109.2 Урок 1

Мережний інтерфейс — це термін, за яким операційна система позначає канал зв’язку, налаштований для роботи з мережним обладнанням, під’єднаним до системи, наприклад пристроєм Ethernet або Wi-Fi. Винятком є ​​інтерфейс loopback, який операційна система використовує, коли їй потрібно встановити з’єднання з собою, але головна мета мережевого інтерфейсу — забезпечити маршрут, через який можна надсилати локальні дані та отримувати віддалені дані. Якщо мережний інтерфейс не налаштовано належним чином, операційна система не зможе спілкуватися з іншими машинами в мережі.

У більшості випадків правильні параметри інтерфейсу визначаються за замовчуванням або налаштовуються під час встановлення операційної системи. Тим не менш, ці параметри часто потрібно перевірити або навіть змінити, коли зв’язок не працює належним чином або коли поведінка інтерфейсу вимагає налаштування.

Є багато команд Linux для переліку мережних інтерфейсів, присутніх у системі, але не всі вони доступні у всіх дистрибутивах. Однак команда ip є частиною базового набору мережних інструментів, що входить до складу всіх дистрибутивів Linux, і може використовуватися для переліку мережних інтерфейсів. Повна команда для відображення інтерфейсів – ip link show:

Якщо доступно, також можна використати команду nmcli device:

Команди, наведені в прикладах, не змінюють жодних налаштувань системи, тому їх може виконувати непривілейований користувач. Обидві команди містять два мережні інтерфейси: lo (інтерфейс петлі) і enp3s5 (інтерфейс Ethernet).

Настільні комп’ютери та ноутбуки під керуванням Linux зазвичай мають два або три попередньо визначених мережні інтерфейси, один для віртуального інтерфейсу зворотного зв’язку, а інші призначені мережному обладнанню, знайденому системою. З іншого боку, сервери та мережні пристрої під керуванням Linux можуть мати десятки мережних інтерфейсів, але до всіх них застосовуються однакові принципи. Абстракція, яку забезпечує операційна система, дозволяє налаштовувати мережні інтерфейси за допомогою тих самих методів, незалежно від апаратного забезпечення, що лежить в основі.

Однак знання деталей базового апаратного забезпечення інтерфейсу може бути корисним для кращого розуміння того, що відбувається, коли зв’язок не працює належним чином. У системі, де доступно багато мережних інтерфейсів, не може бути очевидним, який із них відповідає, наприклад, Wi-Fi, а який — Ethernet. З цієї причини Linux використовує угоду про найменування інтерфейсу, яка допомагає визначити, який мережний інтерфейс відповідає якому пристрою та порту.

Старі дистрибутиви Linux називали мережні інтерфейси Ethernet як eth0, eth1 тощо, пронумеровані відповідно до порядку, в якому ядро ​​ідентифікує пристрої. Бездротові інтерфейси отримали назви wlan0, wlan1 тощо. Ця угода про найменування, однак, не пояснює, який конкретно порт Ethernet відповідає, наприклад, інтерфейсу eth0. Залежно від того, як апаратне забезпечення було виявлено, можна було навіть поміняти імена двох мережних інтерфейсів після перезавантаження.

Щоб подолати цю неоднозначність, нові системи Linux використовують попередню угоду про іменування мережних інтерфейсів, створюючи більш тісний зв’язок між іменем інтерфейсу та підключенням базового апаратного забезпечення.

У дистрибутивах Linux, які використовують схему іменування systemd, усі назви інтерфейсів починаються з двозначного префікса, який позначає тип інтерфейсу:

Від вищого до нижчого пріоритету операційна система використовує такі правила для іменування та нумерації мережних інтерфейсів:

Правильно припустити, наприклад, що мережний інтерфейс enp3s5 був названий так, оскільки він не відповідав першим двом методам іменування, тому замість нього використовувалася його адреса у відповідній шині та слоті. Адреса пристрою 03:05.0, знайдена у виведенні команди lspci, показує асоційований пристрій:

Мережні інтерфейси створюються самим ядром Linux, але є багато команд, які можна використовувати для взаємодії з ними. Зазвичай конфігурація встановлюється автоматично, і немає необхідності змінювати налаштування вручну. Тим не менш, за допомогою назви інтерфейсу можна вказати ядру, як продовжувати його налаштування, якщо це необхідно.

