8.2. ضبط الشبكة

أساسيات مفاهيم الشبكات الأساسية (إيثرنت، عنوان IP، الشبكة الفرعية، البث)

Most modern local networks use the Ethernet protocol, where data is split into small blocks called frames and transmitted on the wire one frame at a time. Data speeds vary from 10 Mb/s for older Ethernet cards to 100 Gb/s in the newest cards (with the most common rate currently growing from 100 Mb/s to 10 Gb/s). The most widely used cables are called 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T, 10GBASE-T and 40GBASE-T, depending on the throughput they can reliably provide (the T stands for “twisted pair”); those cables end in an RJ45 connector. There are other cable types, used mostly for speeds of 10 Gb/s and above.

عنوان IP هو رقم يستخدم لتعريف الواجهة الشبكية الخاصة بالحاسوب على الشبكة المحلية أو الإنترنت. في النسخة الأكثر انتشاراً اليوم من بروتوكول الإنترنت (IPv4)، يتألف هذا الرقم من 32 بت، وغالباً ما يُمثَّل بشكل 4 أعداد تفصلها نقط (مثلاً 192.168.0.1)، تتراوح قيمة كل عدد بين 0 و255 (التي توافق 8 بتات من البيانات). أما النسخة التالية من البروتوكول، IPv6، فهي توسع فضاء العنونة هذا إلى 128 بت، وتُمثَّل العناوين عموماً كسلسلة من الأرقام الست عشرية تفصل عن بعضها بنقطتين فوق بعضهما (مثلاً 2001:0db8:13bb:0002:0000:0000:0000:0020 أو ‎2001:db8:13bb:2::20 اختصاراً).

قناع الشبكة الفرعية (subnet mask، أو قناع الشبكة netmask) يحدد الجزء من عنوان IP الذي يوافق عنوان الشبكة باستخدام شفرة ثنائية، والجزء الباقي يحدد عنوان الجهاز. في حال إعداد عنوان IPv4 السابق كعنوان ستاتيكي للجهاز، سيكون قناع الشبكة الفرعية 255.255.255.0 (24 واحد ”1“ تتبعهم ثمانية أصفار ”0“ في الترميز الثنائي)، وهو يشير إلى أن 24 بت الأولى من عنوان IP مخصصة لعنوان الشبكة، بينما البتات الثمانية الأخيرة خاصة بالجهاز. في IPv6 يذكر عدد الوحدان فقط للوضوح؛ مثلاً قناع الشبكة لإحدى شبكات IPv6 قد يكون 64.

عنوان الشبكة هو عنوان IP يكون فيه الجزء الذي يحدد رقم الجهاز أصفار. غالباً يحدد مجال عناوين IPv4 في شبكة كاملة بالصيغة a.b.c.d/e، حيث a.b.c.d هو عنوان الشبكة و a.b.c.d هو عدد البتات المخصصة لجزء الشبكة من عنوان IP. بالتالي تُكتَب الشبكة من المثال السابق بالشكل: 192.168.0.0/24. الصيغة في IPv6 مشابهة: 2001:db8:13bb:2::/64.

الموجّه (router) هو جهاز يصل بين عدة شبكات. يُرسِل الموجّه كل الرزم التي تمر عبره إلى وجهتها الصحيحة. لتحقيق ذلك، يحلل الموجّه الرزم الواردة ويعيد توجيهها حسب عنوان IP الذي تتجه إليه. غالباً ما يدعى الموجّه بالبوابة؛ في تلك الحالة، يعمل الموجّه كجهاز يساعد على الوصول إلى خارج الشبكة المحلية (نحو شبكة موسّعة، مثل الإنترنت).

عنوان البث (broadcast) هو عنوان خاص يصل بين جميع المحطات في الشبكة. هذا العنوان لا ”يوجّه“ أبداً تقريباً، بل يعمل ضمن نطاق الشبكة الحالية. تحديداً، هذا يعني أن رزمة البيانات التي تحمل عنوان البث كعنوان وجهة لا تمر أبداً عبر الموجّه.

يركّز هذا الفصل على عناوين IPv4، لأنها حالياً الأكثر استخداماً. أما تفصيلات بروتوكول IPv6 فقد طرقناها في قسم 10.6, “‏IPv6”، لكن المفاهيم تبقى نفسها.

The network is automatically configured during the initial installation. If Network Manager gets installed (which is generally the case for full desktop installations), then it might be that no configuration is actually required (for example, if you rely on DHCP on a wired connection and have no specific requirements). If a configuration is required (for example, for a WiFi interface), then it will create the appropriate file in /etc/NetworkManager/system-connections/.

NOTE NetworkManager

If Network Manager is particularly recommended in roaming setups (see قسم 8.2.5, “إعداد الشبكة الآلي للمستخدمين الرُّحَّل”), 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, or specifically allow Network Manager to handle these devices.

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

→ https://networkmanager.dev/docs/api/1.42.4/ref-settings.html

→ https://networkmanager.dev/docs/api/1.42.4/NetworkManager.conf.html#id-1.2.3.9

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 أساسيات المجلدات التي تنتهي باللاحقة .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).

