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WLAN

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wlan_64.png Wiki WLAN

Wireless LAN (Wireless Local Area Network, WLAN, Kabelloses Lokales Netzwerk) bezeichnet ein "drahtloses" lokales Funknetz, wobei meistens ein Standard der IEEE_802.11-Familie gemeint ist.

Informationsblatt (pdf) der Bundesnetzagentur zu WLAN 🇩🇪.

WLAN Arten

Infrastruktur

AP (Acess-Point) oder auch Station Modus

WDS-System

(Wireless Distribution System)

Wireless Bridge

Ad-Hoc

IBSS (Independent Basic Service Set) Modus

Mesh

oder auch Mesh Modus

Monitor Modus

Hardware und Treiber

WLAN-Hardware erkennen

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

Geräte-ID PCI(e) Karten mit Ausgabe der Modulzuornung und des momentan geladenen Moduls:

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

Beispielausgabe:

hier fehlt noch die Ausgabe

Geräte-ID der USB Geräte abfragen:

lsusb 

Beispielausgabe für WLAN-Karte am USB-Anschluß:

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

Der Typ und das zugehörige Modul sind hier noch nicht erkennbar.

Die nachfolgend verwendete Geräte-ID besteht aus zwei Blöcken, die Hersteller- (hier 13d3) und Produktkennung (hier 3247).

Modulzuordnung abfragen:

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

Entsprechend zum Beispiel also wie folgt

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

Darauf folgt in der Regel eine entsprechende Ausgabe des passenden Kernel-Moduls:

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

Das Modul rt2800usb ist für WLAN-Karten mit Ralink-Chipsatz geeignet.

Eigenschaften des verwendeten WLAN-Treibermodul und der WLAN-Hardware abfragen:

iw list
iw phy 

Erfolgt keine Ausgabe, so ist kein zur Hardware passendes Modul im Kernel enthalten oder der Hersteller verwendet eine unbekannte Geräte-ID.

Treibermodule installieren

Im Normalfall wird die WLAN-Hardware direkt unterstützt. In WLAN/Karten findet man ansonsten eine ständig aktualisierte Übersicht bekannter WLAN-Karten und wie diese in Betrieb zu nehmen sind. Im Zweifelsfall sollte man im entsprechenden Forenbereich nachfragen bevor man etwas installiert.

Für bestimmte WLAN-Karten kann bzw. muss der Treiber erst über den Mestricted-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 muss ein entsprechender Treiber vom jeweiligen Hersteller nachinstalliert werden. Entsprechende Anleitungen sind ebenfalls in WLAN/Karten verlinkt.

Treibermodule aktualisieren

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

Firmware installieren

Die Firmware für viele WLAN-Karten gehört bereits zur Ubuntu Grundinstallation und muss nicht extra nachinstalliert 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 im entsprechend Forenbereich nachfragen.

sudo apt-get install linux-firmware 

Bestimmte WLAN-Hardware erfordert aus Lizenzgründen die manuelle Installation der entsprechenden „unfreien“ Firmware.

sudo apt-get install linux-firmware-nonfree 

Meldungen zur Firmware werden ebenfalls im Syslog protokolliert:

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

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 Download der aktuellsten Firmware wird git benötigt.

Quelle: http://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/firmware/linux-firmware.git/ ⮷ 🇬🇧

Download:

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

Die Firmwaredateien befinden sich anschließend in ~/linux-firmware. Benötigte Dateien bzw. Verzeichnisse müssen manuell nach /lib/firmware kopiert werden. 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 WLAN/NdisWrapper.

Konfiguration

WLAN Sicherheit

Rechtliches

MAC-Adressfilter

unsichtbare SSID

ESSID

Verschlüsselung

WPA2-AES

WPA2

WPA1-TKIP

Wi-Fi Protected Access

WEP

WEP

unverschlüsselt

RADIUS

WDS

Zugangskennwort

Der PSK (Pre-Shared-Key) ist ein Schlüssel, der einmalig manuell zwischen den beteiligten Geräten ausgetauscht ("shared") werden muss.

Ein guter Schlüsselgenerator ist das Programm pwgen (benötigt das Paket pwgen [2]). Mit dem Konsolenbefehl [1] erhält man einen geeigneten Schlüssel.

pwgen -c -n -s 63 1 

Dieser Schlüssel muss auf dem WPA(2)-PSK-fähigen Access-Point (typischerweise der Router im Heimnetz) eingestellt werden und außerdem natürlich jedem einzelnen Client bekannt sein.

