8.2. پیکربندی شبکه

بازگشت به مقدمات مفاهیم ضروری شبکه (Ethernet, IP address, subnet, broadcast)

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.

یک نشانی IP عددی است که رابط کارت شبکه رایانه را در شبکه محلی یا اینترنت مشخص می‌کند. در نسخه فعلی که بیشترین استفاده را دارد (IPv4) این عدد به صورت ۳۲ بیتی کدگذاری و معمولا به صورت ۴ عدد که توسط . از هم جدا شده‌اند نمایش داده می‌شود (برای نمونه، 192.168.0.1) هر قسمت عددی بین ۰ تا ۲۵۵ (که نشانگر ۸ بیت از داده است) قرار دارد. نسخه بعدی این پروتکل، IPv6، فضای آدرسی‌دهی را تا ۱۲۸ بیت افزایش می‌دهد که به صورت مجموعه اعداد هگزادسیمال جدا شده با : نمایش می‌یابند (برای نمونه، 2001:0db8:13bb:0002:0000:0000:0000:0020 یا 2001:db8:13bb:2::20 به صورت خلاصه).

یک subnet mask یا netmask به صورت باینری مشخص می‌کند که کدام قسمت از نشانی IP مربوط به یک شبکه و کدام قسمت مربوط به رایانه‌های آن شبکه است. مثالی که درباره پیکربندی کی نشانی IPv4 ایستا در ادامه می‌آید، 255.255.255.0 (۲۴ تا ۱ به همراه ۸ تا ۰ در حالت باینری) نشان می‌دهد که ۲۴ بیت ابتدایی مربوط به نشانی شبکه و ۸ بیت انتهایی مربوط به رایانه‌های آن شبکه است. در IPv6، برای خوانایی بیشتر، تنها تعداد ۱ها شمرده می‌شود؛ netmask یک شبکه IPv6 می‌تواند 64 باشد.

نشانی شبکه قسمتی از نشانی IP است که اعداد ۰ آن نشان‌دهنده تعداد رایانه‌های روی شبکه است. محدوده نشانی‌های IPv4 در یک شبکه کامل معمولا به صورت a.b.c.d/e نمایش داده می‌شود که در آن a.b.c.d به عنوان نشانی شبکه و e به عنوان تعداد بیت‌های موثر در قسمت شبکه نشانی IP بکار می‌رود. برای نمونه، شبکه به صورت 192.168.0.0/24 نمایش می‌یابد. این شیوه نگارش در مورد IPv6 نیز صادق است: 2001:db8:13bb:2::/64

router رایانه‌ای است که چندین شبکه را به یکدیگر متصل می‌کند. تمام ترافیکی که از router می‌گذرد به شبکه درستی راهنمایی می‌شود. به این منظور، router بسته‌های دریافتی را تحلیل کرده و بر اساس نشانی IP مقصد آن‌ها را هدایت می‌کند. router همچنین با نام gateway نیز شناخته می‌شود؛ در این پیکربندی، به عنوان رایانه‌ای که ترافیک را در محدوده مرز شبکه محلی هدایت می‌کند شناخته می‌شود (در میان یک شبکه خارجی مانند اینترنت).

یک نشانی broadcast بخصوص تمام رایانه‌های یک شبکه را یه یکدیگر متصل می‌کند. تقریبا هیچگاه “مسیریابی” نمی‌شود و تنها روی شبکه محلی خود فعالیت می‌کند. به این معنا که بسته داده‌ ارسال شده به نشانی broadcast هیچگاه از router عبور نمی‌کند.

تمرکز این فصل بر روی نشانی‌های IPv4 است چرا که پرکاربردترین شیوه نشانی‌دهی به شمار می‌روند. جزئیات پروتکل IPv6 در قسمت 10.6, “IPv6” آمده اما مفاهیم تغییری نکرده است.

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 قسمت 8.2.5, “پیکربندی خودکار شبکه برای کاربران” ), 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 بازگشت به مقدمات دایرکتوری‌هایی که به .d ختم می‌شوند.

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. رابط Ethernet

اگر رایانه دارای کارت شبکه Ethernet باشد، شبکه IP که با آن منطبق است طبق دو شیوه باید تنظیم گردد. شیوه آسان استفاده از پیکربندی خودکار DHCP است که نیاز به یک DHCP سرور در شبکه محلی دارد. می‌تواند دارای نام مناسبی نیز باشد، مانند تنظیمات hostname در مثال زیر. سرور DHCP آنگاه تنظیمات مربوط به کل شبکه را به رایانه‌ها ارسال می‌کند.

