如何在Ubuntu中設定固定IP位址｜新手指南與故障排除指南

1. 什麼是固定IP位址？

固定IP位址的基本概念

IP位址是用於識別網路中每個裝置的唯一編號。在大多數網路環境中，會使用DHCP（動態主機配置協定）動態分配IP位址，但在某些特定用途下，使用「固定IP位址」會更有效率。固定IP位址即使裝置重新連線，也會保持相同的位址，因此可以始終透過固定位址進行存取。

固定IP位址的優點

固定IP位址的主要優點包括以下幾點：

穩定的連線：即使重新連線或重新啟動，仍然會使用相同的位址，因此對於伺服器、印表機、網路儲存設備（NAS）等裝置來說，可以提供穩定的連線。
簡化存取管理：遠端存取和埠轉送設定更容易。例如，在設定SSH或遠端桌面連線時，使用相同的IP位址可簡化設定過程。
提高網路安全性：透過固定IP位址，更容易限制特定裝置的存取權限，增強安全性管理。

2. 在Ubuntu中設定固定IP位址的準備

檢查正在使用的Ubuntu版本

首先，由於Ubuntu版本不同，設定固定IP位址的步驟可能有所差異，因此需要先確認目前的Ubuntu版本。使用以下指令檢查版本資訊：

lsb_release -a

Ubuntu 17.10之後版本引入了Netplan作為網路設定工具。Netplan使用YAML格式的設定檔，簡化網路設定過程。

檢查與安裝Netplan

要確認是否已安裝Netplan，可以使用以下指令：

netplan --version

如果Netplan尚未安裝，可以使用以下指令進行安裝：

sudo apt install netplan.io

至此，已完成設定固定IP位址的準備工作。

3. 使用Netplan設定固定IP位址的步驟

建立YAML檔案

要透過Netplan設定固定IP，首先需要建立設定檔案。這些設定檔案通常儲存在/etc/netplan/目錄下，檔名可自行決定，但建議以數字開頭，例如「99-config.yaml」。使用以下指令建立檔案並打開編輯器：

sudo nano /etc/netplan/99-config.yaml

編輯YAML檔案

接著，在建立的YAML檔案中填入固定IP的設定。

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    enp3s0:
      dhcp4: false
      addresses: [192.168.1.100/24]
      gateway4: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses: [8.8.8.8, 1.1.1.1]

enp3s0是網路介面的名稱。可使用ip addr指令檢查正確的介面名稱。
addresses欄位填入希望設定的固定IP位址，並指定子網路遮罩（例如：192.168.1.100/24）。
gateway4指定路由器的IP位址。
nameservers設定DNS伺服器地址，通常可使用Google DNS（例如：8.8.8.8）。

保存與套用設定

儲存檔案後，執行以下指令應用設定：

sudo netplan apply

這樣一來，網路會重新配置並套用固定IP位址。

4. 設定的確認與故障排除

確認設定的方法

要確認設定是否正確套用，可以使用以下指令：

ip addr show enp3s0

此指令會顯示enp3s0介面分配的IP位址，藉此確認設定是否成功。

常見錯誤及其解決方法

縮排錯誤
YAML檔案非常重視縮排（行首的空格）。如果縮排錯誤，會導致設定錯誤並顯示「Error in network definition」。此時，請檢查行首空格是否正確對齊。

網路連線不穩定
設定固定IP位址後，如果網路連線不穩定，通常是IP位址重複導致的問題。請確認網路中沒有其他設備使用相同的IP位址，並在需要時更改設定。

5. 進階應用：多網路介面與橋接設定

設定多個網路介面

某些網路環境需要使用多個網路介面，並分別分配不同的IP位址。透過Netplan，可以同時設定多個介面。以下為設定範例：

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    enp3s0:
      dhcp4: false
      addresses: [192.168.1.100/24]
    enp4s0:
      dhcp4: false
      addresses: [192.168.2.100/24]

此設定為enp3s0和enp4s0兩個介面分配不同的IP位址。

設定VLAN與橋接連線

VLAN和橋接連線在虛擬機或容器環境中特別有用。透過Netplan，可以輕鬆設定橋接連線。以下為設定範例：

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: false
  bridges:
    br0:
      interfaces: [eth0]
      addresses: [192.168.1.50/24]
      gateway4: 192.168.1.1

此設定將eth0介面連接到橋接br0，並分配固定IP位址。

6. 設定固定IP位址時的注意事項

避免IP位址重複

設定固定IP位址時，需確保網路內沒有其他裝置使用相同的IP位址。如果發生位址重複，會導致通訊問題，並使網路連線不穩定。建議在設定前先確認網路中正在使用的IP位址。

檢查網路配置

子網路遮罩和閘道設定會根據網路配置而變動。如果遮罩設定錯誤，可能無法與同一網路內的裝置進行通訊。請在設定前與路由器或網路管理員確認正確的參數。

7. 結論

本文詳細介紹了如何在Ubuntu中設定固定IP位址，從基本概念到進階應用和故障排除。無論是初學者還是有經驗的使用者，都可以透過本文的步驟輕鬆完成設定，並提高網路管理的穩定性和安全性。如果在操作過程中遇到問題，可以參考常見錯誤部分或尋求進一步的技術支援。