Протягом багатьох років було розроблено декілька програм для взаємодії з мережними функціями, які надає ядро ​​Linux. Хоча стару команду ifconfig все ще можна використовувати для виконання простих конфігурацій інтерфейсу та запитів, тепер вона застаріла через обмежену підтримку інтерфейсів, відмінних від Ethernet. Команду ifconfig було замінено командою ip, яка здатна керувати багатьма іншими аспектами інтерфейсів TCP/IP, такими як маршрути та тунелі.

Численні можливості команди ip можуть бути надмірними для більшості звичайних завдань, тому існують допоміжні команди для полегшення активації та налаштування мережних інтерфейсів. Команди ifup і ifdown можна використовувати для налаштування мережних інтерфейсів на основі визначень інтерфейсів, зазначених у файлі /etc/network/interfaces. Хоча їх можна викликати вручну, зазвичай ці команди виконуються автоматично під час завантаження системи.

Усі мережні інтерфейси, якими керують ifup і ifdown, мають бути зазначені у файлі /etc/network/interfaces. Формат, який використовується у файлі, є простим: рядки, що починаються зі слова auto, використовуються для визначення фізичних інтерфейсів, які мають бути викликані, коли ifup виконується з опцією -a. Назва інтерфейсу має слідувати за словом auto у тому самому рядку. Усі інтерфейси, позначені як auto, відкриваються під час завантаження в тому порядку, у якому вони вказані.

Фактична конфігурація інтерфейсу записується в іншому рядку, починаючи зі слова iface, за яким іде назва інтерфейсу, назва сімейства адрес, яку використовує інтерфейс, і назва методу, що використовується для налаштування інтерфейсу. У наступному прикладі показано базовий файл конфігурації для інтерфейсів lo (loopback) і enp3s5:

Сімейство адрес має бути inet для мереж TCP/IP, але є також підтримка мереж IPX (ipx) і мереж IPv6 (inet6). Інтерфейси петлі використовують метод конфігурації loopback. За допомогою методу dhcp інтерфейс використовуватиме параметри IP, надані сервером DHCP мережі. Параметри з прикладу конфігурації дозволяють виконувати команду ifup, використовуючи назву інтерфейсу enp3s5 як аргумент:

У цьому прикладі для інтерфейсу enp3s5 обрано метод dhcp, тому команда ifup викликала клієнтську програму DHCP для отримання налаштувань IP від ​​сервера DHCP. Так само команду ifdown enp3s5 можна використати для вимкнення інтерфейсу.

У мережах без DHCP-сервера замість цього можна використовувати метод static, а параметри IP-адреси можна вказати вручну в /etc/network/interfaces. Наприклад:

Інтерфейси, які використовують метод static, не потребують відповідної директиви auto, оскільки вони викликаються кожного разу, коли виявляється мережне обладнання.

Якщо той самий інтерфейс має більше одного запису iface, тоді всі налаштовані адреси та параметри будуть застосовані під час виклику цього інтерфейсу. Це корисно для налаштування адрес IPv4 і IPv6 на одному інтерфейсі, а також для налаштування кількох адрес одного типу на одному інтерфейсі.

Працююче налаштування TCP/IP – це лише перший крок до повної зручності використання мережі. На додаток до можливості ідентифікувати вузли в мережі за їхніми IP-номерами, система повинна мати можливість ідентифікувати їх за іменами, легшими для розуміння людиною.

Ім’я, за яким система ідентифікує себе, можна настроїти, і це гарна практика визначати його, навіть якщо машина не призначена для приєднання до мережі. Локальна назва часто збігається з мережевою назвою машини, але це не завжди так. Якщо файл /etc/hostname існує, операційна система використовуватиме вміст першого рядка як своє локальне ім’я, яке згодом називатиметься просто hostname. Рядки, що починаються з # всередині /etc/hostname, ігноруються.

