진정한 인터넷 채널 요약 - OpenMPTCPRouter

여러 인터넷 채널을 하나로 결합할 수 있나요? 이 주제와 관련하여 많은 오해와 신화가 있으며, 숙련된 네트워크 엔지니어라도 이것이 가능하다는 사실을 모르는 경우가 많습니다. 대부분의 경우 링크 집계를 NAT 수준의 균형 조정 또는 장애 조치라고 잘못 부릅니다. 그러나 실제 요약은 다음을 허용합니다. 모든 인터넷 채널을 통해 동시에 하나의 단일 TCP 연결 실행예를 들어, 인터넷 채널이 중단되더라도 방송이 중단되지 않도록 하는 비디오 방송입니다.

비디오 방송을 위한 값비싼 상업용 솔루션이 있지만 그러한 장치의 가격은 킬로벅에 달합니다. 이 기사에서는 무료 오픈 소스 OpenMPTCPRouter 패키지를 구성하는 방법을 설명하고 채널 합산에 대한 널리 알려진 통념을 다룹니다.

채널 합산에 대한 오해

다중 WAN 기능을 지원하는 홈 라우터는 많습니다. 때때로 제조업체에서는 이 채널 합산을 호출하는데 이는 전적으로 사실이 아닙니다. 많은 네트워크 담당자들은 다음과 같이 생각합니다. LACP L2 수준에서 합산하면 다른 채널 집합은 존재하지 않습니다. 통신업계에 종사하는 사람들에게서는 이것이 일반적으로 불가능하다는 말을 자주 들었습니다. 그러므로 대중적인 신화를 이해하려고 노력합시다.

IP 연결 수준에서 균형 조정

이는 여러 인터넷 채널을 동시에 활용할 수 있는 가장 저렴하고 인기 있는 방법입니다. 단순화를 위해 각각 네트워크에서 실제 IP 주소를 제공하는 3개의 인터넷 공급자가 있다고 가정해 보겠습니다. 이 모든 공급자는 다중 WAN 기능을 지원하는 라우터에 연결됩니다. 이는 mwanXNUMX 패키지, mikrotik, ubiquiti 또는 기타 가정용 라우터가 포함된 OpenWRT일 수 있습니다. 이러한 옵션은 더 이상 드물지 않기 때문입니다.

상황을 시뮬레이션하기 위해 공급자가 다음 주소를 제공했다고 가정해 보겠습니다.

WAN1 — 11.11.11.11
WAN2 — 22.22.22.22
WAN2 — 33.33.33.33

즉, 원격 서버에 연결하는 것입니다. example.com 각 공급자를 통해 원격 서버는 세 개의 독립적인 소스 IP 클라이언트를 보게 됩니다. 밸런싱을 사용하면 로드를 채널 전체에 나누어 세 개를 동시에 사용할 수 있습니다. 단순화를 위해 부하를 모든 채널에 균등하게 분배한다고 가정해 보겠습니다. 결과적으로 클라이언트가 세 개의 이미지가 있는 사이트를 열면 별도의 공급자를 통해 각 이미지를 다운로드합니다. 사이트 측면에서는 세 개의 서로 다른 IP로부터의 연결처럼 보입니다.

연결 수준에서 균형을 조정할 때 각 TCP 연결은 별도의 공급자를 통과합니다.

이 균형 조정 모드는 종종 사용자에게 문제를 야기합니다. 예를 들어 많은 사이트에서는 쿠키와 토큰을 클라이언트의 IP 주소에 엄격하게 바인딩하고, 갑자기 변경되면 요청이 거부되거나 클라이언트가 사이트에서 로그아웃됩니다. 이는 클라이언트-은행 시스템 및 엄격한 사용자 세션 규칙이 있는 기타 사이트에서 종종 재현됩니다. 다음은 간단한 예시입니다. VK.com의 음악 파일은 IP에 연결된 유효한 세션 키를 통해서만 사용할 수 있으며 이러한 밸런싱을 사용하는 클라이언트는 요청이 공급자를 통과하지 않았기 때문에 종종 오디오를 재생하지 않습니다. 세션이 묶여 있습니다.

토렌트를 다운로드할 때 연결 수준 밸런싱은 모든 채널의 대역폭을 합산합니다.

이 균형 조정을 통해 여러 연결을 사용할 때 인터넷 채널 속도의 합계를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 세 제공업체의 속도가 각각 100메가비트인 경우 토렌트를 다운로드하면 300메가비트를 얻게 됩니다. 토렌트는 모든 공급자에게 배포되고 궁극적으로 전체 채널을 활용하는 많은 연결을 열기 때문입니다.

하나의 단일 TCP 연결은 항상 하나의 공급자만 통과한다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 즉, HTTP를 통해 하나의 대용량 파일을 다운로드하면 공급자 중 하나를 통해 연결이 이루어지며, 이 공급자와의 연결이 끊어지면 다운로드도 끊어집니다.

하나의 연결은 항상 하나의 인터넷 채널만 사용합니다.

