🥇Jednoduché UDP hole punching na příkladu IPIP tunelu

Dobrý den!

V tomto článku bych chtěl říci, jak jsem realizoval (další) skript v Bash pro připojení dvou počítačů, které se nacházejí za NAT, s použitím technologie UDP hole punching na příkladu OS Ubuntu/Debian.

Organizace připojení se skládá z několika kroků:

Spuštění uzlu a čekání na připravenost vzdáleného uzlu;
Určení vnější IP adresy a UDP portu;
Předání vnější IP adresy a UDP portu vzdálenému uzlu;
Získání vnější IP adresy a UDP portu od vzdáleného uzlu;
Organizace IPIP tunelu;
Monitorování připojení;
Při přerušení připojení odstranit IPIP tunel.

Dlouho jsem přemýšlel a stále přemýšlím, co použít pro výměnu dat mezi uzly, zatím nejjednodušší a nejrychlejší pro mě je práce přes Yandex.Disk.

Za prvé, je to jednoduchost použití — stačí 3 akce: vytvořit, přečíst, odstranit. Pomocí curl to je:
Vytvořit:

curl -s -X MKCOL --user "$usename:$password" https://webdav.yandex.ru/$folder

Přečíst:

curl -s --user "$usename:$password" -X PROPFIND -H "Depth: 1" https://webdav.yandex.ru/$folder

Odstranit:

curl -s -X DELETE --user "$usename:$password" https://webdav.yandex.ru/$folder

Za druhé, je to jednoduchost instalace:
```
apt install curl
```

Pro určení vnější IP adresy a UDP portu se používá stun-client příkazem:

stun stun.sipnet.ru -v -p $1 2>&1 | grep "MappedAddress"

Instalace příkazem:

apt install stun-client

Pro organizaci tunelu se používají standardní nástroje OS z balíčku iproute2. Existuje mnoho tunelů které lze vybudovat standardními prostředky (L2TPv3, GRE atd.), ale zvolil jsem IPIP, protože vytváří minimální dodatečnou zátěž na systém. Zkoušel jsem L2TPv3 nad UDP a byl jsem zklamán, rychlost klesla 10krát, ale to mohou být různá omezení spojená s poskytovateli nebo s něčím jiným. Protože IPIP tunel pracuje na úrovni IP, používá se FOU tunel pro to, aby fungoval na úrovni UDP portů. Pro vytvoření IPIP tunelu je potřeba:

— nahrát modul FOU:

modprobe fou

— poslouchat místní port:

ip fou add port $localport ipproto 4

— vytvořit tunel:

ip link add name fou$name type ipip remote $remoteip local $localip encap fou  encap-sport $localport encap-dport $remoteport

— aktivovat rozhraní tunelu:

ip link set up dev fou$name

— přiřadit vnitřní lokální a vnitřní vzdálený IP adresu tunelu:

ip addr add $intIP peer $peerip dev fou$name

Odstranit tunel:

ip link del dev fou$name

ip fou del port $localport

Monitorování stavu tunelu probíhá pomocí periodického pingu vnitřní IP adresy tunelu vzdáleného uzlu příkazem:

ping -c 1 $peerip -s 0

Periodický ping je potřebný především pro udržení kanálu, jinak mohou routery při nečinnosti tunelu vyčistit NAT tabulky a spojení se přeruší.

Pokud ping zmizí, IPIP tunel je odstraněn a čeká na připravenost od vzdáleného uzlu.

