Raspberry Pi OS Bookworm: Netzwerk-Änderungen erklärt – Von ifupdown zu systemd-networkd (inkl. CAN-Setup)

Dieses Dokument ist ein Skript für ein YouTube-Video, das die Netzwerk-Änderungen in Raspberry Pi OS Bookworm (basierend auf Debian 12) erklärt. Es behandelt die Umstellung von ifupdown zu systemd-networkd, insbesondere für CAN-Interfaces, und zeigt, wie man Netzwerk-Manager analysiert, Konfigurationen erstellt, Probleme debuggt und Konflikte löst. Zielgruppe: Raspberry Pi-Nutzer, IoT-Entwickler und Linux-Anfänger. Video-Länge: ca. 20-30 Minuten. Hinweis: Links sind in der Beschreibung, Befehle sind live demonstriert.

Seit Bookworm ist ifupdown nicht mehr standardmäßig installiert und wurde durch systemd-networkd ersetzt. Dies betrifft besonders CAN-Interfaces (Controller Area Network), die im 3D-Druck aber auch IoT, Robotik oder Automobil-Projekten genutzt werden. Warum der Wechsel? systemd-networkd ist modern, in systemd integriert, ermöglicht parallele Verarbeitung für schnellere Boot-Zeiten und reduziert Abhängigkeiten von alten Skripten.

Vorteile: Höhere Stabilität in serverartigen oder embedded Setups, bessere Fehlerbehandlung, Skalierbarkeit für komplexe Netzwerke wie Bridges oder VLANs.

Nachteile: Lernkurve für Legacy-Nutzer und mögliche Konflikte mit NetworkManager, das auf Raspberry Pi für WLAN/Ethernet läuft. In diesem Video lernst du die Tools, Konfigurationen, Debugging und Problemlösungen – mit praktischen Demos für CAN. Basierend auf offiziellen Docs und Community-Erfahrungen Raspberry Pi Forum Debian Wiki.

• ifupdown: Ein klassisches, script-basiertes Tool aus den 1990er Jahren, das über Textdateien wie /etc/network/interfaces arbeitet. Es ist einfach für statische Konfigurationen (z. B. feste IPs, CAN-Queues), aber imperativ (Schritt-für-Schritt) und veraltet. In Bookworm nicht mehr Standard, muss manuell installiert werden (apt install ifupdown). Geeignet für Legacy, aber fehlt an Integration in systemd, was zu langsameren Boots und Fehlern führen kann Debian Network Config ifupdown Docs.
• NetworkManager (NM): Ein dynamisches Tool für Desktops/Laptops, ideal für WiFi, VPNs, Hotplugging. Verwendet Verbindungen (via nmcli oder GUI wie nm-applet). Auf Raspberry Pi Bookworm Standard für WLAN/Ethernet, besonders mit GUI. Stark für dynamische Setups, aber ressourcenintensiv und kann mit systemd-networkd kollidieren NetworkManager Docs Debian NM Wiki.
• systemd-networkd: Moderner, deklarativer Manager, integriert in systemd. Konfiguriert über .network- und .link-Dateien in /etc/systemd/network/. Leichtgewichtig, schnell, stabil für Server/IoT, Default in Bookworm für headless Setups. Ideal für CAN (Bitrate, Restarts direkt setzbar), aber ohne GUI Debian systemd-networkd systemd Docs.

Vergleichstabelle:

Begründung für Wechsel: Debian und Raspberry Pi wollen Konsistenz, Sicherheit und moderne Standards. systemd-networkd vermeidet Schwächen von ifupdown und passt zu IoT/Cloud-Trends Debian Release Notes systemd-networkd Docs.

Um zu verstehen, was auf einem Raspberry Pi / SBC läuft, prüfe zuerst die installierten Pakete und Dienste – Bookworm mischt oft NetworkManager (GUI, WLAN/Ethernet) und systemd-networkd (headless, CAN). Schritte:

• Pakete prüfen: dpkg -l | grep ifupdown (zeigt, ob installiert; meist nicht in Bookworm).
• Dienste prüfen: systemctl status systemd-networkd (sollte “active” sein), systemctl status NetworkManager (aktiv für WLAN/Ethernet).
• Interfaces analysieren: networkctl list zeigt systemd-networkd-verwaltete Interfaces (z. B. configured für can0, unmanaged für andere). nmcli device zeigt NetworkManager-verwaltete (z. B. connected für wlan0). ip link show gibt Low-Level-Details (UP/DOWN, Queues). Konflikte (z. B. ein Interface in beiden) via Logs prüfen (siehe Kapitel 5) RPi Stack Exchange Debian Wiki.

