Infrastruktur-Netzwerk¶

Auch "Station-Modus" genannt. Klassischer Aufbau eines WLAN-Netzwerks mit zentralem Zugriffspunkt (Access Point), also dem WLAN-Router. Dieser verwaltet meist auch die kabelgebundenen Geräte und kümmert sich um den Zugang zum Internet.

Ad-Hoc-Netzwerk¶

Auch als IBSS-Modus (Independent Basic Service Set) bezeichnet. Dieser Modus ermöglicht eine einfache Vernetzung mehrerer Endgeräte untereinander, es gibt keinen zentralen „Verwalter“ wie beim Infrastrukturmodus.

Für die Sicherheit wird im allgemeinen einfache WEP-Verschlüsselung verwendet, was zwar unsicher ist, durch die durchweg geringe Reichweite und Nutzungsdauer solcher Netze aber kurzfristig in Kauf genommen werden kann.

Dabei kann einer der beteiligten Teilnehmer auch den zur Verfügung stehenden Internetzugang weiterleiten. In diesem Fall übernimmt einer der Clients wieder die zentrale Verwaltung des Netzwerks. Ab Ubuntu 14.04 ist hierbei nun auch WPA(2)-Verschlüsselung möglich. Siehe dazu auch Internetverbindungsfreigabe.

Mesh-Netzwerk¶

Vermaschte Netze (Mesh-Netzwerke) nach IEEE 802.11s ist eine Vernetzung mehrerer Rechner untereinander, wobei hier auch ein oder mehrere Rechner im Verbund einen Internetzugang zur Verfügung stellen können. Offiziell wird dieser Standard unter Linux als Teil des mac80211-Subsystems seit Kernel Version 2.6.26 unterstützt. Solche vermaschten Netze werden z.B. beim bereits erwähnten Freifunk-Projekt eingesetzt.

Monitor-Modus¶

Der Monitor Modus kann dazu verwendet werden, um im eigenen Netzwerk den Datenverkehr zu protokollieren oder auch nach Fehlern zu suchen.

In den meisten Fällen wird dieser Modus jedoch dazu missbraucht, um zu versuchen, in fremde WLAN-Netze einzubrechen, was natürlich gesetzeswidrig ist. Aus rechtlichen Gründen werden entsprechende Anfragen zu dem Thema hier im Forum deshalb nicht weiter unterstützt und im Zweifelsfall nach Absprache im Team auch gesperrt.

WLAN-Hardware erkennen¶

In diesem Abschnitt geht es um die Erkennung der verwendeten WLAN-Hardware und des zugehörigen Treibermodul, sollte es Probleme bei der Inbetriebnahme geben oder die WLAN-Hardware nicht automatisch vom System erkannt werden.

lspci -nnk | grep -i net -A2
# alternativ
lspci -nnk 

00:19.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation 82562V-2 10/100 Network Connection [8086:10c0] (rev 02)
	Subsystem: Micro-Star International Co., Ltd. Device [1462:502c]
	Kernel driver in use: e1000e

20:00.0 Network controller [0280]: Intel Corporation Ultimate N WiFi Link 5300 [8086:4235]
	Subsystem: Intel Corporation Device [8086:1101]
	Kernel driver in use: iwlwifi

lsusb 

Bus 001 Device 003: ID 13d3:3247 IMC Networks 802.11 n/g/b Wireless LAN Adapter

modprobe -c | grep -i "<Hersteller-ID>.*<Product-ID>" 

modprobe -c | grep -i "13d3.*3247" 

alias usb:v13D3p3247d*dc*dsc*dp*ic*isc*ip* rt2800usb

Treibermodule installieren¶

Im Normalfall wird die WLAN-Hardware direkt unterstützt. In WLAN/Karten findet man ansonsten eine ständig aktualisierte Übersicht bereits bekannter Geräte und wie diese in Betrieb zu nehmen sind. Probleme gibt es oft mit neuen Geräten. Im Zweifelsfall sollte man im entsprechenden Forenbereich nachfragen, bevor man etwas installiert.

