109.2 レッスン 1

オペレーティングシステムは、システムに接続されたイーサネット（Ethernet）やWi-Fiなどのネットワークデバイスを通してネットワークに接続します。ネットワークとの接続点を ネットワークインターフェイス と呼び、それらのネットワークデバイスをNIC（Network Interface Controller）と呼びます。ネットワークインターフェイスの主な役割は、ローカルデータを送信し、リモートデータを受信する出入り口を提供することです。接続するネットワークにあわせてネットワークインターフェイスを適切に設定しない限り、オペレーティングシステムはネットワーク内の他のマシンと通信することができません。なお、ネットワークインターフェイスの中には、同じマシンで動作するプロセス同士が通信するために使用される ループバックインターフェイス と呼ばれるものもあります。

ほとんどの場合、オペレーティングシステムのインストール中に、正しいネットワークインターフェイスがデフォルト設定されるか、手作業での設定が求められます。インストール後にネットワークが適切に機能していなかったり、ネットワーク設定をカスタマイズする必要がある場合は、これらの設定を検査したり変更したりすることがあります。

システム上のネットワークインターフェイスを一覧表示するコマンドがいくつかありますが、最もポピュラーでほぼすべてのディストリビューションで利用できるのは ip コマンドです。これはLinuxで標準的に利用されている基本的なネットワークツールである iproute ないし iproute2 パッケージの一部です。ip link show コマンドで、ネットワークインターフェイスをすべて表示します。

nmcli device コマンドが使用できることがあります。（訳注：デスクトップ環境を備えたLinuxシステムの大部分で利用可能です）。

例示したコマンドはシステム設定を変更しないので、一般ユーザーが実行できます。どちらのコマンドでも、lo（ループバックインターフェース）と enp3s5（イーサネットインターフェース）の、2つのネットワークインターフェースを表示します。

一般的なデスクトップないしラップトップマシンでは、2〜3個のネットワークインターフェイスが定義されます。1つはループバックインターフェイスであり、もう1つ（ないし2つ）はネットワークハードウェア（イーサネットとWi-Fiなど）です。サーバーには数十のネットワークインターフェイスが定義されることがあります。オペレーティングシステムがデバイスを抽象化するので、どのようなネットワークハードウェアであっても、同じ方法でネットワークインターフェイスを設定することができます。

インターフェイスの基礎となるハードウェアの詳細を知っておくことは、通信が期待通りに機能しないときに何が起こっているのかを理解するのに役立ちます。たくさんのネットワークインターフェイスが利用可能なシステムでは、例えば、どれがWi-Fiでどれがイーサネットなのかを明確にしたいことがあります。このため、Linuxでは、ネットワークインターフェイスがどのデバイスとポートに対応するのかを簡単に識別できるように、ネットワークインターフェイスの命名規則を定めています。

古いLinuxディストリビューションでは、カーネルがデバイスを見つけた順番に、イーサネットネットワークインターフェイスに eth0、eth1 などの名前を付け、同様にワイヤレスネットワークインターフェイスには、wlan0、wlan1 などの名前を付けていました。この命名規則では、例えば、どのイーサネットポートがインターフェイス eth0 になるのかが特定できません。ハードウェアの検出タイミングによって、再起動後に2つのネットワークインターフェイスの名前が入れ替わってしまうことさえありました。

このあいまいさを払拭するために、最近のLinuxシステムでは、ネットワークインターフェイスとハードウェアを確定的に対応付けるための命名規則を採用しています。

systemdによる命名規則を使用するLinuxディストリビューションでは、すべてのネットワークインターフェースに、インターフェースのタイプに応じた2文字のプレフィックスで始まる名前を付けます。

Linuxは、以下の優先度順位に基づいて、ネットワークインターフェイスの名前と番号を付けていきます。

たとえば、ネットワークインターフェイス enp3s5 は、最初の2つの命名方法に適合しなかったので、3番目のルールによってPCIバスのアドレスに基づいて命名されています。lspci コマンドの出力から、PCIデバイスアドレス 03:05.0 のデバイスであることが分かります。

Linuxカーネルがネットワークインターフェイスを作成し、通常は自動的に構成されます。ネットワークを手動で構成するためのさまざまなコマンドは、名前で指定されたネットワークインターフェイスを通してカーネルとやり取りして、ネットワーク構成を確認・変更します。

長年にわたり、Linuxのネットワーク機能を制御するために ifconfig コマンドが使用されてきました。今でも簡単な調査や設定のために使用する事ができますが、イーサネット以外のサポートが不十分であるため非推奨とされています。現在では、ルーティングやトンネルなどTCP/IPのさまざまな側面を管理できる ip コマンドを使用します。

ifconfig コマンドは多機能で分かりにくいため、シンプルにネットワークインターフェイスを有効化・無効化するための ifup と ifdown コマンドもあります（訳注：新しいディストリビューションではデフォルトではインストールされないことが多いようです）。これらのコマンドは、/etc/network/interfaces ファイルに書かれた定義に基づいてネットワークインターフェースを構成します。

ifup と ifdown で管理したいネットワークインターフェースは、/etc/network/interfaces ファイルで定義します。ネットワークインターフェイス名の前に auto と書かれた行は、ifup -a コマンドを実行したときにそのインターフェイスが順に有効化されることを示します。システム起動時には ifup -a が自動的に実行されますから、auto と書かれたインターフェイスは起動時に有効化されます。

iface という単語で始まる行で、ネットワークインターフェイスの構成方法やパラメータを定義します。iface に続けて、インターフェイス名、アドレスファミリ、構成方法 を指定します。次の例では、インターフェース lo（ループバック）と enp3s5 の構成を示しています。

