8.2. Configurazione della rete

FONDAMENTALE 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

Anche se Network Manager è particolarmente indicato in configurazioni di roaming (vedi Sezione 8.2.5, «Automatizzare la configurazione della rete per gli utenti in roaming»), è anche perfettamente utilizzabile come strumento predefinito di gestione della rete. È possibile creare "connessioni di sistema" che vengono utilizzate non appena il computer si avvia, sia manualmente con un file .ini simile a /etc/NetworkManager/system-connections/ sia attraverso uno strumento grafico (nm-connection-editor). Se stai usando ifupdown, ricordati di disattivare le voci in /etc/network/interfaces che vuoi vengano gestite da Network Manager.

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

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

Se Network Manager non è stato installato, allora l'installatore configurerà ifupdown creando il file /etc/network/interfaces. Una riga che inizia con auto definisce una lista di interfacce che saranno configurate automaticamente al boot dal servizio di networking. Nel caso siano presenti più interfacce è buona pratica mantenere le configurazioni in diversi file all'interno di /etc/network/interfaces.d/ come descritto nel riquadro FONDAMENTALE Directory terminanti in .d.

In un contesto server, ifupdown è lo strumento di configurazione di rete generalmente disponibile. Per questo ne discuteremo nelle prossime sezioni. Per ulteriori informazioni sulla sintassi del file di configurazione, leggere interfacce(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 PRATICANomi delle interfacce di rete

Per impostazione predefinita, il kernel attribuisce nomi generici alle interfacce di rete, come eth0 (per Ethernet cablata) o wlan0 (per WiFi). Il numero in questi nomi è un semplice contatore incrementale rappresentante l'ordine in cui sono stati identificati. Con hardware moderno, quest'ordine (almeno in teoria) può cambiare ad ogni riavvio e, pertanto, i nomi predefiniti non sono affidabili.

Fortunatamente, systemd e udev sono in grado di rinominare le interfacce non appena appaiono. La politica dei nomi predefinita è dettata da /lib/systemd/network/99-default.link (vedere systemd.link(5) per una spiegazione della voce NamePolicy in quel file). In pratica, i nomi sono spesso basati sulla posizione fisica del dispositivo (in base a dov'è collegato) ed i nomi inizieranno con en per la rete Ethernet cablata e wl per la WiFi. Nell'esempio precedente, il resto del nome indica, in forma abbreviata, un numero di bus PCI (p) (0), un numero di slot (s31), un numero di funzione (f6). In questo modo il nome diventa prevedibile.

Ovviamente, si è liberi di ignorare questa politica e/o integrarla personalizzando i nomi di alcune interfacce specifiche. I nomi delle interfacce di rete si trovano nell'output di ip addr (o come nomi di file in /sys/class/net/).

In alcuni casi particolari potrebbe essere necessario disabilitare la denominazione prevedibile dei dispositivi di rete come descritto sopra. Per ottenere questo risultato, oltre a modificare la regola predefinita udev, è anche possibile avviare il sistema utilizzando i parametri del kernel net.ifnames=0 (ripristina il comportamento predefinito del kernel) e biosdevname=0.

Il predecessore dello schema di nomi prevedibili era chiamato "schema di nomi persistenti". Si utilizzava una regola udev per assegnare il nome del dispositivo in base all'indirizzo MAC. Questo schema è stato abbandonato e, con il rilascio di Debian 10 Buster, gli utenti sono stati incoraggiati a migrare verso nomi di dispositivi di rete prevedibili.

→ 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 sottorete; 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

Non solo è possibile associare diverse interfacce ad una singola scheda di rete fisica, ma anche diversi indirizzi IP ad una singola interfaccia. Per assegnarli, basta creare diverse voci iface per lo stesso dispositivo. Ricordate inoltre che un indirizzo IP può corrispondere a molteplici nomi DNS e che anche un nome può corrispondere a molteplici indirizzi IP.

