Preface

Für das Aufsetzen eines Freifunk-Gateway gibt es kein universelles Kochrezept. Auch erfahrene Admins erfahren bei der Installation kleinere und grössere Herausforderungen, die es zu überwinden gilt. Unterschiedliche Softwareinstallationen, Netzwerkkonfigurationen, Hoster und VPN Anbieter können Anpassungen zu der hier präsentierten Vorgehensweise notwendig werden lassen, z.B. indem Pakete nach installiert werden oder Netzwerkkonfigurationen angepasst werden müssen. Um dies zu erleichtern, versucht der Artikel nicht nur die Konfiguration darzulegen, die in diesem spezifischen Fall funktioniert hat ("Know-How"), sondern versucht auch kurz auf die Hintergründe einzugehen, um ggf. eine Anpassung zu erleichern ("Know-Why").

Freifunk Franken ist "Development in Progress", d.h. eine Konfiguration die heute funktioniert, wird morgen durch eine andere und vielleicht sogar bessere abgelöst. Ein einmal aufgesetztes Gateway muss sich so der Entwicklung anpassen.

Für Rat und Tat empfiehlt sich die Freifunk Franken Development und die Freifunk Franken Gateway Mailingliste.

Referenzen / Andere Freifunk HowTo's

Voraussetzungen

Was der Betreiber mitbringen sollte

Grundlegende Kenntnisse mit IP-Routing (IPv4 und IPv6)
Motivation, etwas [jede Menge] dazuzulernen und sich aktiv mit der Materie auseinanderzusetzen.
Das Freifunk Netz ist der optimale Ort, um sich in dieser Richtung neue Kenntnisse anzueignen - zumindest wenn man sich dann auch damit (und. v.a. mit den auftretenden Problemen) auseinandersetzt.
Es gibt viele nette Leute im IRC, die immer gerne helfen, wenn die Motivation da ist, sich auch selbst mit dem Problem zu befassen.
Für die schnelle Abstimmung unter den GW Betreibern sollte sich jeder Betreiber auf der freifunk-gateway Mailingliste setzen. Die "große" Liste und die dev-Liste sind ebenfalls hilfreich.
Ohne Vorkenntnisse ist es schwierig aber ganz und gar nicht unmöglich ein Gateway aufzusetzen. Soweit es nicht bei dem Kenntnisstand bleiben soll, wird auch hier gerne geholfen.
Bereitschaft mitzuhelfen, das Wiki aktuell zu halten, damit die Ressourcenplanung (IPs!) funktioniert und für Notfälle die wichtigsten Infos und Ansprechpartner zu den Servern vorhanden sind. Die wichtigsten Seiten sind Server, Portal:Netz und Portal:Netz/IPv6.
Ein wenig Zeit - sowohl fürs Aneignen des Verständnisses als auch fürs Aufsetzen an sich. Gehe erstmal von ganz grob 5-20 Stunden Arbeitszeit aus, um von einem "nackten" Server zu einem voll funktionstüchtigen GW zu kommen, der ja doch aus recht vielen verschiedenen Diensten besteht. Nach der Ersteinrichtung sollte man regelmäßig ein wenig Zeit investieren, um zu schauen, ob alles in Ordnung ist, Updates zu fahren, Änderungen in der Infrastruktur nachzupflegen, sich tiefergend mit der Materie zu beschäftigen, etc.

Was der Server können muss

Öffentliche IPv4 und IPv6 Adresse
Kernelmodule laden (Bestimmte Virtualisierungslösungen wie OpenVZ sind daher nicht möglich)
Nur relativ wenig CPU und RAM nötig
dafür relativ viel Traffic (Je nach Größe und Anzahl der Hoods durchaus im ein- bis niedrigen zweistelligen TB Bereich)

fastd VPN
Batman (Compat15)
DHCP
Router Advertisements
Routing
Babel Routing Protokoll
Webserver für Hoodfiles

Anbindung an andere Netze

Neben unserem eigenen Freifunknetz gibt es weitere Netzwerke mit denen sich ein peering lohnt:

InterCity-VPN zwischen den meisten Freifunknetzen
- BGP
- kleine Übsicht der http://www.ddmesh.de/topology/ic-vpn-verbindungen.html
- Mehr Infos http://wiki.freifunk.net/IC-VPN

DN42
- BGP
- Experimentelles Darknet zur Erprobung von Routing-Technologien und so weiter, wird privat betrieben. Viel interessantes Zeugs™

ChaosVPN
- Tinc
- Relativ großes „Darknet“ zwischen vielen Hackerspaces auf der ganzen Welt.