Samotný skript:

#!/bin/bash
username="username@yandex.ru"
password="password"
folder="vpnid"
intip="10.0.0.1"
localport=`shuf -i 10000-65000 -n 1`
cid=`shuf -i 10000-99999 -n 1`
tid=`shuf -i 10-99 -n 1`
function yaread {
        curl -s --user "$1:$2" -X PROPFIND -H "Depth: 1" https://webdav.yandex.ru/$3 | sed 's/></>n</g' | grep "displayname" | sed 's/<d:displayname>//g' | sed 's/</d:displayname>//g' | grep -v $3 | grep -v $4 | sort -r
}
function yacreate {
        curl -s -X MKCOL --user "$1:$2" https://webdav.yandex.ru/$3
}
function yadelete {
        curl -s -X DELETE --user "$1:$2" https://webdav.yandex.ru/$3
}
function myipport {
        stun stun.sipnet.ru -v -p $1 2>&1 | grep "MappedAddress" | sort | uniq | awk '{print $3}' | head -n1
}
function tunnel-up {
	modprobe fou
	ip fou add port $4 ipproto 4
	ip link add name fou$7 type ipip remote $1 local $3 encap fou encap-sport $4 encap-dport $2
	ip link set up dev fou$7
	ip addr add $6 peer $5 dev fou$7
}
function tunnel-check {
	sleep 10
        pings=0
        until [[ $pings == 4 ]]; do
                if ping -c 1 $1 -s 0 &>/dev/null;
                        then    echo -n .; n=0
                        else    echo -n !; ((pings++))
                fi
		sleep 15
        done
}
function tunnel-down {
	ip link del dev fou$1
	ip fou del port $2
}
trap 'echo -e "nDisconnecting..." && yadelete $username $password $folder; tunnel-down $tunnelid $localport; echo "IPIP tunnel disconnected!"; exit 1' 1 2 3 8 9 14 15
until [[ -n $end ]]; do
    yacreate $username $password $folder
    until [[ -n $ip ]]; do
        mydate=`date +%s`
        timeout="60"
        list=`yaread $username $password $folder $cid | head -n1`
        yacreate $username $password $folder/$mydate:$cid
        for l in $list; do
                if [ `echo $l | sed 's/:/ /g' | awk {'print $1'}` -ge $(($mydate-65)) ]; then
			#echo $list
                        myipport=`myipport $localport`
                        yacreate $username $password $folder/$mydate:$cid:$myipport:$intip:$tid
                        timeout=$(( $timeout + `echo $l | sed 's/:/ /g' | awk {'print $1'}` - $mydate + 3 ))
                        ip=`echo $l | sed 's/:/ /g' | awk '{print $3}'`
                        port=`echo $l | sed 's/:/ /g' | awk '{print $4}'`
                        peerip=`echo $l | sed 's/:/ /g' | awk '{print $5}'`
			peerid=`echo $l | sed 's/:/ /g' | awk '{print $6}'`
			if [[ -n $peerid ]]; then tunnelid=$(($peerid*$tid)); fi
                fi
        done
        if ( [[ -z "$ip" ]] && [ "$timeout" -gt 0 ] ) ; then
                echo -n "!"
                sleep $timeout
        fi
    done
    localip=`ip route get $ip | head -n1 | sed 's|.*src ||' | cut -d' ' -f1`
    tunnel-up $ip $port $localip $localport $peerip $intip $tunnelid
    tunnel-check $peerip
    tunnel-down $tunnelid $localport
    yadelete $username $password $folder
    unset ip port myipport
done
exit 0

Proměnné uživatelské jméno, heslo a folder musí být stejný na obou stranách, zatímco intip se liší, například: 10.0.0.1 a 10.0.0.2. Čas na uzlech by měl být synchronizován. Skript lze spustit takto:

nohup script.sh &

Upozorňuji, že IPIP tunel není bezpečný z hlediska šifrování provozu, ale to lze snadno vyřešit pomocí IPsec. tomto článku, mi připadalo jednoduché a srozumitelné.

Používám tento skript pro připojení k pracovnímu PC už několik týdnů a problémy jsem nezaznamenal. Je pohodlné to nastavit a zapomenout.

Možná budete mít poznámky a návrhy, rád je vyslechnu.

Děkujeme za pozornost!

Zdroj: habr.com