“คุณสามารถสร้างวิธีแก้ปัญหา (แก้ไขปัญหา) ได้หลายวิธี แต่วิธีที่แพงที่สุดและ/หรือเป็นที่นิยมนั้นไม่ได้มีประสิทธิภาพสูงสุดเสมอไป!”
คำนำ
ประมาณสามปีที่แล้ว ในกระบวนการพัฒนาแบบจำลองระยะไกลสำหรับการกู้คืนข้อมูลหลังภัยพิบัติ ฉันพบอุปสรรคอย่างหนึ่งที่ไม่ได้สังเกตเห็นในทันที นั่นคือการขาดข้อมูลเกี่ยวกับโซลูชันดั้งเดิมใหม่สำหรับการจำลองเสมือนเครือข่ายในแหล่งที่มาของชุมชน
อัลกอริธึมสำหรับแบบจำลองที่พัฒนาแล้วได้รับการวางแผนดังนี้:
- ผู้ใช้ระยะไกลที่ติดต่อฉัน ซึ่งครั้งหนึ่งคอมพิวเตอร์ไม่ยอมบูต โดยแสดงข้อความ “ตรวจไม่พบดิสก์ระบบ/ไม่ได้ฟอร์แมต” ทำการโหลดโดยใช้ USB แบบอายุการใช้งาน
- ในระหว่างกระบวนการบู๊ต ระบบจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายท้องถิ่นส่วนตัวที่ปลอดภัยโดยอัตโนมัติ ซึ่งนอกจากนั้นยังประกอบด้วยเวิร์กสเตชันของผู้ดูแลระบบ ซึ่งในกรณีนี้คือแล็ปท็อป และโหนด NAS
- จากนั้นฉันก็เชื่อมต่อ - เพื่อฟื้นคืนพาร์ติชั่นดิสก์หรือเพื่อแยกข้อมูลจากที่นั่น
ในตอนแรก ฉันปรับใช้โมเดลนี้โดยใช้เซิร์ฟเวอร์ VPN บนเราเตอร์ภายในเครื่องในเครือข่ายภายใต้การควบคุมของฉัน จากนั้นใช้ VDS ที่เช่า แต่มักจะเกิดขึ้นและตามกฎข้อแรกของ Chisholm หากฝนตก เครือข่ายของผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ตจะล่ม จากนั้นข้อพิพาทระหว่างองค์กรธุรกิจจะทำให้ผู้ให้บริการสูญเสีย "พลังงาน"...
ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจกำหนดข้อกำหนดพื้นฐานที่เครื่องมือที่จำเป็นต้องปฏิบัติตามก่อน ประการแรกคือการกระจายอำนาจ ประการที่สอง เนื่องจากฉันมี USB ที่ใช้งานอยู่หลายตัว แต่ละอันจึงมีเครือข่ายแยกที่แยกจากกัน ประการที่สาม การเชื่อมต่อที่รวดเร็วกับเครือข่ายของอุปกรณ์ต่าง ๆ และการจัดการที่ง่ายดาย รวมถึงในกรณีที่แล็ปท็อปของฉันตกเป็นเหยื่อของกฎหมายที่กล่าวถึงข้างต้น
จากสิ่งนี้และใช้เวลาสองเดือนครึ่งในการวิจัยเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับตัวเลือกที่ไม่เหมาะสมหลายประการ ฉันจึงตัดสินใจลองใช้เครื่องมืออื่นจากสตาร์ทอัพที่ฉันไม่รู้จักในเวลานั้นที่เรียกว่า ZeroTier ด้วยความเสี่ยงและอันตรายของตัวเอง ซึ่งฉันไม่เคยเสียใจในภายหลัง
ในช่วงวันหยุดปีใหม่นี้ ด้วยความพยายามที่จะเข้าใจว่าสถานการณ์ของเนื้อหาเปลี่ยนไปตั้งแต่ช่วงเวลาที่น่าจดจำนั้นหรือไม่ ฉันได้ดำเนินการตรวจสอบแบบคัดเลือกสำหรับความพร้อมใช้งานของบทความในหัวข้อนี้ โดยใช้ Habr เป็นแหล่งข้อมูล สำหรับคำค้นหา "ZeroTier" ในผลการค้นหา มีเพียงสามบทความที่กล่าวถึง และไม่ใช่บทความเดียวที่มีคำอธิบายสั้นๆ เป็นอย่างน้อย และแม้ว่าในหมู่พวกเขามีการแปลบทความที่เขียนโดยผู้ก่อตั้ง ZeroTier, Inc. เองก็ตาม — .
