Supernode

Aus Freifunk Köln, Bonn und Umgebung
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Voraussetzungen

[wikipedia-article]

Benötigte Software

1) [fastd] Mesh-vpn

2) [bmx6] BackboneMeshProtokoll

3) [batman-adv] ClientMeshProtokoll

4) [tinc] Mesh-vpn

5) OS: debian jessie(or whatever you like)

Du benötigst ausserdem:

  • eine private IPv4/IPv6 Adresse und ein Subnetz für die Clients
  • eine IPv4/IPv6 Adresse für das Backbone-Netz

Diese kannst du unter dem Artikel IP_Subnetze selbst zuteilen, oder nachlesen, welches deine sind, wenn es jemand anderes dir schon zuteilte.

(nur bei öffentlichen Supernodes)

Vorbereitungen

In der /etc/sysctl.conf muss folgendes mit einem Editor hinzugefügt werden:

net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.ip_no_pmtu_disc=1
net.ipv4.route.flush=1
net.ipv6.conf.all.forwarding=1
net.ipv6.conf.all.autoconf=0
net.ipv6.conf.all.accept_ra=0
# If Supernode running on USB Stick/FlashCard with low memory, this option prevents swapping until it is definitely needed
vm.swappiness=1 

Danach die /etc/sysctl.conf neu einlesen:

sysctl -p

Für Batman-adv und fastd-Pakete in /etc/apt/apt/sources.list hinzufügen, z.B. so:

echo "deb http://repo.universe-factory.net/debian/ sid main" >>/etc/apt/sources.list

GPG-Key importieren und apt via https ermöglichen:

 gpg --keyserver pgpkeys.mit.edu --recv-key  16EF3F64CB201D9C
 gpg -a --export 16EF3F64CB201D9C | apt-key add -

 apt-get install apt-transport-https

 apt-get update

Batman-adv (compat14 (Hood Bonn))

Installation

Dies sollte auf debian wheezy batman-adv 2013.4.0 installieren.

apt-get install batman-adv-dkms
echo "batman-adv" >> /etc/modules

debian jessie

batman 14 aus folgender quelle installieren:

http://repo.universe-factory.net/debian/ sid main

dann dkms die richtige version beibringen:

dkms remove batman-adv/2013.4.0 --all
dkms --force install batman-adv/2013.4.0

und mit apt-pinning die richtige version für batctl erzwingen, in /etc/apt/preferences.d/batctl.pref:

Package: batctl
Pin: origin repo.universe-factory.net
Pin-Priority: 1000

und apt-get install batctl

Batman-adv (compat15)

Installation

Update and install:

apt-get update
apt-get install git make gcc build-essential linux-headers-$(uname -r) pkg-config libgps-dev libnl-3-dev libjansson-dev fastd libnl-genl-3-dev

Install Batman, batctl and alfred

mkdir /opt/freifunk
cd $_

git clone git://git.open-mesh.org/batman-adv.git
cd batman-adv
git checkout v2016.3
make
make install

cd ../

git clone http://git.open-mesh.org/batctl.git
cd batctl
git checkout v2016.3
make
make install

Wird künftig nicht mehr benötigt. Wer's trotzdem installieren mag:

cd ../

git clone http://git.open-mesh.org/alfred.git
cd alfred
git checkout v2014.4.0
make 
make install

fastd

Installation

 apt-get install fastd curl

Add Directories

mkdir /etc/fastd/mesh-vpn
mkdir /etc/fastd/mesh-vpn/backbone

Konfiguration

"[YOUR SECRET KEY HERE]" sollte dabei durch den fastd-secret-key ersetzt werden. Den Key müsst ihr selbst erstellen. Dies geht mit dem Befehl:

fastd --generate-key

Schreibt am besten euch public und private key woanders noch auf. Wenn ihr den verliert, können Nodes nicht mehr mit euch connecten, solange diese nicht umkonfiguriert werden.

