物联网之常见网络配置

伙伴们，你们好呀！我是老寇！跟我一起学习网络配置

由于工作原因，需要熟悉网关设备的网络配置，因此整理一下，便于查阅。

我还记得上大学的时候，老师教我们计算机网络 的时候，我没有听讲却用来学习Java。因此，对计算机网络不熟悉，这也间接导致在工作中遇到网络相关的问题束手无措，通过翻阅资料和同事交流才搞明白，我写的这个，对新手来说，应该有一定的借鉴意义。

"往者不可谏来者犹可追"。这句话出自《论语》，意思是 过去的事情已无法劝谏挽回。未来的事情还能够来得及追改 很多事情都是需要自己亲身经历的，也是无法逃避的，这可能就是命中注定的宿命吧！所以，与其逃避不如坦然面对，直面自己的惨淡人生，活出属于自己的精彩！

在科技高速发展的今天，几乎每个人都用上了智能手机，智能手机只要是上网，就需要用到网络

一、常见网络配置名词

1.IP地址

IP地址 就像你家在互联网上的"门牌号"，有了它，数据才能准确找到你的设备并传输信息。

常见形式

IPv4 ：四组数字，如 192.168.1.1（总量有限，类似电话号码不够用）。
IPv6 ：更长，如 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334（解决数量不足问题，未来主流）。

2.网关

网关就像你家的"大门"，所有设备想连接外部互联网（如刷视频、看网页），都必须先经过它才能出入。

网关能把你家所有设备的"内部IP"（如 192.168.1.18）统一转换成 一个对外的"公网IP"，保护隐私且节省地址。

子网掩码

子网掩码 像一把"尺子 "，用来量出IP地址中哪部分是"小区名 "（网络区域），哪部分是"门牌号"（具体设备），让路由器知道该在本地送货还是发往外省。

举例 192.168.1.18/24

IP地址 ：192.168.1.18

子网掩码 ：255.255.255.0

子网掩码长度 ：24

问题：子网掩码为什么是 255.255.255.0

Mac地址

MAC地址 是设备网卡的"身份证号 "（全球唯一且不可更改），用来在本地网络（如你家Wi-Fi）中精准识别每一台手机/电脑/打印机，实现"面对面"直连通信。

二、动手实践

我们一起使用代码的方式修改网络配置，工作中使用Go 开发，操作系统为Ubuntu ，所以用Go 和Ubuntu来举例!

Ubuntu 网络配置路径为 /etc/netplan/01-network-manager-all.yaml,不同的Ubuntu版本可能名字有点差异，但是不影响配置使用

我们一起学习一下网络配置的参数

注意： 网关设备如果有两个LAN口，可以配置两个【LAN1和LAN2】，对应网络接口名称为eth0和eth1

注意： 以太网可以动态获取IP【Dhcp】和静态配置IP【Static】

字段说明

字段	说明
`version`	必须为 `2`（Netplan 配置版本）
`renderer`	指定使用哪个后端，常见有 `networkd` 或 `NetworkManager`
`ethernets`	配置物理网卡
`wifis`	配置无线接口（需 `NetworkManager` 支持）

Ethernet 参数配置示例

参数	类型	示例	说明
`dhcp4`	bool	`true` / `false`	是否启用 IPv4 DHCP
`dhcp6`	bool	`true` / `false`	是否启用 IPv6 DHCP
`addresses`	列表	`[192.168.1.100/24]`	分配静态 IP 地址和子网掩码
`gateway4`	字符串	`192.168.1.1`	IPv4 默认网关
`gateway6`	字符串	`fe80::1`	IPv6 默认网关
`nameservers.addresses`	列表	`[8.8.8.8, 1.1.1.1]`	DNS 服务器列表
`nameservers.search`	列表	`[example.com]`	DNS 搜索域列表
`optional`	bool	`true`	设置为可选（不影响系统启动）
`macaddress`	字符串	`aa:bb:cc:dd:ee:ff`	指定网卡的 MAC 地址
`mtu`	整数	`1500`	设置 MTU 值
`routes.to`	列表	`10.0.0.0/8`	目标网段
`routes.via`	列表	`192.168.1.1`	下一跳地址（gateway），数据包将被发送到这个网关去转发
`routes.metric`	列表	`100`	路由优先级，数字越小优先级越高。多个匹配路径中会优先使用 metric 较低的