networkctl list
IDX LINK TYPE OPERATIONAL SETUP
  1 lo   loopback carrier     unmanaged
  2 eth0 ether    no-carrier configuring
  3 can0 can     carrier     configured
  4 wlan0 wlan    routable    unmanaged
4 links listed.
 
nmcli device
DEVICE        TYPE      STATE            CONNECTION
wlan0         wifi      connected        FlyOS wireless
lo            loopback  connected (externally) lo
p2p-dev-wlan0 wifi-p2p  disconnected     --
eth0          ethernet  unavailable      --
can0          can       unmanaged        --

CAN-Interfaces (z. B. can0 für MCP2515-Chips, oder USB Koppler) sind von der Bookworm-Änderung betroffen, da sie früher über ifupdown liefen. Hier die Schritte für beide Methoden.

Die empfohlene Methode in Bookworm – deklarativ, stabil, systemd-integriert. Schritte:

1. **Hardware aktivieren**: Editiere ''/boot/config.txt'' (z. B. für MCP2515):
   ''code
   dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=8000000,interrupt=25
   ''
   Passe Frequenz/Interrupt an deine Hardware an.
2. **Konfigurationsdateien erstellen**:
   - ''/etc/systemd/network/25-can.network'' (Bitrate, Restart):
     ''code
     [Match]
     Name=can*
     [CAN]
     BitRate=1M
     RestartSec=0.1s
     [Link]
     RequiredForOnline=no
     ''
   - ''/etc/systemd/network/99-can-link.link'' (Queue für hohe Last):
     ''code
     [Match]
     OriginalName=can*
     [Link]
     TransmitQueueLength=1024
     ''
3. **Aktivieren**: 
   ''code
   sudo systemctl enable --now systemd-networkd
   sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger
   ''
   Reboot erforderlich.
4. **Prüfen**:
   ''code
   ip link show can0  # Zeigt qlen 1024
   networkctl status can0  # Zeigt Bitrate 1M
   ''

RPi CAN Setup systemd.network Docs.

Für Rückwärtskompatibilität. Schritte:

1. **Installieren**: 
   ''code
   sudo apt install ifupdown
   ''
2. **Konfigurieren**: Erstelle ''/etc/network/interfaces.d/can0'':
   ''code
   auto can0
   iface can0 inet manual
   pre-up /sbin/ip link set can0 type can bitrate 1000000
   up /sbin/ifconfig can0 up
   post-up /sbin/ip link set can0 txqueuelen 1024
   down /sbin/ifconfig can0 down
   ''
3. **Aktivieren**: 
   ''code
   sudo ifup can0
   ''
4. **Prüfen**: 
   ''code
   ifconfig can0
   ip link show can0
   ''

Nachteil: Weniger integriert, potenziell langsamere Boots CANbus Guide.

TBD Bei Upgrades von Bullseye: Entferne alte /etc/network/interfaces-Dateien, migriere zu .network-Format. Teste in einer VM, um Netzwerkbrüche zu vermeiden Medium Migration Story.

Hier sind die wichtigsten Tools für Diagnose und Management, mit Beispielen und Anwendungsfällen:

• Für systemd-networkd:
  1. networkctl list: Übersicht aller Interfaces (z. B. can0 configured).
  2. networkctl status <iface>: Details zu Bitrate/Status (z. B. can0 Bitrate).
  3. systemd-analyze: Boot-Zeiten-Analyse für Netzwerk-Verzögerungen.
• Für NetworkManager:
  1. nmcli device: Geräte-Status (z. B. wlan0 connected).
  2. nmcli connection show: Verbindungs-Details (IPs, DNS).
  3. nmtui: Text-UI für headless Setups.
  4. nm-connection-editor: GUI für Desktop.
• Allgemein:
  1. ip link show <iface>: Low-Level-Status, Queues.
  2. ip addr show <iface>: IPs und Adressen.
  3. ls /etc/systemd/network/: Configs anzeigen networkctl Docs NM Docs Arch Wiki.

Demo: Führe nmcli connection add und networkctl status can0 live aus.

Debugging ist essenziell für Netzwerkprobleme. Hier die wichtigsten Log-Tools:

• journalctl: Systemd-Logs. Nutze:
  1. journalctl -u systemd-networkd: Logs für systemd-networkd (suche “Link UP”, Errors wie “Failed to bring up”).
  2. journalctl -u NetworkManager: Logs für NM.
  3. Achten auf: Timestamps (-S “5 minutes ago”), Prioritäten (-p err für Errors), Units (-u). Live-Monitoring mit –follow.
• dmesg: Kernel-Logs. Nutze:
  1. dmesg | grep can: CAN-Treiber-Init (z. B. “MCP2515 initialized” oder “No carrier”).
  2. Achten auf: Zeitstempel (seit Boot), Level (-l err für Errors).
• Andere Stellen:
  1. /var/log/syslog: Allgemeine Logs.
  2. /var/log/kern.log: Kernel-Logs.
  3. systemctl status <dienst>: Kurze Übersicht.
  4. journalctl -b: Logs seit letztem Boot journalctl Docs dmesg Docs Debian Journal.

