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利用 FreeNAS 打造儲存設備 (6) - 網路設定篇 (基礎設定)

OpenFoundry

本文刊載於 [OpenFoundry 電子報第 183 期 - 利用 FreeNAS 打造儲存設備 (6)-網路設定篇 (基礎設定)] 於 2011 年 10 月 18 日出刊,您可至 [OpenFoundry 電子報總覽] 輸入您的 E-Mail 即可訂閱。

前言

本文為說明 FreeNAS 基礎網路設定,例如 主機名稱 (Hostname)、IP 位址 (IP Address)、網路遮罩 (Subnet Mask)、預設閘道 (Default Gateway)、名稱解析伺服器 (DNS Server)…等,並且分別說明經由 Console 或 GUI 圖形介面進行設定。

實作環境

DHCP 動態主機設定協定

動態主機設定協定 (Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP) 其前身為 BOOTP 協定 (Bootstrap Protocol) 於 1993 年 10 月成為標準協議,此協定為運作於區域網路中的 UDP網路協定,主要目的為達到區域網路中 IP 位址集中控管以及統一分配的目的,因為在 TCP/IP 的區域網路中每一台電腦都應該有一個唯一的 IP 位址且不能重覆。倘若沒有在區域網路中配置 DHCP 伺服器時若有變更 IP 位址相關設定需求時 (例如變更 Default Gateway 或 DNS 的 IP 位址),網管人員便需要每一台電腦去手動修改設定,不但費時、費力也可能造成設定錯誤,關於 DHCP 協定更詳細的內容您可以參考 [RFC-2131] 文件,而支援新一代 IPv6 網路功能的 DHCPv6 則可以參考 [RFC-3315] 文件。

因此透過 DHCP 伺服器能夠動態的分配 IP 位址給區域網路上的每台電腦,而且也能針對設定 TCP/IP 的其他參數可有效減少網管人員的負擔,若 DHCP Client 有固定 IP 位址的需求也可以針對 Client 端網卡 MAC Address 給予固定的 IP 位址。

DHCP 服務架構大致由三個部分所組成

將 DHCP Client 與 DHCP Server 二端之間 IP 位址的租用及發放動作拆解後,可以分為四個過程下列為簡述過程內容:

  1. 要求 IP 租約: 此階段稱為 DHCP Discover,DHCP Client 會從自身主機發送 UDP協定 Port 68 的 IP 租約請求廣播 (Broadcast) 封包,尋找區域網路上的 DHCP Server。
  2. 提供 IP 租約: 此階段稱為 DHCP Offer,同一區域網路上的 DHCP Server 收到 DHCP Client 的 IP 租約請求後,以 UDP 協定 Port 67 的單播 (Unicast) 封包,回應一個在其管理的領域中尚未被使用的 IP 位址給 DHCP Client,若區域網路上有多台 DHCP Server 則以 DHCP Client 先收到哪一台回應的封包為準。
  3. 選擇 IP 租約: 此階段稱為 DHCP Request,DHCP Client 收到 DHCP Server 回應的 IP 位址租約後,再度以 UDP協定 Port 68 廣播封包,告知 DHCP Server 確認要租用這組 IP 位址,若區域網路中有其它台 DHCP 伺服器則告知已經有租用到 IP 位址了。
  4. 開始計算 IP 租約:此階段稱為 DHCP Ack,DHCP Server 訂定租約要求並將 IP 位址租約透過 UDP 協定 Port 67 的單播封包回覆給 DHCP Client,同意 DHCP Client 開始租用 IP 位址並開始計算租用時間。

[維基百科 - DHCP Client 與 DHCP Server 封包去回流程]

由 Console 設定取得 DHCP 伺服器分配資訊

在預設的情況下 FreeNAS 主機開機後會自動啟用 DHCP Client 服務,尋找區域網路中是否有 DHCP 伺服器並且試圖取得自動配置的 IP 資訊,當區域網路中有架設 DHCP 伺服器時,FreeNAS 主機啟動 DHCP Client 服務時便會順利找到 DHCP 伺服器,並且取得 IP 位址 (IP Address)、預設閘道 (Default Gateway)、名稱解析伺服器 (DNS Server)…等 IP 資訊。

如圖所示可以看到當 FreeNAS 主機開機流程進行至網卡 (em0) 啟用作業時,因為順利啟用 DHCP Client 服務且網路連線正常,因此可以看到 IP 位址租用封包一來一往的 DHCP Discover、DHCP Offer、DHCP Request、DHCP Ack 四個流程,當順利取得 IP 位址 10.10.25.36 後租約開始計算 (3600 秒),當開機完成後系統提示您可以將 「http://10.10.25.36」 網址 (URLs) 貼至您的瀏覽器網址列中以登入 FreeNAS 圖形化管理操作介面。