Alternatives to the mentioned packages are netplan and systemd-networkd, which should be mentioned here. They are often used by cloud hosters and providers of virtual private servers. Please read their manual pages if you are planning on using them.

8.2.1. واجهة إيثرنت

إذا كان للحاسوب بطاقة إيثرنت، يجب إعداد شبكة IP المتصلة بها بإحدى طريقتين. الطريقة الأبسط هي الإعداد الديناميكي باستخدام DHCP، وهي تحتاج مخدم DHCP في الشبكة المحلية. يمكن في هذه الطريقة تحديد اسم المضيف المرغوب، وذلك حسب خيار hostname في المثال أدناه. بعدها يرسل مخدم DHCP الإعدادات المناسبة لضبط الشبكة.

مثال 8.1. إعدادات 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

أما الإعداد ”الستاتيكي“ فيجب أن يُحدّد إعدادات الشبكة بشكل ثابت. يجب أن تتضمن الإعدادات عنوان IP وقناع الشبكة الفرعية على الأقل؛ كما يذكر أحياناً عنوان الشبكة وعنوان البث أيضاً. أما الموجّه الذي يستخدم للاتصال بالعالم الخارجي فيذكر على أنه بوابة.

مثال 8.2. إعدادات ستاتيكية

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

ملاحظة تعدد العناوين

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.

كما ترى، يمكن أن تتعقد الإعدادات نوعاً ما، لكن هذه الخيارات لا تستخدم إلا في حالات خاصة جداً. الأمثلة المذكورة هنا هي نموذج عن الحالات الاعتيادية.

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. 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-firmware repository in APT's sources.list file: see قسم 6.1, “تعبئة الملف 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-realtek for Realtek, 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).

مثال 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. الاتصال عبر PPP باستخدام مودم PSTN

ينشئ اتصال PPP (نقطة إلى نقطة، point to point) اتصالاً متقطّعاً؛ هذا هو الحل الأكثر انتشاراً للاتصالات التي تجرى باستخدام المودم الهاتفي (”مودم PSTN“، بما أن الاتصال يمر عبر شبكة الهاتف العامة public switched telephone network).

يحتاج الاتصال عبر المودم الهاتفي إلى حساب عند مزود الخدمة، يتضمن رقم الاتصال الهاتفي، واسم المستخدم، وكلمة السر، وأحياناً بروتوكول المصادقة المستخدم. تعد هذه الاتصالات باستخدام الأداة pppconfig في حزمة الدبيانية ذات الاسم نفسه. افتراضياً، تُعدُّ هذه الأداة اتصالاً بالاسم provider (مزود الخدمة). إذا لم تكن متأكداً من بروتوكول المصادقة المعتمد، اختر PAP: فأغلب مزودات الخدمة توفره.

بعد إتمام عملية الإعداد، يمكن بدء الاتصال بالأمر pon (مع إعطائه اسم الاتصال كبارامتر، إذا لم تكن قيمة provider الافتراضية مناسبة). يقطع الأمر poff الاتصال. يستطيع المستخدم الجذر تنفيذ هذين الأمرين، أو أي مستخدم آخر شريطة أن ينتمي إلى المجموعة dip.

8.2.4. الاتصال عبر مودم ADSL

يغطي المصطلح العام ”مودم ADSL“ أعداداً كبيرة من الأجهزة التي تختلف كثيراً بوظائفها. أبسط المودمات استخداماً في لينكس هي تلك التي توفر مخرج إيثرنت (وليس واجهة USB فقط). هذا النوع شائع؛ معظم مزودات خدمة ADSL تعير (أو تؤجر) ”صندوقاً“ له واجهة إيثرنت بالإضافة (أو بدلاً من) واجهات USB. قد تختلف طريقة الإعداد المطلوبة كثيراً حسب نوع المودم.

8.2.4.1. المودمات التي تدعم PPPoE

تعمل بعض مودمات إيثرنت باستخدام بروتوكول PPPoE‏ (Point to Point Protocol over Ethernet). تُستخدَم الأداة pppoeconf (من الحزمة ذات الاسم نفسه) لإعداد هذا النوع من الاتصالات. ما تفعله هذه الأداة هو تعديل الملف /etc/ppp/peers/dsl-provider وفقاً للإعدادات المعطاة وتسجّل معلومات تسجيل الدخول في الملفين /etc/ppp/pap-secrets و /etc/ppp/chap-secrets. من المفضل قبول جميع التعديلات التي تقترحها عليك هذه الأداة.

بعد إتمام هذا الإعداد، يمكنك فتح اتصال ADSL باستخدام الأمر pon dsl-provider، وقطعه باستخدام poff dsl-provider.

تلميح بدء اتصالات ppp عند الإقلاع

اتصالات ADSL عبر بروتوكول PPP متقطّعة حسب تعريفها. بما أن فواتير هذه الاتصالات لا تحسب عادة حسب الوقت، فلا توجد عوائق كبيرة تمنع تركها مفتوحة دوماً. الطريقة المعيارية لتحقيق هذا الأمر هي استخدام نظام الإقلاع (init system).

