Den Raspberry Pi mit einer festen IP-Adresse ausstatten

Eine statische IP-Adresse (auch feste IP-Adresse genannt) ändert sich im Gegensatz zu einer dynamischen IP-Adresse nicht. Der Einplatinencomputer Raspberry Pi braucht immer dann eine statische IP-Adresse, wenn man über einen längeren Zeitraum mit anderen Geräten auf ihn zugreifen will. Dies bezieht sich sowohl auf die private IP-Adresse des Raspberry Pis, die den Rechner innerhalb des lokalen Netzwerks verortet, als auch auf die öffentliche IP-Adresse des Netzwerks, über die der Raspberry Pi via Internet erreichbar ist (etwa, wenn er als Server genutzt wird). Doch wie vergibt man an den Raspberry Pi eine IP-Adresse, die stets gleich bleibt? Wir erklären, welche Möglichkeiten es gibt, eine feste IP-Adresse mit dem Raspberry Pi zu verknüpfen.

Für viele Projekte mit dem kleinen Computer ist es sinnvoll bzw. notwendig, den Raspberry Pi mit einer festen IP-Adresse zu versehen. Doch bevor wir näher auf den Nutzen einer solchen statischen IP-Adresse beim Raspberry Pi eingehen, werden zunächst die Unterschiede zwischen der Adressierung des Rechners im privaten (lokalen) Netz und im öffentlich zugänglichen Internet erläutert. Private und öffentliche IP-Adressen darf man nicht miteinander verwechseln.

Adressierung des Raspberry Pis im LAN via privater IP-Adresse

Innerhalb eines lokalen Netzwerks (auch Local Area Network oder kurz LAN) verteilt ein Router Daten an die verschiedenen Geräte. Auch für die IP-Adressvergabe ist der Router zuständig – genauer gesagt der DHCP-Server, der im Router integriert ist. Das DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) vergibt z. B. freie IP-Adressen automatisch an entsprechende Geräte. Computer, Smart-TV, Smartphone oder eben ein Raspberry Pi erhalten so eine Adresse, über die sie mit anderen Geräten kommunizieren können. Alle Geräte sind hierbei über ihre sogenannte MAC-Adresse eindeutig identifizierbar.

Da die IP-Adressen in einem privaten Netzwerk mit DHCP individuell vergeben werden und die Kopplung von Geräten an eine IP-Adresse nur innerhalb Ihres lokalen Netzwerks Gültigkeit besitzt, spricht man hier von privaten IP-Adressen. In der Standardeinstellung erhält auch der Raspberry Pi seine IP-Adresse über den DHCP-Server. Die private IP-Adresse der einzelnen Geräte kann dabei allerdings wechseln, was u. a. von der Konfiguration des DHCP-Servers abhängt.

Um den Raspberry Pi im eigenen LAN ständig unter derselben Adresse erreichen zu können, müssen Sie ihn mit einer statischen privaten IP-Adresse versehen. Eine solche feste IP-Adresse für den Raspberry Pi bietet sich etwa für die Fernwartung des Rechners mit dem Netzwerkprotokoll SSH (Secure Shell) an: Wenn Sie ein SSH-Programm installiert haben, können Sie hiermit den Raspberry Pi über einen anderen Rechner per SSH-Client fernsteuern. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Sie für die Bedienung nicht mehr separat einen Monitor und Eingabegeräte anzuschließen brauchen. Solange der Mini-Computer allerdings nur über eine dynamische private IP-Adresse verfügt, müssen Sie dessen aktuelle IP-Adresse bei jedem SSH-Zugriff erneut heraussuchen und diese mit dem SSH-Client verknüpfen – mit einer statischen privaten IP-Adresse umgehen Sie dies.

Essenziell ist eine feste private IP-Adresse für Ihren Raspberry Pi dann, wenn Sie diesen als Server im LAN einsetzen möchten. Falls der Raspberry-Pi-Server aber auch außerhalb des lokalen Netzwerks kontinuierlich erreichbar sein soll, müssen Sie ihm eine weitere feste Adresse zuweisen, über die der Server im Internet ansprechbar ist. Hier hilft beispielsweise ein Internetanschluss mit statischer öffentlicher IP-Adresse oder ein DDNS-Dienst.

