Linux网络设置高级指南

Linux网络设置高级指南

本文面向的是被Linux复杂的有线无线网络架构弄得头昏脑胀；或者被网上半吊子的教程弄得晕头转向；或者厌倦了Network Manager之类图形界面无穷尽的BUG（很多抄袭的是Windows，画虎不成反类猫，在一些概念上就存在错误）；或者想要了解一些技术细节的，像一样我渴望获得完全驾驭的能力而不是隔靴搔痒的人。

本文需要一定的计算机网络和Linux基础，其中的大部分内容很新，基于2.6内核之后的新架构。

Linux不同发行版的软件包名称、配置文件的命名和位置都不尽相同，本文基于的是Debian/Ubuntu系统，很多内容参考了Debian Reference的第5章。

当然，本文依旧有很多不足之处，例如没有深入到Linux内核机制中去，这就需要以后进一步完善了。

静态设置

静态设置的意思是所有配置都写在配置文件中，由操作系统自动进行设置。

静态设置依赖udev、ifupdown、isc-dhcp-client、resolvconf、wireless-tools、wpasupplicant等软件包。

首先，网络的正常运行依赖于硬件设备。在系统引导或者热插拔的时候，内核通过udev将网络设备映射到用户空间的sysfs虚拟文件系统。例如：

可以看到，系统当前存在三个网络设备：lo为回环设备；eth0为有线网卡；wlan0为无线网卡。遵循Unix“一切皆文件”的思想，其它工具都是直接或者间接地修改这些虚拟文件来达到设置目的的。

/etc/network/interfaces文件记录了所有的静态配置信息。内核在引导的时候，会自动启动标志为“auto”的设备，例如：

而如果设备标志为“allow-hotplug”，那么内核在检测到热插拔事件的时候，也会自动启动。例如：

因为回环设备始终应该是存在的，所以/etc/network/interfaces文件的内容至少是：

内核启动网络设备调用的是ifupdown工具，而ifupdown工具也是依赖于/etc/network/interfaces配置文件的。

对于有线（Wired）设备，物理层和数据链路层无须操作系统干预，网卡根据CSMA/CD协议就能够自行设置，所以/etc/network/interfaces文件只需包含网络层以上的配置信息，例如IP地址、子网掩码、默认网关等。例如：

“默认网关”其实是路由的概念，在这里作为设备的一个属性，和IP地址子网掩码放在一起我觉得很不妥，很容易误导初学者，尤其是存在多网卡多IP地址的情况。

对于DNS，首先需要注意的是它属于应用层协议，和网络设备以及网络层并无直接联系。传统上Linux的DNS配置文件为/etc/resolv.conf，一行一个服务器IP地址。例如：

如果安装了resolvconf工具，那么DNS的配置会被接管，此时/etc/resolv.conf就变成了一个符号链接，链接到了resolvconf运行时候动态维护的一个文件。在这种情况下，DNS的配置也可以写到/etc/network/interfaces文件中了，例如：

ifupdown工具会自动调用resolvconf完成DNS设置。

此处我也甚觉不妥，因为上面讲过，DNS是应用层的概念，这样写的话让初学者觉得好像DNS是网络设备的属性一样（传统Linux还真是有很多不足之处）。

如果安装了isc-dhcp-client工具，那么/etc/network/interfaces文件中就可以直接配置DHCP，例如：

isc-dhcp-client有自己的配置文件，可以控制从DHCP服务器上获取哪些信息（例如DNS服务器地址）。

ifupdown工具会自动调用isc-dhcp-client完成DHCP设置。

此处需要注意的是：不论resolvconf是否存在，dhclient均会直接修改/etc/resolv.conf文件（不管它是不是一个链接），不过一般情况下也没有什么问题。

对于无线（Wireless）设备，工作方式和有线设备有很大的不同（不是插上网线就能直接用的）。数据链路层的连接必须由操作系统协同完成，例如连接哪个SSID、使用哪条信道、采用什么认证方式（WEP、WPA...）。这些链路层配置信息也可以写到/etc/network/interfaces文件中以供ifupdown工具使用。

ifupdown工具会自动调用wpasupplicant完成WPA设置。

例如WEP的配置：

ifupdown工具会自动调用wireless-tools完成WEP设置。

准静态设置

静态设置适合于网络环境固定的情况，例如服务器、办公室电脑等。如果网络环境经常有变动，但是变动都是已知的，那么可以在/etc/network/interfaces文件中写入不固定的网络配置，这些配置不对应到具体的硬件设备名，例如：

可以手工运行ifupdown工具切换配置，例如将eth0切换到config1：

将eth0切换到config2：

动态设置

如果网络环境经常变动而且是未知的，或者为了使用脚本等自动化工具达到完全驾驭网络的能力，那么静态和准静态设置就捉襟见肘了。

动态设置依赖iproute、isc-dhcp-client、wireless-tools、wpasupplicant等软件包，直接使用命令行，以达到最大的灵活性。

首先，/etc/network/interfaces文件仅保留回环设备lo的配置信息：

iproute替代了过时的net-tools等工具（ifconfig）。

通过“ip link”命令可以查询到当前所有网络设备的状态和参数，例如：

可以看到当前eth0和wlan0设备都是处于关闭状态（这是显然的，因为/etc/network/interfaces文件中已经没有它们的配置信息了）。

使用“ip link set 设备名 up”命令可以启动设备，使用“ip link set 设备名 down”命令可以关闭设备。

对于有线（Wired）设备，上面讲过，无须做额外设置，链路层就可以正常工作了。

对于无线（Wireless）设备，需要使用wireless-tools、wpasupplicant完成链路层的连接。

例如扫描当前可用都无线连接，可以使用wavemon工具，或者使用“iwlist scan”命令。

例如连接Ad-Hoc。双方的essid、channel、cell（也就是iwconfig中的ap）均必须一致。双方创建连接谁先谁后都没有关系。例如：

以上命令即刻生效。

例如连接WEP认证的无线网络：

如果要连接WPA认证的无线网络，wireless-tools就无可奈何了，必须使用wpasupplicant。

wpasupplicant并不是像wireless-tools一样简单地用命令行配一配就可以了，它必须先启动一个服务进程，然后使用另外一个命令行工具对服务进程进行设置，而且在WIFI连接期间该服务进程必须始终运行着。

为什么不和wireless-tools做在一起呢？真怪异，真恶心！

服务进程可以以后台方式启动，也可以以前台方式启动。

后台方式：

其中：-i指定设备名；-D指定认证协议；-s -B指定在后台运行，并且调试输出到syslog中；-C参数指定“ctrl_interface”的位置，注意，wpa_supplicant是可以有配置文件的，而且配置文件中可以记录WIFI的静态配置，类似于/etc/network/interfaces的功能，但是我们这里用不到，在没有配置文件的情况下，“ctrl_interface”是必不可少的，wpa_cli通过它与之交互。

前台方式：

其中，-dd表示输出更详细的调试信息。

然后使用wpa_cli进行设置。wpa_cli可以工作在交互模式，也可以命令行模式。例如在交互模式下执行如下命令加入并启用网络：

到上面为止，无论是有线网络还是无线网络，链路层已经连通了。下面就要使用iproute等工具进行网络层的设置。

如果要设置DHCP，很简单。例如：

如果要手工设置地址，那么，例如：

第一行增加IP地址，第二行设置默认路由。

最后，使用文本编辑器或者脚本修改/etc/resolv.conf的DNS设置，例如：

搞定，可以使用iwconfig和ifconfig查看当前设置。例如：

现在，写脚本就游刃有余了，例如下面就是我的笔记本电脑在家里的设置脚本：