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@nmatsui(Nobuyuki Matsui)inTIS株式会社

USB over SoftEtherVPN 〜 手元のRaspberryPIのUSBをクラウドを越えてPCへ接続〜

Last updated at Posted at 2014-12-14

USB over IP技術を用い、手元のRaspberry Piに挿したUSBをクラウドの先にあるマシンに認識させる。

VPNツールとしてSoftEther VPNを、　USB over IPツールとしてVirtualHereを用いる。

softether-usb-over-ip.png

VPNの構築

VPNサーバ(AWS EC2)

SPEC
Region Tokyo (ap-northest-1c)
AMI Amazon Linux AMI 2014.09.1 (HVM) - ami-4985b048 64bit
Instance Type m3.medium
VPC Subnet 172.30.2.0/24 (Auto-assign Public IP Enable)
Storage 8GB (General Purpose SSD)
Security Group 22/tcp, 443/tcp, 500/udp, 4500/udp

インストール

$ sudo yum -y update
$ sudo yum -y groupinstall "Development Tools"
$ wget http://jp.softether-download.com/files/softether/v4.12-9514-beta-2014.11.17-tree/Linux/SoftEther_VPN_Server/64bit_-_Intel_x64_or_AMD64/softether-vpnserver-v4.12-9514-beta-2014.11.17-linux-x64-64bit.tar.gz
$ tar xvfz softether-vpnserver-v4.12-9514-beta-2014.11.17-linux-x64-64bit.tar.gz
$ cd vpnserver/
$ make
 Do you want to read the License Agreement for this software ? -> 1. Yes
 Did you read and understand the License Agreement ? -> 1. Yes
 Did you agree the License Agreement ? -> 1. Agree
$ cd ~
$ vpnserver/vpncmd
 1. VPN Server または VPN Bridge の管理
 2. VPN Client の管理
 3. VPN Tools コマンドの使用 (証明書作成や通信速度測定)

 1 - 3 を選択: 3
 VPN Tools>check
 ...
 すべてのチェックに合格しました。このシステム上で SoftEther VPN Server / Bridge が正しく動作する可能性が高いと思われます。

 コマンドは正常に終了しました。
 VPN Tools>exit
$ sudo vpnserver/vpnserver start

VPN Toolsのcheckコマンドを実行し、全て「合格」であることを確認した後にVPN Serverを起動する

設定

$ vpnserver/vpncmd
 1. VPN Server または VPN Bridge の管理
 2. VPN Client の管理
 3. VPN Tools コマンドの使用 (証明書作成や通信速度測定)

 1 - 3 を選択: 1

 接続先のホスト名または IP アドレス: localhost:443
 接続先の仮想 HUB 名を入力: (何も入力せずにENTER）
 VPN Server>ServerPasswordSet

# Listenerの設定
 VPN Server>ListenerDisable 992
 VPN Server>ListenerDisable 1194
 VPN Server>ListenerDisable 5555
 VPN Server>ListenerList
 ポート番号|状態
 ----------+------
 TCP 443   |動作中
 TCP 992   |停止中
 TCP 1194  |停止中
 TCP 5555  |停止中

# DynamicDNSの設定
 VPN Server>DynamicDnsSetHostname aws-softether-server
 VPN Server>DynamicDnsGetStatus
 項目                                    |値
 ----------------------------------------+-----------------------------
 割当ダイナミック DNS ホスト名 (完全)    |aws-softether-server.softether.net
 割当ダイナミック DNS ホスト名 (ホスト名)|aws-softether-server
 DNS サフィックス                        |.softether.net
 グローバル IPv4 アドレス                |XX.XX.XX.XX

# 仮想HUBの作成
 VPN Server>HubCreate SE_VHUB
 VPN Server>Hub SE_VHUB

# 接続ユーザの作成
 VPN Server/SE_VHUB>UserCreate mac
 VPN Server/SE_VHUB>UserPasswordSet mac
 VPN Server/SE_VHUB>UserCreate raspi
 VPN Server/SE_VHUB>UserPasswordSet raspi
 VPN Server/SE_VHUB>UserCreate win
 VPN Server/SE_VHUB>UserPasswordSet win

# DHCPの設定設定
 VPN Server/SE_VHUB>SecureNatEnable
 VPN Server/SE_VHUB>DhcpEnable
 VPN Server/SE_VHUB>DhcpGet
 項目                                |値
 ------------------------------------+--------------
 仮想 DHCP 機能を使用する            |はい
 配布アドレス帯の開始                |192.168.30.10
 配布アドレス帯の終了                |192.168.30.200
 サブネットマスク                    |255.255.255.0
 リース期限 (秒)                     |7200
 デフォルトゲートウェイアドレス      |192.168.30.1
 DNS サーバー アドレス 1             |192.168.30.1
 DNS サーバー アドレス 2             |なし
 ドメイン名                          |
 NAT および DHCP の動作のログ保存    |はい
 プッシュする静的ルーティングテーブル|