ผลลัพธ์น่าผิดหวังและกระตุ้นให้ฉันเริ่มพูดถึง ZeroTier อย่างละเอียดมากขึ้น ซึ่งช่วยให้ “ผู้แสวงหา” ยุคใหม่ไม่ต้องเดินไปในเส้นทางเดียวกับที่ฉันใช้
แล้วคุณล่ะเป็นอะไร?
นักพัฒนาวางตำแหน่ง ZeroTier ให้เป็นสวิตช์อีเทอร์เน็ตอัจฉริยะสำหรับดาวเคราะห์ Earth
“มันเป็นไฮเปอร์ไวเซอร์เครือข่ายแบบกระจายที่สร้างขึ้นบนเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ (P2P) ระดับโลกที่มีการเข้ารหัสที่ปลอดภัย เครื่องมือที่คล้ายกับสวิตช์ SDN ขององค์กร ซึ่งออกแบบมาเพื่อจัดระเบียบเครือข่ายเสมือนบนเครือข่ายจริงทั้งในพื้นที่และทั่วโลก โดยมีความสามารถในการเชื่อมต่อแอปพลิเคชันหรืออุปกรณ์ได้เกือบทุกประเภท”
นี่เป็นคำอธิบายทางการตลาดมากกว่า ตอนนี้เกี่ยวกับคุณลักษณะทางเทคโนโลยี
▍เคอร์เนล:
ZeroTier Network Hypervisor คือกลไกการจำลองเสมือนเครือข่ายแบบสแตนด์อโลนที่จำลองเครือข่ายอีเธอร์เน็ต ซึ่งคล้ายกับ VXLAN บนเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ (P2P) ที่เข้ารหัสทั่วโลก
โปรโตคอลที่ใช้ใน ZeroTier นั้นเป็นแบบดั้งเดิม แม้ว่าจะมีลักษณะคล้ายกับ VXLAN และ IPSec และประกอบด้วยเลเยอร์สองเลเยอร์ที่แยกจากกันทางแนวคิด แต่มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด: VL1 และ VL2
→
▍VL1 เป็นเลเยอร์การขนส่งแบบ peer-to-peer (P2P) พื้นฐาน ซึ่งเป็น "สายเคเบิลเสมือน"
“ศูนย์ข้อมูลทั่วโลกต้องการสายเคเบิลแบบ 'ตู้เสื้อผ้าส่วนกลาง'”
ในเครือข่ายทั่วไป L1 (OSI Layer 1) หมายถึงสายเคเบิลจริงหรือวิทยุไร้สายที่ส่งข้อมูลและชิปอุปกรณ์รับส่งสัญญาณทางกายภาพที่มอดูเลตและดีมอดูเลต VL1 เป็นเครือข่ายแบบเพียร์ทูเพียร์ (P2P) ที่ทำสิ่งเดียวกัน โดยใช้การเข้ารหัส การรับรองความถูกต้อง และเทคนิคเครือข่ายอื่นๆ เพื่อจัดระเบียบสายเคเบิลเสมือนตามต้องการ
นอกจากนี้ ยังดำเนินการโดยอัตโนมัติ รวดเร็ว และไม่ต้องให้ผู้ใช้เปิดโหนด ZeroTier ใหม่อีกด้วย
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ VL1 จึงได้รับการจัดระเบียบคล้ายกับระบบชื่อโดเมน หัวใจของเครือข่ายคือกลุ่มของเซิร์ฟเวอร์รูทที่มีความพร้อมใช้งานสูง ซึ่งมีบทบาทคล้ายกับเนมเซิร์ฟเวอร์รูท DNS ในขณะนี้ เซิร์ฟเวอร์รูทหลัก (ดาวเคราะห์) อยู่ภายใต้การควบคุมของผู้พัฒนา - ZeroTier, Inc. และมีให้เป็นบริการฟรี
อย่างไรก็ตาม คุณสามารถสร้างเซิร์ฟเวอร์รูทแบบกำหนดเอง (luns) ที่อนุญาตให้คุณ:
- ลดการพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานของ ZeroTier, Inc.
