ჭეშმარიტი ინტერნეტ არხის შეჯამება - OpenMPTCPRouter

შესაძლებელია თუ არა რამდენიმე ინტერნეტ არხის ერთში გაერთიანება? ამ თემის ირგვლივ უამრავი მცდარი წარმოდგენა და მითი არსებობს; ქსელის გამოცდილმა ინჟინრებმაც კი ხშირად არ იციან, რომ ეს შესაძლებელია. უმეტეს შემთხვევაში, ბმულების აგრეგაციას შეცდომით უწოდებენ დაბალანსებას NAT დონეზე ან წარუმატებლობას. მაგრამ რეალური შეჯამება იძლევა საშუალებას გაუშვით ერთი TCP კავშირი ერთდროულად ყველა ინტერნეტ არხზემაგალითად, ვიდეო მაუწყებლობა ისე, რომ თუ რომელიმე ინტერნეტ არხი შეწყდება, მაუწყებლობა არ შეწყდეს.

არსებობს ძვირადღირებული კომერციული გადაწყვეტილებები ვიდეო მაუწყებლებისთვის, მაგრამ ასეთი მოწყობილობები ბევრი კილობუქი ღირს. სტატიაში აღწერილია, თუ როგორ უნდა დააკონფიგურიროთ უფასო, ღია კოდის OpenMPTCPRouter პაკეტი და განიხილება პოპულარული მითები არხის შეჯამების შესახებ.

მითები არხის შეჯამების შესახებ

არსებობს მრავალი სახლის მარშრუტიზატორი, რომლებიც მხარს უჭერენ Multi-WAN ფუნქციას. ზოგჯერ მწარმოებლები ამ არხს შეჯამებას უწოდებენ, რაც მთლად სიმართლეს არ შეესაბამება. ბევრი ქსელური თვლის, რომ გარდა ამისა LACP და შეჯამება L2 დონეზე, სხვა არხების აგრეგაცია არ არსებობს. ხშირად გამიგია, რომ ეს საერთოდ შეუძლებელია იმ ადამიანებისგან, რომლებიც მუშაობენ ტელეკომში. ამიტომ, შევეცადოთ გავიგოთ პოპულარული მითები.

დაბალანსება IP კავშირის დონეზე

ეს არის ყველაზე ხელმისაწვდომი და პოპულარული გზა რამდენიმე ინტერნეტ არხის ერთდროულად გამოსაყენებლად. სიმარტივისთვის, წარმოვიდგინოთ, რომ გყავთ სამი ინტერნეტ პროვაიდერი, რომელთაგან თითოეული მოგცემთ რეალურ IP მისამართს თავისი ქსელიდან. ყველა ეს პროვაიდერი დაკავშირებულია როუტერთან, რომელიც მხარს უჭერს Multi-WAN ფუნქციას. ეს შეიძლება იყოს OpenWRT mwan3 პაკეტით, mikrotik, ubiquiti ან ნებისმიერი სხვა საყოფაცხოვრებო როუტერი, რადგან ასეთი ვარიანტი აღარ არის იშვიათი.

სიტუაციის სიმულაციისთვის, წარმოვიდგინოთ, რომ პროვაიდერებმა მოგვცეს შემდეგი მისამართები:

WAN1 — 11.11.11.11
WAN2 — 22.22.22.22
WAN2 — 33.33.33.33

ანუ დისტანციურ სერვერთან დაკავშირება example.com თითოეული პროვაიდერის მეშვეობით, დისტანციური სერვერი დაინახავს სამ დამოუკიდებელ წყაროს IP კლიენტს. ბალანსირება საშუალებას გაძლევთ გაყოთ დატვირთვა არხებზე და გამოიყენოთ სამივე ერთდროულად. სიმარტივისთვის, წარმოვიდგინოთ, რომ დატვირთვას თანაბრად ვყოფთ ყველა არხს შორის. შედეგად, როდესაც კლიენტი ხსნის საიტს სამი სურათით, ის ჩამოტვირთავს თითოეულ სურათს ცალკე პროვაიდერის მეშვეობით. საიტის მხარეს, როგორც ჩანს, კავშირებია სამი სხვადასხვა IP-დან.

კავშირის დონეზე დაბალანსებისას, თითოეული TCP კავშირი გადის ცალკე პროვაიდერს.