TCP/IPネットワークでは、アドレスファミリ は inet ないし inet6 です。lo インターフェイスでは、構成方法 に loopback を指定します。dhcp を指定すれば、DHCPサーバーからIP設定情報を取得して使用します。この設定例では、ifup enp3s5 コマンドを実行すると、ネットワークインターフェイス enp3s5 が有効化されます。

この例では、enp3s5 インターフェースを dhcp で構成していますから、ifup enp3s5 コマンドでDHCPクライアントプログラムが呼び出されて、DHCPサーバーからIP設定を取得します。同様に、ifdown enp3s5 コマンドを実行すれば、enp3s5 インターフェースが無効化されます。

DHCPサーバーのないネットワークでは 構成方法 に static を指定して、/etc/network/interfaces にIP設定を直接記入します。例を示します。

構成方法 が static であるインターフェイスは、ネットワークハードウェアが検出される毎に自動的に起動されますから、auto で起動を指定する必要はありません。

同じインターフェースに複数の iface エントリがある場合、そのインターフェースを起動するとすべてのエントリが有効になります。これは、同じインターフェイスでIPv4アドレスとIPv6アドレスを構成する場合や、1つのインターフェイスに複数のIPアドレスを構成する場合などに有用です。

TCP/IPの設定（IPアドレス、ゲートウェイ）だけでは、インターネットを活用することができません。人間が理解しやすい名前で、ホストを指定できることが必要です。

システムが自分をどう名乗るか（ローカル名）は自由に決めることができます。マシンをネットワークに接続しない場合でも、愛着の湧く名前を付けてあげるとよいでしょう。ローカル名にはドット（.）を含まない1単語として、ドメイン形式のネットワーク名と揃えた名前にするのがお勧めです。オペレーティングシステムは起動時に /etc/hostname ファイル（通常は1行のみのファイル）を読み込んで、ローカル名を決定します。

/etc/hostname ファイルを直接編集しても構いませんが、マシンのホスト名は hostnamectl コマンドで定義することがお勧めです（使用可能文字などがチェックされます）。hostnamectl コマンドの set-hostname サブコマンドは、引数に指定された名前を、/etc/hostname ファイルに書き込みます。

/etc/hostname に定義する名前は 静的 なホスト名、つまり、起動時にシステムのローカル名としてセットする名前です。静的ホスト名は、64文字以内のASCII小文字のみ（スペースやドットは使用しない）とすることがお勧めです。また、厳密な要件ではありませんが、DNSドメイン名ラベルに使用できる形式（使用できる記号はハイフンのみ、など）とするのが良いでしょう。

hostnamectl では、静的ホスト名に加えて、2種類のホスト名を設定できます。

--pretty オプションも --transient オプションも指定しない場合、指定された名前が3種の名前すべてに設定されます。静的ホスト名のみを設定する場合は、--static オプションを指定します。いずれの場合も、静的ホスト名のみが /etc/hostname ファイルに保存されます。コマンド hostnamectl を使用して、実行中のシステムに関するさまざまな説明や識別IDを表示することもできます。

hostnamectl コマンドのサブコマンドを省略すると、status を指定したのと同じになります。

ネットワークノードの名前とIPアドレスを対応付けるための基本的な方法が2つあります。1つはローカルデータベース（ファイル）を参照する方法で、もう1つはDNSサーバーを参照する方法です。両方を併用することができ、優先順位を ネームサービススイッチ （設定ファイルは /etc/nsswitch.conf）で構成することができます。ネームサービススイッチは、ホスト名とIPアドレスの対応付けだけではなく、さまざまな名前サービスが利用する情報源を決定するためにも使用されます。

ホスト名とIPアドレスの対応付けは、hosts データベースにによって管理されます。/etc/nsswitch.conf 内の hosts 行で、その情報源を提供するサービスを指定します。

このエントリ例は、ホスト情報をどこから探すかを指定しています。files はローカルファイルを参照することを、dns はDNSサービスを参照することを示していて、この順に検索が行われます。

ホストデータベースのローカルファイルは /etc/hosts です。これは、IPアドレスとホスト名を関連付ける単純なテキストファイルで、IPアドレスごとに1行です。

IPアドレス 127.0.0.1 は、ループバックインターフェイスのデフォルトアドレスですから、ホスト名 localhost と対応付けられています。

ひとつのIPアドレスに複数のホスト名（エイリアス）を関連付けることもできます。エイリアスには、短いホスト名やスペル違いの名前などに使われます。

/etc/hosts ファイルの書式は次のとおりです。

IPv6アドレスを /etc/hosts に記入することもできます。次のエントリは、IPv6のループバックアドレスを示しています。

files サービスで求める情報が得られなかった場合には、次の dns サービスに進みます。文字通りDNSサービスを利用して名前解決を行うものです。DNSサービスは リゾルバ（resolver） によって提供され、その構成ファイルは /etc/resov.conf です。次の例は、GoogleのパブリックDNSサーバーを利用する場合の /etc/resolv.conf を示しています。

resolv.conf では、nameserver エントリで DNSサーバーのIPアドレス を指定します。必要なネームサーバーは1つだけですが、3つまでのネームサーバーを指定でき、フォールバックとして使用されます。nameserver エントリが存在しない場合は、ローカルマシンのネームサーバーに接続を試みます。

DNSサービスでホスト名を検索する際に、自動的にドメインを補うようにリゾルバを構成することができます。例を示します。

domain エントリに、ローカルドメイン名 mydomain.org を設定しておくと、短い（1ワードの）ホスト名を検索する際に、自動的にローカルドメイン名が補われます。search エントリも同様で、指定されているドメイン名を順に補って検索を試行します。