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@m-m-n(桃野さん)in株式会社viviON

Debianでルーターを構築

Last updated at Posted at 2022-01-20

この記事で学べること

  • Linuxを使ったルーター構築について
    • iptables(ごく一部、氷山の一角)

結論

できるビジネスパーソンは結論から述べるらしい。
ということで結論としては

市販のブロードバンドルーターを買え！！！

です。

詳しく見ていきましょう。

きっかけ

  • 元々使っていたルーターが2014年に購入したもので、そろそろリプレイスしてもいい頃合いかと考えた
  • PPPoEのIPv4とIPoEのIPv6が混在している
    • うまいこと整理したい

機材選定

とりあえずルーターとして24/7で稼動させたいのでファンレスを必須としました。
NICも複数あれば良いけどなければUSB3<->NICアダプターを追加で増やせば良いので1つでも可。
LinuxぶっこむのでできればOS無し。

このような条件でいくつか調べ、Minisforum N40を買いました。
これはNICが一つだったのでUSB-NICも追加で購入しました。
tp-link UE300

買ってからわかったのですが、BIOSでACアダプターが接続されると自動的に電源が入る設定がありました。
ルーター構築という用途を考えるとこれは嬉しいですね。

Windowsがプリインストールされてるのはいただけない。

ちなみに最終的にSkynew IN-1と迷いました。

セットアップ

前提条件

筆者の住居はマンションまで光ファイバーが届いており、マンション内部はVDSLというインターネット環境です。
ベストエフォート100Mbpsとなっています。

[壁]<->[モデム]<->[ルーター]<->[HUB]<->[PC]

というのが現状の構成になっており、モデムと直結するとIPoEでIPv6アドレスが払い出されます。
構成はこのまま、ルーターを新しく購入したミニPCで置き換えることにします。

余談

最初Ubuntu 21.10をインストールしたのですが、インストーラーが立ち上がってインストールは出来るのに再起動時にディスクが見付からない？という謎な状況が発生。
GRUBでカーネルパラメーター設定してやると良さそうだったのでやってみたら無事にディスクが見付かって起動できたのですが、再起動時にハングアップすることが度々発生しどうにも直せなかったのでDebian 11を入れてみました。

Debianは問題なかったですが、当初元のルーターに繋いだところ、OSが起動する以前の状態(つまりBIOS表示やブートローダーが表示されている段階)でLANにあるマシンからルーターに振ってる192.168.0.1へのPINGがパケロスするという異常はありました。
なんで有線LAN内でパケロスするんや……

そしてMinisforum N40からLANケーブル外すとパケロスがなくなる。

そんな事はありましたが、それではDebian 11でセットアップしていきましょう。

Debianを入手する

普通にDebianのページからISOをダウンロードします。
以下のページを開くとネットインストール用のISOのダウンロードが始まりますが、これで大丈夫です。
https://www.debian.org/download

ダウンロードが完了したらUSBフラッシュメモリに書き込みます。
なお筆者はマイクロSDカードが余っており、USB3のカードリーダーを所有していたのでマイクロSDに書き込みました。

dd if=debian-11.2.0-amd64-netinst.iso of=/dev/sdc bs=16M

/dev/sdcとかは認識されてるUSBフラッシュメモリに合わせて書き換えてください。
常用されてるSSDデバイスとか指定すると死にます。

インストール

LANケーブルをMinisforumに接続し、インターネットに繋がる状態にします。
Minisforum N40にUSBフラッシュメモリを刺し、BIOS(UEFI)でUSBフラッシュメモリからブートするようにします。
Debianのインストーラーが立ち上がるのでインストールを進めます。
途中でインストールするパッケージをチェックする画面がありますが、基本的に最小構成+SSHだけあれば良いでしょう。

インストールが完了したらDebianが起動することを確認します。
引き続きインターネットからソフトウェアのダウンロードを行うので

無事に起動したらルーター化を進めていきましょう！

Debianインストール直後にやらなければならないこと

sudo apt purge -y nano

筆者はエディターにvim、シェルにzshを使っているのでインストールします。
ほかにscreenなんかも入れます。
昨今ではscreenよりtmuxの方が優勢ですのでお好みで。

sudo apt install -y vim zsh screen

ルーターのセットアップ

ざっくりと方針を決めます。

  • IPv4
    • 192.168.0.0/24
    • DHCP
      • 192.168.0.2 - 192.168.0.63 を払い出し対象とする
    • MAP-EでIPv4 over IPv6する
  • IPv6
    • 利便性失われるがIPv6もNATにしてLAN内に押し込める
      • IPv4と同様に必要となればルーターを設定してポート開放すれば良いので大きな問題にはならない