ეს დაბალანსების რეჟიმი ხშირად უქმნის პრობლემებს მომხმარებლებს. მაგალითად, ბევრი საიტი მკაცრად აკავშირებს ქუქიებს და ტოკენებს კლიენტის IP მისამართთან და თუ ის მოულოდნელად შეიცვლება, მოთხოვნა უარყოფილია ან კლიენტი გამოდის საიტიდან. ეს ხშირად რეპროდუცირებულია კლიენტ-ბანკის სისტემებში და სხვა საიტებზე მომხმარებლის სესიის მკაცრი წესებით. აქ არის მარტივი საილუსტრაციო მაგალითი: VK.com-ზე მუსიკალური ფაილები ხელმისაწვდომია მხოლოდ მოქმედი სესიის გასაღებით, რომელიც მიბმულია IP-ზე და კლიენტები, რომლებიც იყენებენ ასეთ დაბალანსებას, ხშირად არ უკრავენ აუდიოს, რადგან მოთხოვნა არ გავიდა პროვაიდერთან, რომელსაც სხდომა შეკრულია.

ტორენტების ჩამოტვირთვისას, კავშირის დონის დაბალანსება აჯამებს ყველა არხის გამტარობას

ეს დაბალანსება საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ინტერნეტ არხის სიჩქარის ჯამი მრავალჯერადი კავშირის გამოყენებისას. მაგალითად, თუ სამი პროვაიდერიდან თითოეულს აქვს 100 მეგაბიტი სიჩქარე, მაშინ ტორენტების ჩამოტვირთვისას მივიღებთ 300 მეგაბიტს. იმის გამო, რომ ტორენტი ხსნის ბევრ კავშირს, რომელიც ნაწილდება ყველა პროვაიდერს შორის და საბოლოოდ იყენებს მთელ არხს.

მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ერთი TCP კავშირი ყოველთვის გაივლის მხოლოდ ერთ პროვაიდერს. ანუ თუ HTTP-ით გადმოვტვირთავთ ერთ დიდ ფაილს, მაშინ ეს კავშირი განხორციელდება ერთ-ერთი პროვაიდერის მეშვეობით და თუ ამ პროვაიდერთან კავშირი გაწყდა, ჩამოტვირთვაც გაწყდება.

ერთი კავშირი ყოველთვის გამოიყენებს მხოლოდ ერთ ინტერნეტ არხს

ეს ასევე ეხება ვიდეო გადაცემებს. თუ თქვენ ავრცელებთ ვიდეოს ნაკადს რაიმე სახის პირობით Twitch-ზე, მაშინ IP კავშირების დონეზე დაბალანსება არ მოგცემთ რაიმე განსაკუთრებულ სარგებელს, რადგან ვიდეო ნაკადი გადაიცემა ერთი IP კავშირის ფარგლებში. ამ შემთხვევაში, თუ WAN 3 პროვაიდერს შეექმნა პრობლემები კომუნიკაციასთან, როგორიცაა პაკეტის დაკარგვა ან შემცირებული სიჩქარე, მაშინ თქვენ ვერ შეძლებთ მყისიერად გადაერთოთ სხვა პროვაიდერზე. მაუწყებლობა უნდა შეწყდეს და ხელახლა დაუკავშირდეს.

არხის ნამდვილი შეჯამება

არხის რეალური შეჯამება შესაძლებელს ხდის პირობით Twitch-თან ერთი კავშირის გაშვებას ყველა პროვაიდერში ერთდროულად ისე, რომ რომელიმე პროვაიდერის გაფუჭების შემთხვევაში, კავშირი არ შეწყდეს. ეს არის საოცრად რთული პრობლემა, რომელსაც ჯერ კიდევ არ აქვს ოპტიმალური გადაწყვეტა. ბევრმა არც კი იცის, რომ ეს შესაძლებელია!

წინა ილუსტრაციებიდან ჩვენ გვახსოვს, რომ პირობითი Twitch სერვერს შეუძლია მიიღოს ვიდეო ნაკადი ჩვენგან მხოლოდ ერთი წყაროს IP მისამართიდან, რაც ნიშნავს, რომ ის ყოველთვის უნდა იყოს ჩვენთვის მუდმივი, მიუხედავად იმისა, თუ რომელი პროვაიდერი დაეცა და რომელი მუშაობს. ამის მისაღწევად, ჩვენ გვჭირდება შემაჯამებელი სერვერი, რომელიც შეწყვეტს ჩვენს ყველა კავშირს და აერთიანებს მათ ერთში.

