【Linux RaspiOS bullseye】Raspberry pi OSにNetwork Managerとdhclientを導入する

　Raspberry pi 4 (4GB)に、Raspberry pi OS（32bit）を導入した。

OSのバージョンは、2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite である。

このOSには、Network Managerが導入されていなかった。

また、デフォルトでdhcpcdというDHCPクライアントが導入されていた。

　以下では、Raspberry pi OS（2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite）の導入と基本設定、Network Managerの導入およびDHCPクライアントであるdhclientの導入までを行った手順を記載している。

　また、以下で構築した環境に、静的IPv4アドレス、ルーティング情報を追加するには、次のページを参照してください。

https://akira-arets.blogspot.com/2022/02/linux-raspios-setup-staticip-with-dhcp-and-routinginfo-on-networkmanager.html

　ログに書き込まれる内容によって、SDカードの寿命が気になれば、

次のページに記載の方法で、「/var/log」をRAM領域に移すこともできる。

https://akira-arets.blogspot.com/2022/02/linux-raspios-with-log2ram.html

■Raspberry pi 4 (4GB)にOSイメージを書き込こみ

これは作業用の別のLinuxマシンで行った。

◯次のファイルをダウンロードした。

（これは古いバージョンである。現時点でより新しいOSが発表されている。）

https://downloads.raspberrypi.org/raspios_lite_armhf/images/raspios_lite_armhf-2021-11-08/2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.zip

◯展開したimgファイルの内容をddを用いてmicroSDに書き込んだ。

$ sudo dd if='/Path/To/2021-10-30-raspios-bullseye-armhf-lite.img' of=/dev/sdX bs=3M

詳細は次のページを参照する。

http://akira-arets.blogspot.com/2019/10/raspberry-pi-4-initial-setup-raspbian.html

■Raspberry pi 4の起動

Raspberry pi 4本体での操作である。

Raspberry pi 4に次のものを取り付けた。

・OSを書き込んだmicroSD（上記手順）

・USBキーボード

・HDMI接続モニター

・LANケーブル（プライベートIPv4アドレスがDHCPで自動割当され、インターネットにも接続可能な安全なネットワーク）

そして、Raspberry pi 4を安定で十分な容量の電源に繋ぎシステムを起動させた。

■Raspberry pi 4にSSHリモート接続

◯次のページを参照して、Raspberry pi 4にSSH接続を行った。

http://akira-arets.blogspot.com/2019/10/raspberry-pi-4-initial-setup-raspbian.html

■Raspberry pi 4の基本設定

◯次のページを参照して、Raspberry pi 4に基本設定を行った。

・rootユーザーに切り替え

・仮想端末tmuxの導入

・システムの更新

http://akira-arets.blogspot.com/2019/10/raspberry-pi-4-initial-setup-raspbian.html

◯時刻が日本時刻ではなかったのでタイムゾーンを東京に設定した。

pi@raspberrypi:~ $ sudo raspi-config

次のように順に項目を選択していく。

5 Localisation Options Configure language and regional settings

　→L2 Timezone     Configure time zone

　　→Asia

　　　→Tokyo

完了したら<Finish>を選択する。

設定が終わると、次のように表示された。

Current default time zone: 'Asia/Tokyo'

■NetworkManagerとdhclientの導入

　ネットワークが不通になる場合に備えて、モニターとUSBキーボードを準備しておく。

操作はrootユーザーに切り替えて行った。

◯デフォルトの dhcpcdを停止し無効にした。

停止しなければNetwork Managerのdhcpシステムと競合の恐れがある。

# systemctl stop dhcpcd.service

# systemctl disable dhcpcd.service

# systemctl is-enabled dhcpcd.service

disabled

◯NetworkManagerのインストールを行った。

# apt update

# apt install network-manager

◯NetworkManagerが有効になっているか確認した。

# systemctl is-enabled NetworkManager

enabled

（もし無効のときは、systemctl enabled NetworkManager　を実行する。）

◯nmcliコマンド（Network ManagerのCLI）の動作確認

$ nmcli d

DEVICE         TYPE      STATE         CONNECTION         

eth0           ethernet  connected     Wired connection 1 

wlan0          wifi      disconnected  --                 

p2p-dev-wlan0  wifi-p2p  disconnected  --                 

lo             loopback  unmanaged     -- 

◯DHCPクライアントとしてdhclientを利用する

　デフォルトのDHCPクライアントは次のように内蔵のものが使用されていた。

# journalctl -b | egrep "internal"

Feb 09 01:35:36 raspberrypi NetworkManager[6075]: <info>  [1644338136.7170] dhcp-init: Using DHCP client 'internal'