- เพิ่มผลผลิตโดยการลดความล่าช้า
- ยังคงทำงานได้ตามปกติหากการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตขาดหาย
ในตอนแรก โหนดจะถูกเปิดใช้งานโดยไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงถึงกัน
แต่ละเพียร์บน VL1 มีที่อยู่ ZeroTier 40 บิต (เลขฐานสิบหก 10) ที่ไม่ซ้ำกัน ซึ่งแตกต่างจากที่อยู่ IP คือตัวระบุที่เข้ารหัสซึ่งไม่มีข้อมูลเส้นทาง ที่อยู่นี้คำนวณจากส่วนสาธารณะของคู่คีย์สาธารณะ/ส่วนตัว ที่อยู่ของโหนด พับลิกคีย์ และคีย์ส่วนตัวรวมกันก่อให้เกิดเอกลักษณ์ของมัน
Member ID: df56c5621c
|
ZeroTier address of nodeสำหรับการเข้ารหัสนี่เป็นเหตุผลของบทความแยกต่างหาก
→
ในการสร้างการสื่อสาร เพียร์จะส่งแพ็กเก็ต "ขึ้นไป" บนแผนผังของเซิร์ฟเวอร์รูท และเมื่อแพ็กเก็ตเหล่านี้เดินทางผ่านเครือข่าย พวกเขาจะเริ่มสร้างช่องทางการส่งต่อแบบสุ่มไปพร้อมกัน ต้นไม้พยายาม "พังทลายลงเอง" อย่างต่อเนื่องเพื่อปรับตัวเองให้เหมาะสมกับแผนที่เส้นทางที่ต้นไม้เก็บไว้
กลไกในการสร้างการเชื่อมต่อแบบเพียร์ทูเพียร์มีดังนี้:
- โหนด A ต้องการส่งแพ็กเก็ตไปยังโหนด B แต่เนื่องจากไม่ทราบเส้นทางโดยตรง จึงส่งอัปสตรีมไปยังโหนด R (moon ซึ่งเป็นรูทเซิร์ฟเวอร์ของผู้ใช้)
- หากโหนด R มีการเชื่อมต่อโดยตรงกับโหนด B มันจะส่งต่อแพ็กเก็ตที่นั่น มิฉะนั้นจะส่งแพ็กเก็ตต้นทางก่อนที่จะถึงรากของดาวเคราะห์ รากของดาวเคราะห์รู้เกี่ยวกับโหนดทั้งหมด ดังนั้นแพ็กเก็ตก็จะไปถึงโหนด B ในที่สุดหากออนไลน์อยู่
- โหนด R ยังส่งข้อความที่เรียกว่า "นัดพบ" ไปยังโหนด A โดยมีคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการเข้าถึงโหนด B ในขณะเดียวกัน เซิร์ฟเวอร์รูทซึ่งส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังโหนด B จะส่ง "นัดพบ" เพื่อแจ้งให้ทราบเกี่ยวกับวิธีการที่โหนด R สามารถไปถึงโหนด B ได้ ไปถึงโหนด A
- โหนด A และ B ได้รับข้อความนัดพบและพยายามส่งข้อความทดสอบถึงกันเพื่อพยายามละเมิด NAT หรือไฟร์วอลล์เก็บสถานะใดๆ ที่พบระหว่างทาง หากใช้งานได้ แสดงว่าการเชื่อมต่อโดยตรงจะถูกสร้างขึ้น และแพ็กเก็ตจะไม่กลับไปกลับมาอีกต่อไป
หากไม่สามารถสร้างการเชื่อมต่อโดยตรงได้ การสื่อสารจะดำเนินต่อไปผ่านรีเลย์ และความพยายามในการเชื่อมต่อโดยตรงจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะบรรลุผลสำเร็จ
VL1 ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ สำหรับการสร้างการเชื่อมต่อโดยตรง รวมถึงการค้นพบ LAN peer, การทำนายพอร์ตสำหรับการแวะผ่านของ IPv4 NAT แบบสมมาตร และการแมปพอร์ตที่ชัดเจนโดยใช้ uPnP และ/หรือ NAT-PMP หากมีอยู่บน LAN ทางกายภาพในเครื่อง
→
▍VL2 เป็นโปรโตคอลการจำลองเสมือนเครือข่ายอีเธอร์เน็ตที่มีลักษณะคล้าย VXLAN พร้อมฟังก์ชันการจัดการ SDN สภาพแวดล้อมการสื่อสารที่คุ้นเคยสำหรับระบบปฏิบัติการและแอปพลิเคชัน...