შემაჯამებელი სერვერი აერთიანებს ყველა არხს ერთ გვირაბში. ყველა კავშირი წარმოიქმნება შემაჯამებელი სერვერის მისამართიდან

ამ სქემაში გამოიყენება ყველა პროვაიდერი და რომელიმე მათგანის გამორთვა არ გამოიწვევს Twitch სერვერთან კომუნიკაციის დაკარგვას. არსებითად, ეს არის სპეციალური VPN გვირაბი, რომლის ქუდის ქვეშ არის ერთდროულად რამდენიმე ინტერნეტ არხი. ასეთი სქემის მთავარი ამოცანაა უმაღლესი ხარისხის საკომუნიკაციო არხის მოპოვება. თუ ერთ-ერთ პროვაიდერს შეექმნა პრობლემები, პაკეტების დაკარგვა, გაზრდილი შეფერხებები, მაშინ ეს არანაირად არ უნდა იმოქმედოს კომუნიკაციის ხარისხზე, რადგან დატვირთვა ავტომატურად გადანაწილდება სხვა, უკეთეს არხებზე, რომლებიც ხელმისაწვდომია.

კომერციული გადაწყვეტილებები

ეს პრობლემა დიდი ხანია აწუხებს მათ, ვინც პირდაპირ ეთერში გადასცემენ მოვლენებს და არ აქვთ წვდომა მაღალხარისხიან ინტერნეტზე. ასეთი ამოცანებისთვის არსებობს რამდენიმე კომერციული გადაწყვეტა, მაგალითად, კომპანია Teradek აწარმოებს ასეთ ამაზრზენი მარშრუტიზატორებს, რომლებშიც ჩასმულია USB მოდემის პაკეტები:

როუტერი ვიდეო გადაცემისთვის არხის შეჯამების ფუნქციით

ასეთ მოწყობილობებს, როგორც წესი, აქვთ ჩაშენებული ვიდეო სიგნალების გადაღების შესაძლებლობა HDMI ან SDI-ის საშუალებით. როუტერთან ერთად იყიდება არხის შემაჯამებელი სერვისის გამოწერა, ასევე ვიდეო ნაკადის დამუშავება, მისი ტრანსკოდირება და შემდგომი გადაცემა. ასეთი მოწყობილობების ფასი იწყება 2 ათასი დოლარიდან მოდემების კომპლექტით, პლუს სერვისის ცალკე გამოწერა.

ზოგჯერ საკმაოდ საშინლად გამოიყურება:

OpenMPTCPRouter-ის დაყენება

ოქმი MP-TCP (MultiPath TCP) გამოიგონეს იმისთვის, რომ ერთდროულად რამდენიმე არხით დაკავშირება. მაგალითად, მისი iOS-ის მხარდაჭერა და შეუძლია ერთდროულად დაუკავშირდეს დისტანციურ სერვერს WiFi-ით და ფიჭური ქსელის საშუალებით. მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ეს არ არის ორი ცალკეული TCP კავშირი, არამედ ერთი კავშირი, რომელიც დამყარებულია ორ არხზე ერთდროულად. ამ რომ იმუშაოს, დისტანციურ სერვერს ასევე უნდა ჰქონდეს MPTCP მხარდაჭერა.

OpenMPTCPRouter არის ღია კოდის პროგრამული უზრუნველყოფის როუტერის პროექტი, რომელიც არხის ნამდვილი შეჯამების საშუალებას იძლევა. ავტორები აცხადებენ, რომ პროექტი ალფა ვერსიის სტატუსშია, მაგრამ მისი გამოყენება უკვე შესაძლებელია. იგი შედგება ორი ნაწილისგან - შემაჯამებელი სერვერი, რომელიც განთავსებულია ინტერნეტში და როუტერი, რომლებთანაც დაკავშირებულია რამდენიმე ინტერნეტ პროვაიდერი და თავად კლიენტის მოწყობილობა: კომპიუტერები, ტელეფონები. მორგებული როუტერი შეიძლება იყოს Raspberry Pi, ზოგიერთი WiFi როუტერი ან ჩვეულებრივი კომპიუტერი. არსებობს მზა შეკრებები სხვადასხვა პლატფორმებისთვის, რაც ძალიან მოსახერხებელია.

