8.2. Configurazione della rete

FONDAMENTALI Concetti di rete essenziali (Ethernet, indirizzo IP, sottorete, broadcast)

La maggior parte delle moderne reti locali usa il protocollo Ethernet, che divide i dati in piccoli blocchi chiamati frame e li trasmette sul cavo uno alla volta. La velocità dei dati varia dai 10 Mb/s per le vecchie schede Ethernet ai 10 Gb/s delle schede più recenti (attualmente la velocità più comune sta passando da 100 Mb/s a 10 Gb/s). I cavi usati più comunemente sono chiamati 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T, 10GBASE-T o 40GBASE-T in base alla velocità che possono fornire in modo affidabile (la T sta per "twisted pair" ovvero doppino intrecciato); questi cavi terminano con un connettore RJ45. Esistono altri tipi di cavi, utilizzati principalmente per velocità superiori a 10 Gb/s.

Un indirizzo IP è un numero usato per identificare un'interfaccia di rete installata su un computer in una rete locale oppure su Internet. Nella versione attualmente più diffusa di IP (IPv4), questo numero è codificato in 32 bit e viene generalmente rappresentato come 4 numeri separati da punti (es. 192.168.0.1), ogni numero è compreso tra 0 e 255 (inclusi, che corrisponde a 8 bit di dati). La prossima versione del protocollo, IPv6, estenderà questo spazio di indirizzamento a 128 bit e gli indirizzi saranno generalmente rappresentati da una serie di numeri esadecimali separati dai due punti (es., 2001:db8:13bb:0002:0000:0000:0020, o 2001:db8:13bb:2::20 nella forma abbreviata).

Una maschera di sottorete (netmask) definisce tramite il proprio codice binario quale porzione di un indirizzo IP corrisponde alla rete, e quale specifica la macchina. Nell'esempio di configurazione di indirizzo statico IPv4 qui fornito, la maschera di sottorete 255.255.255.0 (24 «1» seguiti da 8 «0» nella rappresentazione binaria) indica che i primi 24 bit dell'indirizzo IP corrispondono alla rete mentre gli altri 8 specificano la macchina. In IPv6, in favore della leggibilità, solo i numeri «1» vengono espressi; la maschera di sottorete per una rete IPv6 potrà essere quindi 64.

L'indirizzo di rete è un indirizzo IP nel quale la parte che descrive la macchina è pari a 0. L'intervallo di indirizzi IPv4 in una rete completa è spesso indicato con la sintassi a.b.c.d/e, dove a.b.c.d è l'indirizzo della rete ed e è il numero dei bit interessati dalla parte che indica la rete in un indirizzo IP. Una rete ad esempio sarà quindi descritta come segue: 192.168.0.0/24. La sintassi è simile in IPv6: 2001:db8:13bb::/64.

Un router è una macchina che connette diverse reti l'una con l'altra. Tutto il traffico che arriva attraverso un router è instradato verso la rete corretta. Per fare questo il router analizza i pacchetti in arrivo e li ridirige in base all'indirizzo IP della loro destinazione. Il router è spesso indicato come «gateway»: in questa configurazione lavora come una macchina che consente di uscire dalla rete locale (verso una rete estesa, come Internet).

L'indizzo speciale di broadcast connette tutte le postazioni in una rete. Non viene quasi mai instradato, funziona quindi solo all'interno della stessa rete. Questo significa che un pacchetto destinato all'indirizzo di broadcast non oltrepassa mai il router.

Questo capitolo si concentra sugli indirizzi IPv4 poiché sono attualmente i più utilizzati. I dettagli del protocollo IPv6 sono affrontati nella Sezione 10.6, «IPv6», ma i concetti rimangono gli stessi.

La rete viene configurata automaticamente durante l'installazione iniziale. Se Network Manager viene installato (che è il caso più frequente per le installazioni desktop complete), allora potrebbe essere che nessuna configurazione sia effettivamente richiesta (per esempio, se ti affidi al DHCP su una connessione cablata e non hai requisiti specifici). Se è richiesta una configurazione (per esempio, per un'interfaccia WiFi), allora verrà creato il relativo file in /etc/NetworkManager/system-connections/.

NOTA NetworkManager

If Network Manager is particularly recommended in roaming setups (see Sezione 8.2.5, «Automatizzare la configurazione della rete per gli utenti in roaming»), it is also perfectly usable as the default network management tool. You can create “System connections” that are used as soon as the computer boots either manually with a .ini-like file in /etc/NetworkManager/system-connections/ or through a graphical tool (nm-connection-editor). If you were using ifupdown, just remember to deactivate the entries in /etc/network/interfaces that you want Network Manager to handle.