In /etc/fastd/mesh-vpn/fastd.conf folgendes hinzufügen:

/etc/fastd/mesh-vpn/fastd.conf

# Log warnings and errors to stderr
#log level warn;
log level error;

drop capabilities yes;
forward no;
hide ip addresses yes;
hide mac addresses yes;

# Log everything to a log file
#log to "/var/log/fastd-mesh-vpn.log" level debug;
#log to "/var/log/fastd-mesh-vpn.log" level warn;

# Set the interface name
interface "mesh-vpn";
mode tap;

# Support xsalsa20 and aes128 encryption methods, prefer xsalsa20
method "salsa2012+umac";

# Bind to a fixed port, IPv4 only
bind 0.0.0.0:10000;

mtu 1312;
pmtu auto;
secure handshakes yes;

# Secret key generated by 'fastd --generate-key'
secret "[YOUR SECRET KEY HERE]";


# Include peers from the directory 'peers' and set max connections

peer group "backbone" {
  include peers from "backbone";
  peer limit 64;
}


on up sync "./on-up";

# Allows all peers to connect.
on verify async "true";

Optional: Wenn die Node teil einer grösseren Hood werden soll, entsprechende Backbone Node Keys in das Verzeichnis /etc/fastd/mesh-vpn/backbone legen. Vorzuziehen ist aber entweder eine eigene Fastdinstanz oder eine Tinc VPN Verbindung (AES-NI) um sich an eine hood (Layer2 Mesh mit Batman-adv) zu verbinden, dies ist performanter.

Der IP v4-Range bezieht sich auf euren selbst gewählten Bereich, welcher unter https://pad.freifunk.net/p/kbuip dokumentiert ist.

/etc/fastd/mesh-vpn/on-up

#!/bin/sh
/sbin/ip link set dev mesh-vpn address [MacAdresseAusdenken]
/sbin/ip link set dev mesh-vpn up

batctl if add mesh-vpn
batctl it 10000
batctl bl 1
batctl gw_mode server 200MBit/200MBit # anpassen

/sbin/ip rule show | grep 'from 10.0.0.0/8 lookup freifunk'
if [ $? -eq 1 ]; then
  /sbin/ip rule add from 10.0.0.0/8 table freifunk
fi
/sbin/ip route add [lokaleIPv4Range[Ex:10.123.234.0/24]] dev bat0 table freifunk
/sbin/ip route flush cache


on-up ausführbar machen:

chmod +x /etc/fastd/mesh-vpn/on-up

BmxBone Netz

Jetzt müsst ihr euch entscheiden, welches VPN Programm ihr für das BmxBone nutzen wollt:

  • wenn ihr eine CPU mit AES-NI habt, oder eine CPU mit deutlich mehr als 1GHz nehmt tinc
  • wenn ihr eine langsame CPU sub 1GHz oder sogar eine ARM CPU, sollte fastd besser sein

Installation mit tinc

apt-get install tinc bridge-utils make build-essential

Wir müssen bmx6 noch kompilieren:

mkdir /opt/freifunk/
cd $_
git clone git://qmp.cat/bmx6.git
alternative: https://github.com/axn/bmx6.git
cd bmx6
make
make install

Konfiguration

mkdir /etc/tinc/tbmxbone
echo "tbmxbone" >> /etc/tinc/nets.boot  # Dies sagt tinc, dass es das Netz "tbmxbone" starten soll
cd /etc/tinc/tbmxbone
# Public keys der anderen Teilnehmer:
git clone https://github.com/ff-kbu/tbmxbone hosts

Jetzt fehlt noch des eigene Public/Private Keypaar.
Die Keys sollten in /etc/tinc/tbmxbone gespeichert werden.
Den Public-Key in den Namen des Supernodes umbenennen und nach tinc/ kopieren.

tincd -K 4096 -n tbmxbone
cp ./rsa_key.pub hosts/[Supernodename aus tinc Configfile]

Und schliesslich:

cd hosts
git add .
git commit
git push
cd ..