Wifi 参数配置示例

参数	类型	示例	说明
`dhcp4`	boolean	`true` / `false`	是否启用 IPv4 的 DHCP
`dhcp6`	boolean	`true` / `false`	是否启用 IPv6 的 DHCP
`optional`	boolean	`true`	将接口标记为"非关键"，启动时不阻塞
`addresses`	list	`[192.168.1.100/24]`	分配静态 IP 地址
`gateway4`	string	`192.168.1.1`	设置 IPv4 默认网关
`gateway6`	string	`fe80::1`	设置 IPv6 默认网关
`nameservers.addresses`	list	`[8.8.8.8, 1.1.1.1]`	设置 DNS 服务器
`macaddress`	string	`aa:bb:cc:dd:ee:ff`	设置 MAC 地址（MAC Spoofing）
`routes.to`	列表	`10.0.0.0/8`	目标网段
`routes.via`	列表	`192.168.1.1`	下一跳地址（gateway），数据包将被发送到这个网关去转发
`routes.metric`	列表	`100`	路由优先级，数字越小优先级越高。多个匹配路径中会优先使用 metric 较低的
`access-points.<SSID>.password`	string	`"12345678"`	Wi-Fi 密码，支持 WPA/WPA2
`access-points.<SSID>.mode`	string	`"infrastructure"` / `"adhoc"`	连接模式（基础设施或点对点）
`access-points.<SSID>.bssid`	string	`aa:bb:cc:dd:ee:ff`	连接特定 AP 的 MAC 地址（仅在多 AP 场景用）
`access-points.<SSID>.band`	string	`"2.4GHz"` / `"5GHz"`	频段（可选）
`access-points.<SSID>.channel`	int	`6`	频道（仅用于 Ad-Hoc）
`access-points.<SSID>.hidden`	boolean	`true`	SSID 是否为隐藏 Wi-Fi

net.go

go 复制代码

package main

import (
    "errors"
    "os"
    "os/exec"
    "runtime"
    "strings"

    "gopkg.in/yaml.v3"
)

const (
    // 默认网络配置文件路径
    DEFAULT_NETPLAN_CONFIG_PATH = "/etc/netplan/01-network-manager-all.yaml"
    // LAN1 网口1
    LAN1 = "eth0"
    // LAN2 网口2
    LAN2 = "eth1"
)

type NetworkConfig struct {
    Address    string `json:"address"`
    Gateway    string `json:"gateway"`
    Dns        string `json:"dns"`
    MacAddress string `json:"macAddress"`
}

type NetPlanConfig struct {
    Network struct {
       // Version 必须为 2，表示 Netplan 配置的版本
       Version int8 `yaml:"version,omitempty"`
       // Renderer 指定使用哪个后端，常见有 networkd 或 NetworkManager
       // NetworkManager 适用于桌面环境
       // networkd 适用于服务器环境
       Renderer string `yaml:"renderer,omitempty"`
       // Ethernets 是一个 map，键为网卡名称，值为 Ethernet 配置
       // 例如：`"eth0": { ... }`
       // 这里的网卡名称可以是物理网卡名或虚拟网卡名
       // 例如：`"eth0"`、`"eth1"`、`"wlan0"` 等
       Ethernets map[string]*Ethernet `yaml:"ethernets,omitempty"`
       // 如果需要配置无线网卡，请使用 `wifis` 字段
       Wifis map[string]*Wifi `yaml:"wifis,omitempty"`
    } `yaml:"network,omitempty"`
}

// Wifi 无线网络接口配置结构体【Wi-Fi】
type Wifi struct {
    // DHCP4 和 DHCP6 分别表示是否启用 IPv4 和 IPv6 的 DHCP
    Dhcp4 bool `yaml:"dhcp4"`
    Dhcp6 bool `yaml:"dhcp6,omitempty"`
    // Optional 表示该接口是否为可选的，设置为 true 时启动时
    Optional bool `yaml:"optional,omitempty"`
    // Address 配置 IP 地址
    Addresses []string `yaml:"addresses,omitempty"`
    // Gateway4 和 Gateway6 分别表示 IPv4 和 IPv6 的默认网关
    Gateway4 string `yaml:"gateway4,omitempty"`
    Gateway6 string `yaml:"gateway6,omitempty"`
    // Nameservers 包含 DNS 服务器地址
    Nameservers struct {
       // Addresses 是 DNS 服务器地址列表
       Addresses []string `yaml:"addresses,omitempty"`
    } `yaml:"nameservers,omitempty"`
    // MacAddress 是网卡的 MAC 地址
    MacAddress string `yaml:"macaddress,omitempty"`
    // Routes 是一个路由列表，每个路由包含目标地址、网关和优先级
    Routes Route `yaml:"routes,omitempty"`
    // AccessPoints 是一个 map，键为 SSID，值为 AccessPoint 配置
    AccessPoints map[string]AccessPoint `yaml:"access-points,omitempty"`
}