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=ADSL connection

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

[Install]
WantedBy=multi-user.target

بعد تعريف ملف الوحدة هذا، يجب تفعيله عبر الأمر systemctl enable adsl-connection. يمكن عندئذ بدء الاتصال يدوياً باستخدام systemctl start adsl-connection؛ كما سيبدأ تلقائياً عند كل إقلاع.

يعمل نظام الإقلاع SystemV بطريقة مختلفة على الأنظمة التي لا تستخدم systemd (بما فيها ويزي والنسخ الأقدم من دبيان). كل ما تحتاجه على تلك الأنظمة هو إضافة سطر كالتالي إلى نهاية الملف /etc/inittab؛ بعدها ستعيد init إنشاء الاتصال كلما انقطع.

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

هذه الطريقة تقلل من فترة الانقطاع إذا كان اتصال ADSL من الاتصالات التي تنقطع تلقائياً كل يوم.

8.2.4.2. المودمات التي تدعم PPTP

أنشأت Microsoft برتوكول PPTP‏ (Point-to-Point Tunneling Protocol). لقد استخدم هذا البروتوكول في بدايات عهد ADSL، ثم استبدل سريعاً ببروتوكول PPPoE. إذا فُرضَ عليك هذا البروتوكول، انظر قسم 10.3.4, “‏PPTP”.

8.2.4.3. المودمات التي تدعم DHCP

عند وصل المودم بالحاسوب باستخدام كبل إيثرنت (كبل متصالب crossover)، فالغالب أن اتصال الشبكة على الحاسوب سوف يُعدُّ باستخدام DHCP نموذجياً؛ وسيعمل المودم آلياً كبوابة في الحالة الافتراضية ويتولى مهمة التوجيه (أي إدارة حركة بيانات الشبكة بين الحاسوب والإنترنت).

أساسيات الكبال المتصالبة لوصلات إيثرنت المباشرة

تتوقع بطاقات الشبكة في الحواسيب استقبال البيانات على أسلاك محددة من الكبل، وإرسال البيانات على أسلاك أخرى. عند وصل الحاسوب بالشبكة المحلية، يُستخدَم عادة كبل (متصالب أو مباشر) يصل بين بطاقة الشبكة ومكرر الإشارة أو التحويلة. لكن إذا أردت توصيل حاسوبين مباشرة (دون تحويلة وسيطة أو مكرر إشارة)، عليك توجيه الإشارات التي ترسلها البطاقة الأولى إلى طرف الاستقبال في البطاقة الثانية، والعكس بالعكس. هذا هو الهدف الذي يدعو لاستخدام الكبال المتصالبة.

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.

تعمل معظم ”راوترات ADSL“ في السوق ومعظم مودمات ADSL التي تقدمها مزودات خدمة الإنترنت بهذا الشكل.

8.2.5. إعداد الشبكة الآلي للمستخدمين الرُّحَّل

يملك معظم المهندسون في شركة فلكوت حاسوباً محمولاً يستخدمونه في البيت أيضاً للعمل. تختلف إعدادات الشبكة المستخدمة حسب المكان. في البيت، قد تكون الشبكة لاسلكية (محمية بمفتاح WPA)، بينما تستخدم شبكة سلكية في العمل لزيادة الأمان ومعدل نقل البيانات.

لتفادي وصل أو فصل الواجهات الشبكية المناسبة يدوياً، عمد مديرو النظم لتثبيت حزمة network-manager على الأجهزة النقالة. يسمح هذا البرنامج للمستخدم بالتبديل بسهولة بين الشبكات باستخدام أيقونة صغيرة تظهر في منطقة التنبيهات في سطح المكتب الرسومي. تظهر قائمة بالشبكات المتاحة (سلكية ولاسلكية) عند النقر على هذه الأيقونة، بحيث يستطيع المستخدم تحديد الشبكة التي يريد استخدامها ببساطة. يحفظ البرنامج إعدادات الشبكات التي اتصل بها المستخدم سابقاً، ويبدل آلياً إلى أفضل شبكة متاحة عند انقطاع الاتصال الحالي.

لتنفيذ ذلك، قسمت بنية البرنامج إلى جزئين: خدمة تعمل بصلاحيات الجذر تعالج تفعيل وإعداد الواجهات الشبكية، وواجهة مستخدم تتحكم بهذه الخدمة. تتحكم PolicyKit بعمليات المصادقة اللازمة للتحكم بهذا البرنامج، وفي دبيان أُعدِّت PolicyKit بحيث يستطيع أعضاء المجموعة netdev إضافة أو تغيير اتصالات 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. Alternatively, it can be configured to manage all devices listed in that file as well. This configuration is handled in the [ifupdown] section of its configuration file.

لاحظ أن هذا البرنامج يُثبَّت تلقائياً عند اختيار المهمة ”Desktop Environment“ أثناء التثبيت الأولي.