Für bestimmte WLAN-Karten kann bzw. muss der Treiber erst über den Restricted-Manager aktiviert werden. Die automatische Erkennung funktioniert allerdings nicht immer reibungslos, und es wird u.U. der falsche Treiber installiert. Dies ist vor allem bei Broadcom WLAN-Karten der Fall. Hat man eine entsprechende Karte, so ist WLAN/Karten/Broadcom eine gute Anlaufstelle.

Für WLAN-Karten von Ralink und Realtek ist normalerweise ein Treiber im Kernel enthalten, Diese sind allerdings nicht nicht immer ausgereift, funktionieren nicht einwandfrei oder unterstützen aktuelle Gerätevarianten noch nicht.

In diesem Fall kann zuerst versucht werden, den Systemtreiber und die Firmware zu aktualisieren. Alternativ gibt es vielleicht einen passenden Treiber vom jeweiligen Hersteller, der manuell nachinstalliert werden kann. Entsprechende Anleitungen sind ebenfalls in WLAN/Karten zu finden und verlinkt.

Treibermodule aktualisieren¶

Da die im Kernel enthaltenen Treibermodule nicht immer aktuell sind, hat man verschiedene Möglichkeiten, diese zu aktualisieren, sollte die Hardware nicht oder nur unzureichend unterstützt werden.

• bei den LTS-Versionen 14.04 und 12.04 gibt es die Möglichkeit, aktuellere Kernelversionen einzusetzen, um die Hardwareunterstützung zu verbessern. Siehe dazu LTS Enablement Stacks.

• Eine weitere Methode ist über die Linux-Backports-Modules

• Dies sind zurückportierte Treiberpakete aus der jeweils aktuellen Ubuntu-Version

  • oder manuell über Linux Wireless

• Zusätzlich werden regelmäßig aktuelle Installationspakete über https://www.kernel.org angeboten

  • Diese enthalten die letzten Fehlerkorrekturen und Aktualisierungen → Anleitung im Forum

• Bei aktueller Hardware hilft möglicherweise nur die Installation eines sog. Mainline-Kernel

  • auch in Kombination mit einem aktuellen Treiberpaket von Linux Wireless

  • und der neuesten Firmware

Firmware installieren¶

Die Firmware für viele WLAN-Karten gehört bereits zur Grundinstallation von Ubuntu und braucht nicht extra installiert zu werden. Bei bestimmten WLAN-Karten muss die erforderliche Firmware jedoch manuell nachinstalliert oder auch aktualisiert werden. Gibt es Funktionsprobleme, ist WLAN/Karten ein guter Anlaufpunkt. Im Zweifelsfall sollte man auch hier im entsprechenden Forenbereich nachfragen.

Meldungen zur Firmware werden im Syslog protokolliert. Fehlermeldungen abfragen ^[1]:

egrep -i 'fw|firm' /var/log/syslog 

Während das Standard-Firmware-Paket linux-firmware bereits vorinstalliert ist, benötigt bestimmte WLAN-Hardware, wie z.B. der Firma Broadcom oder Intersil/Prism, aus Lizenzgründen die manuelle Installation einer sog. proprietären, also „unfreien“ Firmware ^[1]:

• linux-firmware-nonfree

mit apturl

sudo apt-get install linux-firmware-nonfree 

sudo aptitude install linux-firmware-nonfree 

Im Paket sind diverse Firmwaredateien für verschiedene WLAN-Karten enthalten. Das Paket ist ab Ubuntu 16.04 jedoch nicht mehr in den offiziellen Paketquellen verfügbar! Bei Bedarf können entsprechende Pakete von hier heruntergeladen werden.

Firmware aktualisieren¶

In Einzelfällen oder bei sehr aktueller WLAN-Hardware kann einen manuelle Installation der neusten Firmware erforderlich sein, um ein Gerät in Betrieb zu nehmen. Zum Herunterladen der aktuellen Firmware wird Git benötigt (siehe auch http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/firmware/linux-firmware.git/ ).

