h1. Mes travaux perso relatifs à Tetaneutral

Auteur : Id2ndR

h2. Virtualisation

Au dessus, de libvirt, je fais tourner quelques VM sur ma machine Zbox ID18 http://www.ldlc.com/fiche/PB00158714.html : Celeron double cœurs supportant le VT, avec 8Go de RAM

h2. OpenWRT

Je possède un TP-Link WDR3600 gigabit et double bande N. Il tourne sous Barrier Breaker 14.04.

Objectifs :
- connecter le routeur à Internet via une connexion 4G
- sortir sur une VM tournant sur ma machine à Tetaneutral, pour avoir un accès réseau complet (IP fixe, IPv6, téléphonie SIP, pas de bridage ni de modification du flux via les proxys transparents)
- brancher un téléphone IP ethernet (offre Plug&Phone d'OVH) qui passe dans le VPN, et qui fonctionne normalement sans aucune configuration

h3. 4G

Inspiré de http://wiki.openwrt.org/doc/howto/usb.tethering
<pre>
root@OpenWrt:~# opkg update
root@OpenWrt:~# opkg install kmod-usb-net-rndis
root@OpenWrt:~# insmod usbnet
root@OpenWrt:~# insmod cdc_ether
root@OpenWrt:~# insmod rndis_host
root@OpenWrt:~# ifconfig usb0
usb0 Link encap:Ethernet HWaddr 02:34:68:55:02:03
BROADCAST MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B)
</pre>
Dans Luci, Network > Interfaces : créer une interface nommée 4G exploitant l'interface usb0, en client dhcp

Pinguer depuis le routeur.

h3. OpenVPN

Mise en place :
* Certificat SSL du serveur (VM) : généré par CA-Cert (je n'ai jamais pu faire marcher le VPN sur OpenWRT avec un certificat auto-signé)
* Certificat d'un certificat client : généré avec easy-rsa (build-ca, build-key-server, build-key). Remarque : il n'est pas nécessaire que ces certificats soient issues du certificat du serveur vérifié à la connexion, car le serveur connaît son référentiel de clef, indépendament du certificat serveur présenté sur le port d'écoute.
* Configuration du serveur :
<pre>
id2ndr@id2ndr-vm: ~$ cat /etc/openvpn/id2ndr.conf
##################################
dev tun
proto udp
port 1194

ca /etc/openvpn/easy-rsa/keys/class3.crt
cert /etc/openvpn/easy-rsa/keys/id2ndr.toulan.fr.crt
key /etc/openvpn/easy-rsa/keys/id2ndr.toulan.fr.key
dh /etc/openvpn/easy-rsa/keys/dh1024.pem

user nobody
group nogroup
server 10.9.0.0 255.255.255.0

persist-key
#persist-tun

keepalive 10 100

status /var/log/openvpn-status.log
verb 3
client-to-client

#push "redirect-gateway def1"
#set the dns servers
#push "dhcp-option DNS 8.8.8.8"
#push "dhcp-option DNS 8.8.4.4"
push "redirect-gateway def1"
push dhcp-option DNS 91.224.149.254