როგორ მუშაობს OpenMPTCPRouter

შემაჯამებელი სერვერის დაყენება

შემაჯამებელი სერვერი მდებარეობს ინტერნეტში და წყვეტს კავშირებს კლიენტის როუტერის ყველა არხიდან ერთში. ამ სერვერის IP მისამართი იქნება გარე მისამართი OpenMPTCPRouter-ის საშუალებით ინტერნეტში წვდომისას.

ამ ამოცანისთვის ჩვენ გამოვიყენებთ VPS სერვერს Debian 10-ზე.

მოთხოვნები შემაჯამებელი სერვერისთვის:

• MPTCP არ მუშაობს OpenVZ ვირტუალიზაციაზე
• შესაძლებელი უნდა იყოს თქვენი საკუთარი Linux ბირთვის დაყენება

სერვერი განლაგებულია ერთი ბრძანების შესრულებით. სკრიპტი დააინსტალირებს ბირთვს mptcp მხარდაჭერით და ყველა საჭირო პაკეტით. ინსტალაციის სკრიპტები ხელმისაწვდომია Ubuntu-სა და Debian-ისთვის.

wget -O - http://www.openmptcprouter.com/server/debian10-x86_64.sh | sh

სერვერის წარმატებული ინსტალაციის შედეგი.

ჩვენ ვინახავთ პაროლებს, დაგვჭირდება ისინი კლიენტის როუტერის კონფიგურაციისთვის და გადატვირთვისთვის. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ინსტალაციის შემდეგ, SSH ხელმისაწვდომი იქნება 65222 პორტზე. გადატვირთვის შემდეგ, ჩვენ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ ჩვენ ჩავტვირთეთ ახალი ბირთვით.

uname -a 
Linux test-server.local 4.19.67-mptcp

ჩვენ ვხედავთ წარწერას mptcp ვერსიის ნომრის გვერდით, რაც ნიშნავს, რომ ბირთვი სწორად იყო დაინსტალირებული.

კლიენტის როუტერის დაყენება

წლის პროექტის საიტი მზა კონსტრუქციები ხელმისაწვდომია ზოგიერთი პლატფორმისთვის, როგორიცაა Raspberry Pi, Banana Pi, Lynksys მარშრუტიზატორები და ვირტუალური მანქანები.
openmptcprouter-ის ეს ნაწილი დაფუძნებულია OpenWRT-ზე, იყენებს LuCI-ს, როგორც ინტერფეისს, ნაცნობი ყველასთვის, ვინც ოდესმე შეხვედრია OpenWRT-ს. დისტრიბუცია იწონის დაახლოებით 50 მბ!

სატესტო სკამად გამოვიყენებ Raspberry Pi-ს და რამდენიმე USB მოდემს სხვადასხვა ოპერატორთან: MTS და Megafon. არ მგონია, რომ უნდა გითხრათ, როგორ ჩაწეროთ სურათი SD ბარათზე.

თავდაპირველად, Ethernet პორტი Raspberry Pi-ში კონფიგურირებულია როგორც LAN სტატიკური IP მისამართით. 192.168.100.1. სამუშაო მაგიდაზე მავთულხლართების თავიდან ასაცილებლად, Raspberry Pi დავუკავშირე WiFi წვდომის წერტილს და დავაყენე კომპიუტერის WiFi ადაპტერი სტატიკურ მისამართზე. 192.168.100.2. DHCP სერვერი ნაგულისხმევად არ არის ჩართული, ამიტომ თქვენ უნდა გამოიყენოთ სტატიკური მისამართები.

ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეხვიდეთ ვებ ინტერფეისში 192.168.100.1

როდესაც შეხვალთ პირველად, სისტემა მოგთხოვთ დააყენოთ root პაროლი; SSH ხელმისაწვდომი იქნება იგივე პაროლით.

LAN პარამეტრებში შეგიძლიათ დააყენოთ სასურველი ქვექსელი და ჩართოთ DHCP სერვერი.