Aktuelle Firmware herunterladen ^[1]:

git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/firmware/linux-firmware.git 

Die Firmware-Dateien befinden sich anschließend in ~/linux-firmware. Benötigte und zur verwendeten WLAN-Hardware passende Dateien bzw. Verzeichnisse müssen anschließend manuell nach /lib/firmware kopiert werden ^[3]. Rechner abschließend ausschalten und Stromquellen (Netz/Akku) für ein paar Minuten entfernen, um die alte Firmware sicher zu entladen.

Windows-Treiber verwenden¶

Existiert für die verwendete WLAN-Hardware kein Linux-Treiber oder lässt sich keine Lösung zur Inbetriebnahme finden, dann bleibt ein Versuch über NdisWrapper.

Konfigurationswerkzeuge¶

• iw - funktioniert nur mit Geräten und Treibern, die mit dem nl80211-Subsystem des Kernels arbeiten. Eine entsprechende Liste findet man auf wireless.kernel.org - Drivers .

• iwconfig - aus den wireless-tools. Funktioniert im Gegensatz zu iw auch mit Treibern von Realtek, Ralink, Broadcom, älteren Intel-Modulen und NdisWrapper.

• iwpriv - nur noch für einige ältere Intel- oder Ralink-Treiber geeignet und veraltet. Deshalb hier nicht näher beschrieben.

WLAN-Sicherheit - Verschlüsselung¶

pwgen -c -n -s SCHLÜSSELLÄNGE 1 

wpa_passphrase MEINE_SSID MEIN_SCHLÜSSEL 

# reading passphrase from stdin
meinschluessel
network={
        ssid="MeineSSID"
        #psk="MeinSchluessel"
        psk=626d3fc95a3efe75acaebf1388ed167a90e59390efab91a5841242e49bc62b3a
}

verfügbare Funkkanäle¶

Welche Funkkanäle unterstützt die verwendete WLAN-Karte bzw. der verwendete Treiber.

• Konfiguration abfragen ^[1]:

iwlist chan
iw list 

Werden hier nur die Funkkanäle 1-11 angezeigt, so kann man die Regionseinstellung prüfen und ggf. anpassen. Nicht alle Treibermodule für z.B. Broadcom, ältere Intel-Karten oder Realtek ermöglichen dies allerdings.

Der eigene WLAN-Router sollte fest auf einen freien Funkkanal eingestellt sein. Oft ist werksseitig die Auswahl auf Automatik gesetzt („Auto“), was dazu führen kann, dass ein Funkkanal gewählt wird, der durch die WLAN-Karte des PC nicht unterstützt wird. Eine Verbindung wird dadurch unmöglich. Zudem kann es bei einem automatischen Wechsel des Kanals zu Verbindungsabbrüchen kommen.

WLAN-Umgebung¶

Ein manueller Scan zeigt alle WLAN-Netze in der Nachbarschaft und deren Eigenschaften, wie den verwendeten Funkkanal, die Verschlüsselungsmethode und die Empfangsstärke, und hilft so bei der Wahl der passenden Einstellungen für das eigene WLAN. Wer ein grafisches Werkzeug dazu verwenden möchte, kann z.B. LinSSID oder iwScanner verwenden. Ebenso lassen sich so natürlich die Einstellungen des eigenen WLAN und die Empfangsqualität ermitteln.

• manuellen Scan der WLAN-Umgebung auslösen ^[1]:

  # detailreich
  sudo iw dev <Interface> scan
  sudo iwlist <Interface> scan
  # gefiltert und übersichtlicher mit den wesentlichen Informationen
  sudo iwlist <Interface> scan | egrep -i 'cell|chan|essid|wpa|cipher|qual' 

Die Schnittstellenbezeichnung, bzw. das Interface, ist natürlich durch die tatsächlich verwendete Bezeichnung, wie z.B. wlan0 oder wlo1, zu ersetzen!

Regionseinstellungen¶

Über die Regionseinstellungen des Systems werden die zulässigen Funkkanäle, die zugehörige Bandbreite (20 MHz oder 40 MHz) und die maximal zulässige Sendeleistung festgelegt. Hierbei gibt es einige Dinge, die zu beachten sind und die bei der Auswahl der Einstellungen für das eigene WLAN-Netzwerk helfen.