必要なソフトウェアをインストールする

必要に応じてsudo周りを調整しておきます。
とりあえずセットアップ完了するまではNOPASSWDでsudo使えるようにしておくと便利かもしれません。

sudo visudo

とりあえず外からsshされないようにしておく。

sudo vim /etc/hosts.allow

sshd: 192.168.0.
sshd: [fd00:0:dead:beef::]/64

sudo vim /etc/hosts.deny

sshd: All

https://chusotsu-program.com/centos7-lan-only-ssh/
http://centoslab.blog104.fc2.com/blog-entry-6.html

雑に以下のソフトウェアをインストールしておきます。

netplan.io
smartmontools
ufw
radvd
ndppd
squid
isc-dhcp-server
clamav
wpasupplicant
nmap
pppoeconf

apt一発

sudo apt install -y netplan.io smartmontools ufw radvd ndppd isc-dhcp-server clamav nmap pppoeconf

また、後々nodeを使いたいのでインストールします。

sudo apt install -y nodejs npm

どうせDebianパッケージのnodeはバージョン古いんでしょう？知ってますよ？

sudo npm install n -g
sudo n stable
sudo apt purge -y nodejs npm

sshで作業する準備

クライアントマシンで ssh-keygen してルーターのauthorized_keysに公開鍵を書き込んでおきます。
sshdの設定は最低限以下を設定しておきます。

/etc/ssh/sshd_config
PermitRootLogin no
PermitEmptyPasswords no
PubkeyAuthentication yes

sudo systemctl restart ssh.service

一旦netplanを利用してLAN側のIPアドレスの設定を行い、WAN側は物理的にケーブルを外しておきます。

/etc/netplan/00-init.yaml
network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    # LAN
    enp2s0:
      dhcp4: false
      dhcp6: true
      accept-ra: true
      addresses:
        - 192.168.0.1/24
    # WAN
    enxXXXXXXXXXXXX:
      dhcp4: false
      dhcp6: true
      accept-ra: true
      optional: true

ip addrで見えるNICのうち、enp2s0をLAN側、enxXXXXXXXXXXXX(USB<->LANアダプター、MACアドレスがNIC名に使われていたのでXで置換)をWAN側としました。

以下を実行し、LAN側のNICに192.168.0.1がアサインされていることを確認します。

sudo netplan generate
sudo netplan apply
ip addr show dev enp2s0

ここまで出来たら元のルーターをHUBから外し、設定中のルーターのLAN側のNICをHUBに繋げあとはSSHでログインして作業します。
(筆者のケースではそれが楽だったため)

DHCPサーバー設定

/etc/default/isc-dhcp-server
DHCPDv4_CONF=/etc/dhcp/dhcpd.conf
DHCPDv4_PID=/var/run/dhcpd.pid
INTERFACESv4="enp2s0"

INTERFACESv4にはLAN側のNICを指定します。

/etc/dhcp/dhcpd.conf
option domain-name "momono.net";
option domain-name-servers 192.168.0.1;
authoritative;
subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 192.168.0.3 192.168.0.63;
  option routers 192.168.0.1;
}

https://www.hiroom2.com/2018/05/06/ubuntu-1804-isc-dhcp-server-ja/
https://qiita.com/iedred7584/items/2bb0d4f7424857eb9f4c
http://www.netaro.info/_blog_/2020/03/28/2020-0328_dhcp-server/
https://blog.kusshie.com/2020/isc-dhcp-server-ipv6/

sudo systemctl status isc-dhcp-server.service

これでDHCPで払い出しているIPv4アドレスを確認できます。

PPPoEの設定

何かあってもPPPoEでインターネットに接続できるようにしておきます。

sudo pppoeconf

ユーザー名/パスワードを聞かれるのでプロバイダーからもらった情報を入力します。

PPPoEの接続と切断は以下のコマンドで行えます。

sudo pon dsl-provider
sudo poff -a

ufwの設定

sudo ufw disable
sudo ufw allow in on enp2s0 to any
sudo ufw enable

これで内部からのLAN側の穴が空いた状態になります。
LAN側に制限していても全開放が不安であればsshの穴だけ空けておくでも良さそう。

sudo ufw allow in on enp2s0 to any port ssh

引き続きフォワーディングの設定をします。

/etc/default/ufw
DEFAULT_FORWARD_POLICY="ACCEPT"
/etc/ufw/sysctl.conf
net/ipv4/ip_forward=1

