Alternativa al proxy amb VPN

Tot i que no és convenient aplicar l'argument de l'Internet Gratis perquè la gent s'interessi per guifi.net, és cert que per alguns usuaris el principal atractiu de la xarxa és la possibilitat de connectar-s'hi. La idea de fer servir un servidor proxy per poder-se connectar a Internet pot resultar-los complicada i pot fer desistir als usuaris menys convençuts, especialment si es connecten a través de dispositius mòbils i fan servir aplicacions que no permeten l'ús d'un proxy.

L'objectiu d'aquest article és, per tant, trobar una manera de compartir connexió ADSL amb qui el responsable d'oferir aquesta connexió vulgui. A la vegada, estant segurs de què només la fa servir qui el responsable vol i amb la possibilitat de limitar i controlar les connexions dels usuaris (p.ex. no permetre que visitin segons quins llocs). La condició és que l'usuari final no tengui necessitat de configurar absolutament res al seu terminal, i que la configuració dels routers i APs dels clients sigui senzilla i replicable.

La Idea

La idea consisteix en fer servir un servidor VPN a un dels nodes, connectat tant a l’ADSL com a guifi.net, i que encamini el trànsit dels clients cap a fora. A l’altre extrem de la xarxa de guifi.net, els clients VPN poden ésser tant dispositius finals (portàtils) com APs domèstics. En el cas dels APs domèstics, aquests emeten dos SSIDs:

• Un d’obert i que només permet accedir a les rutes de guifi.net i impedeix que el trànsit vagi per la VPN.
• Un de privat, que encamina tot el trànsit que no va a cap IP pública de guifi.net a través del túnel VPN.

Esquema de la infraestructura d'un servidor VPN amb múltiples clients dins guifi.net

Assumpcions

Abans de començar, aquesta documentació suposa que la xarxa del node client té les següents característiques:

1. Hi ha una antena que es connecta a la xarxa guifi, i que funciona sense bridge entre eth0 i wlan0: És a dir, fa de router entre la xarxa privada interna (192.168.1.0/24) i la xarxa pública de guifi.net sense fils que fa el radioenllaç amb el supernode (10.0.0.0/8).
2. L'antena fa NAT o MASQUERADING amb el transit que surt per la interfície wlan0 (generalment, el radioenllaç amb el supernode).
3. El servidor DHCP de l'antena està DESACTIVAT.
4. Es disposa d'un router, del que se n'explicarà la configuració als apartats següents, que està connectat a la xarxa privada interna (192.168.1.0/24). Aquest router funciona de punt d'accés WiFi, de servidor DHCP i d'encaminador.

La xarxa als routers clients

Els routers clients tendran en compte tres xarxes:

• La xarxa oberta, rang 192.168.0.0/24, amb WiFi oberta sense accés a Internet, però amb accés a guifi.net. La IP del router en aquesta xarxa serà la 192.168.0.1/24.
• La xarxa privada, rang 192.168.1.0/24, amb WiFi tancada amb accés a Internet i a guifi.net. Aquesta xarxa inclourà també l'antena amb IP 192.168.1.1/24.
• La xarxa pública de guifi.net, de rang 10.0.0.0/8.
• La xarxa d'VPN.

La infraestructura dels nodes híbrids sol ser bastant senzilla i bastant pareguda entre tots ells, especialment si la configuració de l'antena està feta amb el One Click. A l'apartat anterior queden reflectits les suposicions que prenem abans de començar amb la instal·lació.

El nostre router client d’VPN, però, no serà l’antena, perquè aquesta no pot proveir WiFi dins la casa. Aquest nou router haurà d’anar connectat directament a l’antena a la xarxa 192.168.1.0/24 i amb la IP 192.168.1.2. Per no haver de crear més xarxes, més NATs i més IPs, la WiFi privada també està dins la xarxa 192.168.1.0/24, mentre que la pública es troba a la xarxa 192.168.0.0/24 amb IP 192.168.0.1.