開機過程中發出 DHCP Discover 封包 順利租用 DHCP 伺服器發出的 IP 資訊

由 Console 設定固定 IP 位址

若區域網路中沒有配置 DHCP 伺服器時,您也可以於 FreeNAS 開機後透過 Console 介面來設定固定 IP 位址、預設閘道、名稱解析伺服器,若想在有配置 DHCP 伺服器的區域網路中為 FreeNAS 主機設定固定 IP 位址 (如本例的實作環境),則建議您先將網路卡上的網路線拔除待設定 IP 位址及相關資訊完成後,重新啟動主機時再插上網路線進行後續連通測試,以下為 Console 介面手動設定固定 IP 位址的步驟:

  1. 輸入「1」 進入 「Configure Network Interfaces」 選項設定網卡 IP 位址
    1. Select an interface(q to quit): 系統會顯示於開機流程中偵測到的網路卡清單,請選擇要設定固定 IP 位址的實體網路卡編號,此例輸入「1」選擇「em0」網路卡。
    2. Delete existing config? (y/n): 是否要刪除已經存在的 IP 位址設定內容,此例輸入「n」表示 No。
    3. Configure Interface for DHCP? (y/n): 是否要啟用此網路卡的 DHCP Client 功能,此例輸入「n」表示 No。
    4. Configure IPv4? (y/n): 是否要設定此網路卡的 IPv4 位址資訊,此例輸入「y」表示 Yes。
    5. Interface name: 您可以輸入此網路卡的別名,若直接按下 Enter 則套用網路卡編號,此例輸入「lan」為此網路卡的別名。
    6. IPv4 Address: 請輸入 IPv4 位址格式,其中網路遮罩設定支援 Subnet mask 表示方式 255.255.255.0 以及 CIDR 表示方式 /24,此例輸入「10.10.25.115/24」 設定固定 IP 位址。
    7. Configure IPv6? (y/n): 是否要設定此網路卡的 IPv6 位址資訊,此例輸入「n」表示 No。
    8. Restarting network: ok: 設定完成後 FreeNAS 會重新啟動網路服務,並回到 Console 畫面。
  2. 輸入「4」 進入 「Configure Default Route」 選項設定主機預設閘道 IP 位址
    1. Configure IPv4 Default Route? (y/n): 是否設定 IPv4 預設閘道資訊,此例輸入「y」表示 Yes。
    2. IPv4 Default Route: 請輸入區域網路中預設閘道的 IP 位址,此例輸入「10.10.25.254」。
    3. Configure Ipv6 Default Route? (y/n): 是否設定 Ipv6 預設閘道資訊,此例輸入「n」表示 No。
    4. Restarting routing: ok: 設定完成後 FreeNAS 會重新啟動路由服務,並回到 Console 畫面。
  3. 輸入「6」 進入 「Configure DNS」 選項設定主機使用名稱解析伺服器 IP 位址
    1. DNS Domain [local] : 請輸入主機的網域名稱 (DNS 尾碼),此例輸入「weithenn.org」。
    2. DNS Nameserver 1: 請輸入主機使用的第一台 DNS 名稱解析伺服器 IP 位址,此例輸入「8.8.8.8」。
    3. DNS Nameserver 2: 請輸入主機使用的第二台 DNS 名稱解析伺服器 IP 位址,此例輸入「168.95.192.1」。
    4. DNS Nameserver 3: 請輸入主機使用的第三台 DNS 名稱解析伺服器 IP 位址,此例輸入「168.95.1.1」。
    5. Reloading network config: ok: 設定完成後 FreeNAS 會重新載入網路設定,並回到 Console 畫面。
  4. 輸入「10」 進入 「Reboot」 選項,準備將主機重新啟動
    1. Confirm reboot (y/n): 是否確定要將主機重新啟動,此例輸入「y」表示 Yes。
  5. 主機重新啟動的同時,此時請將主機網路卡與網路交換器之間的網路線插上。

設定 em0 網卡固定 IP 位址 設定主機預設閘道 IP 位址 設定主機使用名稱解析伺服器 IP 位址 重新啟動 FreeNAS 主機

由 GUI 圖形介面設定取得 DHCP 伺服器分配資訊

基本上您還是需要先由 Console 介面中設定 DHCP 自動取得或設定固定 IP 位址後,您才有辦法連結至 GUI 圖形介面,若您想要在圖形介面中設定網卡取得 DHCP 伺服器分配資訊請依如下步驟:

  1. 區域網路中已有架設 DHCP 伺服器,主機由 em0 網路卡取得 IP 位址 10.10.25.36。
  2. 開啟瀏覽器後於網址列輸入「http://10.10.25.36」,將自動登入 FreeNAS GUI 圖形介面。
  3. 切換至「Network > Interfaces」項目後按下「Add Interface」鈕,於 Interface Name 欄位填入網路卡別名此例為「lan」 (此為必填欄位無法忽略!!),接著勾選「DHCP」項目後按下「OK」鈕即可。
  4. 您可切換至「Network > Network Summary」查看由 DHCP 伺服器所得到的 IP 位址、預設閘道、名稱解析主機資訊。

