Arch Linux - ネットワーク接続

Linux でネットワーク接続をするには、複数の方法があります。
以下は、一例です。

[有線/無線]
systemd-networkd + (iwd or wpa_supplicant)
netctl + (wpa_supplicant)

[有線 LAN]
dhcpcd

[無線 LAN]
iwd

最終的には GUI でのネットワークマネージャを使うこともできますが、Arch Linux のインストール時は、常にコマンドを使って接続しなければなりません。

しかし、ネットワーク接続を頻繁に切り替えるようなことでもない限り、一度設定すれば、それ以降の手間がかかることはないので、コマンドによる接続でも特に問題はありません。

Arch Linux の基本パッケージには、ip コマンドなどの基本的なもの以外は含まれていないので、ネットワーク接続関連のパッケージは、別途インストールする必要があります。

※ネットワーク関連のサービスは、同時に使うと衝突するものがあるので、注意してください。

無線 LAN の場合は、別途ファームウェアが必要になります。
Intel の内蔵無線 LAN チップなど、一般的なものは linux-firmware に含まれていますが、新しい製品などでは、メーカーから Linux 用のドライバをダウンロードする必要があります。

詳しくは、無線 LAN 接続 の方をご覧ください。

それぞれの有線 LAN や無線 LAN のデバイスには、Linux 上で認識するためのインターフェイス名が、自動で付けられています。
ネット接続する際には、この名前が必要になるので、確認したい場合は、以下のコマンドを使ってください。

$ ip link

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: enp0s31f6: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether ...
3: wlp2s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DORMANT group default qlen 1000
    link/ether ...

enp* は有線 LAN、wlp* は無線 LAN です。
※ iwd を使っている場合、無線 LAN は wlan* となります。

$ ip address で、IP アドレスを確認することもできます。

それ以外にも、systemd に含まれる networkctl コマンドを使うこともできます。
これは元々 systemd-networkd 用のコマンドですが、実際は systemd-networkd が動いていなくても実行できます。

$ networkctl

WARNING: systemd-networkd is not running, output will be incomplete.

IDX LINK      TYPE     OPERATIONAL SETUP    
  1 lo        loopback n/a         unmanaged
  2 enp0s31f6 ether    n/a         unmanaged
  3 wlp2s0    wlan     n/a         unmanaged

3 links listed.

各サービスは systemd で管理するので、systemctl コマンドを使って、実際に動作させたり、有効（PC 起動時に自動で実行させる）にしたりする必要があります。

## 実際に動作を開始する
# systemctl start <name...>

## サービスを起動時に有効にする
# systemctl enable <name...>

＜他のコマンド＞

stop	現在動いているサービスの実行を停止させる。
restart	すでに動いているサービスを再起動する。 設定ファイルを変更した後に、それを適用させたい場合など。
disable	PC 起動時に無効にする
reenable	サービスのファイルを再作成する。 設定ファイルの変更などにより、systemd のユニットファイルの内容が変わる時。
status	現在の状態を表示する。 直近のシステムログも表示されるので、サービスに問題があった場合は確認してみてください。

start で実際にサービスが開始されますが、これは、現在の PC 起動中でのみ動作するだけです。
PC 起動時に、サービスを自動的に実行させたい場合は、enable を行う必要があります。

DNS サーバーは、ドメイン名から IP アドレスを取得するためのものです。

ネットで外部のサーバーに接続する際は、接続先の IP アドレスが必要になります。
しかし、IP アドレスで接続先を指定するのは不便なので、通常は、www.google.com などどいったわかりやすいドメイン名を、IP アドレスの代わりに使用します。

DNS サーバーに接続して、あらかじめ登録されているドメイン名を送ると、それに対応した IP アドレスを取得することができるので、実際に外部のサーバーに接続する際は、その変換した IP アドレスを使うことになります。