# L2TP/IPSecの有効化
 VPN Server>IPsecEnable
  L2TP over IPsec サーバー機能を有効 (yes / no): yes
  Raw L2TP サーバー機能を有効 (yes / no): no
  EtherIP / L2TPv3 over IPsec サーバー機能を有効 (yes / no): no
  IPsec 事前共有鍵の文字列 (9 文字以下を推奨): awssevpn
  VPN 接続時に仮想 HUB 名が省略された場合のデフォルト仮想 HUB 名: SE_VHUB

 VPN Server>IPsecGet
 項目                                          |値
 ----------------------------------------------+--------
 L2TP over IPsec サーバー機能は有効            |はい
 Raw L2TP サーバー機能は有効                   |いいえ
 EtherIP / L2TPv3 over IPsec サーバー機能は有効|いいえ
 IPsec 事前共有鍵の文字列                      |awssevpn
 デフォルト仮想 HUB 名                         |SE_VHUB

VPNクライアント(Raspberry Pi)

SPEC
Device Raspberry Pi model B+
OS 7.6 (3.12.28+ #709)
hostname raspi

インストール

$ wget http://jp.softether-download.com/files/softether/v4.12-9514-beta-2014.11.17-tree/Linux/SoftEther_VPN_Client/32bit_-_ARM_EABI/softether-vpnclient-v4.12-9514-beta-2014.11.17-linux-arm_eabi-32bit.tar.gz
$ tar xvfz softether-vpnclient-v4.12-9514-beta-2014.11.17-linux-arm_eabi-32bit.tar.gz 
$ cd vpnclient/
$ make
 Do you want to read the License Agreement for this software ? -> 1. Yes
 Did you read and understand the License Agreement ? -> 1. Yes
 Did you agree the License Agreement ? -> 1. Agree
$ cd ~
$ sudo ./vpnclient/vpnclient start

設定

$ vpnclient/vpncmd
 1. Management of VPN Server or VPN Bridge 
 2. Management of VPN Client
 3. Use of VPN Tools (certificate creation and Network Traffic Speed Test Tool)

 Select 1, 2 or 3: 2

 Hostname of IP Address of Destination: localhost
 VPN Client>PasswordSet 

# 仮想NICの作成
 VPN Client>NicCreate SE_VNIC
 VPN Client>exit
 $ sudo sh -c "echo 'allow-hotplug vpn_se_vnic' >> /etc/network/interfaces"
 $ sudo sh -c "echo 'iface vpn_se_vnic inet dhcp' >> /etc/network/interfaces"

# VPN接続アカウントの作成
$ vpnclient/vpncmd
 1. Management of VPN Server or VPN Bridge 
 2. Management of VPN Client
 3. Use of VPN Tools (certificate creation and Network Traffic Speed Test Tool)

 Select 1, 2 or 3: 2

 Password: 
 VPN Client>AccountCreate raspi
  Destination VPN Server Host Name and Port Number: aws-softether-server.softether.net:443
  Destination Virtual Hub Name: SE_VHUB
  Connecting User Name: raspi
  Used Virtual Network Adapter Name: SE_VNIC
 VPN Client>AccountPasswordSet raspi
  Password: ****************
  Confirm input: ****************
  Specify standard or radius: standard
 VPN Client>AccountStartupSet raspi
 VPN Client>KeepEnable raspi
 VPN Client>AccountStatusShow raspi
 VPN Client>exit
$sudo shutdown -r now

接続

$ sudo ./vpnclient/vpnclient start
$ ifconfig
vpn_se_vnic Link encap:Ethernet  HWaddr 00:ac:ce:27:7b:ae  
          inet addr:192.168.30.10  Bcast:192.168.30.255  Mask:255.255.255.0
$ vpnclient/vpncmd
 1. Management of VPN Server or VPN Bridge 
 2. Management of VPN Client
 3. Use of VPN Tools (certificate creation and Network Traffic Speed Test Tool)

 Select 1, 2 or 3: 2

 Hostname of IP Address of Destination: localhost

 Password:

 VPN Client>AccountList
 Item                        |Value
 ----------------------------+------------------------------------------------
 VPN Connection Setting Name |raspi
 Status                      |Connected
 VPN Server Hostname         |aws-softether-server.softether.net:443 (Direct TCP/IP Connection)
 Virtual Hub                 |SE_VHUB
 Virtual Network Adapter Name|SE_VNIC

VPNクライアント(Mac)