이는 영상방송에서도 마찬가지다. 스트리밍 비디오를 일종의 조건부 Twitch로 방송하는 경우 비디오 스트림이 하나의 IP 연결 내에서 방송되기 때문에 IP 연결 수준에서 균형을 조정해도 특별한 이점이 제공되지 않습니다. 이 경우 WAN 3 공급자가 패킷 손실이나 속도 감소 등 통신 문제를 겪기 시작하면 즉시 다른 공급자로 전환할 수 없습니다. 방송을 중단하고 다시 연결해야 합니다.

진정한 채널 합산

실제 채널 합산을 사용하면 모든 공급자를 통해 조건부 Twitch에 대한 하나의 연결을 동시에 실행할 수 있으므로 공급자 중 하나라도 중단되더라도 연결이 중단되지 않습니다. 이는 아직 최적의 솔루션이 없는 놀라울 정도로 어려운 문제입니다. 많은 사람들은 이것이 가능하다는 사실조차 모릅니다!

이전 그림에서 우리는 조건부 Twitch 서버가 하나의 소스 IP 주소에서만 비디오 스트림을 수신할 수 있다는 것을 기억합니다. 즉, 어떤 공급자가 탈락했는지, 어떤 공급자가 작동하는지에 관계없이 항상 일정해야 함을 의미합니다. 이를 달성하려면 모든 연결을 종료하고 하나로 결합하는 합산 서버가 필요합니다.

합산 서버는 모든 채널을 하나의 터널로 통합합니다. 모든 연결은 합산 서버 주소에서 시작됩니다.

이 구성표에서는 모든 공급자가 사용되며 이들 중 하나를 비활성화해도 Twitch 서버와의 통신이 중단되지 않습니다. 본질적으로 이것은 한 번에 여러 인터넷 채널이 있는 특수 VPN 터널입니다. 이러한 계획의 주요 임무는 최고 품질의 통신 채널을 확보하는 것입니다. 공급자 중 하나가 문제, 패킷 손실, 지연 증가를 겪기 시작하더라도 로드는 사용 가능한 다른 더 나은 채널을 통해 자동으로 분산되므로 어떤 식으로든 통신 품질에 영향을 주어서는 안 됩니다.

상업용 솔루션

이 문제는 라이브 이벤트를 방송하고 고품질 인터넷에 접속할 수 없는 사람들을 오랫동안 괴롭혀 왔습니다. 이러한 작업에는 몇 가지 상용 솔루션이 있습니다. 예를 들어 Teradek은 USB 모뎀 팩이 삽입되는 괴물 같은 라우터를 만듭니다.

채널 합산 기능을 갖춘 비디오 방송용 라우터

이러한 장치에는 일반적으로 HDMI 또는 SDI를 통해 비디오 신호를 캡처하는 기능이 내장되어 있습니다. 라우터와 함께 채널 합산 서비스 구독뿐만 아니라 비디오 스트림 처리, 트랜스코딩 및 추가 중계도 판매됩니다. 이러한 장치의 가격은 모뎀 세트와 별도의 서비스 가입을 포함하여 2달러부터 시작됩니다.

때로는 꽤 무섭게 보입니다.

OpenMPTCPRouter 설정

프로토콜 MP-TCP (MultiPath TCP)는 여러 채널을 통해 동시에 연결할 수 있도록 개발되었습니다. 예를 들어, 그의 iOS를 지원합니다 WiFi와 셀룰러 네트워크를 통해 원격 서버에 동시에 연결할 수 있습니다. 이는 두 개의 개별 TCP 연결이 아니라 동시에 두 채널을 통해 설정된 하나의 연결이라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 이것이 작동하려면 원격 서버도 MPTCP를 지원해야 합니다.

OpenMPTCPR라우터 진정한 채널 요약을 가능하게 하는 오픈 소스 소프트웨어 라우터 프로젝트입니다. 저자는 프로젝트가 알파 버전 상태이지만 이미 사용할 수 있다고 말합니다. 이는 인터넷에 있는 합산 서버와 여러 인터넷 공급자 및 클라이언트 장치 자체가 연결되는 라우터(컴퓨터, 전화)의 두 부분으로 구성됩니다. 사용자 정의 라우터는 Raspberry Pi, 일부 WiFi 라우터 또는 일반 컴퓨터일 수 있습니다. 다양한 플랫폼을 위한 기성 어셈블리가 있어 매우 편리합니다.

OpenMPTCPRouter 작동 방식

요약 서버 설정

합산 서버는 인터넷에 위치하며 클라이언트 라우터의 모든 채널에서 하나로 연결을 종료합니다. 이 서버의 IP 주소는 OpenMPTCPRouter를 통해 인터넷에 액세스할 때 외부 주소가 됩니다.

이 작업에서는 Debian 10의 VPS 서버를 사용합니다.

합산 서버 요구 사항:

• MPTCP는 OpenVZ 가상화에서 작동하지 않습니다.
• 자신만의 Linux 커널을 설치할 수 있어야 합니다.

서버는 하나의 명령을 실행하여 배포됩니다. 스크립트는 mptcp를 지원하는 커널과 필요한 모든 패키지를 설치합니다. Ubuntu 및 Debian용 설치 스크립트를 사용할 수 있습니다.