مثال 8.1. پیکربندی 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

یک پیکربندی “ایستا” باید تنظیمات شبکه را به شیوه‌ای ثابت نمایش دهد. حداقل گزینه‌های مورد نیاز نیز نشانی IP و subnet mask هستند؛ گاهی نیز نشانی‌های شبکه و broadcast فهرست می‌شوند. router که به شبکه خارجی متصل است در این پیکربندی با نام gateway شناخته می‌شود.

مثال 8.2. پیکربندی ایستا

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

یادداشت نشانی‌های مختلف

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.

همانطور که حدس می‌زنید، پیکربندی در این حالت پیچیده است اما چنین گزینه‌هایی تنها در حالت‌های خاص استفاده می‌شوند. مثالی که در ادامه می‌آید تنها به بررسی کاربردهای عمومی آن می‌پردازد.

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 قسمت 6.1, “پر کردن فایل 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. برقراری ارتباط با PPP از طریق مودم PSTN

ارتباط نقطه به نقطه (PPP) یک اتصال متناوب بوجود می‌آورد؛ این متداول‌ترین راه حل برای برقراری ارتباط از طریق مودم‌های خطوط تلفن است (“PSTN Modem”، چرا که ارتباط از طریق شبکه عمومی سووچینگ تلفن انجام می‌شود).

چنین ارتباطی مستلزم دارا بودن یک حساب کاربری با دسترسی مشخص است که شامل شماره تلفن، نام کاربری، گذرواژه و گاهی نیز شیوه احزار هویت می‌شود. این ارتباط با استفاده از ابزار pppconfig در بسته‌ای با همین نام پیکربندی می‌گردد. به صورت پیش‌فرض، ارتباطی با نام provider ایجاد می‌کند (مانند ارائه‌دهنده خدمات اینترنت). زمانی که درباره پروتکل احراز هویت شک دارید، PAP را انتخاب کنید: این پروتکل توسط اکثر شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات اینترنت پشتیبانی می‌شود.

پس از پیکربندی، امکان برقراری ارتباط با استفاده از دستور pon میسر است (با دادن نام ارتباط به عنوان پارامتر، زمانی که مقدار پیش‌فرض provider مناسب نباشد). ارتباط با استفاده از دستور pon قطع می‌شود. این دو دستور می‌توانند توسط کاربر root اجرا شوند یا توسط هر کاربر دیگری که در گروه dip قرار داشته باشد.

8.2.4. برقراری ارتباط از طریق مودم ADSL

عبارت متداول “مودم ADSL” طیف گسترده‌ای از دستگاه‌ها با قابلیت‌های متفاوت را شامل می‌شود. مودم‌هایی که دارای رابط شبکه Ethernet (و نه تنها رابط USB) باشند به سادگی با لینوکس سازگار هستند. این‌ها گزینه‌های محبوبی بشمار می‌روند؛ اکثر ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت ADSL بسته‌ای را با رابط‌های شبکه Ethernet اجاره (lease) می‌دهند. با توجه به نوع مودم، پیکربندی مورد نیاز می‌تواند متفاوت باشد.

8.2.4.1. مودم‌هایی که از PPPOE پشتیبانی می‌کنند

برخی مودم‌های Ethernet با پروتکل PPPOE کار می‌کنند (Point to Point Protocol over Ethernet). ابزار pppoeconf (از بسته‌ای با همین نام) برای پیکربندی چنین ارتباطی استفاده می‌شود. به این منظور، فایل /etc/ppp/peers/dsl-provider را تنظیمات موجود تغییر می‌دهد و اطلاعات ورود را در فایل‌های /etc/ppp/pap-secrets و /etc/ppp/chap-secrets ذخیره می‌کند. توصیه می‌شود که تغییرات پیشنهادی آن را بپذیرید.

زمانی که این پیکربندی به پایان برسد، می‌توانید از دستورهای pon dsl-provider و poff dsl-provider برای برقراری و قطع ارتباط استفاده کنید.

نکته اجرای ppp در زمان راه‌اندازی سیستم

برقراری ارتباط PPP از طریق ADSL به صورت متناوب صورت می‌گیرد. از آنجا که قیمت آن‌ها بر اساس زمان محاسبه نمی‌شود، باز نگاه داشتن چنین ارتباطی عواقب چندانی ندارد. شیوه استاندارد این کار استفاده از سیستم init است.

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

زمانی که این فایل واحد تعریف شود، باید با استفاده از systemctl enable adsl-connection فعال گردد. آنگاه اولین اجرای آن می‌تواند با systemctl start adsl-connection صورت گیرد؛ از این به بعد، در هر راه‌اندازی سیستم اجرا می‌گردد.

