Вистинско сумирање на интернет канали - OpenMPTCPRouter

Дали е можно да се комбинираат неколку интернет канали во еден? Постојат многу заблуди и митови околу оваа тема, дури и искусните мрежни инженери честопати не знаат дека тоа е можно. Во повеќето случаи, агрегацијата на врски погрешно се нарекува балансирање на ниво на NAT или неуспешно. Но, вистинското сумирање дозволува активирајте една единствена TCP конекција истовремено преку сите интернет канали, на пример, видео емитување така што ако некој од каналите на Интернет се прекине, емитувањето нема да биде прекинато.

Постојат скапи комерцијални решенија за видео преноси, но таквите уреди чинат многу килобаки. Написот опишува како да го конфигурирате бесплатниот пакет OpenMPTCPRouter со отворен код и се осврнува на популарните митови за сумирање канали.

Митови за сумирање на канали

Има многу домашни рутери кои ја поддржуваат функцијата Multi-WAN. Понекогаш производителите го нарекуваат овој канал сумирање, што не е сосема точно. Многу вмрежувачи веруваат дека во прилог на ЛАКП и сумирање на ниво L2, не постои друга агрегација на канали. Често сум слушнал дека тоа е генерално невозможно од луѓе кои работат во телеком. Затоа, да се обидеме да ги разбереме популарните митови.

Балансирање на ниво на IP конекција

Ова е најпристапниот и најпопуларниот начин за користење на неколку интернет канали во исто време. За едноставност, да замислиме дека имате три интернет провајдери, од кои секој ви дава вистинска IP адреса од својата мрежа. Сите овие провајдери се поврзани со рутер кој ја поддржува функцијата Multi-WAN. Ова може да биде OpenWRT со пакетот mwan3, mikrotik, ubiquiti или кој било друг рутер за домаќинство, бидејќи таквата опција веќе не е невообичаена.

За да ја симулираме ситуацијата, да замислиме дека провајдерите ни ги дадоа следните адреси:

WAN1 — 11.11.11.11
WAN2 — 22.22.22.22
WAN2 — 33.33.33.33

Тоа е, поврзување со оддалечен сервер example.com Преку секој од провајдерите, далечинскиот сервер ќе види три независни изворни IP клиенти. Балансирањето ви овозможува да го поделите оптоварувањето низ каналите и да ги користите сите три истовремено. За едноставност, да замислиме дека оптоварувањето го делиме подеднакво помеѓу сите канали. Како резултат на тоа, кога клиентот отвора страница со три слики, тој ја презема секоја слика преку посебен провајдер. На страната на страницата изгледа како конекции од три различни IP адреси.

При балансирање на ниво на конекција, секоја TCP конекција поминува низ посебен провајдер.

Овој режим на балансирање често предизвикува проблеми кај корисниците. На пример, многу сајтови строго ги врзуваат колачињата и токените со IP адресата на клиентот, и ако таа ненадејно се промени, барањето е одбиено или клиентот е одјавен од страницата. Ова често се репродуцира во системите на клиент-банка и други сајтови со строги правила за сесија на корисници. Еве едноставен илустративен пример: музичките датотеки на VK.com се достапни само со валиден клуч за сесија, кој е поврзан со IP, а клиентите кои користат такво балансирање честопати не репродуцираат аудио бидејќи барањето не поминало преку давателот на кој седницата е врзана.

Кога преземате торенти, балансирањето на нивото на врската го сумира пропусниот опсег на сите канали

Ова балансирање ви овозможува да го добиете збирот на брзината на интернет каналот кога користите повеќе конекции. На пример, ако секој од трите провајдери има брзина од 100 мегабити, тогаш при преземање торенти ќе добиеме 300 мегабити. Бидејќи торентот отвора многу врски, кои се дистрибуираат меѓу сите провајдери и на крајот го користат целиот канал.

Важно е да се разбере дека една единствена TCP врска секогаш ќе оди преку само еден провајдер. Односно, ако преземеме една голема датотека преку HTTP, тогаш оваа врска ќе се направи преку некој од провајдерите, а ако врската со овој провајдер е прекината, ќе се прекине и преземањето.

