Beschreibung: Prüfungskandidaten sollten die Grundlagen des PPP-Protokols verstehen und in der Lage sein, PPP für ausgehende Verbindungen zu konfigurieren und zu verwenden. Dieses Lernziel beinhaltet die Beschreibung der Sequenz des Verbindungsaufbaus (bei gegebenem Login-Beispiel) und das Einrichten von automatisch bei Verbindungsaufbau auszuführenden Kommandos. Ebenfalls enthalten ist die Initialisierung und die Beendung einer PPP-Verbindung mittels Modem, ISDN oder ADSL und die Einstellung der automatischen Neuverbindung bei Verbindungsabbruch.

Die wichtigsten Dateien, Bezeichnungen und Anwendungen:

  • /etc/ppp/options.*
  • /etc/ppp/peers/*
  • /etc/wvdial.conf
  • /etc/ppp/ip-up
  • /etc/ppp/ip-down
  • wvdial
  • pppd

Normalerweise werden IP-Verbindungen über Netzwerkkarten hergestellt. Die Protokolle von TCP/IP sind für den Umgang mit Netzwerken geschrieben, sie arbeiten z.B. mit den MAC-Adressen (ARP) und mit der Aufteilung eines Datenstroms in Pakete, wie es bei Netzen üblich ist.

Um zwei Computer statt über Netzwerkkarten über serielle Schnittstellen zu vernetzen, existieren mehrere Protokolle wie SLIP (Serial Line IP) und PPP (Point to Point Protocol). SLIP ist veraltet und wird nur noch sehr selten eingesetzt. Heute wird meist PPP benutzt.

Die wirkliche Aufgabenstellung von PPP ist es nicht, zwei alleinstehene Computer über eine serielle Leitung zu vernetzen. Heute sind Netzwerkkabel und -karten so billig, daß es sich nicht lohnen würde eine solche Art der Vernetzung zu realisieren. Zumal damit nur zwei Rechner vernetzt werden können, das System also nicht ohne weiteres erweiterbar ist. Die wirkliche Aufgabe von PPP ist es, Rechner über serielle Leitungen mit anderen Rechnern zu verbinden, die an ein tatsächliches Netz angeschlossen sind, so daß auch der einzelne Rechner Zugriff auf das echte Netz hat. In der Regel ist das echte Netz das Internet und die serielle Leitung ist eine Modem/ISDN/ADSL Verbindung zum Provider:

Das PPP Protokoll ist ein spezielles Protokoll zur Realisierung einer IP-Verbindung über ein Medium, das nur zwei Kommunikationspartner verbindet. Also etwa serielle oder parallele Verbindungen. Spezielle Versionen von PPP sind für ISDN (syncPPP) oder für DSL (PPPoE) verfügbar, das klassische PPP ist typischerweise für Modemverbindungen gedacht.

Linux kann natürlich beide Rollen übernehmen, die der Workstation, die über PPP an einen Gateway angeschlossen wird (PPP-Client) oder die des Gateways, der eine PPP-Verbindung an ein echtes Netz knüpft (PPP-Server). Für die LPI102 Prüfung ist nur die Konfiguration eines PPP-Clients gefragt, diese Konfiguration wird im weiteren Verlauf dieses Abschnitts beschrieben.

Physikalischer Vorgang

Grundsätzlich ist der Vorgang des Aufbaus einer PPP-Verbindung in drei Teile aufzuteilen:

  • Aufbau der Modemverbindung
  • Loginvorgang
  • Aufbau der PPP-Verbindung

Das heißt, zunächst einmal muß das Modem soweit gebracht werden, daß es eine Verbindung zu der bestimmten Nummer aufbaut. Das heißt das Modem muß initialisiert werden (ATZ) und die Initialisierung mit einem OK beantworten, anschließend muß die Nummer gewählt werden (ATD Nummer) und auf die Antwort CONNECT gewartet werden. Wenn diese Antwort empfangen wurde ist der erste Teil der Aufgabe erledigt. Damit haben wir eine bestehende serielle Verbindung zu dem anderen Rechner (Gateway). Auf dem Gateway hat das Modem abgenommen und ein normaler Login-Vorgang über getty wird jetzt gestartet. Das heißt, der Gateway schickt uns jetzt eine Meldung, die wahrscheinlich den Rechnernamen und das Wort login: beinhaltet. Diese Meldung wird von uns mit unserem Usernamen beantwortet. Daraufhin schickt der Gateway die Frage nach dem Passwort, die wir mit unserem Passwort beantworten. Wenn alles geklappt hat, ist der Login-Vorgang damit abgeschlossen.