sudo sysctl -p /etc/ufw/sysctl.conf

ルーティングの設定をします。

/etc/ufw/before.rules
*nat
-F
:POSTROUTING ACCEPT [0:0]
:PREROUTING ACCEPT [0:0]
-A POSTROUTING -s 192.168.0.0/24 -o enxXXXXXXXXXXXX -j MASQUERADE
COMMIT

*natからCOMMITまでが一つの塊となります。
*filterの前にでも書いておきます。

同様にIPv6用のルーティングも設定します。

*nat
-F
:POSTROUTING ACCEPT [0:0]
:PREROUTING ACCEPT [0:0]
-A POSTROUTING -o enxXXXXXXXXXXXX -j MASQUERADE
COMMIT

https://qiita.com/yasutti/items/fa39cdf836a23386f460
https://ytsuboi.jp/archives/642

radvdの設定

/etc/radvi.conf
interface enp2s0 {
  AdvSendAdvert on;
  MinRtrAdvInterval 3;
  MaxRtrAdvInterval 10;
  AdvOtherConfigFlag on;

  prefix fd00:0:dead:beef::/64 {
    AdvOnLink on;
    AdvAutonomous on;
    AdvRouterAddr on;
  };

  RDNSS 2001:4860:4860::8888 2001:4860:4860::8844 {
  };
};

https://wiki.archlinux.jp/index.php/IPv6
https://ktaka.blog.ccmp.jp/2020/05/linuxipv6-ipoe.html

fd00:0:dead:beef::/64でLAN内の端末にIPv6アドレスが払い出す準備となります。

払い出されるようにするため、もう少々設定を行います。

/etc/sysctl.conf
net.ipv6.conf.all.accept_ra = 2
net.ipv6.conf.enxXXXXXXXXXXXX.accept_ra = 0

sudo sysctl -p

DNSの設定

/etc/systemd/resolved.conf
DNS=8.8.8.8 8.8.4.4 2001:4860:4860::8888 2001:4860:4860::8844
DNSStubListener=no
DNSStubListenerExtra=192.168.0.1
DNSStubListenerExtra=127.0.0.1
DNSStubListenerExtra=fd00:0:dead:beef:8647:9ff:fe09:b456
DNSStubListenerExtra=::1

DNSは込み入ったことをするわけでもないのでシステム標準のsystemdに任せたいのですが、systemd-resolvedを使わない設定にするための記事ばかり見つかるので簡単なサンプル例として置いときます。
これで53ポート空けておけばLAN内のクライアントはルーターで名前解決ができますし、ルーターの/etc/hostsで無理やりあるドメインをLAN内のIPアドレスに変えるということもできます。

これは何が嬉しいかというと、LAN内で使いたいWebAppでssl対応したい場合に、例えばfoo.example.comというドメインを用意したら外部のDNSではルーターのIPアドレスを指すようにしておき、ポート80の通信はそのPCに向けるようにしておくことでLAN内のPCでWebサーバーを用意、Let's encryptの設定をして証明書を取得、LAN内の他のクライアントでhttps://foo.example.com/にアクセスするとそのPCにアクセスできるようになります。
PWAの対応をするような場合に便利になってきます。

ここまで完了したら一旦ルーターを再起動し、ちょっと休憩しましょう。

MAP-E対応

さて、もう一息です。

ここでWAN側もモデムに接続します。

ip -6 addr show dev enxXXXXXXXXXXXXを実行し、グローバルなIPv6アドレスが振られていることを確認します。
無事にグローバルなIPv6アドレスが振られていたら以下のスクリプトを用意します。