→ https://wiki.gnome.org/Projects/NetworkManager/SystemSettings

→ https://developer.gnome.org/NetworkManager/1.30/ref-settings.html

If Network Manager is not installed, then the installer will configure ifupdown by creating the /etc/network/interfaces file. A line starting with auto gives a list of interfaces to be automatically configured on boot by the networking service. When there are many interfaces, it is good practice to keep the configuration in different files inside /etc/network/interfaces.d/ as described in sidebar FONDAMENTALI Directory terminanti in .d.

In a server context, ifupdown is thus the network configuration tool that you usually get. That is why we will cover it in the next sections. For more information about the syntax of the configuration file please read interfaces(5).

8.2.1. Interfaccia Ethernet

Se il computer dispone di una scheda Ethernet, la rete che vi sarà associata dev'essere configurata scegliendo uno tra i due metodi disponibili. Il metodo più semplice è la configurazione dinamica con DHCP, e richiede un server DHCP nella rete locale. Si può indicare il nome host desiderato, corrispondente all'hostname impostato nell'esempio seguente. Il server DHCP invia informazioni di configurazione appropriate per la rete.

Esempio 8.1. Configurazione DHCP

auto enp0s31f6
iface enp0s31f6 inet dhcp
  hostname arrakis

IN PRACTICE Names of network interfaces

By default, the kernel attributes generic names such as eth0 (for wired Ethernet) or wlan0 (for WiFi) to the network interfaces. The number in those names is a simple incremental counter representing the order in which they have been detected. With modern hardware, that order (at least in theory) might change for each reboot and thus the default names are not reliable.

Fortunately, systemd and udev are able to rename the interfaces as soon as they appear. The default name policy is defined by /lib/systemd/network/99-default.link (see systemd.link(5) for an explanation of the NamePolicy entry in that file). In practice, the names are often based on the device's physical location (as guessed by where they are connected) and you will see names starting with en for wired ethernet and wl for WiFi. In the example above, the rest of the name indicates, in abbreviated form, a PCI (p) bus number (0), a slot number (s31), a function number (f6). Thus the name becomes predictable.

Obviously, you are free to override this policy and/or to complement it to customize the names of some specific interfaces. You can find out the names of the network interfaces in the output of ip addr (or as filenames in /sys/class/net/).

In some corner cases it might be necessary to disable the predictable naming of network devices as described above. Besides changing the default udev rule it is also possible to boot the system using the net.ifnames=0 (restores the default kernel behavior) and biosdevname=0 kernel parameters to achieve that.

The predecessor of the predictable name scheme was called “persistent name scheme”. It was done using a udev rule to assign the device name based on the MAC address. This scheme has been abandoned and with the release of Debian 10 Buster users have been encouraged to migrate to predictable network device names.

→ https://www.debian.org/releases/buster/amd64/release-notes/ch-information.en.html#migrate-interface-names

Una configurazione «statica» indica delle impostazioni di rete fisse. Ciò include perlomeno un indirizzo IP ed una maschera di rete; a volte vengono indicati anche indirizzi di rete e broadcast. Un router che connette verso l'esterno viene indicato come «gateway».

Esempio 8.2. Configurazione statica

auto enp0s31f6
iface enp0s31f6 inet static
  address 192.168.0.3/24
  broadcast 192.168.0.255
  network 192.168.0.0
  gateway 192.168.0.1

NOTA Indirizzi multipli

It is possible not only to associate several interfaces to a single, physical network card, but also several IP addresses to a single interface. To assign them, just create several iface entries for the same device. Remember also that an IP address may correspond to any number of names via DNS, and that a name may also correspond to any number of numerical IP addresses.

Come si può intuire le configurazioni possono essere piuttosto complicate, ma queste opzioni sono usate solo in casi veramente speciali. Gli esempi citati qui rappresentano le configurazioni tipiche.

8.2.2. Wireless Interface

Getting wireless network cards to work can be a bit more challenging. First of all, they often require the installation of proprietary firmwares which are not installed by default in Debian. Then wireless networks rely on cryptography to restrict access to authorized users only, this implies storing some secret key in the network configuration. Let's tackle those topics one by one.

8.2.2.1. Installing the required firmwares

First you have to enable the non-free repository in APT's sources.list file: see Sezione 6.1, «Compilazione del file sources.list» for details about this file. Many firmware are proprietary and are thus located in this repository. You can try to skip this step if you want, but if the next step doesn't find the required firmware, retry after having enabled the non-free section.