Wir müssen noch die Konfiguration von tinc in /etc/tinc/tbmxbone/tinc.conf schreiben.

tinc.conf

Name=[Supernodenamen]
Device=/dev/net/tun
DirectOnly=yes 
IndirectData=yes 
Broadcast=direct
Cipher=AES-128-CBC
Mode=switch
PingInterval=60
PingTimeout=10
Compression=0 
ConnectTo=gw06
ConnectTo=vpn1

tinc-up

Jetzt müssen wir noch ein Startskript namens /etc/tinc/tbmxbone/tinc-up erstellen: Wichtig: in der datei muss wirklich $INTERFACE stehen. Tinc ersetzt dies automatisch durch das entsprechende interface bei ausführung.

Deine zugeteilten Adressen sind unter https://kbu.freifunk.net/wiki/index.php?title=IP_Subnetze zu finden.

#!/bin/sh
/sbin/ip link set dev $INTERFACE up
# VPN Mesh Interface dem BMX6 Mesh hinzufügen
bmx6 dev=$INTERFACE 
# Default tunneladressen dem tbmxbone zuweisen
bmx6 -c tunDev=Default /tun4Address=[BMXipv4Adresse] /tun6Address=[BMX6ipv6Adresse] 
# Feste Tunnel MTU von 1366 einstellen
bmx6 -c tunMtu=1366
# Lokales v4&v6 Netz announcen
bmx6 -c tunIn=localv4 /n=[DeinLokalesIPv4Netz] /b=100000000
bmx6 -c tunIn=localv6 /n=[DeinLokalesIPv6Netz] /b=100000000
# Defaultroute für v4 suchen
bmx6 -c tunOut=v4Default /network=0.0.0.0/0 /maxPrefixLen=3 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200 
# Gateway für v4 präferieren
#bmx6 -c tunOut=v4Defaultgw06 /network=0.0.0.0/0 /maxPrefixLen=0 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200 /gwName=gw06 /rating=1000000
# Defaultroute für v6 suchen
bmx6 -c tunOut=v6Default /network=::/0 /maxPrefixLen=64 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200
# Routen für lokale v4 und v6 Netze suchen
bmx6 -c tunOut=ffv4 /network=10.0.0.0/8 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200
bmx6 -c tunOut=ffv6 /network=fd00::/8 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200


Auch diese Datei muss ausführbar gemacht werden:

chmod +x /etc/tinc/tbmxbone/tinc-up

Danach sollte der Ordner etwa so aussehen:

$:/etc/tinc/tbmxbone# ls 
hosts
rsa_key.priv
rsa_key.pub
tinc.conf
tinc-up

Installation (fastd)

Zuerst müssen wir bmx6 kompilieren:

apt-get install build-essential make fastd
mkdir /opt/freifunk/
cd /opt/freifunk/
git clone https://github.com/axn/bmx6.git
cd bmx6
make build_all # this reports some erros, go ahead anyway
make install

Nun bauen wir das FastdInterface:

mkdir /etc/fastd/fbmxbone
cd /etc/fastd/fbmxbone
nano fastd.conf

Inhalt der Konfigdatei (ihr müsst euch einen eigenen Key mit fastd --generate-key, wenn ihr nicht für andere erreichbar sein wollt, müsst ihr den Key euch auch nicht merken):

/etc/fastd/fbmxbone/fastd.conf

bind 0.0.0.0 port 10042;

drop capabilities yes;
forward no;
hide ip addresses yes;
hide mac addresses yes;

peer group "ffrl" {
  include peers from "ffrl";
  peer limit 1;
}
peer group "backbone" {
  include peers from "backbone";
  peer limit 1;
}

interface "fbmxbone";

log to syslog level warn;

method "salsa2012+umac";
mode tap;
mtu 1406;

on up sync "./on-up";
on verify async "true";

pmtu auto;

secret "PUT IN SIKRIT KEY IN HERE";
secure handshakes yes;

Jetzt clonen wir aus dem Git-Repo die PublicKeys der Knoten:

cd /opt/freifunk/
git clone https://github.com/ff-kbu/fbmxbone

Und kopieren diese noch per Hand in die einzelnen Keyverzeichnisse (verbessern):

mkdir ffrl
mkdir backbone
cp fbmxbone/* backbone/
mv backbone/gw06 ffrl/

Und brauchen noch ein on-up Skript (/etc/fastd/fbmxbone/on-up):