Linux では、DNS サーバーの設定 (IP アドレスなど) は、/etc/resolv.conf で定義します。

DNS サーバーの IP アドレスは、ルータやプロバイダなどによって異なるので、適切なものを設定する必要があります。

DNS サーバーは DHCP を使って自動取得できるので、使用する接続方法によっては、/etc/resolv.conf が自動で生成される場合があります。
それ以外では、適切な設定を行ったり、手動で /etc/resolv.conf を編集しなければならない場合があるので、各接続方法における動作を確認してください。

/etc/resolv.conf が自動で生成されない場合は、手動で設定する必要があります。

nameserver の後に、IP アドレスを記述します。
IPv4/IPv6 の両方を記述したい場合は、1行内に空白で区切ります。
複数行記述した場合、先頭から順に接続されます。

# ルータ (製品による)
nameserver 192.168.0.1

# Google Public DNS
nameserver 8.8.8.8

保存した後はすぐに有効になるので、設定した後にブラウザなどが正しく表示されていれば、問題ありません。

resolvconf コマンドを使うと、DHCP などを使って、自動で DNS サーバーの IP アドレスを取得し、/etc/resolv.conf を生成することができます。
(すでにネットワークに接続されている必要があります)

[パッケージ] openresolv

## インストール
# pacman -S openresolv

## /etc/resolv.conf を生成
# resolvconf -u

netctl で接続した場合は、このコマンドで、毎回ファイルが生成されます。

systemd-resolved は、DNS を管理するサービスです。systemd パッケージに含まれています。
systemd-networkd でネット接続する場合は、基本的に一緒に使います。

systemd-resolved は、/etc/resolv.conf 自体は自動で生成しませんが、resolv.conf に相当するファイルを、別の場所に生成します。
これらのいずれかを /etc/resolv.conf からリンクさせることで、DNS サーバーを設定することができます。

/run/systemd/resolve/stub-resolv.conf には、systemd-resolved が実装している、ローカル DNS サーバのアドレスが記述されています。
/run/systemd/resolve/resolv.conf には、自動取得された DNS サーバのアドレスが記述されています。

stub-resolv.conf を使うことで、systemd-resolved の設定がすべて適用されるので、こちらが推奨されています。

# systemctl start systemd-resolved
# systemctl enable systemd-resolved
# ln -sf /run/systemd/resolve/stub-resolv.conf /etc/resolv.conf

• /run/systemd/resolve/ 内のファイルは、systemd-resolved が実行されている間に作成されます。
  実行されていない場合は、ファイルが存在しない状態となります。
• systemd-resolved を使わなくなった場合は、/etc/resolv.conf のリンクファイルを削除してから、ファイルを再作成してください。
• Arch Linux インストール中、arch-chroot を実行した後に、リンクファイルの作成を行わないでください。
  arch-chroot 後では、インストール先の /etc/resolv.conf に正しく作成することができません。

/etc/iwd/main.conf ファイルで、iwd の設定を行えます。
(/etc/iwd/ は作成されていないので、mkdir コマンドで先に作成してください)

[General]
# 内蔵ネットワーク設定 (default:false)
#EnableNetworkConfiguration=true

[Network]
# IPv6 (default:true)
#EnableIPv6=false
# DNS 管理 [systemd,resolvconf,none] (default:systemd)
#NameResolvingService=systemd

iwd 単体でネットワーク接続を行う場合は、内蔵ネットワーク設定を有効にします。
(systemd-networkd と一緒に使う場合は、無効にします)
内蔵ネットワーク設定が有効の場合、DHCP を使って、自動で IP アドレスが取得されます (デフォルトで IPv6 有効)。

内蔵ネットワーク設定が有効の場合、DNS は、systemd-resolved を使うか、resolvconf コマンドを使うか、手動で設定するかを指定できます。

