funcione es sólo el primer paso hacia la plena usabilidad de la red. Además de poder identificar los nodos de la red por sus números IP, el sistema debe ser capaz de identificarlos con nombres más fáciles de entender por los seres humanos.

El nombre con el que se identifica el sistema es personalizable y es una buena práctica definirlo, incluso si la máquina no está destinada a unirse a una red. El nombre local suele coincidir con el nombre de red de la máquina, pero esto no es necesariamente cierto siempre. Si el fichero /etc/hostname existe, el sistema operativo utilizará el contenido de la primera línea como nombre local, que a partir de entonces se llamará simplemente hostname. Las líneas que comienzan con # dentro de /etc/hostname son ignoradas.

El fichero /etc/hostname puede editarse directamente, pero el nombre de la máquina también puede definirse con el comando hostnamectl. Cuando se suministra con el subcomando set-hostname, el comando hostnamectl tomará el nombre dado como argumento y lo escribirá en /etc/hostname:

El nombre de host definido en /etc/hostname es el nombre de host estático, es decir, el nombre que se utiliza para inicializar el nombre de host del sistema en el arranque. El nombre de host estático puede ser una cadena de forma libre de hasta 64 caracteres. Sin embargo, se recomienda que conste sólo de caracteres ASCII en minúsculas y sin espacios ni puntos. También debe limitarse al formato permitido para las etiquetas de nombres de dominio DNS, aunque esto no es un requisito estricto.

El comando hostnamectl puede establecer otros dos tipos de nombres de host además del nombre de host estático:

Si no se utiliza la opción --pretty ni --transient, los tres tipos de nombres de host se establecerán con el nombre dado. Para establecer el nombre de host estático, pero no los "pretty" y "transient", se debe utilizar la opción --static. En todos los casos, sólo el nombre de host estático se almacena en el fichero /etc/hostname. El comando hostnamectl también se puede utilizar para mostrar varios bits de información descriptiva y de identidad sobre el sistema en ejecución:

Esta es la acción por defecto del comando hostnamectl, por lo que el subcomando status puede ser omitido. En cuanto al nombre de los nodos de la red remota, hay dos formas básicas que el sistema operativo puede implementar para hacer coincidir nombres y números IP: utilizar una fuente local o utilizar un servidor remoto para traducir los nombres en números IP y viceversa. Los métodos pueden ser complementarios entre sí y su orden de prioridad se define en el archivo de configuración Name Service Switch: /etc/nsswitch.conf. Este fichero es utilizado por el sistema y las aplicaciones para determinar no sólo las fuentes de coincidencias nombre-IP, sino también las fuentes de las que puede obtener información de servicios de nombres en una serie de categorías, llamadas bases de datos.

La base de datos hosts lleva la cuenta del mapeo entre nombres de host y direcciones IPs. La línea dentro de /etc/nsswitch.conf que comienza con hosts define los servicios responsables de proporcionar las asociaciones para ello:

En esta entrada de ejemplo, files y dns son los nombres de servicio que especifican cómo funcionará el proceso de búsqueda de nombres de host. En primer lugar, el sistema buscará coincidencias en los archivos locales, y luego preguntará al servicio DNS por las coincidencias.

El archivo local para la base de datos de hosts es /etc/hosts, un simple archivo de texto que asocia direcciones IP con nombres de host, una línea por dirección IP, por ejemplo:

El número de IP 127.0.0.1 es la dirección por defecto de la interfaz loopback, de ahí su asociación con el nombre localhost.

También es posible vincular alias opcionales a la misma IP. Los alias pueden proporcionar ortografías alternativas, nombres de host más cortos y deben añadirse al final de la línea, por ejemplo:

Las reglas de formato para el archivo /etc/hosts son:

Las direcciones IPv6 también pueden añadirse a /etc/hosts. La siguiente entrada se refiere a la dirección IPv6 loopback:

Tras la especificación del servicio files, la especificación dns indica al sistema que solicite a un servicio DNS la asociación nombre/IP deseada. El conjunto de rutinas responsables de este método se llama resolver y su fichero de configuración es /etc/resolv.conf. El siguiente ejemplo muestra un /etc/resolv.conf genérico que contiene entradas para los servidores DNS públicos de Google:

Como se muestra en el ejemplo, la palabra clave nameserver indica la dirección IP del servidor DNS. Sólo se requiere un servidor de nombres, pero se pueden indicar hasta tres servidores de nombres. Los complementarios se utilizarán como reserva. Si no hay entradas de servidor de nombres, el comportamiento por defecto es utilizar el servidor de nombres de la máquina local.

El resolvedor puede configurarse para añadir automáticamente el dominio a los nombres antes de consultarlos en el servidor de nombres. Por ejemplo:

La entrada dominio establece midominio.org como nombre de dominio local, por lo que las consultas de nombres dentro de este dominio podrán utilizar nombres cortos relativos al dominio local. La entrada search tiene un propósito similar, pero acepta una lista de dominios para probar cuando se proporciona un nombre corto. Por defecto, sólo contiene el nombre del dominio local.