Adressierung des Raspberry Pis im Internet via öffentlicher IP-Adresse oder DDNS

Soll der Raspberry Pi als Server über das Internet erreichbar sein, kommt die öffentliche IP-Adresse seiner Internetverbindung ins Spiel. Die meisten Internetzugänge verfügen über eine dynamische IP-Adresse, die sich nach jedem Neustart und zumeist spätestens nach ca. 24 Stunden ändert. Damit ändert sich die öffentliche IP-Adresse, unter der der Raspberry-Pi-Server zu erreichen ist. Wenn Sie Ihren Raspberry Pi als ownCloud-Server oder in einer anderen Server-Form einsetzen möchten, stellt sich folgendes Problem: Sobald der Server eine neue IP-Adresse erhält, lässt sich diese nur im LAN nachvollziehen. Wenn Sie sich außerhalb des lokalen Netzwerks befinden, wissen Sie somit nicht, unter welcher Adresse der Server nun erreichbar ist. Die Lösung ist eine feste IP-Adresse. Die einfachste Variante wäre hier die Nutzung eines Internetanschlusses mit einer statischen öffentlichen IP-Adresse. Dieser ist allerdings meist recht kostspielig und wird auch nicht von allen Internetdienstanbietern angeboten. Eine andere Lösung ist die Anwendung von dynamischem DNS (DDNS). Hierbei wird Ihre dynamische öffentliche IP-Adresse mit einem Domain-Namen verknüpft. Sobald sich die IP-Adresse ändert, leitet ein Programm immer die neue Adresse an den Domain-Namen weiter und macht diesen somit dauerhaft im Internet verfügbar. Wenn man nun einen Server auf dem Raspberry Pi mit dem Domain-Namen verknüpft, ist dieser permanent online erreichbar. Es gibt kostenlose und kostenpflichtige DDNS-Dienste. Bevor Sie sich für einen entscheiden, sollten Sie zunächst prüfen, ob und welche DDNS-Anbieter Ihr Router überhaupt unterstützt. Besitzer eines Fritz!Box-Routers können außerdem die interne DDNS-Funktion der Fritz!Box nutzen.

Viele Router unterstützen die Möglichkeit, einzelne Geräte innerhalb des lokalen Netzwerks mit einer festen IP-Adresse auszustatten. So können Sie z. B. mit einem Fritz!Box-Router einstellen, dass bestimmte Geräte immer dieselbe IP-Adresse erhalten. Aber auch diverse andere Router unterstützen eine solche Funktion und lassen sich so für die Verknüpfung des Raspberry Pis mit einer festen IP-Adresse nutzen.

Bei jedem Router wird eine feste IP-Adresse für den Raspberry Pi etwas anders eingerichtet. Das grundlegende Prinzip ist aber immer dasselbe: Sie öffnen die Benutzeroberfläche des Routers in Ihrem Browser; über die manuelle IP-Konfiguration verknüpfen Sie die MAC-Adresse des Raspberry Pis mit einer IPv4-Adresse Ihres LANs. Meist existiert hierfür eine Checkbox in der Router-Oberfläche. Über diese aktivieren Sie, dass die IP-Adresse, die Ihnen automatisch zugewiesen wurde, ab sofort immer verwendet werden soll.

Raspbian Jessie bzw. Jessie Lite – die momentan aktuellen Raspbian-Betriebssysteme – verfügen über einen DHCP Client Daemon (DHCPCD), der mit DHCP-Servern von Routern kommunizieren kann. Über die Konfigurationsdatei des DHCP Client Daemons lässt sich die private IP-Adresse eines Rechners wechseln und langfristig festlegen. Im Folgenden vergeben Sie an den Raspberry Pi eine feste IPv4-Adresse mit 32 Bit (nicht zu verwechseln mit einer IPv6-Adresse, die über 128 Bit verfügt). Bevor Sie mit der Zuteilung einer statischen privaten IP-Adresse für den Raspberry Pi beginnen, prüfen Sie aber zunächst über den folgenden Befehl, ob DHCPCD bereits aktiviert ist:

Sollte dies nicht der Fall sein, aktivieren Sie den DHCPC wie folgt:

Nun stellen Sie sicher, dass die Konfiguration der Datei /etc/network/interfaces den ursprünglichen Status besitzt. Hierfür muss bei den Schnittstellen die Konfiguration „iface“ auf „manual“ stehen.