## iwd サービスを起動
# systemctl start iwd

## PC 起動時に有効にする
# systemctl enable iwd

## 無線 LAN インターフェイスのリストを表示 (通常は wlan0)
$ iwctl device list

## ルータを検索 (* が電波の強さ)
$ iwctl station wlan0 get-networks
                ~~~~~

## ルータに接続 (<network> は、SSID ネットワーク名)
$ iwctl station wlan0 connect <network>
                ~~~~~         ~~~~~~~~~
Passphrase: (暗号キーを入力)

## 接続状態の表示
$ iwctl station wlan0 show

サービスを起動しただけでは接続されないので、アクセスポイントのネットワーク名と暗号化のパスワードを元に、手動で接続します。

※ iwd を使用する場合、インターフェイスの名前は、wlan* となります。

接続に成功した場合、/var/lib/iwd ディレクトリに、「<network>.<type>」のファイル名で、ネットワークの設定ファイルが生成されます。
<type> は暗号化のタイプを表しており、通常は psk です。


一度接続されたネットワークの設定は保存され、次回の起動時は、自動で /var/lib/iwd 内のファイルから接続されます。

不要になった設定は、手動でファイルを削除するか、以下のコマンドで削除してください。

## 設定を削除
$ iwctl known-networks <network> forget

/var/lib/iwd 内のネットワーク設定ファイルを編集することで、各ネットワークの設定を変更することができます。

[Security]
# 暗号化キーの生の文字列
Passphrase=...
...

[Settings]
# 起動時の自動接続を無効に
#Autoconnect=false

## 固定 IP アドレスを設定する場合 (例)
#[IPv4]
#Address=192.168.0.10
#Gateway=192.168.0.1
#DNS=192.168.0.1

各ネットワークの設定ファイルは、/etc/systemd/network/ ディレクトリ内に作成します。
ファイル名は、任意の名前で、拡張子に .network を付ける必要があります。

複数のファイルがある場合は、ファイル名の順に先頭から読み込まれるので、ファイルの名前で接続順を調節してください。

有線/無線ともに共通で、基本的に以下のように記述すれば、接続はできます。
以下の場合は、IPv4/IPv6 の両方が有効になり、DHCP を使って IP アドレスが取得されます。

[Match]
Name=<インターフェイス名>

[Network]
DHCP=yes

無線 LAN の場合は、以下のように項目を追加すると良いでしょう。

[Match]
Name=wlan0

[Network]
DHCP=yes
# IPアドレスをプライバシー拡張機能で取得
IPv6PrivacyExtensions=true
# 3秒以内に接続が回復すれば、構成を維持する
IgnoreCarrierLoss=3s

Name= で指定するインターフェイス名は、$ networkctl で確認してください。
iwd を使う場合は、wlan0 といった名前になります。

設定ファイルが用意できたら、systemd-networkd を起動します。
起動中に設定ファイルを変更した場合は、# systemctl restart systemd-networkd で再起動できます。

## サービスの起動
# systemctl start systemd-networkd

## PC 起動時に有効にする
# systemctl enable systemd-networkd

ただし、無線 LAN の場合は、これだけでは接続できないので、iwd または wpa_supplicant の各方法で別途接続を行う必要があります。
また、systemd-networkd 自体は /etc/resolv.conf を処理しないので、DNS サーバーの設定に関しては別途考える必要があります。

systemd-networkd 自体は、/etc/resolv.conf を処理しません。
DNS の管理は、基本的に systemd-resolved を使って行います。

# systemctl start systemd-resolved
# systemctl enable systemd-resolved
# ln -sf /run/systemd/resolve/stub-resolv.conf /etc/resolv.conf

systemd-networkd + iwd で無線 LAN 接続する場合は、iwd の内蔵ネットワーク設定を無効にする必要があります（デフォルト)。
有効になっている場合は、/etc/iwd/main.conf で無効にしてください。

iwd サービスを起動した後、iwctl コマンドで、アクセスポイントへの接続を行います。

# systemctl start iwd
# systemctl enable iwd
# iwctl station wlan0 connect <network>

systemd-networkd + wpa_supplicant で無線 LAN 接続する場合は、以下の手順で行ってください。

[パッケージ] wpa_supplicant

まずは、wpa_supplicant の接続設定のファイルを作成する必要があります。
ルータのネットワークの名前と暗号化キーを指定して、出力された network={...} の情報を、ファイルに保存してください。
<interface> は、wlp〜 などのインスターフェイス名です。