Server-Anbieter

Empfehlenswert

Der kleinste Hetzner Cloud Server kann derzeit empfohlen werden. Rechenleistung ist ausreichend und der Traffic ist angemessen.

Generell ist aber jeder Server, der die oben genannten Voraussetzungen erfüllt super geeignet. Umso mehr verschiedene Rechenzentren im Freifunknetz, umso besser.

Hetzner (Nürnberg, Falkenstein, Helsinki)
- Cloud Server, 20TB Traffic 2,96€/Monat

xirra (Core-Backbone, NBG)
- KVM, TB-Traffic zu 5,95€. Langweilig und funktioniert. Pflegt bisher einen guten Kontakt zu Kunden.

Installation

Die Installation des Betriebssystems, Absicherung des Servers, Installieren von Updates usw. sind NICHT Gegenstand dieser Anleitung. Trotzdem kurz einige Hinweise:

Empfohlenes Betriebssystem: Debian
Sicherheit
- SSH Login nur mit Keys, Login per Passwort abschalten (siehe hier)
- root-Login per SSH höchstens per Key, besser abschalten
- Hier bekommst du weitere Tipps zur Absicherung eines Debian Servers

Vorbereitung

IP-Adressen und DHCP Range des Gateway

Um Doppelbelegungen zu vermeiden, müssen diese auch im Wiki eingetragen werden.

An dieser Stelle sollte man sich unbedingt mit Subnetzen und der CIDR-Notation vertraut machen, falls einem das (noch) Fremdworte sind.
Ein entsprechender IP-Rechner findet sich z.B. hier.

Private FFF IPs

Für jede Hood reserviert man sich einen IPv4 bzw. IPv6 Adressbereich, mit welchem die Knoten und Clients versorgt werden.

Für die Hoods muss bei IPv4 noch ein Bereich festgelegt werden, aus dem dann später Adressen verteilt werden. Dieser muss:

innerhalb des Subnetzes der Hood liegen.
innerhalb der Hood eindeutig sein. (Darf sich nicht mit dem Adressbereich überschneiden, den andere DHCP Server in der Hood verwalten)
vollständig außerhalb des statischen Bereichs der Hood liegen.

Gleichzeitig teilt der DHCP-Server den Clients mit, welchen DNS-Server und welches Default-Gateway die Clients verwenden sollen. Die Gesamtgröße aller verwalteten DHCP-Bereiche des Servers hat so direkten Einfluss auf die Arbeitslast, die der den Clients zugeteilte DNS-Server und der zugeteilte Internet-Gateway später sehen.

Bei IPv6 wird nur Gateway, DNS-Server und Subnetz per Router Advertisement in der Hood bekannt gemacht, den Rest erledigen die Clients.

Peering-IPs

Für die Peerings verwenden wir Adressen aus einem speziell dafür vorgesehenen Bereich.
Die Adressen werden mit einer /32 Netzmaske an die Peering-Interfaces gehängt, um die entsprechenden Routen kümmert sich dann babel.
So spart man sich ein paar IPv4 Adressen, da nicht immer ein /31 Subnetz für ein Peering drauf geht und (wenn auch unsauber) für jedes Peeringinterface die gleiche Adresse genutzt werden kann.

Bei IPv6 genügen die Link-Local Adressen.

Möchte man auf seinem Gateway Dienste unabhängig von den Hoods anbieten, kann dafür die Peering-IP (für IPv6 ist daher ebenfalls ein Bereich dafür vorgesehen) gut verwendet werden.

OS Settings

IP-Forwarding

Per default leitet Debian keine Pakete weiter, die unser Gateway erreichen. Deswegen muss IP-Forwarding aktiviert werden. :

Manuell (nur bis zum reboot aktiv):

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

echo "1" > /proc/sys/net/ipv6/conf/default/forwarding
echo "1" > /proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding

sysctl Einstellungen können in der Datei /etc/sysctl.conf dauerhaft eingestellt werden.