SPEC
Device MacBook Air 11-inch Mid 2011
OS Mac OS X Lion 10.7.5(11G63)
hostname Air.local

設定

L2TP over IPSecを用いて接続設定を行う

mac1.png

サーバアドレスにはDynamicDNSとして指定したドメイン名を指定し、アカウント名には作成した接続ユーザのうちの一つを指定する。

mac2.png

"詳細"ボタンを押し、指定したユーザのパスワードとIPSec事前共有鍵を入力する。

mac3.png

接続

L2TP over IPSecで接続する。

$ ifconfig
ppp0: flags=8051<UP,POINTOPOINT,RUNNING,MULTICAST> mtu 1280
    inet 192.168.30.10 --> 1.0.0.1 netmask 0xffffff00

VPNクライアント(Win)

SPEC
Device Surface Pro 3
OS Windows 8.1 Pro
hostname surface-pro3

インストール

次のファイルをダウンロードし実行する。

http://jp.softether-download.com/files/softether/v4.12-9514-beta-2014.11.17-tree/Windows/SoftEther_VPN_Client/softether-vpnclient-v4.12-9514-beta-2014.11.17-windows-x86_x64-intel.exe

win1.PNG

win2.PNG

win3.PNG

win4.PNG

「このネットワーク上のPC、デバイス、コンテンツを探し、プリンターやTVなどのデバイスに自動的に接続します」というダイアログが表示された場合、「はい」を選ぶ。そうすることで、Windows FireWallでブロックされない「プライベートネットワーク」としてVPNが作成される。

もし「パブリックネットワーク」として作成してしまった場合、「PC設定＞ネットワーク＞イーサネット」から作成したVPNを選択し、「デバイスとコンテンツの検索」をオンにすると良い

接続

SoftEther VPN Clientから接続

win5.PNG

USB over IPの構築

USB over IPサーバ(Raspberry Pi)

VirtualHereのUSBサーバプログラム Raspberry Pi用(armhf hard-float)を配置
（ダウンロードしたファイルに実行権をつけるだけ）

$ wget --no-check-certificate https://www.virtualhere.com/sites/default/files/usbserver/vhusbdarmhf
$ chmod 755 vhusbdarmhf

USB over IPクライアント(Win)

VirtualHereのUSBクライアントプログラム Windows用を配置
（ダウンロードした実行ファイルを適当なフォルダに置くだけ）

USB over SoftEtherVPNの検証

USB over IPサーバ起動

クラウドの先にあるPCで共有したいUSBデバイスをRaspberry Piに接続した後、下記コマンドでVirtualHereのUSB over IPサーバを起動

$ sudo ./vhusbdarmhf 
VirtualHere USB Server is running...press ^C to stop

クラウドの先にあるPCにログイン

SoftEther VPNで接続されているため、クラウドの先にあるマシンのFirewallやインターネットゲートウェイルータに何の設定もせずとも、安全にRDPすることができる

（RDPがつながらない場合、クラウドの先にあるPCで構築したSoftEther VPNが「プライベートネットワーク」として作成されているか確認）

クラウドの先にあるPCにUSBデバイスをセット

PCでVirtualHereクライアントを実行する。

win6.PNG

"USB Hubs>Specify Hubs"からSoftEther VPN上でのRaspberry PiのIPアドレスを入力する。

win7.PNG

正しくセットアップされていれば、Raspberry Piに接続されているUSBデバイスが表示される。

win8.PNG

望みのUSBデバイスをダブルクリックすれば、SoftEther VPN越しにRaspberry Piに接続されているUSBデバイスがPCで認識される。

win9.PNG

ネットワーク速度

実行速度※1 RTT※2
LAN 9.53MB/s <1ms
Wifi AP 1.06MB/s 50ms
SoftEther VPN over LTE 0.071MB/s 179ms

※1 : WindowsPCからRaspberry Piへ60000byteのpingを打ち、60000*2/RTT平均値より概算
※2 : WindowsPCからRaspberry Piへの32byteのpingのRTT平均値

USB2.0デバイスのI/O実行速度

Sequential Read Sequential Write Random Read Random Write
直接接続 18.85MB/s 5.076MB/s 18.77MB/s 1.175MB/s
LAN 3.140MB/s 2.058MB/s 3.155MB/s 1.170MB/s
Wifi AP 1.301MB/s 1.114MB/s 1.328MB/s 0.711MB/s
SoftEther VPN over LTE 計測不能 計測不能 計測不能 計測不能

まとめ

  • USB over SoftEther over LTEは確かに動作するが、残念ながら現時点では速度的に使い物にならない
  • USB over LANやUSB over Wifiは、USBカメラ（320x240）程度までならば十分使い物になる
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