Mit der Bearbeitung des aktivierten DHCPCDs beginnen Sie, indem Sie die Konfigurationsdatei /etc/dhcpcd.conf öffnen und folgendes Kommando ausführen:

Nun nehmen Sie die Konfiguration der festen IP-Adresse vor. Wenn Ihr Raspberry Pi via Ethernet/Netzwerkkabel mit dem Internet verbunden ist, leiten Sie das Kommando mit „interface eth0“ ein; sollte dies über WLAN geschehen, nutzen Sie hingegen den Befehl „interface wlan0“.

Für die Zuweisung einer IP-Adresse an den Raspberry Pi verwenden Sie daraufhin das Kommando „static ip_address=“, gefolgt von der gewünschten IPv4-Adresse und dem Zusatz „/24“ (eine Abkürzung der Subnetzmaske 255.255.255.0). Wenn Sie den Rechner beispielsweise mit der IPv4-Adresse 192.168.0.4 verknüpfen möchten, muss das Kommando „static ip_address=192.168.0.4/24“ lauten. Dabei ist selbstverständlich zu beachten, dass die verwendete Adresse noch nicht anderweitig genutzt wird. Genauso wenig darf sie sich im Adresspool eines DHCP-Servers befinden.

Anschließend müssen Sie noch die Adresse Ihres Gateways und Domain-Name-Servers festlegen (für gewöhnlich ist beides der Router). An die Gateway-Adresse wendet sich der Raspberry Pi, wenn eine IP-Adresse, an die er etwas senden will, außerhalb der Subnetzmaske liegt (im Beispiel also außerhalb des Bereichs 192.168.0). Im nachstehenden Kommando wird für Gateway und DNS-Server exemplarisch die IPv4-Adresse 192.168.0.1 verwendet. Der komplette Befehl sieht dann in unserem Beispiel (in dem ein Netzwerkkabel für die Internetverbindung genutzt wird) so aus:

Die oben stehenden Kommandozeilen passen Sie an die IPv4-Adressen an, die Sie für den Raspberry Pi anwenden möchten bzw. die Ihr Router besitzt. Speichern Sie die Änderungen per „Strg + O“ und betätigen Sie danach die Eingabetaste. Mit „Strg + X“ schließen Sie die Konfigurationsdatei. Durch einen Neustart werden die neu vergebenen statischen IP-Adressen im Netzwerk übernommen:

Nun lässt sich mit einem Ping-Kommando überprüfen, ob der Raspberry Pi mit seiner neuen IP-Adresse im Netzwerk erreichbar ist:

Ob die Verknüpfung der IP-Adresse erfolgreich war, sehen Sie daran, dass Sie ihn unter der neu vergebenen IP-Adresse mit einem Ping erreichen können.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass es grundlegend zwei verschiedene IP-Adressen gibt, die in Bezug auf den Raspberry Pi (und Projekte mit diesem) von Bedeutung sind: die private IP-Adresse des Raspberry Pis innerhalb des lokalen Netzwerks sowie die öffentliche IP-Adresse der Internetverbindung.

Eine statische private IP-Adresse wird vor allem dann notwendig, wenn man einen Raspberry Pi als Server nutzen möchte. Wer häufiger auf den kleinen Computer via SSH zugreift, sollte ihm jedoch genauso eine feste Adresse zuweisen. Die obenstehenden Möglichkeiten zeigen, dass dies mit relativ einfachen Mitteln gelingt.

Etwas komplizierter gestaltet sich die Zuweisung einer festen öffentlichen Adresse, mit der man über das Internet auf den Raspberry Pi zugreifen kann. Diese ist nötig, um z. B. einen auf dem Raspberry Pi installierten Server immer online ansprechbar zu halten. Die meisten Internetzugänge verfügen aber nur über eine dynamische öffentliche IP-Adresse, mit der dies nicht möglich ist. Da eine statische Adresse nicht von allen Internetprovidern angeboten wird (und wenn, dann meist vergleichsweise kostspielig), stellt ein DDNS-Dienst die beste Lösung dar. Hier müssen Sie aber darauf achten, in welcher Form Ihr Router dynamisches DNS unterstützt.