Jetzt muß der eigentliche PPP-Daemon gestartet werden. Das muß auf beiden Seiten der Verbindung geschehen. Der Gateway hat den PPP-Daemon (pppd) als Startshell für den Usernamen eingetragen, er startet den Daemon also automatisch. Wir müssen den Daemon jetzt von Hand starten mit

  pppd Schnittstelle Geschwindigkeit defaultroute

Die Schnittstelle ist dabei unsere serielle Schnittstelle, auf der das Modem hängt, die Geschwindigkeit ist meist 38400 (für moderne schnelle Modems) und die Option defaultroute sorgt dafür, daß die Verbindung zum Gateway als Default Route eingetragen wird. Der PPP-Daemon initialisiert jetzt die neu entstandene symbolische Netzschnittstelle ppp0 mit dem Programm ifconfig (mit einer dynamischen IP-Adresse, die er von der Gegenstelle bekommt) und legt die default route auf dieses Interface.

Jetzt besteht eine IP-Verbindung zu dem Garteway und unser Rechner hat Zugriff auf das hinter dem Gateway liegende Netz. PPP ist also jetzt aktiv.

Dieser Vorgang kann natürlich automatisiert werden und muß niemals von Hand ausgeführt werden. Diese Darstellung dient nur dazu, den Vorgang zu verstehen, der im nächsten Abschnitt beschrieben wird.

Automatischer Aufbau einer PPP-Verbindung mit chat

Damit der oben beschriebene Vorgang automatisiert werden kann, gibt es das Programm chat. Es dient dazu, eine Kommunikation mit dem Modem (oder jeden anderen seriellen Verbindung) zu automatisieren. chat erwartet seine Befehle aus einer Scriptdatei, die eine sehr einfache Struktur hat. Jede Zeile eines chat-scripts besteht aus einem Paar:

„Warte auf“ „Sende

Das heißt, chat wartet immer auf ein angegebenes Wort, das vom Modem kommt, und sendet nach dem Empfang dann das entsprechende Wort Sende. Nehmen wir ein Beispiel. Wir wollen eine Verbindung zu einem Gateway aufbauen, der die Telefonnummer 12345 hat. Unser Username auf diesem Gateway ist hans, unser Passwort ist 12sd45gf. Das entsprechende chat-Script würde also folgendermaßen aussehen:

  ''   ATZ
  OK   ATD12345
  CONNECT  ''
  ogin: hans
  ssword: 12sd45gf

Das bedeutet, wir warten auf nichts und senden ein ATZ. Dadurch wird das Modem initialisiert. Das Modem antwortet mit einem OK. Sobald wir das OK empfangen haben, senden wir den Modembefehl ATD12345, der das Modem veranlasst, die Nummer 12345 anzuwählen. Sobald das gegenüberliegende Modem des Gateways abgenommen hat und die beiden Modems ihren Handshake beendet haben, antwortet unser Modem mit dem Wort CONNECT. Wenn wir das empfangen haben, schicken wir ein Return (“).

Jetzt wird der Gateway eine Loginaufforderung schicken. Wir wissen nicht, was genau er schickt, aber wir wissen, daß die Aufforderung mit den Buchstaben ogin: aufhört. Der Gateway könnte beispielsweise folgendes schicken:

  Welcome to XYZ-Gateway
  Login:

Es ist egal, was der Gateway sendet, sobald wir die Buchstaben ogin: empfangen, schicken wir wiederum den Usernamen hans. Der Gateway antwortet mit einer Aufforderung, ein Passwort einzugeben. Wir wissen nicht, ob er das groß oder klein schreibt, aber die letzten Buchstaben, die er schickt werden sicherlich ssword: sein. Sobald wir die empfangen haben, schicken wir das Passwort.