// Ethernet 网卡结构体【以太网】
type Ethernet struct {
    // DHCP4 和 DHCP6 分别表示是否启用 IPv4 和 IPv6 的 DHCP
    DHCP4 bool `yaml:"dhcp4"`
    DHCP6 bool `yaml:"dhcp6,omitempty"`
    // Addresses 是一个字符串数组，表示分配的静态 IP 地址和子网掩码
    Addresses []string `yaml:"addresses,omitempty"`
    // Gateway4 和 Gateway6 分别表示 IPv4 和 IPv6 的默认网关
    Gateway4 string `yaml:"gateway4,omitempty"`
    Gateway6 string `yaml:"gateway6,omitempty"`
    // Nameservers 包含 DNS 服务器地址和搜索域
    Nameservers struct {
       // Addresses 是 DNS 服务器地址列表
       Addresses []string `yaml:"addresses,omitempty"`
       // Search 是 DNS 搜索域列表
       Search []string `yaml:"search,omitempty"`
    } `yaml:"nameservers,omitempty"`
    // Routes 是一个路由列表，每个路由包含目标地址、网关和优先级
    Routes Route `yaml:"routes,omitempty"`
    // Optional 表示该接口是否为可选的，设置为 true 时启动时不会阻塞
    Optional bool `yaml:"optional,omitempty"`
    // MacAddress 是网卡的 MAC 地址
    MacAddress string `yaml:"macaddress,omitempty"`
    // Mtu 是网卡的 MTU
    Mtu int `yaml:"mtu,omitempty"`
}

// Route 路由
type Route struct {
    // To 是目标地址或网段
    To string `yaml:"to,omitempty"`
    // Via 是路由的网关地址
    Via string `yaml:"via,omitempty"`
    // Metric 是路由的优先级，数字越小优先级越高
    Metric int `yaml:"metric,omitempty"`
}

// AccessPoint 无线接入点配置结构体
type AccessPoint struct {
    // Mode 是连接模式，可能的值有 "infrastructure"（基础设施模式）或 "adhoc"（点对点模式）
    Mode string `yaml:"mode,omitempty"`
    // Password 是 Wi-Fi 密码，支持 WPA/WPA2
    Password string `yaml:"password,omitempty"`
    // Bssid 是接入点的 MAC 地址，通常用于连接特定的 AP
    Bssid string `yaml:"bssid,omitempty"`
    // Band 是无线频段，可能的值有 "2.4GHz" 或 "5GHz"
    Band string `yaml:"band,omitempty"`
    // Channel 是无线频道，通常用于 Ad-Hoc 模式
    Channel int `yaml:"channel,omitempty"`
    // Hidden 是是否隐藏 SSID，通常用于 Ad-Hoc 模式
    Hidden bool `yaml:"hidden,omitempty"`
}

func NewDefaultNetPlanConfig() *NetPlanConfig {
    netConfig := &NetPlanConfig{}
    netConfig.Network.Version = 2
    netConfig.Network.Renderer = "NetworkManager"
    // 两个网口
    netConfig.Network.Ethernets = make(map[string]*Ethernet, 2)
    netConfig.Network.Ethernets[LAN1] = &Ethernet{}
    netConfig.Network.Ethernets[LAN2] = &Ethernet{}
    return netConfig
}

func SaveNetPlanConfig(buf []byte, path string) error {
    err := os.WriteFile(path, buf, 0644)
    if err != nil {
       return errors.New("写入网络配置文件失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return nil
}

func ApplyNetPlanConfig() error {
    err := validateOS()
    if err != nil {
       return err
    }
    err = exec.Command("netplan", "apply").Run()
    if err != nil {
       return errors.New("应用网络配置失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return nil
}

func ReadNetPlanConfig(path string) (*NetPlanConfig, error) {
    data, err := os.ReadFile(path)
    if err != nil {
       return nil, errors.New("读取网络配置文件失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    netConfig := &NetPlanConfig{}
    err = yaml.Unmarshal(data, netConfig)
    if err != nil {
       return nil, errors.New("网络配置反序列化失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return netConfig, nil
}