ต่างจาก VL1 การสร้างเครือข่าย VL2 (VLAN) และการเชื่อมต่อโหนดรวมถึงการจัดการเครือข่ายนั้นต้องมีส่วนร่วมโดยตรงจากผู้ใช้ เขาสามารถทำได้โดยใช้ตัวควบคุมเครือข่าย โดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นโหนด ZeroTier ปกติ ซึ่งฟังก์ชันคอนโทรลเลอร์จะถูกควบคุมในสองวิธี: โดยตรง โดยการเปลี่ยนไฟล์ หรือตามที่นักพัฒนาแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้ API ที่เผยแพร่
วิธีการจัดการเครือข่ายเสมือน ZeroTier นี้ไม่สะดวกสำหรับคนทั่วไป ดังนั้นจึงมีหลาย GUI:
- หนึ่งรายการจากผู้พัฒนา ZeroTier ซึ่งพร้อมใช้งานในรูปแบบโซลูชัน SaaS บนคลาวด์สาธารณะพร้อมแผนการสมัครสมาชิกสี่แบบ รวมถึงฟรี แต่จำกัดจำนวนอุปกรณ์ที่ได้รับการจัดการและระดับการสนับสนุน
- ประการที่สองมาจากนักพัฒนาอิสระ ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานที่ค่อนข้างเรียบง่าย แต่มีให้ใช้งานในรูปแบบโซลูชันโอเพ่นซอร์สส่วนตัวสำหรับการใช้งานในองค์กรหรือบนทรัพยากรระบบคลาวด์
VL2 ถูกใช้งานบน VL1 และถูกส่งผ่าน อย่างไรก็ตาม จะสืบทอดการเข้ารหัสและการรับรองความถูกต้องของตำแหน่งข้อมูล VL1 และยังใช้คีย์ที่ไม่สมมาตรเพื่อลงนามและตรวจสอบข้อมูลรับรอง VL1 ช่วยให้คุณสามารถปรับใช้ VL2 ได้โดยไม่ต้องกังวลกับโทโพโลยีเครือข่ายกายภาพที่มีอยู่ นั่นคือปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมต่อและประสิทธิภาพการกำหนดเส้นทางเป็นปัญหาของ VL1 สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่ายเสมือน VL2 และพาธ VL1 เช่นเดียวกับ VLAN มัลติเพล็กซ์ใน LAN แบบใช้สาย สองโหนดที่ใช้สมาชิกเครือข่ายหลายรายการจะยังคงมีเส้นทาง VL1 (สายเคเบิลเสมือน) เพียงเส้นทางเดียวระหว่างกัน
เครือข่าย VL2 (VLAN) แต่ละเครือข่ายจะถูกระบุโดยที่อยู่เครือข่าย ZeroTier 64 บิต (16 ฐานสิบหก) ซึ่งประกอบด้วยที่อยู่ ZeroTier 40 บิตของตัวควบคุมและหมายเลข 24 บิตที่ระบุเครือข่ายที่สร้างโดยตัวควบคุมนั้น
Network ID: 8056c2e21c123456
| |
| Network number on controller
|