D’aquesta manera, qualsevol usuari hauria de tenir com a porta d’enllaç per defecte el router client VPN. El propi router client VPN ha de tenir com a ruta per defecte la interfície tun de la VPN, però també ha de redirigir tota IP 10.0.0.0/8 i 172.16.0.0/16 cap a l’antena (192.168.1.1). Així mateix, el Firewall permet l’accés de la WiFi privada cap a la VPN, mentre que no en permet l’accés per la WiFi oberta. La WiFi oberta només permetrà l'encaminament per l'antena, mentre impedirà que el seu trànsit pugui anar per la VPN. D'aquesta manera, evitam que els usuaris connectats a la WiFi oberta puguin emprar Internet.

Esquema d'un node client de guifi.net amb un client VPN.

La xarxa al servidor

El servidor tendrà en compte 3 xarxes:

• La xarxa interna de casa: La nostra xarxa de casa on s'hi troba el servidor i el router/modem ADSL. Suposem que és la xarxa 192.168.1.0/24.
• La xarxa pública de guifi.net: La xarxa de guifi.net.
• Internet.

La xarxa del servidor VPN haurà de ser exactament la mateixa que la d'un servidor proxy: Tendrà dos NICs: Un connectat a la LAN de casa amb accés a Internet i un altre NIC connectat a la xarxa pública de guifi.net amb una IP pública del rang 10.0.0.0/8. Aquest servidor enrutarà tot el trànsit que vagi a la 10.0.0.0/8 i a la 172.16.0.0/16 per la interfície de guifi.net, mentre que tot el trànsit per defecte anirà per la interfície amb accés a Internet.

Instal·lació

Servidor

Instal·lació

La instal·lació es farà sobre un Ubuntu Server 14.04. Com tots els proxies, aquest servidor necessita de dues interfícies: Una a guifi.net i una a Internet. La interfície de guifi.net està dins la xarxa que té accés a Internet, darrere el clàssic NAT d’un router normal i corrent.

S'han d'instal·lar els següents paquets:

  $ sudo apt-get install openvpn
  $ sudo apt-get install openssl

Configuració del servei

Vegeu el fitxer /etc/openvpn/openvpn.conf:

   dev tun #Tun o Tap, Tap és per tunnels a L2
   proto udp #UDP o TCP
   port 1194 #Defines the port to connect
   ca /etc/openvpn/easy-rsa/keys/ca.crt #This defines where keys and cert are kept
   cert /etc/openvpn/easy-rsa/keys/server.crt
   key /etc/openvpn/easy-rsa/keys/server.key
   dh /etc/openvpn/easy-rsa/keys/dh2048.pem
   server 10.8.0.0 255.255.255.0 #Rang d’Ips dels clients VPN
   status /var/log/openvpn-status.log # fitxer de log
   verb 3 # Quantitat de missatges de log
   push “redirect-gateway” # MOLT IMPORTANT perquè els clients assignin el serv. VPN com a def. gw.
   push “dhcp-option DNS 10.91.9.66″ # IMPORTANT perquè els clients tenguin com a DNS el serv. VPN
   log-append /var/log/openvpn #log
   comp-lzo # Compressió lzo
   management 127.0.0.1 1194 # Per management

El push del redirect-gateway i del DNS són molt importants, i és condició necessària perquè els clients puguin connectar-se a la VPN correctament.

Configuració de la xarxa

El nostre servidor encaminarà tot el trànsit 10.0.0.0/8 i 172.16.0.0/16 per la interfície eth0 (de guifi.net), i tota la resta per la interfície eth1 (LAN de casa amb accés a Internet). El firewall haurà d'aplicar un NAT o MASQUERADING de tot el trànsit que surti per la interfície eth1 perquè el nostre router ADSL sàpiga contestar-nos.

Per últim, però no menys important, el firewall també haurà d'evitar que els usuaris dels clients VPN puguin accedir a les IPs de dins de la LAN interna de casa. Per això, s'haurà de fer un drop dels paquets que vagin a les nostres IPs privades. En l'exemple són les IPs 192.168.1.0/25, però pot variar en cada cas.