#!/bin/sh
/sbin/ip link set dev fbmxbone address [MAC ADDY AUSDENKEN]
/sbin/ip link set dev fbmxbone up
bmx6 dev=fbmxbone
bmx6 -c tunDev=Default /tun4Address=[BMXipv4Adresse] /tun6Address=[BMX6ipv6Adresse]
bmx6 -c tunIn=localv4 /n=[DeinLokalesIPv4Netz] /b=100000000
bmx6 -c tunIn=localv6 /n=[DeinLokalesIPv6Netz] /b=100000000
bmx6 -c tunOut=v4Default /network=0.0.0.0/0 /maxPrefixLen=3 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200 
#bmx6 -c tunOut=v4Defaultgw06 /network=0.0.0.0/0 /maxPrefixLen=0 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200 /gwName=gw06 /rating=1000000
bmx6 -c tunOut=v6Default /network=::/0 /maxPrefixLen=64 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200
bmx6 -c tunOut=ffv4 /network=10.0.0.0/8 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200
bmx6 -c tunOut=ffv6 /network=fd00::/8 /hysteresis=30 /tableRule=50000/200

Und mittlerweile klar, ausführbar machen:

chmod +x /etc/fastd/fbmxbone/on-up

Routing

Wir brauchen policy based routing:


echo "200 freifunk" >> /etc/iproute2/rt_tables

fastd's on-up, /etc/network/interfaces.d/bat0 und/oder tinc-up erledigen den Rest.

IPv4 DHCP

Installation

apt-get install isc-dhcp-server

Konfiguration

Nun ändern wir die Konfiguration in /etc/dhcp/dhcpd.conf:

option domain-name "mesh.kbu.freifunk.net";
option domain-name-servers [Supernode IPv4], [INSERT YOUR PREFERRED IPV4 DNS], 213.73.91.35;

default-lease-time 150;
max-lease-time 720;
authoritative;


subnet 10.X.X.X netmask Y.Y.Y.Y { # Die Range der Hood
	range 10.X.Y.10 10.X.Z.254; # Eure IPv4 Range
	option routers [Supernode IP Adresse];
}

IPv6

Installation

apt-get install radvd

Konfiguration /etc/radvd.conf

interface bat0

{
 AdvSendAdvert on;
 MaxRtrAdvInterval 200;
 prefix [GlobaleIPv6Range des Supernodes] {
 };
 RDNSS [ULA IPv6 address of Supernode, your preferred ipv6 DNS-Server] {
 }; 
 prefix [ULA IPv6 range der Supernode (z.B. fdd3::/64)] {
  };

};

UDP-Queue Größe

Durch Broadcasts können können auf Supernodes kurzzeitig hohe Lastspitzen enstehen. In der aktuellen batman-adv-Version wird jedes Broadcast-Paket zudem 3x auf jedem Link versendet. Die vergleichweise hohe Datenrate von 100MBit/s zwischen Supernodes bewirkt darüber hinaus, dass broadcast-Pakete mit 100MBit/s eingehen können, während sie gleichzeitig an alle Nodes gesendet werden müssen.

Linux-Distributionen sehen per Default Queue-Größen im Bereich von 128 KB vor (http://www.cyberciti.biz/faq/linux-tcp-tuning/). Supernodes sind somit nicht in der Lage entsprechende Lastspitzen zu puffern und während Idle-Times zu versenden. Läuft die UDP-Queue über, so loggt fastd:

2013-03-30 12:32:01 +0100 --- Warning: sendmsg: Resource temporarily unavailable
2013-03-30 12:32:01 +0100 --- Warning: sendmsg: Resource temporarily unavailable
2013-03-30 12:32:01 +0100 --- Warning: sendmsg: Resource temporarily unavailable
2013-03-30 12:32:01 +0100 --- Warning: sendmsg: Resource temporarily unavailable
2013-03-30 12:32:01 +0100 --- Warning: sendmsg: Resource temporarily unavailable

Jeder Log-Eintrag entspricht einem Paket, dass nicht enqueued werden konnte und damit verworfen wurde. Die Queue-Größen können via systctl angepasst werden (http://wwwx.cs.unc.edu/~sparkst/howto/network_tuning.php). Auf fastd2 wird zur Zeit verwendet:

#/etc/sysctl.conf
net.core.rmem_max=83886080
net.core.wmem_max=83886080
net.core.rmem_default=83886080
net.core.wmem_default=83886080

Das System verfügt dadurch über 80MB Speicher für Queues. Per default stehen ebenfalls 80MB zur Verfügung. Die konfigurierten 80MB reichen aus, um die 100MBit/s Verbindung über mehrere Sekunden auszulasten und Lastspitzen abzufangen.