~/map-e/map-e.js
// this script based http://ipv4.web.fc2.com/map-e.html

if (process.argv.length != 3) {
    usage();
}

function usage() {
    console.log("usage:");
    console.log("  node map-e.js IPv6_ADDR");
    process.exit(1);
}

const return_code = ((ipv6) => {
  var ruleprefix31 = {
    0x240b0010: [106, 72],
    0x240b0012: [14, 8],
    0x240b0250: [14, 10],
    0x240b0252: [14, 12],
    0x24047a80: [133, 200],
    0x24047a84: [133, 206]
  };
  var ruleprefix38 = {
    0x24047a8200: [125, 196, 208],
    0x24047a8204: [125, 196, 212],
    0x24047a8208: [125, 198, 140],
    0x24047a820c: [125, 198, 144],
    0x24047a8210: [125, 198, 212],
    0x24047a8214: [125, 198, 244],
    0x24047a8218: [122, 131, 104],
    0x24047a821c: [125, 195, 20],
    0x24047a8220: [133, 203, 160],
    0x24047a8224: [133, 203, 164],
    0x24047a8228: [133, 203, 168],
    0x24047a822c: [133, 203, 172],
    0x24047a8230: [133, 203, 176],
    0x24047a8234: [133, 203, 180],
    0x24047a8238: [133, 203, 184],
    0x24047a823c: [133, 203, 188],
    0x24047a8240: [133, 209, 0],
    0x24047a8244: [133, 209, 4],
    0x24047a8248: [133, 209, 8],
    0x24047a824c: [133, 209, 12],
    0x24047a8250: [133, 209, 16],
    0x24047a8254: [133, 209, 20],
    0x24047a8258: [133, 209, 24],
    0x24047a825c: [133, 209, 28],
    0x24047a8260: [133, 204, 192],
    0x24047a8264: [133, 204, 196],
    0x24047a8268: [133, 204, 200],
    0x24047a826c: [133, 204, 204],
    0x24047a8270: [133, 204, 208],
    0x24047a8274: [133, 204, 212],
    0x24047a8278: [133, 204, 216],
    0x24047a827c: [133, 204, 220],
    0x24047a8280: [133, 203, 224],
    0x24047a8284: [133, 203, 228],
    0x24047a8288: [133, 203, 232],
    0x24047a828c: [133, 203, 236],
    0x24047a8290: [133, 203, 240],
    0x24047a8294: [133, 203, 244],
    0x24047a8298: [133, 203, 248],
    0x24047a829c: [133, 203, 252],
    0x24047a82a0: [125, 194, 192],
    0x24047a82a4: [125, 194, 196],
    0x24047a82a8: [125, 194, 200],
    0x24047a82ac: [125, 194, 204],
    0x24047a82b0: [119, 239, 128],
    0x24047a82b4: [119, 239, 132],
    0x24047a82b8: [119, 239, 136],
    0x24047a82bc: [119, 239, 140],
    0x24047a82c0: [125, 194, 32],
    0x24047a82c4: [125, 194, 36],
    0x24047a82c8: [125, 194, 40],
    0x24047a82cc: [125, 194, 44],
    0x24047a82d0: [125, 195, 24],
    0x24047a82d4: [125, 195, 28],
    0x24047a82d8: [122, 130, 192],
    0x24047a82dc: [122, 130, 196],
    0x24047a82e0: [122, 135, 64],
    0x24047a82e4: [122, 135, 68],
    0x24047a82e8: [125, 192, 240],
    0x24047a82ec: [125, 192, 244],
    0x24047a82f0: [125, 193, 176],
    0x24047a82f4: [125, 193, 180],
    0x24047a82f8: [122, 130, 176],
    0x24047a82fc: [122, 130, 180],
    0x24047a8300: [122, 131, 24],
    0x24047a8304: [122, 131, 28],
    0x24047a8308: [122, 131, 32],
    0x24047a830c: [122, 131, 36],
    0x24047a8310: [119, 243, 112],
    0x24047a8314: [119, 243, 116],
    0x24047a8318: [219, 107, 136],
    0x24047a831c: [219, 107, 140],
    0x24047a8320: [220, 144, 224],
    0x24047a8324: [220, 144, 228],
    0x24047a8328: [125, 194, 64],
    0x24047a832c: [125, 194, 68],
    0x24047a8330: [221, 171, 40],
    0x24047a8334: [221, 171, 44],
    0x24047a8338: [110, 233, 80],
    0x24047a833c: [110, 233, 84],
    0x24047a8340: [119, 241, 184],
    0x24047a8344: [119, 241, 188],
    0x24047a8348: [119, 243, 56],
    0x24047a834c: [119, 243, 60],
    0x24047a8350: [125, 199, 8],
    0x24047a8354: [125, 199, 12],
    0x24047a8358: [125, 196, 96],
    0x24047a835c: [125, 196, 100],
    0x24047a8360: [122, 130, 104],
    0x24047a8364: [122, 130, 108],
    0x24047a8368: [122, 130, 112],
    0x24047a836c: [122, 130, 116],