func GetMacAddress() (string, error) {
    err := validateOS()
    if err != nil {
       return "", err
    }
    output, err := exec.Command("sh", "-c", `ip link show eth0 | awk '/ether/ {print $2}'`).Output()
    if err != nil {
       return "", errors.New("获取MAC地址失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return strings.TrimSpace(string(output)), nil
}

func GetIpAddress() (string, error) {
    err := validateOS()
    if err != nil {
       return "", err
    }
    output, err := exec.Command("sh", "-c", `ip addr show eth0 | grep "inet " | awk '{print $2}' | cut -d'/' -f1`).Output()
    if err != nil {
       return "", errors.New("获取IP地址失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return strings.TrimSpace(string(output)), nil
}

func GetGateway() (string, error) {
    err := validateOS()
    if err != nil {
       return "", err
    }
    output, err := exec.Command("sh", "-c", `ip route | grep default | grep eth0 | awk '{print $3}'`).Output()
    if err != nil {
       return "", errors.New("获取网关失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return strings.TrimSpace(string(output)), nil
}

func GetNetmask() (string, error) {
    err := validateOS()
    if err != nil {
       return "", err
    }
    output, err := exec.Command("sh", "-c", `ip addr show eth0 | grep "inet " | awk '{print $2}' | cut -d'/' -f2`).Output()
    if err != nil {
       return "", errors.New("获取子网掩码长度失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    return strings.TrimSpace(string(output)), nil
}

func GetNetworkConfig(path string) (*NetworkConfig, error) {
    config, err := getNetPlanConfig(path)
    if err != nil {
       return nil, err
    }
    ethernet := config.Network.Ethernets[LAN1]
    return &NetworkConfig{
       Address:    ethernet.Addresses[0],
       Gateway:    ethernet.Gateway4,
       Dns:        strings.Join(ethernet.Nameservers.Addresses, ","),
       MacAddress: ethernet.MacAddress,
    }, nil
}

func getNetPlanConfig(path string) (*NetPlanConfig, error) {
    data, err := os.ReadFile(path)
    if err != nil {
       return nil, errors.New("获取网络配置失败，错误信息：" + err.Error())
    }
    netConfig := &NetPlanConfig{}
    err = yaml.Unmarshal(data, netConfig)
    return netConfig, nil
}

func validateOS() error {
    if runtime.GOOS != "linux" {
       return errors.New("网关在 " + runtime.GOOS + " 操作系统上不支持该操作")
    }
    return nil
}

net_test.go

go 复制代码

package main

import (
    "fmt"
    "gopkg.in/yaml.v3"
    "testing"
)

func TestNetPlanConfig(t *testing.T) {
    netConfig := NewDefaultNetPlanConfig()
    netConfig.Network.Ethernets[LAN1].DHCP4 = true
    netConfig.Network.Ethernets[LAN1].MacAddress = "22:03:xz:2f:a2:1a"
    netConfig.Network.Ethernets[LAN2].DHCP4 = false
    netConfig.Network.Ethernets[LAN2].MacAddress = "22:03:xz:2f:a2:1a"
    netConfig.Network.Ethernets[LAN2].Addresses = []string{"100.100.1.10/24"}
    netConfig.Network.Ethernets[LAN2].Gateway4 = "100.100.1.1"
    netConfig.Network.Ethernets[LAN2].Nameservers.Addresses = []string{"8.8.8.8", "114.114.114.114"}
    out, err := yaml.Marshal(netConfig)
    if err != nil {
       fmt.Println(err.Error())
    }
    fmt.Println(string(out))
    err = SaveNetPlanConfig(out, "ethernets.yaml")
    if err != nil {
       fmt.Println(err.Error())
    }
    err = ApplyNetPlanConfig()
    if err != nil {
       fmt.Println(err.Error())
    }
    config, err := ReadNetPlanConfig("ethernets.yaml")
    if err != nil {
       fmt.Println(err.Error())
       return
    }
    fmt.Println(config.Network.Ethernets[LAN1].DHCP4)
    config.Network.Ethernets[LAN1].DHCP4 = false
    config.Network.Ethernets[LAN1].Addresses = []string{"192.168.1.10/24"}
    config.Network.Ethernets[LAN1].Gateway4 = "192.168.1.1"
    config.Network.Ethernets[LAN1].Nameservers.Addresses = []string{"8.8.8.8", "114.114.114.114"}
    out, err = yaml.Marshal(config)
    err = SaveNetPlanConfig(out, "ethernets.yaml")
    if err != nil {
       fmt.Println(err.Error())
       return
    }
    fmt.Println(GetNetmask())
    fmt.Println(GetMacAddress())
    fmt.Println(GetIpAddress())
    fmt.Println(GetGateway())
    networkConfig, err := GetNetworkConfig("ethernets.yaml")
    if err != nil {
       fmt.Println(err.Error())
       return
    }
    fmt.Println(networkConfig.Dns)
    fmt.Println(networkConfig.Gateway)
    fmt.Println(networkConfig.Address)
    fmt.Println(networkConfig.MacAddress)
}