Then you have to install the appropriate firmware-* packages. If you don't know which package you need, you can install the isenkram package and run its isenkram-autoinstall-firmware command. The packages are often named after the hardware manufacturer or the corresponding kernel module: firmware-iwlwifi for Intel wireless cards, firmware-atheros for Qualcomm Atheros, firmware-ralink for Ralink, etc. A reboot is then recommended because the kernel driver usually looks for the firmware files when it is first loaded and no longer afterwards.

8.2.2.2. Wireless specific entries in `/etc/network/interfaces`

ifupdown is able to manage wireless interfaces but it needs the help of the wpasupplicant package which provides the required integration between ifupdown and the wpa_supplicant command used to configure the wireless interfaces (when using WPA/WPA2 encryption). The usual entry in /etc/network/interfaces needs to be extended with two supplementary parameters to specify the name of the wireless network (aka its SSID) and the Pre-Shared Key (PSK).

Esempio 8.3. DHCP configuration for a wireless interface

auto wlp4s0
iface wlp4s0 inet dhcp
  wpa-ssid Falcot
  wpa-psk ccb290fd4fe6b22935cbae31449e050edd02ad44627b16ce0151668f5f53c01b

The wpa-psk parameter can contain either the plain text passphrase or its hashed version generated with wpa_passphrase SSID passphrase. If you use an unencrypted wireless connection, then you should put a wpa-key-mgmt NONE and no wpa-psk entry. For more information about the possible configuration options, have a look at /usr/share/doc/wpasupplicant/README.Debian.gz.

At this point, you should consider restricting the read permissions on /etc/network/interfaces to the root user only since the file contains a private key that not all users should have access to.

8.2.3. Connettersi con PPP attraverso un modem PSTN

Una connessione punto-punto (PPP) stabilisce una connessione intermittente: questa è la soluzione più comune per le connessioni realizzate con un modem telefonico (detto anche modem PSTN poiché la connessione transita nella rete telefonica pubblica).

Una connessione tramite modem telefonico richiede un account presso un provider di accesso, che include un numero telefonico, un nome utente, una password ed a volte uno specifico protocollo di autenticazione da utilizzare. Questo tipo di connessione si configura usando lo strumento pppconfig fornito dall'omonimo pacchetto Debian. Per impostazione predefinita, stabilisce una connessione chiamata provider (come nel Provider di servizi internet). Quando si hanno dubbi sul protocollo di autenticazione, scegliere PAP: è offerto dalla maggior parte dei provider di servizi Internet.

Dopo la configurazione è possibile connettersi usando il comando pon (fornendo il nome della connessione come parametro, quando il valore predefinito provider non è appropriato). Si può terminare il collegamento con il comando poff. Questi due comandi possono essere eseguiti dall'utente root, o da ogni altro utente, purché sia inserito nel gruppo dip.

8.2.4. Connessione attraverso un modem ADSL

Il termine generico "modem ADSL" ricopre una moltitudine di dispositivi con funzioni molto differenti. I modem più semplici da utilizzare con Linux sono quelli che dispongono di un'interfaccia Ethernet ( e non solo una porta USB). Questi sono tendenzialmente popolari: molti provider di servizi Internet ADSL prestano (o affittano) un "dispositivo" con interfacce Ethernet. In base al tipo di modem, la configurazione richiesta può variare molto.

8.2.4.1. Modem che supportano PPPOE

Alcuni modem Ethernet lavorano con il protocollo PPPOE (Point to Point Protocol over Ethernet). Lo strumento pppoeconf (dall'omonimo pacchetto) configurerà la connessione. Per farlo, modifica il file /etc/ppp/peers/dsl-provider con le impostazioni fornite e registra le informazioni di accesso nei file /etc/ppp/pap-secrets e /etc/ppp/chap-secrets. Si raccomanda di accettare tutte le modifiche proposte.

Quando la configurazione è completata è possibile avviare la connessione ADSL con il comando pon dsl-provider e terminarla con poff dsl-provider.

SUGGERIMENTO Avviare ppp all'avvio

Le connessioni PPP su ADSL sono, per definizione, intermittenti. Poiché solitamente non sono fatturate in base al tempo, esistono poche ragioni per non tenerle sempre attive. Di solito per farlo si utilizza il sistema di init.