## root にログインしている状態の場合

# wpa_passphrase <SSID> <key> > /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-<interface>.conf
                 ~~~~~~ ~~~~~                                      ~~~~~~~~~~~

## 一般ユーザーの場合
## (上記に sudo しただけでは書き込めないため)

$ wpa_passphrase <SSID> <key> | sudo tee /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-<interface>.conf
                 ~~~~~~ ~~~~~                                               ~~~~~~~~~~~

暗号化キーが直接記述されているため、root 以外のユーザーが読み込めないように、パーミッションを変更します。

# chmod 600 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-<interface>.conf
                                               ~~~~~~~~~~~

このファイル内では、他の設定も行えますが、そのままでも動作はします。
項目の詳細は、/usr/share/doc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf を見てください。

wpa_supplicant のサービスを起動します。
@ の後に、インターフェイス名を指定してください。

## 起動時に有効にする
# systemctl enable wpa_supplicant@<interface>
                                  ~~~~~~~~~~~

## 実際に動作させる
# systemctl start wpa_supplicant@<interface>
                                 ~~~~~~~~~~~

wpa_supplicant@.service のファイルの中身では、以下のようにして wpa_supplicant が起動されているので (%I がインスタ―フェイス名)、設定ファイルの名前は、wpa_supplicant-<interface>.conf にする必要があります。

ExecStart=/usr/bin/wpa_supplicant -c/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-%I.conf -i%I

netctl では、各ネットワークを「プロファイル」として、設定ファイルを用意する必要があります。

プロファイルは、/etc/netctl/ ディレクトリ内に、適当なファイル名で作成します（拡張子はなし）。
サンプルのファイルが /etc/netctl/examples/ 内にあるので、基本的には、このファイルのうち１つをコピーして、編集してます。

ethernet-dhcp	有線LAN : DHCP
ethernet-static	有線LAN : 固定 IP アドレス
wireless-wpa	無線 LAN (WPA 暗号化) : DHCP
wireless-wpa-static	無線 LAN (WPA 暗号化) : 固定 IP アドレス

例えば、無線 LAN で、DHCP によって IP アドレスを自動取得するなら、
/etc/netctl/examples/wireless-wpa を /etc/netctl/<filename> にコピーします。

また、無線 LAN の場合は、暗号化キーを直接記述するため、root 以外のユーザーが中身を読み込めないように、パーミッションを変更したほうが良いです。

# cp /etc/netctl/examples/wireless-wpa /etc/netctl/wireless
# chmod 600 /etc/netctl/wireless

サンプルの内容を元に、テキストを編集します (以下は、無線 LAN の場合)。

# nano /etc/netctl/wireless

Description='A simple WPA encrypted wireless connection'
Interface=wlp2s0
Connection=wireless
Security=wpa
IP=dhcp

ESSID='ネットワークの名前 (SSID)'
Key='暗号化キー'

Interface の値は、$ ip link などで確認した、インターフェイス名に書き換えます。無線 LAN なら、wlp〜 です。
ESSID にはルータのネットワークの名前を、Key には暗号化キーの文字列を記述します。

有線 LAN の場合も、Interface の値を書き換えてください。

プロファイルが用意できたら、netctl のサービスを起動/有効にします。

netctl の場合は、systemctl コマンドを使わずに netctl コマンドを使いますが、実際は中で systemctl コマンドが使われています。

## サービスを開始
# netctl start <profile>

## PC 起動時に有効にする
# netctl enable <profile>

<profile> には、プロファイルのファイル名を、ディレクトリパスなしで指定してください。

※プロファイルの中身を変更した場合は、systemd のユニットファイルを変更する必要があるので、reenable を行ってください。