La configuració de les interfícies de /etc/network/interfaces:

   auto lo
   iface lo inet loopback
   auto eth0
   iface eth0 inet static
   address 10.91.9.66
   netmask 255.255.255.224
   up route add -net 10.0.0.0 netmask 255.0.0.0 gw 10.91.9.65
   up route add -net 172.16.0.0 netmask 255.255.0.0 gw 10.91.9.65
   down route del 10.0.0.0 netmask 255.0.0.0 gw 10.91.9.65
   down route del 172.16.0.0 netmask 255.255.0.0 gw 10.91.9.65
   # The primary network interface
   auto eth1
   iface eth1 inet static
   address 192.168.1.2
   netmask 255.255.255.0
   gateway 192.168.1.1
   up iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth1 -j SNAT –to-source 192.168.1.2 # feim snat del que surt per la LAN de casa nostra.
   up iptables -A FORWARD -i tun0 -d 192.168.1.0/24 -j DROP # És MOLT important això perquè sinó els clients de guifi.net podrien accedir a les IPs de la nostra LAN interna de casa.

Creació de certificats

El paquet openvpn inclou la utilitat easy-rsa, que serveix per crear i mantenir claus i certificats entre clients i servidors.

Una vegada el paquet openvpn i openssl estiguin instal·lats, feim el següent per deixar-lo apunt per començar a distribuir certificats als clients:

• Copiam la configuració per defecte de l'easy-rsa

cp -r /usr/share/doc/openvpn/examples/easy-rsa/2.0 /etc/openvpn/easy-rsa

• Modificam el fitxer

vim /etc/openvpn/easy-rsa/vars

I a la línia 15 canviam

export EASY_RSA=”`pwd`”

per

export EASY_RSA=”/etc/openvpn/easy-rsa”

• Carregam les variables de l'easy-rsa

source /etc/openvpn/easy-rsa/vars

• Netejam la base de dades de claus i certificats.

/etc/openvpn/easy-rsa/clean-all

COMPTE! No executeu això una vegada hàgiu distribuït els certificats o els revocareu tots i haureu de tornar-los a distribuir!

• Cream els certificats de la CA i del servidor

  cd /etc/openvpn/
 ./easy-rsa/build-ca <nom_CA>
 ./easy-rsa/build-key-server <nom_server>
 ./easy-rsa/build-dh

Tant a <nom_CA> com a <nom_server> com a tot el que demani es pot posar qualsevol cosa, que l'efecte serà el mateix. El camp de contrasenya també pot estar buit.

Les claus estan totes contingudes al directori /etc/openvpn/easy-rsa/keys.

A partir d'ara podeu crear certificats pels usuaris executant el següent:

  source /etc/openvpn/easy-rsa/vars
  cd /etc/openvpn/
  ./easy-rsa/build-key <nom_certificat_client>

És convenient assignar noms diferents a clients diferents, encara que quan es copiïn al router client tendran totes el mateix nom (client 1).

Control de l’ample de banda dels clients al servidor

Segurament serà molt necessari poder limitar l’ample de banda que el responsable del servidor vol donar a la xarxa guifi.net. Amb la comanda tc podem limitar l’ample de banda de eth0 (la interfície de xarxa que està dins guifi.net).

   tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb
   tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:512 htb rate 512kbit
   tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1: prio 1 u32 match ip dst 0.0.0.0/0 flowid 1:512

També podem crear un script a /etc/init.d que ho executi automàticament.

La limitació és que questa restricció d'ample de banda també s'aplicarà en fer peticions de qualsevol tipus al servidor. És a dir, també s'aplicarà la restricció en fer peticions HTTPs, DNS, FTP...

Clients

El hardware recomanat pels clients és un router tp-link wr841n v9, pel seu baix cost i perquè permet la instal·lació del firmware OpenWRT de forma molt senzilla. Adjunt en aquesta pàgina s'hi troba una imatge per aquest model de router amb tots els paquets necessaris ja instal·lats i preconfigurats.

Instal·lació del firmware i del programari corresponent

Per configurar el router de fàbrica cal:

1. Connectar-se al servidor web que ens ofereix el router de fàbrica.
2. Carregar la imatge del firmware adjunta. [1] Recordau que una vegada descarregat cal canviar el nom del fitxer a openwrt-ar71xx-generic-tl-wr841n-v9-squashfs-factory.bin.zip per poder descomprimir bé la imatge.
3. Una vegada la imatge estigui carregada connectau-vos al router mitjançant telnet a la IP 192.168.1.2 i se vos obrirà un senzill programa de configuració.
4. Canviau la contrasenya de root i reiniciau el router.
5. Sol·licitau un certificat del servidor VPN contactant amb l'administrador i copiau els fitxers amb l'extensió <nom_cert_client>.crt i <nom_cert_client>.key al directori /etc/openvpn. En aquest directori també hi haureu de copiar el certificat de la CA (ca.crt). És probable que hàgiu de canviar el nom també dels certificats del client, és a dir, que els fitxers de la clau del client s'han d'anomenar client1.crt i client1.key.
6. És important tenir un servidor NTP dins la xarxa guifi.net per no tenir problemes amb els certificats. Posau el nom o la IP del servidor NTP a /etc/config/system.