运行结果

shell 复制代码

network:
    version: 2
    renderer: NetworkManager
    ethernets:
        eth0:
            dhcp4: true
            macaddress: 22:03:xz:2f:a2:1a
        eth1:
            dhcp4: false
            addresses:
                - 100.100.1.10/24
            gateway4: 100.100.1.1
            nameservers:
                addresses:
                    - 8.8.8.8
                    - 114.114.114.114
            macaddress: 22:03:xz:2f:a2:1a

网关在 windows 操作系统上不支持该操作
true
 网关在 windows 操作系统上不支持该操作
 网关在 windows 操作系统上不支持该操作
 网关在 windows 操作系统上不支持该操作
 网关在 windows 操作系统上不支持该操作
8.8.8.8,114.114.114.114
192.168.1.1
192.168.1.10/24
22:03:xz:2f:a2:1a

处理器架构分为amd64和arm64，所以，Go打包也有点差异

我们可以通过 arch命令查看处理器架构架构

我调试过的网关设备有 armv7l aarch64 x86_64这几种

armv7l

shell 复制代码

set GOARCH=arm
go env -w GOARCH=arm
set GOARM=7
go env -w GOARM=7
set GOOS=linux
go env -w GOOS=linux
go build -o xxx .

aarch64

shell 复制代码

set GOARCH=arm
go env -w GOARCH=arm
set GOARM=8
go env -w GOARM=8
set GOOS=linux
go env -w GOOS=linux
go build -o xxx .

x86_64

shell 复制代码

set GOARCH=amd64
go env -w GOARCH=amd64
set GOOS=linux
go env -w GOOS=linux
go build -o xxx .

当然，我们也可以手动修改网络配置

shell 复制代码

sudo vi /etc/netplan/01-network-manager-all.yaml

yaml 复制代码

network:
    version: 2
    renderer: NetworkManager
    ethernets:
        eth0:
            dhcp4: true
            macaddress: 22:03:xz:2f:a2:1a
        eth1:
            dhcp4: false
            addresses:
                - 100.100.1.10/24
            gateway4: 100.100.1.1
            nameservers:
                addresses:
                    - 8.8.8.8
                    - 114.114.114.114
            macaddress: 22:03:xz:2f:a2:1a

shell 复制代码

# 应用配置
sudo netplan apply
# 重启网络
sudo systemctl restart NetworkManager

如果出现这种 sudo: unable to resolve host xxx: Name or service not known 问题

请重新配置hosts

shell 复制代码

vi /etc/hosts

hosts

shell 复制代码

127.0.0.1 localhost
127.0.0.1 xxx

有些设备的处理器版本比较老，我们不能通过配置文件去修改怎么办?

以armv7l【32位】为例，我们只能通过命令的方式去修改，使用Go 执行命令来修改配置

静态配置IP

shell 复制代码

# IP地址： 192.168.1.18/24
# 网关：192.168.1.1
# DNS：8.8.8.8
nmcli connection delete "eth0 static"
nmcli connection add con-name "eth0 static" ifname eth0 type ethernet
nmcli connection modify "eth0 static" ipv4.method manual ipv4.addresses 192.168.1.18/24 ipv4.gateway 192.168.1.1 ipv4.dns 8.8.8.8
nmcli connection up "eth0 static"
nmcli connection delete "eth0 dhcp"

动态获取IP

shell 复制代码

nmcli connection delete "eth0 dhcp"
nmcli connection add con-name "eth0 dhcp" ifname eth0 type ethernet
nmcli connection modify "eth0 dhcp" ipv4.method auto
nmcli connection up "eth0 dhcp"
nmcli connection delete "eth0 static"

我是老寇，我们下次再见啦！