Dort gibt es für das Forwarding bereits die passenden Zeilen, die nur einkommentiert werden müssen:


# Uncomment the next line to enable packet forwarding for IPv4
net.ipv4.ip_forward=1

# Uncomment the next line to enable packet forwarding for IPv6
#  Enabling this option disables Stateless Address Autoconfiguration
#  based on Router Advertisements for this host
net.ipv6.conf.all.forwarding=1

ICMP Fehlerpakete für IPv4

Damit ICMP hinter unserem NAT korrekt funktioniert, müssen die ICMP Fehler passend geroutet werden, dass sie beim NAT-Server landen. Das kann in Linux mit der Option "net.ipv4.icmp_errors_use_inbound_ifaddr = 1" erreicht werden.

Analog zu oben sollte diese Einstellung in sysctl.conf eingetragen werden, damit sie rebootfest ist:

net.ipv4.icmp_errors_use_inbound_ifaddr = 1

Außerdem landen dann keine ICMP Pakete mit internen Adressen als Absender auf dem Uplink [dem Hoster].

Routing Tabelle für Freifunk

Für die Routen im Freifunk Franken Netz muss eine eigene Routingtabelle angelegt werden.

Damit die Tabelle auch mit Name aufrufbar ist, sollten Tabellennummer und Name in /etc/iproute2/rt_tables eingetragen werden:

10     fff

Der Inhalt der Routingtabelle kann später mit

ip route show table fff
bzw.
ip -6 route show tab fff

angezeigt werden.

Die Konfiguration wird exemplarisch für das Einrichten eines GW's in der Fürther Hood beschrieben, wobei erläutert wird, welche Anpassungen für nicht-Fürther Hoods gemacht werden müssen.

Layer 3

Layer 3 Tunnelprotokolle

Für Babel ist eine direkte Verbindung mit dem Nachbar nötig (Ethernet, WiFi, ..). Wenn keine direkte Verbindung besteht, kann mithilfe eines Layer 3 Tunnels eine direkte Verbindung durch ein bestehendes Netzwerk (z.B. das Internet) hergestellt werden.

GRE

GRE benötigt an beiden Enden eine feste IP-Adresse, da die Konfiguration komplett statisch ist. Außerdem unterstützen viele NATs GRE nicht, ggf. muss bei IPv4 eine passende Portweiterleitung angelegt werden.

Dafür ist es ein sehr einfaches Protokoll, leicht zu debuggen, sehr leightgewichtig und dadurch extrem schnell.

Es wird daher meist zwischen Servern in Rechenzentren eingesetzt. Der Traffic ist nicht verschlüsselt.

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/gre

wireguard

Wireguard benötigt nur an einem Ende eine feste IP Adresse. Außerdem kann es leicht hinter NAT betrieben werden, da UDP verwendet wird.

Dafür ist das Protokoll etwas komplizierter (und verschlüsselt) und dadurch auch etwas langsamer. Dennoch lassen sich je nach Hardware einige hundert MBit/s erreichen.

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/wireguard

Babel Routingprotokoll

Zwischen den Routern werden Routen über ein Routingprotokoll ausgetauscht.

Bei Freifunk Franken verwenden wir dafür aktuell Babel.

Babel tauscht die erreichbaren IP-Bereiche zwischen den Routern aus, sodass jeder Router weiß über welchen Weg er andere IP-Bereiche erreichen kann.

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/Babel

Routing ins Internet

Es gibt verschiedene Möglichkeiten Traffic ins Internet zu routen.

Einen anderen Router ins Internet routen lassen und dessen angebotene Route nutzen.
Direkt am eigenen Server ins Internet routen
Über einen VPN Anbieter ins Internet routen

Über Babel an ein FFF-Exit-Gateway

IPv4

Babel trägt automatisch die von anderen Routern announcte "default-Route" in die 'fff' Tabelle ein.

Dadurch werden die Pakete, für die keine bessere ("more specific") Route gefunden wurde zu dem Server geleitet, der diese "default-Route" announct hat.

