Die L3 Transition von Freifunk Franken. KNF-Kongress Tim Niemeyer

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Claudia Tiedeman
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1 Die L3 Transition von Freifunk Franken KNF-Kongress 2015 Tim Niemeyer f7ec

2 Inhalt 1 Freifunk 2 Grundlagen 3 Stand von heute 4 Mögliche Lösungen Die L3 Transition von Freifunk Franken 1/31

3 Freifunk Die L3 Transition von Freifunk Franken 2/31

4 Freifunk Offenes WLAN Wireless-Adhoc-Mesh Netzwerk Lokaler Ableger der Freifunk-Bewegung (freifunk.net) Nicht-kommerzielle Initiative für freie Funknetzwerke Bürger investieren in Eigenregie Zeit, Geld und Enthusiasmus Mehr als kostenloses Internet : Unabhängiges / dezentrales Netz Internet Technologie beim Bürger Freies Netzwerken (Irgendwann mal Teil vom Internet?) Die L3 Transition von Freifunk Franken 3/31

5 Das braucht man Einen günstigen, unterstützten Router (ab ca. 17C) Eine spezielle Firmware Die Zustimmung zum Pico-Peering Agreement 1 : 1 Freier Transit 2 Offene Kommunikation 3 Keine Garantie (Haftungsausschluss) 4 Nutzungsbestimmungen 5 Lokale (individuelle) Zusätze 1 Regelwerk, über grundsätzliche Eigenschaften des Freifunks Die L3 Transition von Freifunk Franken 4/31

6 Grundlagen Die L3 Transition von Freifunk Franken 5/31

7 Ein typisches Freifunk Netz Ein Batman-Adv Netz Wie ein großer dezentraler Switch VPN (fastd) für die Funkinseln Multi-Client zu Multi-Client VPN Kein internes Routing Kein Forwarding Layer-II Netz Mehrere VPN Server / Gateway DHCP DNS Namensauflösung Gateway zum Internet / ICVPN z. B. mittels Policy-based routing Monitoring Karte aller Knoten Die L3 Transition von Freifunk Franken 6/31

8 WAN WAN WAN Freifunk Grundlagen Stand von heute Mögliche Lösungen Freifunk Router (aussen) Client-Ports & Infrastructure Funknetz: Wie ein großer Switch Batman-Ports & Ad-Hoc Funknetz: Mesh-Netz WAN-Ports: VPN Netz LAN BATMAN WAN LAN BATMAN LAN BATMAN LAN BATMAN Die L3 Transition von Freifunk Franken 7/31

9 Freifunk Router (innen) OpenWrt Batman-Adv Fastd Client Monitoring Daten (Nodewatcher / Alfred).. kleinere Tools / Configs / Skripte Bridge Managed B.A.T.M.A.N Ad-Hoc VPN Node-VLan Client-VLan WiFi WAN LAN1 LAN2 LAN3 LAN Die L3 Transition von Freifunk Franken 8/31

10 Ein typisches Freifunk Netz VPN Tunnel Batman Internet ICVPN Die L3 Transition von Freifunk Franken 9/31

11 WAN WAN WAN WAN WAN WAN WAN WAN WAN WAN Freifunk Grundlagen Stand von heute Mögliche Lösungen Unser grobes Ziel LAN LAN BATMAN BATMAN LAN Hood A Hood B BATMAN LAN BATMAN LAN BATMAN LAN LAN BATMAN BATMAN LAN Internet BATMAN VPN Tunnel Batman Layer 3 Verbindungen VPN Tunnel Batman Mehrere Layer-2 Inseln (Hoods) Verbindung per Layer-3 Dezentrale Gateways LAN BATMAN Hood C ICVPN LAN BATMAN Die L3 Transition von Freifunk Franken 10/31

12 Stand von heute Die L3 Transition von Freifunk Franken 11/31

13 Freifunk Knoten Ziel: Ohne Konfiguration Keine DHCP Ranges LAN Ports vorkonfiguriert Ausnahme: Passwort für root Login Hat nur eine Link-Local IPv6 Adresse Nur SSH Zugang Kein Webinterface Batman-Adv 2013 (!) Die L3 Transition von Freifunk Franken 12/31

14 Knoten VPN Verwendetes VPN: fastd Wir nutzen keine Verschlüsselung (! :-O) Script zum Austausch der VPN Peers über den KeyXchange Die L3 Transition von Freifunk Franken 13/31

15 VPN-KeyXchange Zentrale Webseite Knoten meldet sich beim VPN-KeyXchange an Knoten lädt Liste mit Peers Knoten Identifizierung über MAC, alternativ über Name Die L3 Transition von Freifunk Franken 14/31

16 VPN-KeyXchange Zentrale Webseite Knoten meldet sich beim VPN-KeyXchange an Knoten lädt Liste mit Peers Knoten Identifizierung über MAC, alternativ über Name Aufteilung in,,hood s: Die Hood, welche am nächsten dran ist (voronoi) wird zugewiesen Standort des Routers wird im Netmon anhand der MAC ermittelt Problem: Abhängigkeit vom Netmon Clients bekommen eine Liste aller Server Server bekommen eine Liste aller Clients+Server Problem: Funk Verbindung zwischen den Hoods Die L3 Transition von Freifunk Franken 14/31

17 VPN Server VPN Server: In jeder Hood gibt es mehrere davon Hoodzuweisung manuell im KeyXchange DHCP Aktuell ausschließlich IPv4 Ungleiche Server Auslastung durch schlechtes DHCP Timing Batman-Adv GW Selection DNS Namesauflösung Policy base routing VPN (GRE) Tunnel zu anderen Gateways OLSR Routing zu anderen Gateways Die L3 Transition von Freifunk Franken 15/31