در سیستم‌هایی که از systemd استفاده نمی‌کنند (از جمله Wheezy و نسخه‌های پیشین دبیان)، شیوه سنتی SystemV init به گونه‌ای متفاوت عمل می‌کند. در چنین سیستم‌هایی، تمام آنچه مورد نیاز است افزودن خطی به انتهای فایل /etc/inittab است، هر زمان ارتباط قطع گردد، init آن را متصل می‌کند.

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

برای ارتباطات ADSL که به صورت روزانه قطع می‌گردند، این شیوه وقفه‌های موجود را کاهش می‌دهد.

8.2.4.2. مودم‌هایی که از PPTP پشتیبانی می‌کنند

پروتکل PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) توسط مایکروسافت بوجود آمده است. در زمان رشد فناوری ADSL، به سرعت با PPPOE جایگزین شد. اگر استفاده از این پروتکل برای شما اجباری است، قسمت 10.3.4, “PPTP” را مشاهده کنید.

8.2.4.3. مودم‌هایی که از DHCP پشتیبانی می‌کنند

زمانی که مودم با استفاده از کابل شبکه (crossover) به رایانه متصل می‌شود معمولا با استفاده از DHCP تنظیمات مربوط به شبکه صورت می‌گیرد؛ مودم به صورت خودکار مانند یک gateway عمل کرده و عملیات مسیریابی بسته‌ها را به عهده می‌گیرد (به این معنا که ترافیک بین رایانه و شبکه اینترنت را مدیریت می‌کند).

بازگشت به مقدمات استفاده از کابل Crossover برای یک ارتباط مستقیم

کارت‌های شبکه در هر رایانه انتظار ارسال و دریافت اطلاعات روی سیم‌های مختلفی از کابل شبکه را دارند. زمانی که یک رایانه را به شبکه محلی متصل می‌کنید، معمولا از یک کابل straght یا crossover بین کارت شبکه و repeter یا switch استفاده می‌شود. اگر بخواهید دو رایانه را به صورت مستقیم به یکدیگر متصل کنید (بدون هیچ دستگاه واسطه‌ای) باید سیگنال ارسالی از کارب شبکه یکی را به سیگنال دریافتی از کارت شبکه دیگری هدایت کنید و برعکس. این هدف استفاده از کابل crossover است.

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.

اکثر “مسیریاب‌های ADSL” موجود در بازار به این شیوه می‌توانند استفاده شوند دست مانند اکثر مودم‌های ADSL که توسط ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت عرضه می‌شوند.

8.2.5. پیکربندی خودکار شبکه برای کاربران

بسیاری از مهندسان فالکوت دارای لپ‌تاپی هستند که به دلایل کاری در خانه نیز از آن استفاده می‌کنند. پیکربندی شبکه مورد استفاده بسته به محل استفاده متفاوت است. در خانه، ممکن است یک شبکه وای‌فای (به همراه گذرواژه WPA) باشد در حالی که در محل کار از یک شبکه کابلی با امنیت و پهنای باند بیشتر استفاده می‌شود.

برای جلوگیری از اتصال و قطع دستی هر یک از رابط‌های شبکه، مدیرسیستم‌ها اقدام به نصب بسته network-manager روی این لپ‌تاپ‌ها کرده‌اند. این نرم‌افزار به کاربران امکان می‌دهد با استفاده از یک نماد کوچک در نوار بالایی صفحه بین رابط‌های مختلف شبکه سوئیچ کنند. کلیک روی این نماد منجر به نمایش فهرستی از شبکه‌های موجود (کابلی و بیسیم) می‌شود، تا به راحتی بتوانند به آن‌ها متصل شوند. برنامه پیکربندی مربوط به هر رابط شبکه را ذخیره می‌کند تا در صورت بروز مشکل در هر یک، از بهترین شبکه موجود به صورت جایگزین استفاده شود.

برای این منظور، برنامه به دو قسمت تقسیم شده است: یک فرآیند پس‌زمینه که توسط root فعال‌سای و پیکربندی رابط‌های شبکه را مدیریت و یک رابط کاربری که این فرآیند پس‌زمینه را کنترل می‌کند. PolicyKit احراز هویت مورد نیاز برای کنترل این برنامه را مدیریت کرده و دبیان به صورتی PolicyKit را پیکربندی نموده که اعضای گروه netdev بتوانند اتصالات مربوط به Network Manager را اضافه کنند یا تغییر دهند.

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.

نکته اینکه این برنامه به صورت پیش‌فرض نصب می‌شود زمانی که گزینه “Desktop Environment” هنگام نصب اولیه انتخاب شده باشد.