Feb 09 01:35:36 raspberrypi NetworkManager[6075]: <info>  [1644338136.7178] settings: Loaded settings plugin: keyfile (internal)

Feb 09 01:35:37 raspberrypi NetworkManager[6075]: <info>  [1644338137.0383] device (wlan0): supplicant interface state: internal-starting -> disconnected

一方で、次の結果は返ってこなかった。

# journalctl -b | egrep "dhclient"

　次のように設定して、dhclientが用いられるようにした。

# nano /etc/NetworkManager/NetworkManager.conf

[main]

plugins=ifupdown,keyfile

dhcp=dhclient

[ifupdown]

managed=false

そしてシステムを再起動した。

（IPアドレスの変化に備えて、予めモニターに接続しておいた。）

# reboot

　再起動後、IPアドレスが変化したので注意する。

　DHCPクライアントとしてdhclientが使用されているか確認した。

# journalctl -b | egrep "dhclient"

Feb 09 01:40:46 raspberrypi NetworkManager[377]: <info>  [1644338446.1600] dhcp-init: Using DHCP client 'dhclient'

Feb 09 01:40:48 raspberrypi NetworkManager[377]: <info>  [1644338448.3818] dhcp4 (eth0): dhclient started with pid 565

Feb 09 01:40:48 raspberrypi dhclient[565]: DHCPDISCOVER on eth0 to 255.255.255.255 port 67 interval 8

Feb 09 01:40:48 raspberrypi dhclient[565]: DHCPOFFER of 192.168.XXX.12 from 192.168.XXX.254

Feb 09 01:40:48 raspberrypi dhclient[565]: DHCPREQUEST for 192.168.XXX.12 on eth0 to 255.255.255.255 port 67

Feb 09 01:40:48 raspberrypi dhclient[565]: DHCPACK of 192.168.XXX.12 from 192.168.XXX.254

Feb 09 01:40:48 raspberrypi dhclient[565]: bound to 192.168.XXX.12 -- renewal in 125304 seconds.

Network Managerに連携してdhclientが動作していることがわかった。

　DHCPクライアントのdhclientが取得したネットワーク情報は次のファイルに保存されていた。

（*で示した部分は環境固有の値だと考えられる。）

# less /var/lib/NetworkManager/dhclient-********-****-****-****-************-eth0.lease

lease {

  interface "eth0";

  fixed-address 192.168.XXX.12;

  option subnet-mask 255.255.255.0;

  option dhcp-lease-time 259200;

  option routers 192.168.XXX.254;

  option dhcp-message-type 5;

  option dhcp-server-identifier 192.168.XXX.254;

  option domain-name-servers 192.168.YYY.ZZZ;

  option dhcp-renewal-time 129600;

  option dhcp-rebinding-time 226800;

  renew 4 2022/02/10 03:29:12;

  rebind 5 2022/02/11 07:40:48;

  expire 5 2022/02/11 16:40:48;

}

◯ eth0の状態を表示させた。

　dhcpクライアント（dhclient）が動作して、ネットワーク情報を正しく取得できている。

# nmcli dev show eth0

GENERAL.DEVICE:                         eth0

GENERAL.TYPE:                           ethernet

GENERAL.HWADDR:                         DC:A6:32:**:**:**

GENERAL.MTU:                            1500

GENERAL.STATE:                          100 (connected)

GENERAL.CONNECTION:                     Wired connection 1

GENERAL.CON-PATH:                       /org/freedesktop/NetworkManager/ActiveConnection/1

WIRED-PROPERTIES.CARRIER:               on

IP4.ADDRESS[1]:                         192.168.XXX.12/24

IP4.GATEWAY:                            192.168.XXX.254

IP4.ROUTE[1]:                           dst = 0.0.0.0/0, nh = 192.168.XXX.254, mt = 100

IP4.ROUTE[2]:                           dst = 192.168.XXX.0/24, nh = 0.0.0.0, mt = 100

IP4.DNS[1]:                             192.168.YYY.ZZZ

IP6.ADDRESS[1]:                         fe80::****:****:****:****/64

IP6.GATEWAY:                            --

IP6.ROUTE[1]:                           dst = fe80::/64, nh = ::, mt = 100

IP6.ROUTE[2]:                           dst = ff00::/8, nh = ::, mt = 256, table=255

■iptablesについて

◯Network Managerを導入した後、iptablesが既に導入されていた。

root@raspberrypi:/home/pi# apt install iptables

iptables is already the newest version (1.8.7-1).

iptables set to manually installed.

0 upgraded, 0 newly installed, 0 to remove and 2 not upgraded.