With systemd, adding an automatically restarting task for the ADSL connection is a simple matter of creating a “unit file” such as /etc/systemd/system/adsl-connection.service, with contents such as the following:

[Unit]
Description=Connessione ADSL

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/sbin/pppd call dsl-provider
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Una volta definito il file unit, deve essere abilitato con systemctl enable adsl-connection. Poi il ciclo può essere avviato manualmente con systemctl start adsl-connection; che sarà avviato automaticamente all'avvio.

Sui sistemi che non usano systemd (compresa Wheezy e le versioni precedenti di Debian), lo standard SytemV funziona in modo diverso. In questi sistemi, tutto quello che bisogna fare è aggiungere una linea come la seguente alla fine del file /etc/inittab; quindi, ogni volta che la connessione verrà interrotta, initla riconnettrerà.

adsl:2345:respawn:/usr/sbin/pppd call dsl-provider

Per le connessioni ADSL che si auto-disconnettono giornalemente, questo metodo riduce la durata dell'interruzione.

8.2.4.2. Modem che supportano PPTP

Il protocollo PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) è stato creato da Microsoft. Sviluppato agli albori dell'ADSL, è stato velocemente sostituito da PPPOE. Se questo protocollo è una scelta forzata per voi, si veda la Sezione 10.3.4, «PPTP».

8.2.4.3. Modem che supportano DHCP

Quando un modem è connesso al computer tramite un cavo Ethernet (cavo incrociato o «crossover») si configura tipicamente una connessione di rete sul computer attraverso DHCP: il modem agisce automaticamente come gateway in via predefinita e si cura dell'instradamento (significa che gestisce il traffico di rete tra il computer ed Internet).

FONDAMENTALI Cavo incrociato per connessioni Ethernet dirette

Le schede di rete dei computer si aspettano di ricevere i dati su fili specifici all'interno del cavo e di inviare i propri dati su altri. Quando ci si connette ad un computer nella rete locale si connette generalmente un cavo (dritto o incrociato) tra la scheda di rete ed il ripetitore o «switch». Tuttavia, qualora si voglia connettere due computer direttamente (senza uno switch o un ripetitore intermediario) è necessario indirizzare il segnale inviato da una scheda al lato ricevente dell'altra scheda e vice-versa. Questo è lo scopo del cavo incrociato, nonché la ragione per cui è utilizzato.

Note that this distinction has become almost irrelevant over time, as modern network cards are able to detect the type of cable present and adapt accordingly, so it won't be unusual that both kinds of cable will work in a given location.

Molti "router ADSL" sul mercato possono essere utilizzati in questo modo, come fanno la maggior parte dei modem ADSL forniti dai provider di servizi Internet.

8.2.5. Automatizzare la configurazione della rete per gli utenti in roaming

Molti ingegneri della Falcot hanno un computer portatile che, utilizzano anche a casa, per scopi professionali. La configurazione di rete da usare dipende dalla posizione. A casa può esserci una rete wifi (protetta da una chiave WPA), mentre sul luogo di lavoro è disponibile una rete cablata per maggiore sicurezza e velocità.

Per evitare di doversi manualmente connettere o disconnettere alle corrispondenti interfacce di rete, gli amministratori hanno installato il pacchetto network-manager su queste macchine in roaming. Questo software abilita l'utente a passare facilmente tra una rete ed un'altra utilizzando la piccola icona visualizzata nell'area notifiche del desktop grafico. Cliccando su questa icona si visualizza una lista di reti disponibili (sia via cavo che wireless) così è possibile scegliere semplicemente la rete che si intende utilizzare. Il programma salva la configurazione per le reti alle quali l'utente si è già connesso ed automaticamente passa alla miglior rete disponibile quando la connessione corrente si interrompe.

Per poter far ciò, il programma è strutturato in due parti: un demone eseguito come root gestisce l'attivazione e la configurazione delle interfacce di rete ed una interfaccia utente controlla questo demone. Il PolicyKit gestisce le autorizzazioni richieste per controllare questo programma ed in Debian il PolicyKit è stato configurato in modo tale che solo i membri del gruppo netdev possono aggiungere o modificare le connessioni del Network Manager.

Network Manager knows how to handle various types of connections (DHCP, manual configuration, local network), but only if the configuration is set with the program itself. This is why it will systematically ignore all network interfaces in /etc/network/interfaces and /etc/network/interfaces.d/ for which it is not suited. Since Network Manager doesn't give details when no network connections are shown, the easy way is to delete from /etc/network/interfaces any configuration for all interfaces that must be managed by Network Manager.

Si noti che questo programma è installato in via predefinita quando viene scelto di installare l'ambiente grafico durante l'installazione iniziale.