Demo: Simuliere einen Error (z. B. falsche Bitrate), zeige Logs: code journalctl -u systemd-networkd -p err dmesg | grep can

Tipp: journalctl –vacuum-time=2weeks zum Log-Aufräumen.

In Bookworm laufen NetworkManager (WLAN/Ethernet) und systemd-networkd (headless/CAN) oft parallel, was Konflikte verursachen kann. Häufige Probleme:

• Konflikte bei Interfaces: Z. B. eth0 als configuring in networkctl, aber unavailable in nmcli – beide Manager greifen zu.
• Symptome: Doppelte IPs, Boot-Verzögerungen (z. B. systemd-networkd-wait-online fail), Interfaces nicht erreichbar.
• Ursachen: Überlappende Konfigurationen (z. B. .network-Datei für eth0 in /etc/systemd/network/). Community-Berichte über Netzwerkbrüche bei Upgrades Medium Story RPi Forum Konflikte.

Lösungen:

• Trenne Interfaces: In /etc/NetworkManager/NetworkManager.conf:

code [keyfile] unmanaged-devices=interface-name:can*

  Danach: ''sudo systemctl restart NetworkManager''.
* **Deaktiviere einen Manager**: Z. B. ''sudo systemctl disable NetworkManager''.
* **Prüfe Konfig-Dateien**: Entferne eth0 aus ''/etc/systemd/network/'':
  ''code
  sudo rm /etc/systemd/network/<eth0-datei>.network
  sudo systemctl restart systemd-networkd
  ''

Demo: Zeige Konflikt aus Rechner-Daten, dann Fix: code nmcli connection add type ethernet ifname eth0 con-name “Wired connection 1”

Kurz: Möglich, aber nicht empfohlen. NetworkManager ist für IP-basierte Netzwerke (WiFi, Ethernet, VPN) optimiert und unterstützt CAN nicht nativ (keine Bitrate/Queue-Optionen). Workaround: Custom-Skripte in /etc/NetworkManager/dispatcher.d/ (z. B. für ip link set can0 type can bitrate 1M), aber das ist kompliziert und unstabil. Community empfiehlt systemd-networkd für CAN, da es low-level-Protokolle besser handhabt. NM sollte CAN als unmanaged markieren Stack Exchange NM Config Docs.

Demo: Zeige Fehlversuch mit nmcli (kein CAN-Support), dann Workaround: code sudo ip link set can0 up type can bitrate 1000000

Tipp: Bleib bei systemd-networkd für CAN-Stabilität.

Hier eine Zusammenfassung aller nützlichen Befehle aus dem Video als Quick-Reference:

DiesesPython Script zeigt, welches Interface von welchem Manager gemanaged wird.

Beispielausgabe

fly@fly-minipad:~$ python3 can.py
System Information:
OS                  : Armbian 25.8.1 bookworm
Kernel              : 5.10.85-v3.0-fly-sunxi
 
Interfaces and Managers:
+---------------+----------------------+--------------------------------+
| Interface     | Manager              | Configuration Source           |
+---------------+----------------------+--------------------------------+
| can           | ifupdown             | /etc/network/interfaces.d/can1 |
| can0          | ifupdown             | /etc/network/interfaces.d/can0 |
| can1          | ifupdown             | /etc/network/interfaces.d/can1 |
| eth0          | Unmanaged or Unknown | None                           |
| eth1          | NetworkManager       | Connection: Wired              |
| inet          | ifupdown             | /etc/network/interfaces        |
| lo            | NetworkManager       | Connection: (externally)       |
| p2p-dev-wlan0 | Unmanaged or Unknown | None                           |
| wlan0         | NetworkManager       | Connection: NoMamsLand         |
+---------------+----------------------+--------------------------------+

can.py

#!/usr/bin/env python3
import subprocess
import re
import os
import glob
from platform import release, system, uname
 
def run_command(cmd):
    result = subprocess.run(cmd, shell=True, capture_output=True, text=True)
    return result.stdout.splitlines()
 
def parse_networkctl():
    networkctl = run_command("networkctl list")
    interfaces = {}
    for line in networkctl[1:]:  # Skip header
        parts = re.split(r'\s+', line.strip())
        if len(parts) >= 5:
            iface, setup = parts[1], parts[-1]
            interfaces[iface] = {"setup": setup, "config": None}
            for f in glob.glob("/etc/systemd/network/*.network"):
                with open(f, "r") as file:
                    if f"Name={iface}" in file.read() or "Name=*" in file.read():
                        interfaces[iface]["config"] = f
    return interfaces
 