    0x24047a8370: [49, 129, 152],
    0x24047a8374: [49, 129, 156],
    0x24047a8378: [49, 129, 192],
    0x24047a837c: [49, 129, 196],
    0x24047a8380: [49, 129, 120],
    0x24047a8384: [49, 129, 124],
    0x24047a8388: [221, 170, 40],
    0x24047a838c: [221, 170, 44],
    0x24047a8390: [60, 239, 108],
    0x24047a8394: [60, 236, 24],
    0x24047a8398: [122, 130, 120],
    0x24047a839c: [60, 236, 84],
    0x24047a83a0: [60, 239, 180],
    0x24047a83a4: [60, 239, 184],
    0x24047a83a8: [118, 110, 136],
    0x24047a83ac: [119, 242, 136],
    0x24047a83b0: [60, 238, 188],
    0x24047a83b4: [60, 238, 204],
    0x24047a83b8: [122, 134, 52],
    0x24047a83bc: [119, 244, 60],
    0x24047a83c0: [119, 243, 100],
    0x24047a83c4: [221, 170, 236],
    0x24047a83c8: [221, 171, 48],
    0x24047a83cc: [60, 238, 36],
    0x24047a83d0: [125, 195, 236],
    0x24047a83d4: [60, 236, 20],
    0x24047a83d8: [118, 108, 76],
    0x24047a83dc: [118, 110, 108],
    0x24047a83e0: [118, 110, 112],
    0x24047a83e4: [118, 111, 88],
    0x24047a83e8: [118, 111, 228],
    0x24047a83ec: [118, 111, 236],
    0x24047a83f0: [119, 241, 148],
    0x24047a83f4: [119, 242, 124],
    0x24047a83f8: [125, 194, 28],
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    0x24004151d8: [124, 100, 224],
    0x24004151dc: [124, 100, 240],
    0x2400415300: [153, 165, 96],
    0x2400415304: [153, 165, 112],
    0x2400415308: [153, 165, 160],
    0x240041530c: [153, 165, 176],
    0x2400415310: [153, 171, 224],
    0x2400415314: [153, 171, 240],
    0x2400415318: [153, 175, 0],
    0x240041531c: [153, 175, 16],
    0x2400415344: [220, 106, 48],
    0x2400415374: [220, 106, 80],
    0x2400415340: [220, 106, 32],
    0x2400415370: [220, 106, 64],
    0x2400415320: [153, 181, 0],
    0x2400415324: [153, 181, 16],
    0x2400415328: [153, 183, 224],
    0x240041532c: [153, 183, 240],
    0x2400415330: [153, 184, 128],
    0x2400415334: [153, 184, 144],
    0x2400415338: [153, 187, 224],
    0x240041533c: [153, 187, 240],
    0x2400415360: [153, 191, 192],
    0x2400415364: [153, 191, 208],
    0x2400415348: [153, 188, 0],
    0x240041534c: [153, 188, 16],
    0x2400415350: [153, 190, 128],
    0x2400415354: [153, 190, 144],
    0x2400415358: [153, 191, 64],
    0x240041535c: [153, 191, 80],
    0x2400415368: [153, 194, 96],
    0x240041536c: [153, 194, 112],
    0x2400415200: [180, 16, 0],
    0x2400415204: [180, 16, 16],
    0x2400415208: [180, 16, 32],
    0x240041520c: [180, 16, 48],
    0x2400415210: [180, 29, 128],
    0x2400415214: [180, 29, 144],
    0x2400415218: [180, 29, 160],
    0x240041521c: [180, 29, 176],
    0x2400415220: [180, 59, 64],
    0x2400415224: [180, 59, 80],
    0x2400415228: [180, 59, 96],
    0x240041522c: [180, 59, 112],
    0x2400415230: [219, 161, 0],
    0x2400415234: [219, 161, 16],
    0x2400415238: [219, 161, 32],
    0x240041523c: [219, 161, 48],
    0x2400415250: [153, 131, 96],
    0x2400415254: [153, 131, 112],
    0x2400415260: [153, 131, 128],
    0x2400415264: [153, 131, 144],
    0x2400415268: [153, 132, 128],
    0x240041526c: [153, 132, 144],
    0x2400415240: [153, 129, 160],
    0x2400415244: [153, 129, 176],
    0x2400415248: [153, 130, 0],
    0x240041524c: [153, 130, 16],
    0x2400415270: [153, 134, 64],
    0x2400415274: [153, 134, 80],
    0x2400415278: [153, 137, 0],
    0x240041527c: [153, 137, 16],
    0x2400415280: [153, 139, 192],
    0x2400415284: [153, 139, 208],
    0x2400415288: [153, 151, 32],
    0x240041528c: [153, 151, 48],
    0x2400415290: [153, 156, 96],
    0x2400415294: [153, 156, 112],
    0x2400415298: [153, 156, 128],
    0x240041529c: [153, 156, 144]
  }