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

성공적인 서버 설치의 결과입니다.

비밀번호를 저장하면 클라이언트 라우터를 구성하고 재부팅하는 데 필요합니다. 설치 후 SSH를 포트 65222에서 사용할 수 있다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 재부팅 후 새 커널로 부팅했는지 확인해야 합니다.

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

버전 번호 옆에 mptcp라는 문구가 표시되어 있는데, 이는 커널이 올바르게 설치되었음을 의미합니다.

클라이언트 라우터 설정

에 프로젝트 웹사이트 Raspberry Pi, Banana Pi, Lynksys 라우터 및 가상 머신과 같은 일부 플랫폼에서는 기성 빌드를 사용할 수 있습니다.
openmptcprouter의 이 부분은 OpenWRT를 기반으로 하며 LuCI를 인터페이스로 사용하며 OpenWRT를 접해본 사람이라면 누구에게나 친숙합니다. 배포판의 무게는 약 50MB입니다!

테스트 벤치로서 저는 Raspberry Pi와 다양한 운영자(MTS 및 Megafon)가 포함된 여러 USB 모뎀을 사용할 것입니다. SD 카드에 이미지를 쓰는 방법을 알려드릴 필요는 없을 것 같습니다.

처음에 Raspberry Pi의 이더넷 포트는 고정 IP 주소를 사용하는 LAN으로 구성됩니다. 192.168.100.1. 책상 위의 전선을 만지작거리는 것을 피하기 위해 Raspberry Pi를 WiFi 액세스 포인트에 연결하고 컴퓨터의 WiFi 어댑터를 고정 주소로 설정했습니다. 192.168.100.2. DHCP 서버는 기본적으로 활성화되어 있지 않으므로 고정 주소를 사용해야 합니다.

이제 웹 인터페이스에 로그인할 수 있습니다 192.168.100.1

처음 로그인하면 시스템에서 루트 비밀번호를 설정하라는 메시지가 표시되며, 동일한 비밀번호로 SSH를 사용할 수 있습니다.

LAN 설정에서 원하는 서브넷을 설정하고 DHCP 서버를 활성화할 수 있습니다.

별도의 DHCP 서버와 함께 USB 이더넷 인터페이스로 정의된 모뎀을 사용하므로 설치가 필요합니다. 추가 패키지. 절차는 일반 OpenWRT에서 모뎀을 설정하는 것과 동일하므로 여기서는 다루지 않겠습니다.

다음으로 WAN 인터페이스를 구성해야 합니다. 처음에 시스템은 두 개의 가상 인터페이스 WAN1과 WAN2를 생성했습니다. 물리적 장치를 할당해야 합니다. 제 경우에는 USB 모뎀 인터페이스의 이름입니다.

인터페이스 이름과의 혼동을 피하기 위해 SSH를 통해 연결하는 동안 dmesg 메시지를 보는 것이 좋습니다.

모뎀 자체가 라우터 역할을 하고 DHCP 서버가 있기 때문에 내부 네트워크 범위의 설정을 변경하고 DHCP 서버를 비활성화해야 했습니다. 처음에는 두 모뎀 모두 동일한 네트워크에서 주소를 발급하고 이로 인해 충돌이 발생하기 때문입니다.

OpenMPTCPRouter에서는 WAN 인터페이스 주소가 정적이어야 하므로 모뎀용 서브넷을 만들고 시스템 → openmptcprouter → 인터페이스 설정 메뉴에서 구성합니다. 여기서는 합산 서버 설치 중에 얻은 IP 주소와 서버 키를 지정해야 합니다.

설정이 성공하면 상태 페이지에 비슷한 그림이 나타납니다. 라우터가 합산 서버에 도달할 수 있었고 두 채널 모두 정상적으로 작동하고 있음을 알 수 있습니다.

기본 모드는 Shadowsocks + mptcp입니다. 이는 모든 연결을 자체적으로 래핑하는 프록시입니다. 처음에는 TCP만 처리하도록 구성되어 있지만 UDP도 활성화할 수 있습니다.

상태 페이지에 오류가 없으면 설정이 완료된 것으로 간주될 수 있습니다.
일부 공급자의 경우 트래픽 경로를 따라 mptcp 플래그가 끊어지는 상황이 발생할 수 있으며, 그러면 다음 오류가 나타납니다.

이 경우 MPTCP를 사용하지 않고 다른 작동 모드를 사용할 수 있습니다. 여기에.

결론

OpenMPTCPRouter 프로젝트는 채널 합산 문제에 대한 유일한 개방형 종합 솔루션일 수 있기 때문에 매우 흥미롭고 중요합니다. 다른 모든 것은 단단히 닫혀 있고 독점적이거나 일반 사람이 이해할 수 없는 별도의 모듈입니다. 현재 개발 단계에서는 프로젝트가 아직 매우 조잡하고 문서화가 매우 열악하며 많은 사항이 설명되지 않습니다. 그러나 동시에 그것은 여전히 ​​작동합니다. 계속 발전하여 채널을 적절하게 결합할 수 있는 가정용 라우터가 출시되기를 바랍니다.

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출처 : habr.com