GUI 圖形介面設定 em0 網卡啟用 DHCP 功能 em0 網卡啟用 DHCP 功能成功 查看 DHCP 自動取得 IP 位址資訊

由 GUI 圖形介面設定固定 IP 位址

若想要在 GUI 圖形介面中設定網路卡固定 IP 位址則請依如下步驟:

  1. 區域網路中已有架設 DHCP 伺服器,主機由 em0 網路卡取得 IP 位址 10.10.25.36,或者由 Console 介面自行設定區域網路中的固定 IP 位址。
  2. 開啟瀏覽器後於網址列輸入 FreeNAS 主機暫時的 IP 位址「http://10.10.25.36」,此時將自動登入 FreeNAS GUI 圖形介面。
  3. 切換至「Network > Interfaces」項目後按下「Add Interface」鈕,選擇及輸入相關資訊:
    1. NIC: 請於下拉選單中選擇要設定固定 IP 位址的網路卡,此例選擇「em0」網路卡。
    2. Interface Name: 請輸入此網路卡的別名(此為必填欄位無法忽略!!),此例輸入「lan」為此網路卡的別名。
    3. IPv4 Address: 請輸入設定於此網路卡上的固定 IP 位址,此例輸入「10.10.25.115」。
    4. IPv4 Netmask: 請於下拉選單中選擇適合的網路遮罩值,此例選擇「/24 (255.255.255.0)」。
    5. OK: 當上述設定確認無誤按下 「OK」 鈕確定套用後於 Console 會跳出刪除 IP 位址訊息 (My address 10.10.25.36 was deleted, dhclient exiting),即刪除本來的 DHCP Client 服務取得的 IP 資訊,此時您會發現瀏覽器無法控制 GUI 圖形介面,因為 IP 位址已經改變了!! 請於網址列輸入剛才設定的固定 IP 位址「http://10.10.25.115」即可。
  4. 切換至「Network > Global Configuration」項目,選擇及輸入相關資訊:
    1. Hostname: 輸入此台 FreeNAS 的主機名稱,此例為輸入「nas」。
    2. Domain: 請輸入主機的網域名稱 (DNS 尾碼),此例輸入「weithenn.org」。
    3. IPv4 Default Gateway: 請輸入區域網路中預設閘道的 IP 位址,此例輸入「10.10.25.254」。
    4. Nameserver 1: 請輸入主機使用的第一台 DNS 名稱解析伺服器 IP 位址,此例輸入「8.8.8.8」。
    5. Nameserver 2: 請輸入主機使用的第二台 DNS 名稱解析伺服器 IP 位址,此例輸入「168.95.192.1」。
    6. Nameserver 3: 請輸入主機使用的第三台 DNS 名稱解析伺服器 IP 位址,此例輸入「168.95.1.1」。
    7. Save: 當上述設定確認無誤按下 「Save」 鈕確定套用設定值。
  5. 切換至「Reboot」項目,並按下「Reboot」鍵,確定將 FreeNAS 主機重新啟動。
  6. 主機重新啟動完成後請切換至「Network > Network Summary」項目,查看由所設定的固定 IP 位址、預設閘道、名稱解析主機資訊是否正確。

設定 em0 網卡固定 IP 位址 設定主機名稱、預設閘道及名稱解析伺服器 IP 位址 重新啟動 FreeNAS 主機 查看固定 IP 及相關資訊是否正確套用

測試主機網路連通狀態

當主機設定 DHCP 自動取得或設定固定 IP 位址完成後,接著請測試主機的網路連通狀態,請於 Console 介面輸入「9」進入「Shell」指令模式,接著利用「ping」指令配合參數「-c2」也就是 ping 2 次 (預設動作為持續 ping),及相關 IP 位址了解主機的網路連通狀態,或者是主機卡在哪個環節上,以下以主機設定固定 IP 10.10.25.115 為例:

 #ping -c2 127.0.0.1         //檢查 Loopback IP Address 
 #ping -c2 10.10.25.115      //檢查設定的固定 IP Address
 #ping -c2 10.10.25.254      //檢查主機與預設閘道之間的通訊
 #ping -c2 8.8.8.8           //檢查主機能否連結名稱解析伺服器
 #ping -c2 tw.yahoo.com      //檢查主機能否進行名稱解析

測試主機與 Loopback、網卡固定 IP 的連通狀態 測試主機與預設閘道、名稱解析伺服器 IP 的連通狀態,以及主機能否進行名稱解析

待續

本文至此已經將 FreeNAS 主機的基礎網路設定 (IP、Gateway、DNS) 等資訊設定完畢,在下一篇文章中將分享如何實作 FreeNAS 的進階網路功能「網卡容錯 (Failover)」。

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