Im Normalfall sind die Einstellungen des Systems und des eigenen WLAN-Routers zur Kanalnutzung und Sendeleistung durch Voreinstellung automatisch richtig konfiguriert.

Bedingt durch die Bandbreite von 20 MHz, sind im 2,4-GHz-Band nur drei Kanäle völlig störungsfrei nebeneinander verwendbar, bei 40-MHz Bandbreite (N-Modus) sogar nur zwei. Der Abstand und die Empfangsleistung zwischen den den einzelnen Netzen spielt dabei natürlich auch eine Rolle.

Bei den Einstellungen des eigenen WLAN-Routers sollte man also nach Möglichkeit einen entsprechenden freien Funkkanal wählen und fest einstellen. Dabei hilft es, wie zuvor bereits beschrieben, die WLAN-Umgebung zu scannen. Manche Router zeigen auch in einer grafischen Übersicht die Kanalbelegung durch Netze in der Nachbarschaft an.

Die WLAN-Karte des Clients, unabhängig vom verwendeten Betriebssystem, stellt sich bei der Verbindungsaufnahme automatisch auf den Funkkanal des WLAN-Routers ein.

Durch die inzwischen starke Verbreitung von Internetzugängen und WLAN-Routern ist das 2,4-GHz-Band meist vollständig belegt oder auch überlastet. Ein störungsfreier Betrieb ist manchmal kaum noch möglich. Sofern die eigenen Geräte dies unterstützen, sollte man also auf das 5-GHz-Band ausweichen.

Detaillierte Erläuterungen und anschauliche Grafiken zu dem Thema findet man unter WLAN - Überlappungsfreie Kanäle und Spektralmasken

Sendeleistung¶

Je nach Land und Frequenzbereich ist eine entsprechende Sendeleistung zulässig. Da bei höheren Frequenzen, also im 5-GHz-Band, die Dämpfung der Funkwellen in der Luft erheblich stärker ist als bei niedrigen Frequenzen, also im 2,4,GHz-Band, darf die Sendeleistung höher sein, um Verluste bei der Reichweite auszugleichen. Jedes EU-Land hat da ggf. seine eigenen Ausnahmen und Sonderregelungen.

Publikationen der Bundesnetzagentur zu den freigegebenen Frequenzen und der in der BRD zulässigen Strahlungsleistung (PDF-Dokumente):

• Informationsblatt zum 2,4GHz-Band

• Informationsblatt zum 5GHz-Band

Es gibt im Privatbereich (engl. "consumer") momentan allerdings keine WLAN-Router, welche im 5-GHz-Band eine entsprechend höhere Sendeleistung erbringen können (soweit bekannt). In der Regel beträgt auch hier die maximale Strahlungsleistung 20 dBm (100 mW), was bedeutet, dass die Reichweite im 5-GHz-Band u.U. stark eingeschränkt ist, insbesondere bei den höheren Kanälen 100-140.

• Einstellungen abfragen ^[1]:

  iwconfig | egrep -i 'ieee|power' 

Power Management¶

Ist das "Power Management" der WLAN-Karte aktiv, werden die Leistung, Reichweite und die Empfangseigenschaften verändert und reduziert. Möglicherweise gibt es Verbindungsprobleme mit aktivierten "Power Management", was vor allem bei mobilen Systemen im Batteriebetrieb auftritt.

Weitere Informationen und Lösungsmöglichkeiten dazu im Forum. Erweiterte Einstellmöglichkeiten bietet TLP von linrunner, welches die systeminterne Energieverwaltung ergänzt.