log-append /var/log/openvpn
comp-lzo adaptive
</pre>

* Installation du client :
<pre>
root@OpenWrt:~# opkg update; opkg install openvpn-openssl
root@OpenWrt:~# uci set openvpn.custom_config.enabled=1
root@OpenWrt:~# uci commit
root@OpenWrt:~# cat /etc/openvpn/my-vpn.conf
dev tun
client
#proto tcp
proto udp
remote id2ndr.toulan.fr 1195
resolv-retry infinite
nobind
persist-key
persist-tun
ca /etc/openvpn/class3.crt
cert /etc/openvpn/Id2ndR.crt
key /etc/openvpn/Id2ndR.key
comp-lzo no
verb 3
root@OpenWrt:/etc/openvpn# wget http://www.cacert.org/certs/class3.crt
root@OpenWrt:~# vi /etc/openvpn/Id2ndR.crt
root@OpenWrt:~# vi /etc/openvpn/Id2ndR.key
root@OpenWrt:~# uci set openvpn.custom_config.enabled=1
root@OpenWrt:~# uci commit
root@OpenWrt:~# /etc/init.d/openvpn start
root@OpenWrt:~# logread
[..]
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.warn openvpn(custom_config)[25584]: WARNING: file '/etc/openvpn/Id2ndR.key' is group or others accessible
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice netifd: Interface 'wan_vpn' is disabled
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: Socket Buffers: R=[163840->131072] S=[163840->131072]
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: UDPv4 link local: [undef]
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: UDPv4 link remote: [AF_INET]91.224.149.109:1195
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: TLS: Initial packet from [AF_INET]91.224.149.109:1195, sid=2e0c718b e9ec8be6
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: VERIFY OK: depth=1, O=CAcert Inc., OU=http://www.CAcert.org, CN=CAcert Class 3 Root
Sat Dec 6 19:35:15 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: VERIFY OK: depth=0, CN=id2ndr.toulan.fr
Sat Dec 6 19:35:16 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: Data Channel Encrypt: Cipher 'BF-CBC' initialized with 128 bit key
Sat Dec 6 19:35:16 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: Data Channel Encrypt: Using 160 bit message hash 'SHA1' for HMAC authentication
Sat Dec 6 19:35:16 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: Data Channel Decrypt: Cipher 'BF-CBC' initialized with 128 bit key
Sat Dec 6 19:35:16 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: Data Channel Decrypt: Using 160 bit message hash 'SHA1' for HMAC authentication
Sat Dec 6 19:35:16 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: Control Channel: TLSv1.0, cipher TLS-DHE-RSA-WITH-AES-256-CBC-SHA, 2048 bit RSA
Sat Dec 6 19:35:16 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: [id2ndr.toulan.fr] Peer Connection Initiated with [AF_INET]91.224.149.109:1195
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: SENT CONTROL [id2ndr.toulan.fr]: 'PUSH_REQUEST' (status=1)
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: PUSH: Received control message: 'PUSH_REPLY,redirect-gateway def1,dhcp-option DNS 91.224.149.254,route 10.9.0.0 255.255.255.0,topology net30,ping 30,ping-restart 100,ifconfig 10.9.0.6 10.9.0.5'
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: OPTIONS IMPORT: timers and/or timeouts modified
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: OPTIONS IMPORT: --ifconfig/up options modified
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: OPTIONS IMPORT: route options modified
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: OPTIONS IMPORT: --ip-win32 and/or --dhcp-option options modified
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: TUN/TAP device tun0 opened
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: TUN/TAP TX queue length set to 100
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: do_ifconfig, tt->ipv6=0, tt->did_ifconfig_ipv6_setup=0
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: /sbin/ifconfig tun0 10.9.0.6 pointopoint 10.9.0.5 mtu 1500
Sat Dec 6 19:35:18 2014 daemon.notice openvpn(custom_config)[25584]: /sbin/route add -net 91.224.149.109 netmask 255.255.255.255 gw 192.168.0.1
</pre>

Résultats :
* j'ai mesuré environ 70% d'utilisation CPU sur le routeur pour faire passer 17 méga. Ceci est cohérent avec [[Benchmark_VPN]].
* en 4G, avec une SIM Red, je fais passé en général 6 méga down / 1 méga up (mais parfois beaucoup plus)

h3. Routage

* Nat via le VPN : inspiré de http://wiki.openwrt.org/doc/howto/vpn.server.openvpn.tun Use-Case 3
** Dans Luci, Network > Interfaces : créer une interface nommée wan_vpn exploitant l'interface tun0, en client dhcp
** Dans Luci, Network > Firewall : créer une zone wan_vpn avec l'interface wan_vpn en activant Masquerading
** Dans Luci, Network > Firewall : supprimer la zone lan existante. Créer la zone lan avec le forward vers la zone wan_vpn
** Depuis un PC derrière le routeur : traceroute google.fr doit sortir par h7.tetaneutral.net (4ème nœuds chez moi, à cause de la VM)

Résultats :
* Le VPN ajoute en général 20-25ms par rapport à une route directe (vers un autre site que tetaneutral).
* Le VPN ne réduit pas le débit par rapport à la connexion hors VPN.
* La VoIP (SIP) fonctionne très bien via le VPN

Limites :
* Pour les jeux en ligne, on tourne autour de 100-105ms de ping avec le VPN contre 80ms en connexion direct.
* Pas de sélection des flux à faire passer dans le VPN, et ceux à faire passer directement en 4G :
** Le masquerade d'OpenWRT fait via luci fonctionne par zone, et s'il est possible d'autoriser le forward d'une zone vers plusieurs zones, seule la dernière zone est prise en compte
** Il n'est pas possible via Luci d'utiliser une même zone dans plusieurs règles de forward vers chacun une zone différente
** La table de routage du noyau linux ne permet pas de définir plusieurs passerelles par défaut.