Administració

Servidor

Si al fitxer /etc/config/openvpn posam la línia

management 127.0.0.1 1194 # Per management

podrem connectar-nos al dimoni del OpenVPN amb telnet:

telnet 127.0.0.1 1194

Log

  telnet 127.0.0.1 1194
  > log ON

O bé /var/log/openvpn

Client

Instal·lació de programari al TP-LINK WR841N

Tot i que el router escollit permet la instal·lació de OpenWRT, la seva memòria flash és molt petita (4 MB) i no permet que s'hi instal·lin paquets amb l'opkg.

Per instal·lar el paquet OpenVPN, s'ha de crear una image nova amb aquest paquet preinstal·lat. Es pot fer compilant el codi des de 0 o amb l'Image Builder, que és més còmode [2]. Amb l'Image Builder, s'ha de fer servir el PROFILE=TLWR841 i incloure el paquet PACKAGES="openvpn-openssl". La comanda feta servir és: make image PROFILE=TLWR841 PACKAGES="openvpn-openssl" FILES=files/

Log

Per tenir un log al client VPN, cal descomentar la línia corresopnent a /etc/config/openvpn. Convé tenir-lo actiu només de manera puntual, o omplirà tota la memòria flash.

Actualizació

Servidor

El manteniment i actualització dels paquets correspon a la distribució.

Resolució de problemes habituals

Pèrdua de connexió del client VPN amb el servidor

El motiu més habitual d'aquest error es deu a què el rellotge del client és desbarata i és probable que en comprovar els certificats les hores siguin incorrectes.

S'ha de comprovar la connexió amb el servidor NTP o bé modificar l'hora manualment, tot i que en aquest darrer cas és probable que l'error es repeteixi.

Encaminament

L'encaminament als clients és prou complicat, d'aquí que seran la majoria de problemes que trobarem. Una taula d'encaminament típica seria la següent:

  $ route -n
  Kernel IP routing table
  Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
  0.0.0.0         10.8.0.9        0.0.0.0         UG    0      0        0 tun0
  10.0.0.0        192.168.1.1     255.0.0.0       UG    0      0        0 br-lan
  10.8.0.1        10.8.0.5        255.255.255.255 UGH   0      0        0 tun0
  10.8.0.5        0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 tun0
  10.91.9.66      192.168.1.1     255.255.255.255 UGH   0      0        0 br-lan
  172.16.0.0      192.168.1.1     255.255.0.0     UG    0      0        0 br-lan
  192.168.0.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 wlan0-1
  192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 br-lan

Teniu en compte que al firewall es fa masquerading a la tun0, perquè el servidor pugui respondre. També es fa masquerading a la br-lan perquè des de la interfície de guest (wlan0-1) es pugui accedir a fora. La interfície eth1 (WAN) no es fa servir.

DHCP

És important desactivar el DHCP de l'antena, ja que l'únic que ha de proporcionar el DHCP és el router. La default route dels terminals és la 192.168.1.2 (el router). Se suposa que l'antena té la IP 192.168.1.1

Exemples reals en servidors autogestionats

A la zona de Sóller tenim ara mateix un servidor VPN amb dos clients funcionant, un a Can Palou 6 i l'altre al Casal La Victòria. El servidor es troba a Alqueria 40.

Veure també

VPN

Enllaços externs

Imatge del firmware pel TP-LINK WR841 V9 preconfigurada [3]

Pàgina d'OpenVPN [4]

How to create an OpenVPN Server, perfectament explicat[5]

Pàgina de TP-Link WR841 d'OpenWRT [6]

Instal·lació de LuCi i OpenVPN al TP-Link WR841 [7]

Image Generator de OpenWRT [8]