  var prefix = ipv6;
  var field = prefix.replace("::", ":0::").match(/([0-9a-f]{1,4}):([0-9a-f]{1,4}):([0-9a-f]{1,4}):([0-9a-f]{0,4})/i);
  if (!field) {
    console.log("プレフィックスを認識できません。");
    return 2;
  }
  var hextet = [];
  for (var i = 0; i < 4; i++) {
    hextet[i] = field[i + 1] ? parseInt(field[i + 1], 16) : 0;
  }
  var octet;
  var prefix31 = hextet[0] * 0x10000 + (hextet[1] & 0xfffe);
  var prefix38 = hextet[0] * 0x1000000 + hextet[1] * 0x100 + ((hextet[2] & 0xfc00) >> 8);
  var offset = 6;
  var rfc = false;
  if (ruleprefix38[prefix38]) {
    octet = ruleprefix38[prefix38].concat();
    octet[2] |= (hextet[2] & 0x0300) >> 8;
    octet[3] =   hextet[2] & 0x00ff;
    var ipaddr = ruleprefix38[prefix38].concat(0);
    var ip6prefixlen = 38;
    var psidlen = 8;
    offset = 4;
  } else if (ruleprefix31[prefix31]) {
    octet = ruleprefix31[prefix31].concat();
    octet[1] |= hextet[1] & 0x0001;
    octet[2] = (hextet[2] & 0xff00) >> 8;
    octet[3] =  hextet[2] & 0x00ff;
    var ipaddr = ruleprefix31[prefix31].concat(0, 0);
    var ip6prefixlen = 31;
    var psidlen = 8;
    offset = 4;
  } else if (ruleprefix38_20[prefix38]) {
    octet = ruleprefix38_20[prefix38].concat();
    octet[2] |= (hextet[2] & 0x03c0) >> 6;
    octet[3] = ((hextet[2] & 0x003f) << 2) | ((hextet[3] & 0xc000) >> 14);
    var ipaddr = ruleprefix38_20[prefix38].concat(0);
    var ip6prefixlen = 38;
    var psidlen = 6;
  } else {
    console.log("未対応のプレフィックス");
    return 3;
  }

  const retValues = {};
  retValues.ipv4 = octet.join(".");

  if (psidlen == 8) {
    var psid = (hextet[3] & 0xff00) >> 8;
  } else if (psidlen == 6) {
    var psid = (hextet[3] & 0x3f00) >> 8;
  }
  var ports = "";
  var Amax = (1 << offset) - 1;
  for (var A = 1; A <= Amax; A++) {
    var port = (A << (16 - offset)) | (psid << (16 - offset - psidlen));
    ports += port + "-" + (port + (1 << (16 - offset - psidlen)) - 1);
    if (A < Amax) {
      ports += (A % 3) ? " " : "\n";
    }
  }
  retValues.port = ports;
  retValues.psid = psid;

  if (hextet[3] & 0xff) {
    console.log("入力値と CE とで /64 が異なる");
  }
  hextet[3] = hextet[3] & 0xff00;
  if (rfc) {
    hextet[4] =  0;
    hextet[5] = (octet[0] << 8) | octet[1];
    hextet[6] = (octet[2] << 8) | octet[3];
    hextet[7] =  psid;
  } else {
    hextet[4] =  octet[0];
    hextet[5] = (octet[1] << 8) | octet[2];
    hextet[6] =  octet[3] << 8;
    hextet[7] =  psid << 8;
  }
  var ce = [];
  for (var i = 0; i < 8; i++) {
      ce[i] = hextet[i].toString(16);
  }
  retValues.ce = ce.join(":");