◯IPフィルタの状態を調べた。

　以下のように、フィルタが全く存在していない。

必要に応じて適切なフィルタリング設定を行う必要がある。

（IPv4について）

root@raspberrypi:/home/pi# iptables -L -v

Chain INPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)

 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)

 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)

 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination

（IPv6について）

root@raspberrypi:/home/pi# ip6tables -L -v

Chain INPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)

 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)

 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)

 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination

◯iptablesフィルタルールの永続化

　iptablesコマンドでフィルタを設定した場合、永続化しなければ再起動でルールが消えてしまう。

　そのため、簡単に永続化できるように、次のパケージを導入した。

root@raspberrypi:/home/pi# apt install iptables-persistent

導入処理の際、次のように尋ねられる。

現在のiptablesのフィルタリングルールを永続化するかどうか尋ねられる。

保存を選択すると、「/etc/iptables/rules.v4」にフィルタルールが保存される。

Configuring iptables-persistent 

Current iptables rules can be saved to the configuration file /etc/iptables/rules.v4. These rules will then be loaded automatically during system startup.

Rules are only saved automatically during package installation. 

See the manual page of iptables-save(8) for instructions on keeping the rules file up-to-date. 

Save current IPv4 rules? 

引きつづき、IPv6についても同様の質問がされる。

詳細は次のページを参考にしてください。

http://akira-arets.blogspot.com/2018/03/raspbian-iptablesandip6tables.html

■dhclientの設定ファイルについて

「/var/lib/NetworkManager/dhclient-eth0.conf」の内容は、Network Managerが管理しており、

「/etc/dhcp/dhclient.conf」で設定された内容を自動的に統合している。

このように「 /var/lib/NetworkManager/dhclient-eth0.conf」はNetwork Managerによって自動的に生成されており、たとえ直接変更しても元の状態に戻された。

以下は、オリジナルの「/etc/dhcp/dhclient.conf」に対して、

「 /var/lib/NetworkManager/dhclient-eth0.conf」がどのように生成されているか対照したものである。

◯デフォルトの「/etc/dhcp/dhclient.conf」の内容

root@raspberrypi:/home/pi# cat /etc/dhcp/dhclient.conf

# Configuration file for /sbin/dhclient.

#

# This is a sample configuration file for dhclient. See dhclient.conf's

# man page for more information about the syntax of this file

# and a more comprehensive list of the parameters understood by

# dhclient.

#

# Normally, if the DHCP server provides reasonable information and does

# not leave anything out (like the domain name, for example), then

# few changes must be made to this file, if any.

#

option rfc3442-classless-static-routes code 121 = array of unsigned integer 8;

send host-name = gethostname();

request subnet-mask, broadcast-address, time-offset, routers,

domain-name, domain-name-servers, domain-search, host-name,

dhcp6.name-servers, dhcp6.domain-search, dhcp6.fqdn, dhcp6.sntp-servers,

netbios-name-servers, netbios-scope, interface-mtu,

rfc3442-classless-static-routes, ntp-servers;

#send dhcp-client-identifier 1:0:a0:24:ab:fb:9c;

#send dhcp-lease-time 3600;

#supersede domain-name "fugue.com home.vix.com";

#prepend domain-name-servers 127.0.0.1;

#require subnet-mask, domain-name-servers;

#timeout 60;

#retry 60;

#reboot 10;

#select-timeout 5;

#initial-interval 2;

#script "/sbin/dhclient-script";

#media "-link0 -link1 -link2", "link0 link1";

#reject 192.33.137.209;

#alias {

#  interface "eth0";

#  fixed-address 192.5.5.213;

#  option subnet-mask 255.255.255.255;

#}

#lease {

#  interface "eth0";

#  fixed-address 192.33.137.200;

#  medium "link0 link1";

#  option host-name "andare.swiftmedia.com";

#  option subnet-mask 255.255.255.0;

#  option broadcast-address 192.33.137.255;

#  option routers 192.33.137.250;

#  option domain-name-servers 127.0.0.1;

#  renew 2 2000/1/12 00:00:01;

#  rebind 2 2000/1/12 00:00:01;

#  expire 2 2000/1/12 00:00:01;

#}

◯　そのときの「/var/lib/NetworkManager/dhclient-eth0.conf」の内容

root@raspberrypi:/home/pi# cat /var/lib/NetworkManager/dhclient-eth0.conf

# Created by NetworkManager

# Merged from /etc/dhcp/dhclient.conf

# Configuration file for /sbin/dhclient.

#

# This is a sample configuration file for dhclient. See dhclient.conf's

# man page for more information about the syntax of this file

# and a more comprehensive list of the parameters understood by

# dhclient.

#

# Normally, if the DHCP server provides reasonable information and does

# not leave anything out (like the domain name, for example), then

# few changes must be made to this file, if any.

#

option rfc3442-classless-static-routes code 121 = array of unsigned integer 8;