Mit diesem Befehl ist der Anmeldedialog abgeschlossen und die PPP-Verbindung wird aufgebaut.

Um den PPP-Daemon mit diesem Script zu starten, wird der Befehl

  pppd "chat -f Scriptdatei" /dev/tty2 38400

eingegeben. Scriptdatei bezeichnet die Datei, die das oben besprochene Chat-Script enthält. Dadurch wird eine PPP-Verbindung automatisch aufgebaut. Der PPP-Daemon pppd wird aufgerufen und er erhält als ersten Parameter den Aufruf von Chat, mit der Scriptdatei. Die Angabe /dev/tty2 38400 bezieht sich auf die serielle Schnittstelle, an der das Modem hängt und die dort verwendete Geschwindigkeit.

Die zu verwendenden Optionen werden wir – statt sie auf der Kommandozeile einzugeben – in einer anderen Datei (/etc/ppp/options) angeben, dazu genaueres später.

Wenn der PPP-Daemon erfolgreich einen Verbindungsaufbau erledigt hat, so ruft er ein Shellscript mit Namen /etc/ppp/ip-up auf. Diesem Shellscript gibt er die folgenden Parameter mit:

  ip-up Interfacename Gerätedate Geschwindigkeit Local_IP Remote_IP

Dieses Script kann jetzt dazu verwendet werden, weitere Befehle auszuführen, die nach dem Verbindungsaufbau gewünscht werden, etwa Firewallregeln oder andere Kommandos. Beim Abbau einer Verbindung wird entsprechend das Script /etc/ppp/ip-down abgearbeitet, das wieder entsprechende Befehle beinhalten kann.

Automatischer Aufbau einer PPP-Verbindung mit wvdial

Die modernere Methode, mit der heute PPP-Verbindungen aufgebaut werden läuft über das Programm wvdial. Dieses Programm erledigt alle Aufgaben, von der Anwahl über das Modem, bis hin zum Start des PPP-Daemons. Es ersetzt das Chat-Programm und ermöglicht einen Login, ohne ein Script zu schreiben.

Wen wvdial startet, läd es zunächst seine Konfiguration aus der Datei /etc/wvdial.conf. Diese Datei enthält sowohl die Grundeinstellungen für die Schnittstelle, das Modem und die Geschwindigkeit, als auch Informationen über die anzuwählenden Provider (Telefonnummer, Username, Passwort).

Nachdem diese Datei gelesen wurde, initialisiert wvdial das Modem, wählt die entsprechende Nummer, authentifiziert den Login und startet den PPP-Daemon.

Die Konfigurationsdatei kann für verschiedene Provider Einträge besitzen. Sie ist aufgebaut wie eine Windows-INI Datei, also mit Sektionen, die durch Überschriften in eckigen Klammern begrenzt werden. Neben der Sektion [Dialer Defaults], die die Grundeinstellungen und einen voreingestellten Providereintrag enthält, kann es beliebig viele andere Einträge in der Form [Dialer Providername].

Wird wvdial ohne Parameter aufgerufen, so wählt es die Verbindung aus der Sektion [Dialer Defaults], wird es aber mit einem Parameter aufgerufen, der einen Provider beschreibt, so wird der entsprechende Einträge aus der Datei /etc/wvdial.conf benutzt. Der Aufruf

  wvdial foo

benutzt also den Eintrag [Dialer foo] aus der Konfigurationsdatei.