  ealen = 56 - ip6prefixlen;
  ip4prefixlen = 32 - (ealen - psidlen);
  var hextet2 = [];
  if (ip6prefixlen == 38) {
    hextet2[0] = hextet[0];
    hextet2[1] = hextet[1];
    hextet2[2] = hextet[2] & 0xfc00;
  } else if (ip6prefixlen == 31) {
    hextet2[0] = hextet[0];
    hextet2[1] = hextet[1] & 0xfffe;
  }
  var ip6prefix = [];
  for (var i = 0; i < hextet2.length; i++) {
    ip6prefix[i] = hextet2[i].toString(16);
  }
  retValues.ipaddr = ipaddr.join(".");
  retValues.ip4prefixlen = ip4prefixlen;
  retValues.ip6prefix = ip6prefix.join(":") + "::";
  retValues.ip6prefixlen = ip6prefixlen;
  retValues.ealen = ealen;
  retValues.psidlen = psidlen;
  retValues.offset = offset;
  if (prefix31 >= 0x24047a80 && prefix31 < 0x24047a84) {
    var peeraddr = "2001:260:700:1::1:275";
  } else if (prefix31 >= 0x24047a84 && prefix31 < 0x24047a88) {
    var peeraddr = "2001:260:700:1::1:276";
  } else if ((prefix31 >= 0x240b0010 && prefix31 < 0x240b0014) || (prefix31 >= 0x240b0250 && prefix31 < 0x240b0254)) {
    var peeraddr = "2404:9200:225:100::64";
  } else if (ruleprefix38_20[prefix38]) {
    var peeraddr = "2001:380:a120::9";
  } else {
    var peeraddr = false;
  }
  if (peeraddr) {
    retValues.peeraddr = peeraddr;
  } else {
    retValues.peeraddr = "";
  }
  if (rfc) {
    retValues.hash = "#";
    retValues["at-mapversion"] = "rfc";
  } else {
    retValues.hash = "";
    retValues["at-mapversion"] = "draft";
  }
  retValues["at-ip4prefix"] = ipaddr.join(".") + "/" + ip4prefixlen;
  retValues["at-ip6prefix"] = ip6prefix.join(":") + "::/" + ip6prefixlen;
  retValues["at-ealen"] = ealen;
  retValues["at-psidlen"] = psidlen;
  retValues["at-psid"] = psid;
  retValues["at-offset"] = offset;

  // console.log(retValues);

  console.log(`BR="${retValues.peeraddr}";`);
  console.log(`CE="${retValues.ce}";`);
  console.log(`IPv4="${retValues.ipv4}";`);
  console.log(`PSID="${retValues.psid}";`);

  return 0;
})(process.argv[2]);

process.exit(return_code);
~/map-e/add-rules
#!/bin/bash

function finish() {
  cd - > /dev/null 2>&1
  exit $1
}

cd $(dirname "$0")

NODE_PATH=$(which node)
if [ $? -ne 0 ]; then
  echo $NODE_PATH
  finish 1
fi

# WAN側のNIC
WAN_DEV=enxXXXXXXXXXXXX

# IPv6
WAN_IPv6=$(ip -6 addr show dev "$WAN_DEV" | grep inet6 | grep -v "inet6 fe" | sed -e 's/^ *inet6 \([^ ]*\).*/\1/')

# TUNNELデバイス
TUN_DEV=tun0

# pppoeを落としておく
poff -a > /dev/null 2>&1

ip addr flush
ip -4 route delete default
ip -4 route add default dev $TUN_DEV

NODE_RET=$(node ./map-e.js "$WAN_IPv6")
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "$NODE_RET"
    finish 2
fi

eval "$NODE_RET"
# echo $BR
# echo $CE
# echo $IPv4
# echo $PSID

cat << YAML > /etc/netplan/00-init.yaml
network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    # LAN
    enp2s0:
      dhcp4: false
      dhcp6: true
      accept-ra: true
      addresses:
        - 192.168.0.1/24
    # WAN
    enxXXXXXXXXXXXX:
      dhcp4: false
      dhcp6: true
      accept-ra: true
      optional: true
      addresses:
        - ${CE}/64
      nameservers:
        addresses:
          - 2001:4860:4860::8888
          - 2001:4860:4860::8844