Einige der nachfolgend aufgeführten Einrichtungsverfahren legen den Schlüssel im Klartext, in einer Datei auf der Festplatte, ab. Für solche Verfahren empfiehlt es sich, den 63 ASCII-Zeichen-Schlüssel noch in Hexadezimalform umzuwandeln. Die Berechnung erfolgt mittels wpa_passphrase. Dem Befehl wird die SSID des Access-Points und der mit pwgen erzeugte Schlüssel übergeben.

Beispiel:

wpa_passphrase MeineSSID MeinSchluessel 

ergibt:

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

WPS

Eine vereinfachte Athentifizierung mittels WPS ist mit dem Network-Manager momentan nicht möglich. Nur wpa_gui bietet momentan einen entsprechende Option.

Sonderzeichen

Nur bestimmte Sonderzeichen sind im WLAN-Zugangsschlüssel (PSK) und im Namen (SSID) des Netzwerks zulässig. Weitere Informationen dazu in WLAN-Sonderzeichen.

Regionseinstellungen

Im Normalfall sind die Einstellungen des Systems und des eigenen WLAN-Routers zur Kanalnutzung und Sendeleistung durch die entsprechende Regionseinstellung automatisch richtig eingestellt.

Über die Regionseinstellungen des Systems werden die zulässigen Funkkanäle, die zugehörige Bandbreite (20MHz oder 40MHz) 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.

Bedingt durch die Bandbreite von 20MHz sind im 2,4GHz Band nur drei Kanäle völlig störungsfrei nebeneinander verwendbar, bei 40MHz Bandbreite 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. Dabei hilft es, wie weiter unten beschrieben, die WLAN-Umgebung zu scannen. Manche Router zeigen auch in einer grafischen Übersicht die Kanalbelegung durch Netze in der Nachbarschaft an.

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

Kanalnutzung / Bandbreite
Frequenzband Bandbreite störungsfrei parallel verwendbare Kanäle
2,4 GHz-Band 20 MHz 1 - 6 - 11 oder 2 - 7 - 13
2,4 GHz-Band 40 MHz 3 - 11
5 GHz-Band 40 MHz überlappungsfrei

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

verfügbare Funkkanäle

iwlist chan 

Einstellungen ändern

sudo iw reg get
sudo iw reg set <Ländercode> 

Verwendet werden hierbei Ländercodes gemäß der ISO-Norm 3166.

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. iwScanner verwenden. Ebenso lassen sich so natürlich die Einstellungen des eigenen WLAN und die Empfangseigenschaften ermitteln.

sudo iw dev <WLAN-Schnittstelle> scan
sudo iwlist <WLAN-Schnittstelle> scan 

(<WLAN-Schnittstelle> ist natürlich durch die tatsächliche Bezeichnung, wie z.B. wlan0, zu ersetzen)

Sendeleistung

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

Freigegebene Frequenzen und zulässige Strahlungsleistung EIRP. Informationsblatt (pdf) der Bundesnetzagentur dazu 🇩🇪.

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

zulässige Sendeleistung in Deutschland
Kanal Frequenz MHz max. Strahlungsleistung in mW max. Strahlungsleistung in dBm
1 - 13 (2,4GHz-Band) 2412 - 2472 100 20
36 - 64 (5GHz-Band) 5,180 - 5,320 200 23
100 - 140 (5GHz-Band) 5470 - 5725 1000 30

Einstellungen abfragen:

iwconfig | egrep -i 'ieee|power' 

Einstellungen ändern

sudo iwconfig <Schnittstelle> txpower [Wert]
iw dev <WLAN-Schnittstelle> set txpower [auto|fixed|limit] [tx power in dBm]

iw list | grep phy                                                                  # ermittelt das physikalische Interface phy*
iw phy <phys-Interface> set txpower [auto|fixed|limit] [tx power in dBm] 

(<WLAN-Schnittstelle> und das phys. Interface sind natürlich durch die tatsächliche Bezeichnung, wie z.B. wlan0 bzw phy0, zu ersetzen)

Berechnung der Leistungspegel

Power Management

Ist das Power Management der WLAN-Karte aktiv, werden die Leistung, Reichweite und die Empfangseigenschaften verändert und reduziert. Weitere Informationen und Lösungsmöglichkeiten dazu im Forum. Erweiterte Einstellmöglichkeiten ermöglicht TLP von linrunner welches das systeminterne Power Management ersetzt.