• Einstellungen abfragen ^[1]:

  iwconfig | egrep -i 'ieee|power' 

Beispielausgabe:

<Interface>     IEEE 802.11bgn  ESSID:off/any  
          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=20 dBm   
          Power Management:on

• Einstellungen über iw ändern ^[1]:

  sudo iw dev <Interface> set power_save off
  sudo iw dev <Interface> set power_save on 

• Einstellungen über iwconfig ändern ^[1]:

  sudo iwconfig <Interface> power off
  sudo iwconfig <Interface> power on 

Die Schnittstellenbezeichnung, bzw. das Interface, ist natürlich durch die tatsächlich verwendete Bezeichnung, wie z.B. wlan0 oder wlo1, zu ersetzen!

Schnittstellenzuordnung¶

Jeder WLAN- und auch Ethernet-Anschluß erhält vom System eine bestimmte Schnittstellenbezeichnung zugewiesen. Über diese Bezeichnung erfolgt anschließend die Konfiguration.

• Abfrage vorhandenen Schnittstellen und deren momentane Konfiguration ^[1]:

  ifconfig -a           # zeigt alle verfügbaren Schnittstellen
  iwconfig              # zeigt nur WLAN-Schnittstellen
  iw dev                # zeigt nur WLAN-Schnittstellen 

Die Bezeichnung der Schnittstellen wurde ab Ubuntu 15.10 auf sog. „Consistent Network Device Naming“ umgestellt. Die Bezeichnung orientiert sich nun an dem verwendeten Datenbus (USB/PCI) an welchem der WLAN-Adapter angeschlossen ist. Siehe dazu Netzwerk Schnittstellen Bezeichnungen. Die Bezeichnungen können aber manuell auf die bisher bekannte Syntax umgestellt werden.

Wird die Netzwerkhardware korrekt erkannt, das betrifft sowohl WLAN- als auch Ethernet-Schnittstellen, und ist ein Treibermodul dafür im Kernel enthalten, dann wird bis einschließlich Ubuntu 15.04 automatisch über das udev-System eine Konfiguration dafür angelegt und eine freie Schnittstelle zugewiesen.

• Abfrage der Konfiguration ^[1] (nur bis einschließlich Ubuntu 15.04):

  cat /etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules | egrep -i 'device|sub' -A3 

Beispielausgabe:

# PCI device 0x8086:/sys/devices/pci0000:00/0000:00:19.0 (e1000e)
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", ATTR{address}=="00:24:21:0e:8f:4a", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="eth0"

# USB device 0x13d3:0x3247 (usb)
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", ATTR{address}=="00:15:af:72:78:ff", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="wlan*", NAME="wlan0"

Alternative grafische Werkzeuge¶

• Wicd

• wpa_gui ist ebenfalls eine grafische Oberfläche für wpa_supplicant und somit auch eine Alternative zu Wicd und dem NetworkManager

• ceni - Netzwerkmanager für die Konsole. Das Programm stammt aus der Distribution aptosid (früher Sidux) und ist nicht in Ubuntu enthalten (Verwendung auf eigene Gefahr). Ein Fremdpaket für Debian-basierende Distributionen kann z.B. als ceni_VERSION_all.deb heruntergeladen werden.

  Hinweis!

  Fremdpakete können das System gefährden.

Manuelle Konfiguration¶

• interfaces

• wpa supplicant

• wireless-tools

Logbucheinträge auswerten¶

• Ereignisse im Syslog zu Netzwerk und WLAN auslesen und filtern ^[1]:

  egrep -i 'net|eth|wlan|firm|reason' /var/log/syslog  

Im Logauszug stehen diverse Informationen zum Verbindungaufbau und Ablauf und auch zu Firmware-Fehlern.

Die häufigsten Fehlermeldungen auswerten (für erfahrene Anwender) :

Echtzeit-Diagnose¶

Mittels iw - Ereignisse und Diagnose ist eine laufende Auswertung während der Verbindung möglich.

Diagnoseskript¶

Für einen manuellen Verbindungsversuch und erweiterte Fehlerdiagnose kann alternativ auch folgendes Skript bis einschließlich Ubuntu 14.04 verwendet werden. Für Ubuntu 15.xx oder höher gib es eine an systemd angepasste Version des Skript.