DNS-"Server"

Supernodes betreiben Caching-DNS-Forwarder. Hierzu wird unbound verwendet

Installation

apt install unbound

Adressen

Das Setup unterscheidet zwischen v4 und v6.

/etc/unbound/unbound.conf

server:
# you might have to remove the auto-trust-anchor-file option if defined elsewhere
       auto-trust-anchor-file: "/var/lib/unbound/root.key"
       interface: [ULA ipv6 des supernodes]
       access-control: [public ipv6 Range KBU]  allow
       access-control: [ULA ipv6 Range KBU] allow
       interface: [ipv4 des Supernodes]
       access-control: [IPv4 Range KBU] allow
       verbosity: 1
 forward-zone:
     name: "."
     forward-addr: [your Favorite v4 DNS IP], [anotherone]
     forward-addr: [your Favorite v6 DNS IP], [anotherone]

DHCP Client Leases in eine RAMdisk flüchtig speichern

echo "tmpfs /var/lib/dhcp/ tmpfs defaults,size=10% 0 0" >> /etc/fstab

Logrotate auf die letzte Stunde umstellen

Mehr braucht es nicht im Betrieb

Hierzu in /etc/logrotate.conf folgendes ändern:

"weekly" in "hourly" ändern
"rotate 4" in "rotate 0" ändern

cronJob hinzufügen

mit crontab -e Editor aufrufen und folgende Zeile hinzufügen:

* */1 * * * nice -n 20 logrotate /etc/logrotate.conf >/dev/null 2>&1

Preinstall

apt install uml-utilities

Interfaces in /etc/network/interfaces.d/bat0 definieren

auto bat0
iface bat0 inet static
  hwaddress ether [noch eine MACADRESSE AUSDENKEN]
  address [ipv4 des Supernodes]
  netmask [Netzmaske der Hood]
  pre-up  modprobe batman-adv && tunctl -t mesh-vpn && batctl if add mesh-vpn
  post-up ip rule add iif bat0 table freifunk
  pre-down ip rule del iif bat0 table freifunk

iface bat0 inet6 static
  address [GLOBAL IPv6 des Supernodes]
  netmask 64
  # Routes
  # Note: route del not needed - shutting down the interfaces removes routes anyway
  post-up ip -6 addr add fdd3:5d16:b5dd:1016::1/64 dev bat0
  post-up ip -6 route add fdd3:5d16:b5dd:1016::/64 dev bat0
  post-up ip -6 route add fdd3:5d16:b5dd:1016::/64 dev bat0 table freifunk
  post-up ip -6 route add [IPv6 Range der Supernode] dev bat0
  post-up ip -6 route add [IPv6 Range der Supernode] dev bat0 table freifunk

  # Rules (iif: routed traffic, from: traffic from the supernode)
  post-up ip -6 rule add iif bat0 table freifunk
  post-up ip -6 rule add from [GLOBAL IPv6 Range des Exits] table freifunk
  pre-down ip -6 rule del iif bat0 table freifunk
  pre-down ip -6 rule del from [GLOBAL IPv6 Range des Exits] table freifunk

IP-Tables Firewall

Hier wollen wir nur die schlimmsten Routingfuckups verhindern, es soll nichts über z.B. eth0 rausgeforwardet werden können.

Installation

apt install iptables-persistent

Inhalt /etc/iptables/rules.v4

-A FORWARD -i bat+ -o bmx+ -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --clamp-mss-to-pmtu
-A FORWARD -i bmx+ -o bat+ -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --clamp-mss-to-pmtu

Inhalt /etc/iptables/rules.v6