November 25, 2011

Linux 用作 IPv6 网关

IPv6作为下一代互联网的核心技术,拥有众多新特性和优势,不仅解决了IPv4网络地址T 量不够的问题,还一并解决了很多其他问题。 本文将集中讨论在西电校园网环境下,将Linux PC作为IPv6网关,让局域网可以正常接入IPv6网络的解决方案。

网络结构

本文中的网络结构如下:


2001:250:1006:6151::1/64
     +--------+               +---------+ 
     | 校园网  |          eth0 |  Linux  | 
     |        +---------------+  局域网  | 
     |  网关   |               |  网关    | 
     +--------+               +----+----+ 
                                   | eth1
                          +--------+--------+
                      +---+--------+--------+---+ 
                      | +-+-+    +-+-+    +-+-+ | 
                      | |   |    |   |    |   | | 
                      | |   |    |   |    |   | | 
                      | +---+    +---+    +---+ | 
                      |      局   域   网        | 
                      +-------------------------+ 

网络地址转换(NAT)

这是一种直接继承IPv4思路的办法,在局域网内使用私有地址,在网关上进行网络地址转换而接入网络。这样做有以下好处:

  • 不用向ISP申请单独的IPv6地址块
  • 隐藏局域网计算机,避免了一些安全问题

但是IPv6协议系统目前还不包含NAT,事实上,NAT技术是为了缓解IPv4地址短缺而提出的,对于地址空间几乎无限的IPv6来说,NAT技术不再作为协议标准技术。

于是通过一些Hack实现NAT即可让子网获得私有IPv6地址并顺利接入IPv6网络。

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支持多种特性:

  • 局域网ipv6自动配置
  • 局域网端口映射
  • 多WAN口负载均衡

IPv6 Only 网桥

通过自实现NAT虽然可以解决上网问题,但对于类似p2p下载等业务,就需要全局IPv6地址。同样的,从网络协议的优雅性来说,NAT破坏了网络层次关系,算是一种Dirty Hack。

一种解决方案是搭建一个ipv6透明网桥,将局域网网关作为一个二层IPv6设备使用,这种情况下局域网内的主机与外网处于一个广播域,可以收到校园网网关的路由配置信息,每一台主机便可以得到一个全局的IPv6地址。

在配置前需要先安装 bridge-utilsebtables 两个软件包

ifconfig eth0 down
ifconfig eth2 down #关闭两块网卡
brctl addbr br0
ifconfig br0 up #启动网桥
brctl addif br0 eth0
brctl addif br0 eth2 #桥接两块网卡
ebtables -t broute -A BROUTING -p ! ipv6 -j DROP #只允许ipv6包通过网桥
ifconfig eth0 up
ifconfig eth2 up #启动网卡

IPv6 NDP Proxy

这里将网关作为一台IPv6路由器使用。

在大多数情况下,IPv6是通过邻居发现协议(NDP)进行网络地址和路由策略的自动配置的,这需要在网关上进行配置,使用 radvd 即可对局域网启用NDP。

###配置网关各项地址 - eth0为网关WAN口,接入校园网 - eth1为网关LAN口,接入局域网

sysctl net.ipv6.conf.all.forwarding=1 #打开IPv6转发,这样会使得IPv6自动配置失效
ip link set dev eth0 up #打开WAN网卡
ip addr add 2001:250:1006:6151::2/126 dev eth0 #配置eth0 IPv6地址
ip link set dev eth1 up #打开LAN网卡
ip addr add 2001:250:1006:6151::100/64 dev eth1 #配置eth1 IPv6地址
ip -6 route add default via 2001:250:1006:6151::1/64 dev eth0 #添加校园网网关

###配置radvd为局域网自动配置网络信息 用你最喜欢的编辑器编辑 /etc/radvd.conf , 将内容改为:

interface eth1 { 
    AdvSendAdvert on; 
    prefix 2001:250:1006:6151::/64 {
      AdvOnLink on;
      AdvAutonomous on;
      AdvRouterAddr on;
    };
  };

打开 radvd:

/etc/init.d/radvd start 

此时局域网内的计算机应该已经获得了 2001:250:1006:6151: 开头的IPv6地址。

###配置 NDP Proxy 接入全局网络 这是试着 ping 一下外部的IPv6地址,会发现不通,这时在网关上抓包分析:

tcpdump -i eth0 -v ip6 

会发现类似于这样的包

2001:250:1006:6151::1 > ff02::1:ffb5:2: [icmp6 sum ok] ICMP6, neighbor solicitation, length 32, who has 2001:250:1006:6151:215:f2ff:feb5:2 

也就是说,内部的网络已经可以向外网通信,但外网无法得知内网的路由。

由于没有向ISP申请单独的IPv6地址块,这里不可能在外网上添加路由,同时,由于内网与外网同属一个子网(2001:250:1006:6151/64),也不可能想外网广播路由信息包,这样会造成路由混乱。

Linux 提供了一个 proxy_ndp 选项,可以让外网的ndp请求穿过网关。在网关上敲

sysctl net.ipv6.conf.all.proxy_ndp=1
ip -6 neigh add proxy 2001:250:1006:6151:221:70ff:fec0:ef3f dev eth0

其中,2001:250:1006:6151:221:70ff:fec0:ef3f 是局域网中一台客户机的ipv6地址。

对于局域网中每一个IPv6地址,都要运行一遍这个命令,才能使得整个局域网顺利接入IPv6网络, 非常繁杂,而我期望达到自动配置局域网,搜索发现npd6项目可以做到自动配置: 猛击我!

编译安装npd6

svn checkout http://npd6.googlecode.com/svn/trunk/ npd6 
cd npd6 
make 
sudo make install

配置npd6

mv /etc/npd6.conf.sample /etc/npd6.conf

编辑/etc/npd6.conf, 做出一些修改

prefix = 2001:250:1006:6151:
interface = eth0 #这里要写WAN网卡

这时启动npd6

sysctl net.ipv6.conf.all.proxy_ndp=1 #先打开proxy_ndp选项
/etc/init.d/npd6 start

现在内网就已经可以与外网正常通信了

© Justin Wong 2017