Stromaufnahme¶

USB-WLAN-Adapter benötigen meistens die zur Verfügung stehenden 500 mA am USB-Anschluß. Weitere Geräte sollten nicht am selben USB-Doppelanschluß verwendet werden. Da der USB-Controller den Anschluss bei Überschreitung des zulässigen Stroms abschalten kann, können Geräteabstürze, Verbindungsunterbrechungen oder auch Systemabstürze die Folge sein.

Lösungsmöglichkeiten:

• Gerät an einem USB 3.0-Anschluß verwenden, die Stromaufnahme darf dort höher sein

• einen USB-Hub mit eigener Stromversorgung verwenden

• einen USB Y-Adapter verwenden, um zwei Anschlüsse zu koppeln (Notlösung, nicht gerätekonform)

Allgemeine Tipps¶

• Die Firmware, also das Betriebssystem des eigenen WLAN-Routers, ist nicht immer fehlerfrei und sollte deshalb aktuell sein bzw. aktualisiert werden.

• Der Standort des WLAN-Routers sollte sich nicht zu nah neben Wänden, Decken oder metallischen Gegenständen wie Heizkörpern befinden. Je nach Material wird das Funksignal ansonsten gedämpft oder auch reflektiert, was zu sog. Interferenzen führt. Das gilt auch für die WLAN-Adapter der angeschlossenen Clients.

• USB-WLAN-Adapter können über eine USB-Verlängerung angeschlossen werden, um diese besser positionieren zu können. Je nach Qualität des Kabels kann dieses bis zu zwei Meter lang sein. Im Rechner verbaute Karten können oft mit einer besseren Antenne über eine Kabelverlängerung mit Standfuß angeschlossen werden.

• Schnurlostelefone (DECT) oder auch ein Babyphone sollten nach Möglichkeit nicht direkt neben dem WLAN-Router platziert werden, da diese Geräte ebenfalls im selben Frequenzband arbeiten.

• Viele Router bieten Stromsparmechanismen (Nachtschaltung). Das WLAN kann so über einstellbare Zeitfenster abgeschaltet werden, wenn man es sowieso nicht benötigt.

• Die meisten Router bieten auch die Möglichkeit, USB-Geräte anzuschließen und im Netzwerk zur Verfügung zu stellen. Moderne Baureihen stellen dafür inzwischen einen USB-3.0-Anschluss bereit. Durch schlechte Abschirmung der Bauteile kann es allerdings vorkommen, dass USB-3.0-Geräte an diesem Anschluss das WLAN auf dem 2,4-Ghz-Band stark stören können.

Intern¶

• WLAN/Karten - Übersicht bekannter WLAN-Hardware mit Informationen zum Treiber und zur Inbetriebnahme

• WLAN/Chipsätze - Informationen zu den div. Chipsätzen

• Router - Ubuntu als Router konfigurieren

• WLAN Router - Ubuntu als WLAN-Router konfigurieren

• Skripte/WLAN-Accesspoint Konfigurationen - Linux-Rechner und WLAN-Router für verschiedene Einsatzszenarien konfigurieren

• PC-Direktverbindung per WLAN - Ad-hoc-Vernetzung ohne Router

• Internetverbindungsfreigabe

• WLAN-Sniffer:

  • LinSSID - grafisches Analysewerkzeug

  • iwScanner - grafisches Analysewerkzeug

  • WiFi Radar - grafisches Analysewerkzeug und Verbindungsmanager

  • Kismet - Analysewerkzeug für die Kommandozeile

• FreeRADIUS - WLAN-Authentifizierungsserver

Extern¶

• WLAN - eine umfassende Beschreibung zu WLAN

  • IEEE 802.11n

• Deutschsprachiges WLAN-Forum

• WEP-/WPA-Key-Generator - WLAN-Schlüssel erzeugen

• Funknetze von Grund auf – Wichtige Schlagworte rund um WLAN im Überblick - Grundlagenartikel, LinuxUser 07/2008

• Serviceheft WLAN - Informationsblatt der Bundesnetzagentur

• IEEE 802.11n / WLAN mit 150 MBit/s - www.elektronik-kompendium.de