Една врска секогаш ќе користи само еден интернет канал

Ова важи и за видео преноси. Ако емитувате стриминг видео на некој вид условен Twitch, тогаш балансирањето на ниво на IP конекции нема да обезбеди некоја посебна корист, бидејќи видео-стримот ќе се емитува во рамките на една IP конекција. Во овој случај, ако провајдерот WAN 3 почне да има проблеми со комуникацијата, како што е губење на пакети или намалена брзина, тогаш нема да можете веднаш да се префрлите на друг провајдер. Емитувањето ќе мора да се прекине и повторно да се поврзе.

Вистинско сумирање на каналот

Реалното сумирање на канали овозможува да се изврши една врска со условен Twitch преку сите провајдери одеднаш на таков начин што ако некој од провајдерите се расипе, врската нема да биде прекината. Ова е изненадувачки тежок проблем кој сè уште нема оптимално решение. Многу луѓе дури и не знаат дека тоа е можно!

Од претходните илустрации, се сеќаваме дека условниот Twitch сервер може да добие видео стрим од нас само од една изворна IP адреса, што значи дека таа секогаш мора да биде константна за нас, без оглед на тоа кои провајдери паднале и кои работат. За да го постигнеме ова, потребен ни е сервер за сумирање кој ќе ги прекине сите наши врски и ќе ги комбинира во едно.

Серверот за сумирање ги собира сите канали во еден тунел. Сите врски потекнуваат од адресата на серверот за собирање

Во оваа шема, се користат сите провајдери, а оневозможувањето на кој било од нив нема да предизвика губење на комуникацијата со серверот Twitch. Во суштина, ова е специјален VPN тунел, под чија хауба има неколку Интернет канали одеднаш. Главната задача на таквата шема е да се добие најквалитетен комуникациски канал. Ако некој од провајдерите почне да има проблеми, губење на пакети, зголемени доцнења, тогаш тоа не треба да влијае на квалитетот на комуникацијата на кој било начин, бидејќи товарот автоматски ќе се дистрибуира преку други, подобри канали што се достапни.

Комерцијални решенија

Овој проблем долго време ги мачи оние кои емитуваат настани во живо и немаат пристап до висококвалитетен интернет. За такви задачи, постојат неколку комерцијални решенија, на пример, компанијата Teradek прави такви монструозни рутери во кои се вметнуваат пакети USB-модеми:

Рутер за видео преноси со функција за собирање канали

Таквите уреди обично имаат вградена способност да снимаат видео сигнали преку HDMI или SDI. Заедно со рутерот, се продава и претплата на услугата за собирање канали, како и обработка на видео-стримот, транскодирање и пренесување понатаму. Цената на таквите уреди започнува од 2 илјади долари со комплет модеми, плус посебна претплата на услугата.

Понекогаш изгледа прилично страшно:

Поставување OpenMPTCPRouter

Протокол MP-TCP (MultiPath TCP) е измислен за да може да се поврзе преку неколку канали одеднаш. На пример, неговиот поддржува iOS и може истовремено да се поврзе со оддалечен сервер преку WiFi и преку мобилна мрежа. Важно е да се разбере дека ова не се две посебни TCP конекции, туку една врска воспоставена преку два канали одеднаш. За ова да функционира, далечинскиот сервер мора да поддржува и MPTCP.

OpenMPTCPRouter е проект за рутер со софтвер со отворен код кој овозможува вистинско сумирање на каналот. Авторите наведуваат дека проектот е во статус алфа верзија, но веќе може да се користи. Се состои од два дела - сервер за сумирање, кој се наоѓа на Интернет и рутер, на кој се поврзани неколку интернет провајдери и самите клиентски уреди: компјутери, телефони. Прилагодениот рутер може да биде Raspberry Pi, некои WiFi рутери или обичен компјутер. Постојат готови склопови за различни платформи, што е многу погодно.

Како работи OpenMPTCPRouter

Поставување сервер за сумирање

Серверот за сумирање се наоѓа на Интернет и ги прекинува врските од сите канали на клиентскиот рутер во еден. IP адресата на овој сервер ќе биде надворешната адреса при пристап на Интернет преку OpenMPTCPRouter.

За оваа задача ќе користиме VPS сервер на Debian 10.

Барања за серверот за сумирање:

• MPTCP не работи на виртуелизација на OpenVZ
• Треба да биде можно да го инсталирате сопственото јадро Linux

Серверот се распоредува со извршување на една команда. Скриптата ќе инсталира јадро со поддршка за mptcp и сите потребни пакети. Скрипти за инсталација се достапни за Ubuntu и Debian.

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

Резултат на успешна инсталација на серверот.