ZeroTier address of controllerเมื่อโหนดเข้าร่วมเครือข่ายหรือร้องขอการอัปเดตการกำหนดค่าเครือข่าย โหนดจะส่งข้อความคำขอการกำหนดค่าเครือข่าย (ผ่าน VL1) ไปยังตัวควบคุมเครือข่าย จากนั้นตัวควบคุมจะใช้ที่อยู่ VL1 ของโหนดเพื่อค้นหาโหนดนั้นบนเครือข่าย และส่งใบรับรอง ข้อมูลประจำตัว และข้อมูลการกำหนดค่าที่เหมาะสมไปให้ จากมุมมองของเครือข่ายเสมือน VL2 ที่อยู่ VL1 ZeroTier สามารถถือเป็นหมายเลขพอร์ตบนสวิตช์เสมือนระดับโลกขนาดใหญ่
ข้อมูลประจำตัวทั้งหมดที่ออกโดยตัวควบคุมเครือข่ายไปยังโหนดสมาชิกของเครือข่ายที่กำหนดจะถูกลงนามด้วยรหัสลับของตัวควบคุมเพื่อให้ผู้เข้าร่วมเครือข่ายทั้งหมดสามารถตรวจสอบได้ ข้อมูลรับรองมีการประทับเวลาที่สร้างโดยคอนโทรลเลอร์ ซึ่งช่วยให้สามารถเปรียบเทียบแบบสัมพันธ์ได้โดยไม่ต้องเข้าถึงนาฬิการะบบในเครื่องของโฮสต์
ข้อมูลรับรองจะออกให้เฉพาะเจ้าของเท่านั้น จากนั้นจึงส่งไปยังเพื่อนที่ต้องการสื่อสารกับโหนดอื่นบนเครือข่าย ซึ่งช่วยให้เครือข่ายขยายขนาดให้ใหญ่โตได้โดยไม่จำเป็นต้องแคชข้อมูลรับรองจำนวนมากบนโหนดหรือติดต่อกับตัวควบคุมเครือข่ายอย่างต่อเนื่อง
เครือข่าย ZeroTier รองรับการกระจายแบบหลายผู้รับผ่านระบบเผยแพร่/สมัครสมาชิกที่เรียบง่าย
→
เมื่อโหนดต้องการรับการออกอากาศแบบหลายผู้รับสำหรับกลุ่มการแจกจ่ายเฉพาะ โหนดจะโฆษณาการเป็นสมาชิกในกลุ่มนั้นกับสมาชิกอื่น ๆ ของเครือข่ายที่มันสื่อสารด้วยและกับตัวควบคุมเครือข่าย เมื่อโหนดต้องการส่งมัลติคาสต์ โหนดจะเข้าถึงแคชของสิ่งพิมพ์ล่าสุดพร้อมๆ กัน และขอสิ่งพิมพ์เพิ่มเติมเป็นระยะๆ
การออกอากาศ (Ethernet ff: ff: ff: ff: ff: ff) จะถือเป็นกลุ่มมัลติคาสต์ที่ผู้เข้าร่วมทุกคนสมัครสมาชิก สามารถปิดใช้งานได้ในระดับเครือข่ายเพื่อลดการรับส่งข้อมูลหากไม่จำเป็น
ZeroTier จำลองสวิตช์อีเธอร์เน็ตจริง ข้อเท็จจริงข้อนี้ช่วยให้เราสามารถดำเนินการได้ การรวมเครือข่ายเสมือนที่สร้างขึ้นเข้ากับเครือข่ายอีเธอร์เน็ตอื่นๆ (LAN แบบใช้สาย, WiFi, แบ็คเพลนเสมือน ฯลฯ) ในระดับดาต้าลิงค์ - โดยใช้อีเธอร์เน็ตบริดจ์ปกติ
เพื่อทำหน้าที่เป็นบริดจ์ ตัวควบคุมเครือข่ายจะต้องกำหนดโฮสต์เช่นนี้ รูปแบบนี้ถูกนำมาใช้เพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัย เนื่องจากโฮสต์เครือข่ายปกติไม่ได้รับอนุญาตให้ส่งการรับส่งข้อมูลจากแหล่งอื่นนอกเหนือจากที่อยู่ MAC โหนดที่กำหนดให้เป็นบริดจ์ยังใช้โหมดพิเศษของอัลกอริธึมมัลติคาสต์ ซึ่งมีการโต้ตอบกับโหนดเหล่านั้นเชิงรุกและตรงเป้าหมายมากขึ้นในระหว่างการสมัครสมาชิกกลุ่มและการจำลองปริมาณการออกอากาศและคำขอ ARP ทั้งหมด