Файл /etc/hostname можна редагувати безпосередньо, але ім’я хоста машини також можна визначити за допомогою команди hostnamectl. Якщо надати підкоманду set-hostname, команда hostnamectl візьме надану назву як аргумент і запише її в /etc/hostname:

Ім’я хоста, визначене в /etc/hostname, є статичним ім’ям хоста, тобто ім’ям, яке використовується для ініціалізації імені хоста системи під час завантаження. Статичне ім’я хоста може бути рядком довільної форми довжиною до 64 символів. Проте рекомендується, щоб він складався лише з символів нижнього регістру ASCII і без пробілів чи крапок. Він також має обмежуватися форматом, дозволеним для міток доменних імен DNS, навіть якщо це не сувора вимога.

Команда hostnamectl може встановити ще два типи імен хостів на додаток до статичного імені хоста:

Якщо параметри --pretty і --transient не використовуються, тоді для всіх трьох типів імен хостів буде встановлено вказане ім’я. Щоб установити статичне ім’я хоста, але не правильні та тимчасові імена, натомість слід використовувати опцію --static. У всіх випадках лише статичне ім’я хоста зберігається у файлі /etc/hostname. Команда hostnamectl також може бути використана для відображення різних описових та ідентифікаційних бітів інформації про запущену систему:

Це типова дія команди hostnamectl, тому підкоманду status можна опустити.

Що стосується імен віддалених мережних вузлів, існує два основних способи, які операційна система може застосувати для відповідності імен і IP-номерів: використовувати локальне джерело або використовувати віддалений сервер для перекладу імен в IP-номера і навпаки. Методи можуть доповнювати один одного, а їхній порядок пріоритетів визначається у файлі конфігурації Name Service Switch: /etc/nsswitch.conf. Цей файл використовується системою та програмами для визначення не лише джерел збігів IP-імен, але й джерел, з яких можна отримати інформацію про службу імен у ряді категорій, які називаються базами даних.

База даних hosts відстежує відображення між іменами хостів і їх номерами. Рядок усередині /etc/nsswitch.conf, що починається з hosts, визначає служби, відповідальні за надання асоціацій для нього:

У цьому прикладі запису files і dns — це імена служб, які визначають, як працюватиме процес пошуку імен хостів. Спочатку система шукатиме збіги в локальних файлах, а потім запитуватиме збіги у служби DNS.

Локальний файл для бази даних хостів – це /etc/hosts, простий текстовий файл, який пов’язує IP-адреси з іменами хостів, по одному рядку на IP-адресу, наприклад:

IP-номер 127.0.0.1 є адресою за замовчуванням для інтерфейсу зворотного зв’язку, отже, він асоціюється з іменем localhost.

Також можна прив’язати додаткові псевдоніми до однієї IP-адреси. Псевдоніми можуть забезпечувати альтернативне написання, коротші імена хостів і їх слід додавати в кінці рядка, наприклад:

Правила форматування файлу /etc/hosts:

IPv6-адреси також можна додати до /etc/hosts. Наступний запис стосується loopback IPv6-адреси:

Після специфікації служби files специфікація dns повідомляє системі запитати службу DNS про потрібну асоціацію імені/IP. Набір процедур, відповідальних за цей метод, називається резолвер, а його конфігураційний файл – /etc/resolv.conf. У наступному прикладі показано загальний файл /etc/resolv.conf, який містить записи для загальнодоступних DNS-серверів Google:

Як показано в прикладі, ключове слово nameserver вказує на IP-адресу DNS-сервера. Потрібен лише один сервер імен, але можна надати до трьох серверів імен. Додаткові будуть використані як запасні. Якщо немає записів сервера імен, використовується сервер імен за замовчуванням на локальній машині.

Резолвер можна налаштувати на автоматичне додавання домену до імен перед зверненням до них на сервері імен. Наприклад:

Запис domain встановлює mydomain.org як локальне доменне ім’я, тому для запитів імен у межах цього домену буде дозволено використовувати короткі назви відносно локального домену. Запис search має подібну мету, але він приймає список доменів, які слід спробувати, коли надається коротке ім’я. За замовчуванням він містить лише ім’я локального домену.