Ги зачувуваме лозинките, ќе ни требаат за да го конфигурираме клиентскиот рутер и да се рестартираме. Важно е да се има предвид дека по инсталацијата, SSH ќе биде достапен на портата 65222. По рестартирањето, треба да се увериме дека сме подигнале со новото јадро

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

Го гледаме натписот mptcp до бројот на верзијата, што значи дека јадрото е правилно инсталирано.

Поставување клиентски рутер

На веб-страница на проектот Готови изданија се достапни за некои платформи, како што се Raspberry Pi, Banana Pi, рутери на Lynksys и виртуелни машини.
Овој дел од openmptcprouter е базиран на OpenWRT, користејќи го LuCI како интерфејс, познат на секој што некогаш наишол на OpenWRT. Дистрибуцијата тежи околу 50 MB!

Како тест клупа, ќе користам Raspberry Pi и неколку USB модеми со различни оператори: MTS и Megafon. Мислам дека не треба да ви кажам како да напишете слика на SD-картичка.

Првично, портата за етернет во Raspberry Pi е конфигурирана како LAN со статичка IP адреса 192.168.100.1. За да избегнам да се мачам со жиците на работната маса, го поврзав Raspberry Pi со пристапна точка за WiFi и го поставив адаптерот за WiFi на компјутерот на статична адреса 192.168.100.2. Серверот DHCP не е стандардно овозможен, затоа мора да користите статични адреси.

Сега можете да се најавите на веб-интерфејсот 192.168.100.1

Кога ќе се најавите за прв пат, системот ќе побара од вас да поставите лозинка за root SSH ќе биде достапна со истата лозинка.

Во поставките за LAN, можете да ја поставите саканата подмрежа и да го вклучите серверот DHCP.

Јас користам модеми кои се дефинирани како USB Ethernet интерфејси со посебен DHCP сервер, па затоа е потребна инсталација дополнителни пакети. Постапката е идентична со поставувањето модеми во обичниот OpenWRT, па затоа нема да го опфатам овде.

Следно, треба да ги конфигурирате WAN интерфејсите. Првично, системот создаде два виртуелни интерфејси WAN1 и WAN2. Треба да им се додели физички уред, во мојот случај ова се имињата на интерфејсите на USB модемот.

За да се избегне забуна со имињата на интерфејсот, препорачувам да ги гледате пораките dmesg додека се поврзувате преку SSH.

Бидејќи самите мои модеми делуваат како рутери, а и самите имаат DHCP сервер, морав да ги сменам поставките на нивните интерни мрежни опсези и да го оневозможам DHCP-серверот, бидејќи првично и двата модеми издаваат адреси од истата мрежа и тоа предизвикува конфликт.

OpenMPTCPRouter бара адресите на WAN интерфејсот да бидат статични, затоа доаѓаме до подмрежи за модемите и ги конфигурираме во системот → openmptcprouter → менито за поставки на интерфејсот. Овде треба да ја наведете IP адресата и клучот на серверот добиени за време на инсталацијата на серверот за собирање.

Ако поставувањето е успешно, слична слика треба да се појави на страницата за статус. Се гледа дека рутерот успеал да стигне до серверот за сумирање и двата канали работат нормално.

Стандардниот режим е shadowsocks + mptcp. Ова е прокси што ги обвива сите врски во себе. Првично е конфигуриран да обработува само TCP, но може да се овозможи и UDP.

Ако нема грешки на страницата за статус, поставувањето може да се смета за завршено.
Кај некои провајдери, може да се појави ситуација кога знамето mptcp е отсечено долж сообраќајната патека, тогаш ќе се појави следнава грешка:

Во овој случај, можете да користите различен режим на работа, без користење MPTCP, повеќе за ова тука.

Заклучок

Проектот OpenMPTCPRouter е многу интересен и важен, бидејќи е можеби единственото отворено сеопфатно решение за проблемот со сумирање канали. Сè друго е или цврсто затворено и сопственичко, или едноставно одделни модули што обичниот човек не може да ги разбере. Во сегашната фаза на развој, проектот е сè уште прилично груб, документацијата е исклучително лоша, многу работи едноставно не се опишани. Но, во исто време сè уште функционира. Се надевам дека ќе продолжи да се развива и ќе добиеме рутери за домаќинство кои ќе можат правилно да ги комбинираат каналите надвор од кутијата.

Следете го нашиот развивач на Инстаграм

Извор: www.habr.com