Настраиваем шлюз в Интернет на базе FreeBSD

АЛЕКСЕЙ БЕРЕЖНОЙ

Настраиваем шлюз в Интернет на базе FreeBSD

Использование FreeBSD на небольших роутерах для связи с внешним миром уже давно перестало быть чем-то выдающимся. Эта простая в использовании, нетребовательная к ресурсам и обслуживанию операционная система почти идеально подходит для решения подобных задач.

Нам понадобится

• Аппаратное обеспечение. Чтобы вывести внутреннюю сеть в Интернет, достаточно компьютера Pentium III 600 МГц, 256 Мб RAM, 10 Гб HDD, 2 сетевые карты. Конфигурация взята с запасом, для полноценной работы сети малого офиса (около 50 пользователей) вполне хватило бы Pentium II 400 МГц, c 128 Мб RAM. Но в дальнейшем может возникнуть желание установить на этот же шлюз, к примеру, прокси-сервер, лучше выбрать конфигурацию более высокого уровня.
• Операционная система: FreeBSD 5.5 или 6.1.
• Дополнительно: из-за того, что данный компьютер подлежит непрерывному использованию, рекомендую доставить внутрь корпуса дополнительные вентиляторы чтобы обеспечить принудительное нагнетание/отток воздуха для охлаждения. Практически все современные корпусы ATX позволяют сделать это.

Поскольку все необходимые модули включены в состав операционной системы, больше нам ничего не потребуется.

Настройка сетевых интерфейсов

Будем считать, что уже имеется компьютер подходящей конфигурации с установленной нужной версией FreeBSD.

Необходимо уточнить имена интерфейсов сетевых карт, под которыми их распознает операционная система.

# ifconfig

Должно появиться что-то подобное:

rl0: flags=8843 mtu 1500         options=8         ether 00:xx:xx:xx:xx:xx         media: Ethernet autoselect (100baseTX )         status: active xl0: flags=8843 mtu 1500         options=9         ether 00:zz:zz:zz:zz:zz         media: Ethernet autoselect (100baseTX )         status: active plip0: flags=108810 mtu 1500 lo0: flags=8049 mtu 16384         inet6 ::1 prefixlen 128         inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x4         inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000

В компьютере установлены две сетевые карты c именами интерфейсов rl0 и xl0.

В нашем случае интерфейс rl0 будет «смотреть» во внешний мир, а xl0 – во внутреннюю сеть. IP- адрес внутреннего интерфейса: 192.168.9.2 , маска подсети 255.255.255.0, имя интерфейса xl0; IP-адрес внешнего интерфейса 83.xxx.xxx.xxx, маска подсети 255.255.255.224, имя интерфейса rl0.

Уточнить, сетевым картам каких производителей соответствуют те или иные сетевые адреса, можно, заглянув в файл GENERIC в каталоге /usr/src/sys/i386/conf:

# more /usr/src/sys/i386/conf/ GENERIC

В нем находим соответствующие строчки:

device      rl              # RealTek 8129/8139 … device      xl              # 3Com 3c90x (``Boomerang"", ``Cyclone"")

Таким образом, интерфейс rl0 соответствует сетевой карте RealTek 8129/8139 и ее аналогам. Сетевой интерфейс xl0 соответствует сетевой карте 3Com.

Отдельно стоит упомянуть о файле GENERIC. Это файл конфигурации ядра, устанавливаемого по умолчанию при инсталляции FreeBSD. Он организован так, чтобы система могла поддерживать большинство наиболее используемых устройств, в том числе и указанные сетевые карты. Очень часто дальнейшие модификации ядра строятся на модифицированной копии этого файла. В данном случае, мы именно так и поступим:

• Шлюз провайдера – по умолчанию 83.xxx.xxx.1.
• В сети присутствуют компьютеры пользователей – 192.168.9.31, 192.168.9.32.
• Наш домен (условно) – ourdomain.ru.
• Имя хоста (компьютера) – ourhost.ourdomain.ru.

Выполняем настройку сетевых карт. Можно использовать утилиту sysinstall (/stand/sysinstall для FreeBSD 5.5 и /usr/sbin/sysinstall для FreeBSD 6.1) Но поскольку нам известны все необходимые параметры, то для упрощения процесса и экономии времени мы будем задавать параметры путем редактирования соответствующих конфигурационных файлов.

Для редактирования будем использовать текстовый редактор vi, присутствующий практически в любой системе UNIX. Для администраторов, пока незнакомых с редактором, могу порекомендовать замечательную статью Максима Мошкова http://www.lib.ru/unixhelp/vi.txt и http://www.lib.ru/unixhelp/vibegin.txt.