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. Interfaccia wireless

Far funzionare le schede di rete wireless può essere un po' più difficile. Prima di tutto, spesso richiedono l'installazione di firmware proprietari che non sono installati di default in Debian. Inoltre, le reti wireless si affidano alla crittografia per limitare l'accesso ai soli utenti autorizzati, il che implica la memorizzazione di una chiave segreta nella configurazione della rete. Affrontiamo questi argomenti uno ad uno.

8.2.2.1. Installazione dei firmware necessari

Per prima cosa è necessario abilitare il repository non-free nel file sources.list di APT: vedere Sezione 6.1, «Compilazione del file sources.list» per i dettagli. Molti firmware sono proprietari, quindi si trovano in questo repository. Volendo, si può provare a saltare questo passaggio, ma se lo step successivo non troverà il firmware richiesto, riprovare solo dopo aver abilitato la sezione non-free.

Poi bisogna installare i pacchetti firmware-* appropriati. Se non sappiamo di quale pacchetto abbiamo bisogno, si può installare il pacchetto isenkram ed eseguire il comando isenkram-autoinstall-firmware. I pacchetti spesso prendono il nome dal produttore dell'hardware o dal modulo del kernel corrispondente: firmware-iwlwifi per le schede wireless Intel, firmware-atheros per Qualcomm Atheros, firmware-ralink per Ralink, ecc. Si consiglia di riavviare il sistema perché il driver del kernel, di solito, cerca i file del firmware solo quando viene caricato per la prima volta.

8.2.2.2. Voci specifiche per il wireless in `/etc/network/interfaces`

Le interfacce wireless possono essere gestite da ifupdown, ma ha bisogno dell'aiuto del pacchetto wpasupplicant che fornisce l'integrazione necessaria tra ifupdown ed il comando wpa_supplicant usato per configurare le interfacce wireless (quando è in uso la crittografia WPA/WPA2). La voce in /etc/network/interfaces deve essere estesa con due parametri supplementari per specificare il nome della rete wireless (ovvero il suo SSID) e la Pre-Shared Key (PSK).

Esempio 8.3. Configurazione DHCP per un'interfaccia wireless

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

Il parametro wpa-psk può contenere la passphrase in chiaro o la sua versione con hash generata con wpa_passphrase SSID passphrase. Se si usa una connessione wireless non criptata, si deve inserire una voce wpa-key-mgmt NONE e nessuna wpa-psk. Per ulteriori informazioni sulle possibili opzioni di configurazione, consultare /usr/share/doc/wpasupplicant/README.Debian.gz.

A questo punto, si dovrebbe considerare di limitare i permessi di lettura su /etc/network/interfaces solo all'utente root, poiché il file contiene una chiave privata a cui non tutti gli utenti dovrebbero avere accesso.

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.

Con systemd, l'aggiunta di un task per il riavvio automatico della connessione ADSL si riduce alla semplice creazione di un “file unit” come /etc/systemd/system/adsl-connection.service, con il seguente contenuto:

[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 per default e si fa carico dell'instradamento (significa che gestisce il traffico di rete tra il computer ed Internet).

FONDAMENTALE 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 nè switch nè ripetitore) è necessario indirizzare il segnale inviato da una scheda al lato ricevente dell'altra scheda e viceversa. Questo è lo scopo del cavo incrociato, nonché la ragione per cui è utilizzato.

Si noti che, nel tempo, questa distinzione è diventata quasi irrilevante, poiché le moderne schede di rete sono in grado di rilevare il tipo di cavo presente ed adattarsi di conseguenza, quindi non sarà insolito che entrambi i tipi di cavo funzionino nella stessa posizione.

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, per scopi professionali, anche a casa. 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 una 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 sa come gestire i vari tipi di connessioni (DHCP, configurazione manuale, rete locale), ma solo se la configurazione è effettuata tramite il programma stesso. Per questo motivo ignorerà sistematicamente tutte le interfacce di rete in /etc/network/interfaces e /etc/network/interfaces.d/ per le quali non è adatto. Poiché Network Manager non fornisce dettagli quando non vengono mostrate connessioni di rete, il modo più semplice è cancellare da /etc/network/interfaces le configurazioni delle interfacce che devono essere gestita da Network Manager.

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