Einstellungen abfragen:

iwconfig | egrep -i 'ieee|power' 

Beispielausgabe:

wlan0     IEEE 802.11bgn  ESSID:off/any  
          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=20 dBm   
          Power Management:on

Einstellungen ändern:

sudo iw dev <WLAN-Schnittstelle> set power_save [off|on]
sudo iwconfig <WLAN-Schnittstelle> power [off|on] 

(<WLAN-Schnittstelle> ist natürlich durch die tatsächliche Bezeichnung, wie z.B. wlan0, zu ersetzen)

Schnittstellenzuordnung

Abfrage vorhandenen Schnittstellen und deren momentane Konfiguration:

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

Wird die Netzwerkhardware korrekt erkannt, das betrifft sowohl WLAN- wie auch Ethernetkarten, und ist ein Treibermodul dafür im Kernel enthalten, dann wird automatisch über das udev-System eine Konfiguration dafür angelegt und eine freie Schnittstelle zugewiesen.

Abfrage der Konfiguration:

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

Für Ethernetkarten im allgemeinen die Bezeichnung eth* und für WLAN-Karten wlan*. Die ist aber auch vom Treiber abhängig, bei einigen Broadcom-, Intel- oder Realtek-Treibern kann die Bezeichnung ebenfalls eth*, oder ra* lauten.

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"

Netzwerkverwaltung

Unter Ubuntu ist der Network-Manager Standard.

alternative grafische Tools

  • 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.

manuelle Konfiguration

WLAN-Sondertasten

Probleme und Fehlersuche

Scheitert die Verbindungsaufnahme, treten Unterbrechungen oder sonstige Störungen auf, so kann man natürlich entprechende meldungen des System auswerten.

Zustand und Konfiguration der Schittstelle:

ifconfig <WLAN-Schnittstelle>
iwconfig <WLAN-Schnittstelle> 

(<WLAN-Schnittstelle> ist natürlich durch die tatsächliche Bezeichnung, wie z.B. wlan0, zu ersetzen)

Ereignisse im Syslog zu Netzwerk und WLAN auslesen und filtern:

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

Im Logauszug stehen diverse Informationen zum Verbindungaufbau und Ablauf.

Die häufigsten Fehlermeldungen auswerten (für erfahrene Anwender):

Fehlerdiagnose
Ereignis Meldung
reason 0 no ReasonCode - Normal operation.
reason 1 unspecifiedReasonClient - associated but no longer authorized.
reason 2 previousAuthNotValid - Client associated but not authorized.
reason 3 deauthenticationLeaving - The access point went offline, deauthenticating the client. Previous authentications no longer valid.
reason 4 disassociationDueToInactivity - Client session timeout exceeded.
reason 5 disassociationAPBusy - The access point is busy, performing load balancing, for example.
reason 6 class2FrameFromNonAuthStation - Client attempted to transfer data before it was authenticated.
reason 7 class2FrameFromNonAssStation - Client attempted to transfer data before it was associated.
reason 8 disassociationStaHasLeft - Operating System moved the client to another access point using non-aggressive load balancing.
reason 9 staReqAssociationWithoutAuth - Client not authorized yet, still attempting to associate with an access point.
reason 15 4-Way Handshake timeout.
reason 16 Group key update timeout.
reason 17 Information element in 4-Way Handshake different from (Re)Associate Request/Probe Response/Beacon.
reason 18 Multicast cipher is not valid.
reason 19 Invalid pairwise cipher.
reason 21 Unsupported RSN IE version.
reason 22 Invalid RSN IE capabilities.
reason 23 IEEE 802.1X authentication failed.
reason 24 Cipher suite is rejected per security policy.
reason 32 Disassociated for unspecified, QoS-related reason.

Für einen manuellen Verbindungsversuch und erweiterte Fehlerdiagnose kann alternativ auch folgendes Skript verwendet werden.

Stromaufnahme

USB WLAN-Adapter benötigen meistens die zur Verfügung stehenden 500mA Strom 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 komplette 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 Geräte konform)

Diese Revision wurde am 8. Mai 2013 09:44 von elektronenblitz63 erstellt.
Die folgenden Schlagworte wurden dem Artikel zugewiesen: WLAN, Hardware, Netzwerk, Internet