Es sollte darauf geachtet werden, dass die Option net.ipv4.icmp_errors_use_inbound_ifaddr (siehe oben) gesetzt ist. Ansonsten passieren lustige Dinge mit MTU, die dazu führen können, dass manche Seite nicht laden.

Außerdem sollte MSS Clamping aktiviert werden, damit auch Webseiten funktionieren, die ICMP Pakete blockieren (pfui!) TODO.

IPv6

Bei IPv6 wird nicht wie bei IPv4 mit NAT gearbeitet. Daher sind öffentliche Adressen nötig, die dann auch passend geroutet werden müssen. (Nicht jeder Uplink lässt Pakete mit beliebigen Quelladressen durch).

Öffentliche IPv6 Adressen können hier bezogen werden: https://wiki.freifunk-franken.de/w/Portal:Layer3Peering#sonstiges Auch für diese Adressen gilt: die passenden Routen werden im Freifunk announced, daher ist nichts weiter zu tun.

.. Es können (und sollten, so die Möglichkeit besteht) natürlich auch eigene Adressen verwendet werden. :-)

Traffic direkt am Server ins Internet ausleiten

Bevor ihr "fremden" Traffic direkt ausleitet, solltet ihr euch unbedingt über die rechtlichen Konsequenzen informieren und euch mit eurem Provider oder Serververmieter in Verbindung setzen.

IPv4

Hierfür ist ein NAT nötig, dass die internen Adressen auf die passende öffentliche Adresse übersetzen kann.

Weiterhin muss eine passende default Route in der 'fff' Tabelle angelegt werden:

~$ ip route show tab main | grep default
default via 192.0.2.4 dev ens3

~$ ip route replace default via 192.0.2.4 dev ens3 proto static tab fff

Das ganze muss dann noch Rebootfest gemacht werden. Dafür bietet es sich an, einen {pre-|post-}up Block in der Debian Interfacekonfiguration zu schreiben.

Anschließend muss noch ein passendes NAT aktiviert werden.

iptables -t nat -A POSTROUTING -o ens3 -j MASQUERADE

Will man diese default Route auch anderen Routern zur Verfügung stellen, muss der Filter in /etc/babeld.conf angepasst werden:

redistribute ip 0.0.0.0/0 eq 0

Diese Zeile bedeutet: "Announce alle Routen aus der import-table, die innerhalb von 0.0.0.0/0 liegen und die Prefixlänge 0 haben."

IPv6

(Achtung ungetestet!)

Hier wird ein freies /64 Netz für jede Hood benötigt. Das vorgehen ähnelt im Prinzip sehr den fd43 Adressen nur das im radvd eine Default Route mitgegeben wird. Natürlich muss dafür gesorgt werden, dass das Subnetz ins Internet kann bzw. aus dem Internet erreichbar ist.

Folgendes muss getan werden:

Aus dem Subnetz muss eine einzelne IP an das bat Interface:

[...]
post-up ip -6 addr add 2001:db8::1/64 dev $IFACE
[...]

Eine Route muss in die fff Tabelle:

[...]
post-up ip -6 route replace 2001:db8::1/64 dev $IFACE proto static table fff
[...]

Im radvd muss eine default route announced werden dazu AdvDefaultLifetime nicht auf 0 setzen sondern erhöhen (z.b. 600). Weiterhin muss das Subnetz auch announced werden in /etc/radvd.conf:

[...]
        prefix 2001:db8::/64 {
                AdvOnLink on;
                AdvAutonomous on;
        };

[...]

VPN-Tunnel zu Anonymisierungsdienst

Nicht zu empfehlen, sollte nur im Notfall verwendet werden wenn keine andere Option vorhanden ist!

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/VPN-Exit

Layer 2

Batman-adv

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/Batman-adv

B.A.T.M.A.N Netzwerk-Interface, fff Routingregeln und -tabelle

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/interface

VPN für die Knoten

Es kann mit dem keyxchangev2 nun jedes VPN Protokoll einzeln verwendet werden. Fastd ist absofort nicht mehr verpflichtend es kann ein reines l2tp Gateway betrieben werden. Derzeit wird aber empfohlen (nur) fastd zu verwenden, weil l2tp auf dem Server instabil sein kann. l2tp hat als größten Vorteil die niedrigere CPU-Last und damit größeren Durchsatz v.a. auf den Routern, fastd hat als größten Vorteil neben der Stabilität die einfachere Konfiguration und bessere Verständlichkeit.