YAML

cat << YAML > /etc/netplan/10-ipoe-gw.yaml
network:
  version: 2
  tunnels:
    tun0:
      mode: ipip6
      accept-ra: true
      local: $CE
      remote: $BR
      routes:
        - to: 0.0.0.0/0
          scope: link

YAML

netplan generate
netplan apply

iptables -t nat -F

rule=1
while [ $rule -lt 16 ]; do
  mark=$(($rule + 16))
  pn=$(($rule - 1))
  port_l=$(($rule * 4096 + $PSID * 16))
  port_r=$(($port_l + 15))

  iptables -t nat -A PREROUTING -m statistic --mode nth --every 15 --packet $pn -j MARK --set-mark $mark
  iptables -t nat -A OUTPUT -m statistic --mode nth --every 15 --packet $pn -j MARK --set-mark $mark

  iptables -t nat -A POSTROUTING -p icmp -o $TUN_DEV -m mark --mark $mark -j SNAT --to $IPv4:$port_l-$port_r
  iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -o $TUN_DEV -m mark --mark $mark -j SNAT --to $IPv4:$port_l-$port_r
  iptables -t nat -A POSTROUTING -p udp -o $TUN_DEV -m mark --mark $mark -j SNAT --to $IPv4:$port_l-$port_r

  rule=$(($rule + 1))
done

iptables -t mangle -F
iptables -t mangle -o $TUN_DEV --insert FORWARD 1 -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -m tcpmss --mss 1400:65495 -j TCPMSS --clamp-mss-to-pmtu

finish 0

スクリプトを実行してMAP-Eのためのiptablesの設定を行います。

sudo ./add-rules

https://qiita.com/kakinaguru_zo/items/2764dd8e83e54a6605f2
https://vector.hateblo.jp/entry/2021/02/17/142458
https://qiita.com/kakinaguru_zo/items/37777d80ea18c8134108
https://mxnl.com/ds-lite/
https://www.ainoniwa.net/pelican/2021-02-04a.html

IPv4 over IPv6確認

筆者のISPはOCNなので下記のサイトにアクセスしてIPv4の接続環境がIPoEになっていることを確認しました。
https://v6test.ocn.ne.jp/

仕上げ

無事にIPv4 over IPv6までセットアップが完了しましたら、起動時にこれらを反映されるように仕上げていきます。

起動時にシェルスクリプトを実行するためにrc.localを用意します。

/etc/rc.local
#!/bin/sh -e

/home/USER/start-up/exec &

exit 0

sudo chmod 755 /etc/rc.local
~/start-up/exec
#!/bin/bash

# OSブート時に実行されるスクリプト
# rootユーザーによって実行される想定

cd $(dirname "$0")

sleep 3

# MAP-E適用
../map-e/add-rules > /dev/null 2>&1

chmod 755 ~/start-up/exec

systemdの設定をします。

sudo systemctl enable rc-local

これで再起動してもIPv4がIPoEで接続されていればルーター作成の工程の完了となります。
機材選定の項目でも触れましたがACアダプターが接続されたら電源が入る設定にしておけば停電時などのアクシデントがあっても自動復帰します。

まとめ

速度面など、通常運用に関しては特に不都合もなく利用できております。
ベストエフォート100MbpsでIPv4でも90Mbps程度出てるので十分でしょう。

他、触れてないところでは普段のLinuxと同様に時刻同期の設定あたりは追加しました。
電源復旧時に自動起動ができるのでマジックパケットを送信してデスクトップマシンをWake On LANしようとしましたが、こちらは上手く動作してない模様……
あとはルーターのIPv6は匿名アドレスを使うようにしてあります。

メリット

  • Debian GNU/Linux という一般的なOSでルーターを構築できる
    • 普段使っているLinuxと同様の操作体系で扱えるので構築が済めばメンテナンスは非常に低コスト
    • パッケージの脆弱性があった場合の対応が楽
      • 市販のルーターはファームウェアアップデートがあるか不明
      • ディストリビューションの対応が遅いなら自前でパッチを当てることも可能
        • オープンソースのメリットを最大限に活かせる

デメリット

  • 構築が非常に面倒
  • ミニPCの取り回しがクセが強い
    • いっそのことミドルレンジのデスクトップマシンを用意してルーター兼自宅サーバーにでもするのが良いかもしれない
  • 労力の割に得られるものは少ない

それでは良いLinuxライフを。

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