สวิตช์ยังมีความสามารถในการสร้างเครือข่ายสาธารณะและเครือข่ายเฉพาะกิจ กลไก QoS และตัวแก้ไขกฎเครือข่าย
▍โหนด:
ซีโร่เทียร์หนึ่ง เป็นบริการที่ทำงานบนแล็ปท็อป เดสก์ท็อป เซิร์ฟเวอร์ เครื่องเสมือน และคอนเทนเนอร์ที่ให้การเชื่อมต่อกับเครือข่ายเสมือนผ่านพอร์ตเครือข่ายเสมือน คล้ายกับไคลเอนต์ VPN
เมื่อติดตั้งและเริ่มบริการแล้ว คุณสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายเสมือนโดยใช้ที่อยู่ 16 หลักได้ แต่ละเครือข่ายจะปรากฏเป็นพอร์ตเครือข่ายเสมือนบนระบบ ซึ่งทำงานเหมือนกับพอร์ตอีเทอร์เน็ตทั่วไป
ปัจจุบัน ZeroTier One พร้อมใช้งานสำหรับระบบปฏิบัติการและระบบต่อไปนี้
ระบบปฏิบัติการ:
- Microsoft Windows - ตัวติดตั้ง MSI x86/x64
- MacOS - ตัวติดตั้ง PKG
- iOS ของแอปเปิ้ล - แอพสโตร์
- Android - ร้านขายของเล่น
- ลินุกซ์ - DEB/รอบต่อนาที
- FreeBSD - แพ็คเกจ FreeBSD
NAS:
- Synology NAS
- QNAP NAS
- WD MyCloud NAS
Другие:
- นักเทียบท่า - ไฟล์นักเทียบท่า
- OpenWRT - ท่าเรือชุมชน
- การฝังแอป - SDK (libzt)
เพื่อสรุปทั้งหมดข้างต้น ฉันขอทราบว่า ZeroTier เป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมและรวดเร็วในการรวมทรัพยากรทางกายภาพ เสมือน หรือคลาวด์ของคุณเข้ากับเครือข่ายท้องถิ่นทั่วไป โดยมีความสามารถในการแบ่งออกเป็น VLAN และไม่มีจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว .
เพียงเท่านี้สำหรับส่วนทางทฤษฎีในรูปแบบของบทความแรกเกี่ยวกับ ZeroTier สำหรับ Habr - นั่นอาจเป็นทั้งหมด! ในบทความถัดไป ฉันวางแผนที่จะสาธิตในทางปฏิบัติเกี่ยวกับการสร้างโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายเสมือนที่ใช้ ZeroTier โดยที่ VDS ที่มีเทมเพลต GUI โอเพ่นซอร์สส่วนตัวจะถูกนำมาใช้เป็นตัวควบคุมเครือข่าย
เรียนผู้อ่าน! คุณใช้เทคโนโลยี ZeroTier ในโครงการของคุณหรือไม่? ถ้าไม่ คุณใช้เครื่องมืออะไรในการสร้างเครือข่ายทรัพยากรของคุณ?
ที่มา: will.com