Dienste

ntp Server

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/ntp (optional)

http Server für Hoodfile

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/http

Alfred Master aufsetzen (Monitoring)

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/Alfred

gwinfo (optional, Gateway-Daten für Monitoring)

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/gwinfo (optional)

DNS Server

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/DNS

DHCP Server

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/DHCP

radvd

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/radvd

Einbringen des Gateways in die Hood / Keyserver

Abschliessend muss das Gateway im Keyserver als Gateway der entsprechenden Hood eingetragen werden. Hierfür benötigt man einen Keyserver-Administrator => KeyXchange#fff-netmon2.

Bevor man das Gateway der Hood zuordnet, empfiehlt sich ein persönliches Review durch einen erfahrenen Gateway-Admin. Das neue Gateway kann auch versuchsweise zunächst einer Test-Hood zugeordnet werden, um es erstmal auf korrekte Funktion zu überprüfen.

Der DHCP-Server sollte als letzter Schritt aktiviert werden (s.o.)

Optimierungen

ARP Cache
nf_conntrack

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/Optimierungen

Fehlersuche

Was so alles in einem Layer 2 Netz passieren kann

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/Fehlersuche

Port Sperren

Es empfiehlt sich folgende Ports / IPs zu sperren

Ausgehend:

tcp-25
tcp-137
udp-137
ip-10.0.0.0/8
ip-172.16.0.0/12
ip-192.168.0.0/16
ip-100.64.0.0/10
ip-169.254.0.0/16
ip-192.0.0.0/24
ip-192.0.2.0/24
ip-198.18.0.0/15
ip-198.51.100.0/24
ip-203.0.113.0/24
ip-0.0.0.0/8

Gateways, welche beim Hoster Hetzner stehen, sollte weitere Vorkehrungen treffen. Hetzner monitored den Traffic, den die Gateways verursachen. Sollten Verbindungsversuche zu nicht gerouteten IPs dabei sein, generiert Hetzner Abuse und schickt es (Achtung!) nicht an die hinterlegte Abuse-Adresse. Was man dagegen tun kann ist hier beschrieben: Hetzner

-> Nur nötig wenn Traffic direkt ins Internet geleitet wird!

Einzelne IPs oder Services über anderen Server routen

wird fast nie benötigt, war für mich aber immer ein schönes Nachschlagewerk deshalb lass ich das ganz unten stehen:

https://wiki.freifunk-franken.de/w/Freifunk-Gateway_aufsetzen/spezielles_routing

Freifunk-Gateway aufsetzen

Preface

Voraussetzungen

Was der Betreiber mitbringen sollte

Was der Server können muss

Anbindung an andere Netze

Server-Anbieter

Empfehlenswert

Installation

Vorbereitung

IP-Adressen und DHCP Range des Gateway

Private FFF IPs

Peering-IPs

OS Settings

IP-Forwarding

ICMP Fehlerpakete für IPv4

Routing Tabelle für Freifunk

Layer 3

Layer 3 Tunnelprotokolle

GRE

wireguard

Babel Routingprotokoll

Routing ins Internet

Über Babel an ein FFF-Exit-Gateway

IPv4

IPv6

Traffic direkt am Server ins Internet ausleiten

IPv4

IPv6

VPN-Tunnel zu Anonymisierungsdienst

Layer 2

Batman-adv

B.A.T.M.A.N Netzwerk-Interface, fff Routingregeln und -tabelle

VPN für die Knoten

fastd

l2tp mit Tunneldigger

B.A.T.M.A.N Gateway Selection

Dienste

ntp Server

http Server für Hoodfile

Alfred Master aufsetzen (Monitoring)

gwinfo (optional, Gateway-Daten für Monitoring)

DNS Server

DHCP Server

radvd

Einbringen des Gateways in die Hood / Keyserver

Optimierungen

Fehlersuche

Port Sperren

Einzelne IPs oder Services über anderen Server routen