მე ვიყენებ მოდემებს, რომლებიც განსაზღვრულია, როგორც USB Ethernet ინტერფეისი ცალკე DHCP სერვერთან, ამიტომ ეს მოითხოვს ინსტალაციას დამატებითი პაკეტები. პროცედურა ჩვეულებრივი OpenWRT-ში მოდემის დაყენების იდენტურია, ამიტომ მას აქ არ გავაშუქებ.

შემდეგ თქვენ უნდა დააკონფიგურიროთ WAN ინტერფეისები. თავდაპირველად სისტემამ შექმნა ორი ვირტუალური ინტერფეისი WAN1 და WAN2. მათ უნდა მიენიჭოთ ფიზიკური მოწყობილობა, ჩემს შემთხვევაში ეს არის USB მოდემის ინტერფეისების სახელები.

ინტერფეისის სახელებთან დაბნევის თავიდან ასაცილებლად, გირჩევთ ნახოთ dmesg შეტყობინებები SSH-ით დაკავშირებისას.

ვინაიდან ჩემი მოდემები თავად მოქმედებენ როგორც მარშრუტიზატორები და მათ აქვთ DHCP სერვერი, მომიწია მათი შიდა ქსელის დიაპაზონის პარამეტრების შეცვლა და DHCP სერვერის გამორთვა, რადგან თავდაპირველად ორივე მოდემი გამოსცემს მისამართებს ერთი და იმავე ქსელიდან და ეს იწვევს კონფლიქტს.

OpenMPTCPRouter მოითხოვს, რომ WAN ინტერფეისის მისამართები იყოს სტატიკური, ამიტომ ჩვენ გამოვიყენებთ ქვექსელებს მოდემებისთვის და ვაკონფიგურირებთ მათ სისტემაში → openmptcprouter → ინტერფეისის პარამეტრების მენიუში. აქ თქვენ უნდა მიუთითოთ შემაჯამებელი სერვერის ინსტალაციის დროს მიღებული IP მისამართი და სერვერის გასაღები.

თუ დაყენება წარმატებულია, მსგავსი სურათი უნდა გამოჩნდეს სტატუსის გვერდზე. ჩანს, რომ როუტერმა შეძლო შემაჯამებელ სერვერთან მისვლა და ორივე არხი ნორმალურად მუშაობს.

ნაგულისხმევი რეჟიმია shadowsocks + mptcp. ეს არის პროქსი, რომელიც ახვევს ყველა კავშირს საკუთარ თავში. ის თავდაპირველად კონფიგურირებულია მხოლოდ TCP-ის დასამუშავებლად, მაგრამ ასევე შესაძლებელია UDP-ის ჩართვა.

თუ სტატუსის გვერდზე შეცდომები არ არის, დაყენება შეიძლება ჩაითვალოს დასრულებულად.
ზოგიერთ პროვაიდერთან შეიძლება წარმოიშვას სიტუაცია, როდესაც mptcp დროშა გათიშულია მოძრაობის ბილიკზე, შემდეგ გამოჩნდება შემდეგი შეცდომა:

ამ შემთხვევაში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვა ოპერაციული რეჟიმი, MPTCP-ის გამოყენების გარეშე, მეტი ამის შესახებ აქ.

დასკვნა

OpenMPTCPRouter პროექტი ძალიან საინტერესო და მნიშვნელოვანია, რადგან ეს არის ალბათ ერთადერთი ღია ყოვლისმომცველი გადაწყვეტა არხის შეჯამების პრობლემის გადასაჭრელად. ყველაფერი დანარჩენი ან მჭიდროდ დახურული და საკუთრებაა, ან უბრალოდ ცალკეული მოდულები, რომლებსაც ჩვეულებრივი ადამიანი ვერ ხვდება. განვითარების ამჟამინდელ ეტაპზე პროექტი ჯერ კიდევ საკმაოდ უხეშია, დოკუმენტაცია უკიდურესად ცუდია, ბევრი რამ უბრალოდ არ არის აღწერილი. მაგრამ ამავე დროს ის მაინც მუშაობს. იმედი მაქვს, რომ ის განაგრძობს განვითარებას და ჩვენ მივიღებთ საყოფაცხოვრებო მარშრუტიზატორებს, რომლებიც შეძლებენ არხების სწორად შერწყმას.

მიჰყევით ჩვენს დეველოპერს Instagram-ზე

წყარო: www.habr.com