18 Gateways Verbindet Freifunk und Internet IPv4 NAT (oft übers Ausland) ins Internet Announced /0 via OLSR Dynamic Gateway Plugin VPN Server können diese Routen nutzen Problem: Ungleiche Server Auslastung durch statische Routen-Qualität Die L3 Transition von Freifunk Franken 16/31

19 Netmon Nodewatcher Generiert Status-Daten XML alle 5 Minuten Configurator Verknüpft Netmon und Knoten Crawler Sammelt Status-Daten Download über http Schnittstelle der Knoten Alles über Link-Local Muss in jeder Hood drin sein Netmon Visualisiert Status-Daten Mit den vielen Crawls hoffnungslos überfordert Die L3 Transition von Freifunk Franken 17/31

20 Monitoring Alfred XML alle 5 Minuten Multicast Multicast Daten können auf mehreren Gateways gelesen werden Die Daten können von dort an eine zentrale Webseite (Karte, etc.) geschickt werden Standort und Ansprechpartner wird aus dem Netmon geladen Problem: Abhängig vom Netmon Die L3 Transition von Freifunk Franken 18/31

21 Domain-Name-System ganz Neu..! :-) fff.community Langer Name, aber Keine Kollision Mehrere DNS Server Zonen-Synchronisation über dig axfr Subdelegation an synchronisierte Hosts möglich Noch keine reverse delegation Die L3 Transition von Freifunk Franken 19/31

22 Firmware Bau Basiert auf OpenWrt,,Eigenes Framework (Buildscript) Zentrales,,files Verzeichnis Board-Support-Packages Ein.config Überschreibende,,files Template System für versch. Communities Die L3 Transition von Freifunk Franken 20/31

23 Zusammenfasssung Erfolgreich das L2 Netz in mehrere L3 Netze geteilt VPN Schlüsseltausch über zentrales Tool Zuordnung zu Hood über Standort aus Netmon Manuelle Zuweisung der VPN Server Keine Anpassung an Firmware Fehlerhafte Verbindung (loop) der Hoods durch versehentliches Meshing Kein Traffic Balancing zwischen VPN Server und Gateways Netmon überlastet Netmon muss zu jeder Hood eine L2 Verbindung haben Neues Monitoring kennt Knoten Standort nur über Netmon Keine Möglichkeit die L2 Netze per Richtfunk zu verbinden Die L3 Transition von Freifunk Franken 21/31

24 Mögliche Lösungen Die L3 Transition von Freifunk Franken 22/31

25 Größten Baustellen Größere (längerfristige) Baustellen: Netmon soll weg KeyXchange soll dezentralisiert werden Funk Verbindungen zwischen Hoods Die L3 Transition von Freifunk Franken 23/31

26 Monitoring Netmon abschalten, Abhängigkeiten lösen keyxchange neues Monitoring Position und Owner Daten vom Gerät Webinterface nötig Die L3 Transition von Freifunk Franken 24/31

27 Webinterface z. B. mit haserl (Freifunk Bielefeld) z. B. mit lua (OpenWrt) Parameter setzen Koordinaten setzen Lösung gesucht: Kartenansicht ohne Netz? Kontakt-Daten Problem: GUI Browser und IPv6 Link-Local Die L3 Transition von Freifunk Franken 25/31

28 IP für Knoten Knoten müssen eine normale IP bekommen DHCP IP immer anders wie Router finden? Dynamic DNS: MAC.node.fff.community Muss schnell gehen DHCP setzt das Dynamic DNS Problem: offline Knoten Local-Node IP: Jeder Knoten hat die selbe IP Beispiel: Vom DHCP zugewiesene Netzadresse +127 Local-Node IP wird nicht ins Mesh geroutet Problem: Geht nur bei größeren Netzen IP im Monitoring nachschlagen Problem: offline Knoten Local Node mit ebtables? Die L3 Transition von Freifunk Franken 26/31

29 KeyXchange Dezentralisieren: Knoten soll selber seine Hood finden VPN Server auswählen VPN Server alle Verbindungen akzeptieren WiFi Settings auswählen Problem: wenn z.b. kein VPN da ist? Zwei Dinge werden benötigt: Mögliche VPN Server Daten der Hood (WiFi / Routing / etc) Die L3 Transition von Freifunk Franken 27/31

30 Hood-Configs Hood Config [general] version=1 [hood] name=fuerth bssid=ca:ff:ee:ba:be:00 protocol=batman-adv-v14 channel2=1 mode2=ht20+ type=802.11s location= ; noautoconnect=true [network] subnet= /27 Gateway Config [general] version=1 [network] hood=fuerth ip4range= //ip6range=2001:xx:xx:xx/64 [vpn] protocol=fastd address=vpn1.fff.community port=10000 key=<fastd-public-key> [sign] key=<public-key> Die L3 Transition von Freifunk Franken 28/31

31 Hood-Configs verteilen Gesucht: Synchronisation Überschreiben/Löschen absichern Synchronisation nur mit Signatur Offline Hood Mögliche Funkpartner finden WiFi suchen Zwei WiFi Mit Freifunk Ohne Freifunk Die L3 Transition von Freifunk Franken 29/31

32 L3 Richtfunk Die L3 Transition von Freifunk Franken 30/31

33 L3 Richtfunk Batman Netz = Normales Ethernet OLSR gegen Unfug absichern solsr (??) Problem: Nur ein default Gateway pro Client Das Gateway vom Dach oder das hinter dem DSL? Die L3 Transition von Freifunk Franken 31/31

34 Ende Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit Die L3 Transition von Freifunk Franken 32/31

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