def parse_nmcli():
    nmcli = run_command("nmcli device")
    interfaces = {}
    for line in nmcli[1:]:  # Skip header
        parts = re.split(r'\s+', line.strip())
        if len(parts) >= 4:
            iface, state, conn = parts[0], parts[2], parts[3]
            interfaces[iface] = {"state": state, "config": f"Connection: {conn}" if conn != "--" else None}
    return interfaces
 
def check_ifupdown():
    interfaces = {}
    if os.path.exists("/etc/network/interfaces"):
        with open("/etc/network/interfaces", "r") as f:
            for line in f:
                if line.strip().startswith(("iface ", "allow-hotplug ")):
                    parts = line.split()
                    if len(parts) > 1:
                        iface = parts[1] if parts[0] == "allow-hotplug" else parts[2]
                        interfaces[iface] = {"manager": "ifupdown", "config": "/etc/network/interfaces"}
    for file in glob.glob("/etc/network/interfaces.d/*"):
        with open(file, "r") as f:
            for line in f:
                if line.strip().startswith(("iface ", "allow-hotplug ")):
                    parts = line.split()
                    if len(parts) > 1:
                        iface = parts[1] if parts[0] == "allow-hotplug" else parts[2]
                        interfaces[iface] = {"manager": "ifupdown", "config": file}
    return interfaces
 
def print_system_info():
    os_info = "Raspberry Pi OS" if os.path.exists("/etc/rpi-issue") else "Unknown OS"
    with open("/etc/os-release", "r") as f:
        for line in f:
            if line.startswith("PRETTY_NAME="):
                os_info = line.split("=")[1].strip().strip('"')
                break
    kernel = release()
    print(f"System Information:")
    print(f"{'OS':<20}: {os_info}")
    print(f"{'Kernel':<20}: {kernel}")
    print()
 
def print_table(data):
    headers = ["Interface", "Manager", "Configuration Source"]
    max_len = [len(h) for h in headers]
    rows = []
    for iface, info in data.items():
        manager = info.get("manager", "Unmanaged or Unknown")
        config = info.get("config", "None")
        rows.append([iface, manager, config])
        max_len = [max(max_len[i], len(str(col))) for i, col in enumerate([iface, manager, config])]
 
    print("+" + "+".join("-" * (l + 2) for l in max_len) + "+")
    print("|" + "|".join(f" {h:<{max_len[i]}} " for i, h in enumerate(headers)) + "|")
    print("+" + "+".join("-" * (l + 2) for l in max_len) + "+")
 
    for row in sorted(rows, key=lambda x: x[0]):
        print("|" + "|".join(f" {col:<{max_len[i]}} " for i, col in enumerate(row)) + "|")
    print("+" + "+".join("-" * (l + 2) for l in max_len) + "+")
 
def main():
    print_system_info()
    print("Interfaces and Managers:")
 
    networkctl_ifaces = parse_networkctl()
    nmcli_ifaces = parse_nmcli()
    ifupdown_ifaces = check_ifupdown()
 
    all_ifaces = set(networkctl_ifaces.keys()) | set(nmcli_ifaces.keys()) | set(ifupdown_ifaces.keys())
    result = {}
 
    for iface in all_ifaces:
        if iface in ifupdown_ifaces:
            result[iface] = {"manager": "ifupdown", "config": ifupdown_ifaces[iface]["config"]}
        elif networkctl_ifaces.get(iface, {}).get("setup", "") in ["configured", "configuring"]:
            result[iface] = {"manager": "systemd-networkd", "config": networkctl_ifaces[iface]["config"]}
        elif nmcli_ifaces.get(iface, {}).get("state", "") in ["connected", "connecting"]:
            result[iface] = {"manager": "NetworkManager", "config": nmcli_ifaces[iface]["config"]}
        else:
            result[iface] = {"manager": "Unmanaged or Unknown", "config": "None"}
 
    print_table(result)
 
if __name__ == "__main__":
    main()

Weitere Themen: Vorteile von systemd-networkd (automatische Restarts), Nachteile (keine GUI), Alternativen wie Netplan (Ubuntu-fokussiert). Integration mit raspi-config für WiFi, CAN in Docker.

• Raspberry Pi Foren: Bookworm Änderungen, NM vs. systemd, CAN Setup
• Debian Wiki: systemd-networkd Guide
• Stack Exchange: systemd Nutzung
• Medium: Migration Story
• Arch Wiki: Erweiterte Docs
• Hackaday: RPi Netzwerk
• Offizielle RPi-Docs: Netzwerk-Konfig