Ein Beispiel für eine solche Datei könnte folgendermaßen aussehen:

  [Dialer Defaults]
  Modem = /dev/modem
  Baud = 57600
  Init1 = ATZ
  Dial Command = ATDT
  Idle Seconds = 180
  Phone = 012345678
  Username = foo
  Password = bar

  [Dialer provider1]
  Phone = 0987654321
  Username = hans     
  Password = asdf1234

  [Dialer provider2]
  Phone = 0918273645
  Login Prompt = Weristda:
  Username = hmueller   
  Password = 1082.oir

Im Abschnitt [Dialer Defaults] werden die entsprechenden Grundeinstellungen gemacht, die für alle anderen Abschnitte auch benutzt werden, wenn dort nichts anderes vereinbart ist. Jeder andere Abschnitt enthält dann noch die notwendigen Informationen über den anzurufenden Provider.

Wie beim Aufbau der Verbindung mit Chat, so wird auch hier beim Aufbau der PPP-Verbindung das Script /etc/ppp/ip-up abgearbeitet und beim Verbindungsabbau entsprechend /etc/ppp/ip-down.

Im Verzeichnis /etc/ppp/peers muß – bei Verwendung modernerer PPP-Daemonen – die Datei wvdial liegen, die ein paar Optionen für den PPP-Daemon enthält, die er benötigt, wenn er über wvdial gestartet wurde. In der Regel enthält diese Datei nur die Zeilen

  noauth
  name wvdial
  replacedefaultroute

Falls andere Startprogramme verwendet werden, können sie auch in diesem Verzeichnis jeweils eine Datei besitzen, die die nötigen Optionen für sie setzen.

Die Datei /etc/ppp/options

Damit der PPP-Daemon nicht jedesmal mit viele Kommandozeilenoptionen aufgerufen werden muß, können die gewünschten Optionen in die Datei /etc/ppp/options eingetragen werden. Es ist sogar möglich, für jede Schnittstelle (/dev/ttyS1, /dev/modem,…) eine eigene solche Datei anzulegen, die dann entsprechend /etc/ppp/options.ttyS1 usw. heißen muß.

Diese Datei kennt viele verschiedenen Einträge, die wichtigsten sind hier kurz erklärt: noipdefault Der ppp-Client übernimmt nicht seine IP-Adresse aus /etc/hosts sondern bezieht seine Adresse vom Server. Diese Option sollte für normale Provider immer angegeben sein. noauth Keine automatische Authentifizierung. Das bedeutet, daß die normale Authentifizierung über das Chat-Script benutzt wird. crtscts Hardware-Flußkontrolle des Modems wird aktiviert. lock Lockdateien werden angelegt, um zu verhindern, daß ein anderer Prozeß das Modemgerät benützt, während wir online sind. modem Die Verbindung läuft über ein Modem. Das Gegenteil wäre local und wird nur angewandt, wenn zwei Rechner über ein Nullmodemkabel miteinander verbunden sind. Für eine Modemverbindung sollte immer modem gesetzt sein. defaultroute Die aufgebaute PPP-Verbindung wird als Default Route gesetzt. persist Nach einem Verbindungsabbruch wird nicht aufgelegt, sondern versucht, die Verbindung erneut aufzubauen. maxfailN Die Verbindung wird abgebrochen, wenn N mal die Verbindung durch einen Fehler abgebrochen wurde. Ein Wert von 0 schaltet dieses Feature ab. idleN Die Verbindung wird automatisch beendet, wenn mehr als N Sekunden keine Daten über sie gelaufen sind.

Zwingender Abbau einer PPP-Verbindung

Um eine PPP-Verbindung abzubrechen, muß einfach der PPP-Daemon per Signal INT gekillt werden. Da der Daemon seine ProzeßID immer in einer bestimmten Datei ablegt, kann diese Aufgabe automatisch durch ein Script erledigt werden. Die Datei, in die der Daemon seine PID ablegt ist normalerweise /var/run/interface.pid, wobei interface für die symbolische Schnittstelle (ppp0, ppp1, …) der Verbindung steht. Um also die Verbindung von ppp0 abzubrechen, kann der Befehl

  kill -INT `cat /var/run/ppp0.pid`

ausgeführt werden. Natürlich kann dieser Befehl auch in einem Script verwendet werden.