#send dhcp-client-identifier 1:0:a0:24:ab:fb:9c;

#send dhcp-lease-time 3600;

#supersede domain-name "fugue.com home.vix.com";

#prepend domain-name-servers 127.0.0.1;

#require subnet-mask, domain-name-servers;

#timeout 60;

#retry 60;

#reboot 10;

#select-timeout 5;

#initial-interval 2;

#script "/sbin/dhclient-script";

#media "-link0 -link1 -link2", "link0 link1";

#reject 192.33.137.209;

#alias {

#  interface "eth0";

#  fixed-address 192.5.5.213;

#  option subnet-mask 255.255.255.255;

#}

#lease {

#  interface "eth0";

#  fixed-address 192.33.137.200;

#  medium "link0 link1";

#  option host-name "andare.swiftmedia.com";

#  option subnet-mask 255.255.255.0;

#  option broadcast-address 192.33.137.255;

#  option routers 192.33.137.250;

#  option domain-name-servers 127.0.0.1;

#  renew 2 2000/1/12 00:00:01;

#  rebind 2 2000/1/12 00:00:01;

#  expire 2 2000/1/12 00:00:01;

#}

send host-name "raspberrypi"; # added by NetworkManager

option rfc3442-classless-static-routes code 121 = array of unsigned integer 8;

option ms-classless-static-routes code 249 = array of unsigned integer 8;

option wpad code 252 = string;

request; # override dhclient defaults

also request subnet-mask;

also request broadcast-address;

also request time-offset;

also request routers;

also request domain-name;

also request domain-name-servers;

also request domain-search;

also request host-name;

also request dhcp6.name-servers;

also request dhcp6.domain-search;

also request dhcp6.fqdn;

also request dhcp6.sntp-servers;

also request netbios-name-servers;

also request netbios-scope;

also request interface-mtu;

also request rfc3442-classless-static-routes;

also request ntp-servers;

also request ms-classless-static-routes;

also request static-routes;

also request wpad;

also request root-path;

◯両者の違いについてdiffコマンドの結果

root@raspberrypi:/home/pi# diff /var/lib/NetworkManager/dhclient-eth0.conf /etc/dhcp/dhclient.conf

1,3d0

< # Created by NetworkManager

< # Merged from /etc/dhcp/dhclient.conf

< 

14a12

> 

15a14,21

> 

> send host-name = gethostname();

> request subnet-mask, broadcast-address, time-offset, routers,

>  domain-name, domain-name-servers, domain-search, host-name,

>  dhcp6.name-servers, dhcp6.domain-search, dhcp6.fqdn, dhcp6.sntp-servers,

>  netbios-name-servers, netbios-scope, interface-mtu,

>  rfc3442-classless-static-routes, ntp-servers;

> 

28a35

> 

33a41

> 

47,75d54

< send host-name "raspberrypi"; # added by NetworkManager

< 

< option rfc3442-classless-static-routes code 121 = array of unsigned integer 8;

< option ms-classless-static-routes code 249 = array of unsigned integer 8;

< option wpad code 252 = string;

< 

< request; # override dhclient defaults

< also request subnet-mask;

< also request broadcast-address;

< also request time-offset;

< also request routers;

< also request domain-name;

< also request domain-name-servers;

< also request domain-search;

< also request host-name;

< also request dhcp6.name-servers;

< also request dhcp6.domain-search;

< also request dhcp6.fqdn;

< also request dhcp6.sntp-servers;

< also request netbios-name-servers;

< also request netbios-scope;

< also request interface-mtu;

< also request rfc3442-classless-static-routes;

< also request ntp-servers;

< also request ms-classless-static-routes;

< also request static-routes;

< also request wpad;

< also request root-path;

<

＜参考＞

・NetworkManager.conf

< https://developer-old.gnome.org/NetworkManager/stable/NetworkManager.conf.html > 2022年2月7日

・NetworkManager

< https://wiki.archlinux.jp/index.php/NetworkManager > 2022年2月7日

・LinuxでDHCPについて勉強してみた

< https://qiita.com/toshihirock/items/fbb9c74e63eab3a6c9a1 > 2022年2月7日

・Adding a static IP to a DHCP-enabled NetworkManager connection

< https://www.szakmeister.net/blog/2017/jun/1/static-ip-nmcli/ >2022年2月6日

「Network Managerなしでdhclientを動作させる場合」

・Raspberry Pi(Debian)でdhclientを使う

< https://qiita.com/kmorimoto/items/e76047be70dd64c08a1e > 2022年2月7日

・corvax19/dhclient.service

< https://gist.github.com/corvax19/6230283 > 2022年2月7日