Piste à explorer pour contourner les limites ci-dessus : installer iproute2, et ajouter des étiquettes sur les différents flux, pour faire un routage plus évolué.

h2. Raspberry Pi

Objectifs :
* Transformer le rPi en routeur, avec comme interface de sortie vers Internet un appareil en usb, et comme interface LAN, le port ethernet
* Encapsuler la connexion des clients sur le LAN dans le VPN
* Faire du filtrage pour choisir explicitement quoi router dans le VPN, et quoi faire passer en direct

h3. Routage

* Configurer l'interface ethernet en hotplug, avec une IP fixe; et l'usb en dhcp (Internet)
<pre>
auto eth0
allow-hotplug eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.1.1
netmask 255.255.255.0
post-up iptables-restore < /etc/network/iptables

auto usb0
allow-hotplug usb0
iface usb0 inet dhcp
</pre>
* Installer le paquet dnsmasq, et lui donner la page d'IP à allouer en DHCP. dnsmasq fait office de relai DNS de manière automatique, et fourni également la route par défaut (il indique que le rPi fait office de passerelle vers Internet) : echo "dhcp-range=eth0,192.168.1.2,192.168.1.10,4h" | sudo tee /etc/dnsmasq.d/raspberry.conf
* Activer le routage sur le rPi :
** l'ip forward : Décommenter la ligne _net.ipv4.ip_forward=1_ dans /etc/sysctl.conf, et appliquer les modifications avec _sudo sysctl -p /etc/sysctl.conf_ (vérification : sudo sysctl net.ipv4.ip_forward)
** le nat : sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.0/24 -j MASQUERADE; sudo iptables-save | sudo tee /etc/network/iptables

h3. OpenVPN

* Installer le paquet openvpn.
* Recopier la conf (4 fichier) dans /etc/openvpn
* Redémarrer le service

TODO : tester 2 connexions VPN en //, pour éventuellement faire du bounding (si FreeMobile limite le débit vers tetaneutral par flux)

TODO : mettre en place de l'IPv6

h3. Routage sélectif

TODO : avec iproute2

Ici le rPi :
* prend le net via la 4G, soit en usb, soit en wifi, cela ne change rien (sauf l'IP de la passerelle utilisée ci-dessous)
* partage le net via son port ethernet, branché sur un switch, en faisant serveur DHCP

Objectif : faire transiter tous les flux dans le VPN, sauf ceux qui ne doivent pas être ralentis (ping ou bridage FreeMobile)
Source : http://irp.nain-t.net/doku.php/100iproute:020_iproute2

Démo : ici on va faire passer le web via la 4G, et le reste dans le VPN.
<pre>
id2ndr@raspberrypi ~ $ sudo vim.tiny /etc/iproute2/rt_tables # Ajout de la ligne "200 4G"
id2ndr@raspberrypi ~ $ sudo ip rule add fwmark 80 table 4G
id2ndr@raspberrypi ~ $ ip rule list
0: from all lookup local
32764: from all fwmark 0x50 lookup 4G
32765: from all fwmark 0x50 lookup 4G
32766: from all lookup main
32767: from all lookup default
id2ndr@raspberrypi ~ $ ip a s dev wlan0
4: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000
link/ether 00:08:a1:ac:cf:ab brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.43.241/24 brd 192.168.43.255 scope global wlan0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::208:a1ff:feac:cfab/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
id2ndr@raspberrypi ~ $ sudo ip route add default via 192.168.43.1 table 4G
id2ndr@raspberrypi ~ $ ip r s
0.0.0.0/1 via 10.9.0.5 dev tun0
default via 192.168.43.1 dev wlan0
10.9.0.0/24 via 10.9.0.5 dev tun0
10.9.0.5 dev tun0 proto kernel scope link src 10.9.0.6
128.0.0.0/1 via 10.9.0.5 dev tun0
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.1
192.168.43.0/24 dev wlan0 proto kernel scope link src 192.168.43.241
id2ndr@raspberrypi ~ $ ip r s table 4G
default via 192.168.43.1 dev wlan0
id2ndr@raspberrypi ~ $ sudo iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 80
</pre>

En activant ou non la règle iptables à la fin, on peut comparer un speedtest passant dans le VPN ou en direct

Tests :
* sudo tcptraceroute google.fr 80 # doit sortir en direct
* sudo tcptraceroute google.fr 100 # doit passer par tetaneutral

Mise en place permanente :
* Contenu de /home/id2ndr/scripts/4G_direct_FreeMobile.sh :
<pre>
#!/bin/bash

sudo ip route add default via 192.168.43.1 table 4G
sudo ip rule add fwmark 80 table 4G
# Web
sudo iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 80 -j MARK --set-mark 80
# Jeu en ligne (pour le ping) : Steam
sudo iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p udp --dport 27000:27015 -j MARK --set-mark 80
sudo iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 27030:27039 -j MARK --set-mark 80
</pre>
* Ajout de @ post-up /home/id2ndr/scripts/4G_direct_FreeMobile.sh@ dans /etc/network/interfaces pour eth0