Настройки сетевых интерфейсов во FreeBSD хранятся в файле /etc/rc.conf. Открываем его на редактирование:

# vi /etc/rc.conf

И добавляем следующие строки:

# Задаем внутренний интерфейс

ifconfig_xl0="inet 192.168.9.2  netmask 255.255.255.0"

# Задаем внешний интерфейс

ifconfig_rl0="inet 83.xxx.xxx.xxx netmask 255.255.255.224"

# Задаем шлюз провайдера по умолчанию

defaultrouter="83.xxx.xxx.1"

# Имя хоста

hostname="ourhost.ourdomain.ru"

# Указываем, что сервер будет работать как маршрутизатор

gateway_enable="YES"

После чего перезагружаем компьютер:

# reboot

В данный момент компьютер можно было и не перезагружать. Но мы хотим достоверно убедиться, что наши интерфейсы установлены корректно и работают, поэтому я все же рекомендую перезагрузиться.

После загрузки проверяем:

# ifconfig

Вывод команды ifconfig:

rl0: flags=8843 mtu 1500         options=8         inet6 fe80::215:58ff:fe3e:8fb1%rl0 prefixlen 64 scopeid 0x1         inet 83.xxx.xxx.xxx netmask 0xffffffe0 broadcast 83.xxx.xxx.yyy         ether 00:xx:xx:xx:xx:xx         media: Ethernet autoselect (100baseTX )         status: active xl0: flags=8843 mtu 1500         options=9         inet6 fe80::20a:5eff:fe62:ade2%xl0 prefixlen 64 scopeid 0x2         inet 192.168.9.2 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.9.255         ether 00:zz:zz:zz:zz:zz         media: Ethernet autoselect (100baseTX )         status: active plip0: flags=108810 mtu 1500 lo0: flags=8049 mtu 16384         inet6 ::1 prefixlen 128         inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x4         inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000

Файл rc.conf, на мой взгляд, можно назвать ключевым файлом конфигурации. Очень большое число параметров, используемых системой, задается в виде соответствующих переменных в этом файле. В том числе настройки сетевых интерфейсов, файервола и NAT, используемых нами.

Настройка шлюза

Мы будем использовать «родной» для FreeBSD файервол IPFW. Для этого мы должны внести некоторые изменения в ядро системы. Если возникли дополнительные вопросы по перекомпиляции ядра, советую прочитать дополнительный материал: http://freebsd.org.ru/how-to/kernelconfig.html.

Заметьте, что нужно использовать исходные тексты ядра для соответствующей архитектуры. Поскольку архитектура нашего компьютера базируется на платформе i386, то и ядро должно быть скомпилировано в соответствии с платформой. Для владельцев компьютеров других платформ я рекомендую обратиться к соответствующей литературе.

Исходники ядра по умолчанию лежат в каталоге /usr/src/sys/i386/conf. Соответственно переходим в данный каталог:

# cd /usr/src/sys/i386/conf

Как правило, изменяют файл GENERIC, содержащий опции ядра, устанавливаемого по умолчанию. Для этого делаем копию данного файла:

# cp GENERIC ourkernel

Открываем на редактирование новый файл ourkernel:

# vi ourkernel

и добавляем следующие опции:

#

   options IPFIREWALL #firewall

   options IPFIREWALL_VERBOSE ?

    #enable logging to syslogd(8)

   options IPFIREWALL_FORWARD ?

    #enable transparent proxy support

   options IPFIREWALL_VERBOSE_LIMIT=100 #limit verbosity

   options IPFIREWALL_DEFAULT_TO_ACCEPT #allow everything by default

#

   options DUMMYNET

#

   options IPDIVERT #divert sockets

После сделанных изменений можно приступать к перекомпиляции ядра.

Выполняем команды:

# config ourkernel

# cd /usr/src/sys/i386/compile/ourkernel

# make depend

# make

# make install

Перегружаемся:

# reboot

Если после перезагрузки сервер работает нормально, приступаем к настройке файервола.

Для организации работы файервола используются следующие переменные, добавляемые при необходимости в файл rc.conf.

Разрешает или запрещает использование файервола:

# Set to YES to enable firewall functionality

firewall_enable="NO"

Имя и местоположение файла, отвечающего за инициализацию файервола.

# Which script to run to set up the firewall

firewall_script="/etc/rc.firewall"

Файл rc.firewall не рекомендуется редактировать. Вместо этого лучше воспользоваться соответствующей переменной firewall_type или более простым способом, описываемым ниже.

При установке данного правила в «YES» подавляется вывод на дисплей:

firewall_quiet="NO"

Разрешить/запретить ведение лога событий:

firewall_logging="NO"

Тип настройки файервола:

firewall_type="UNKNOWN"

по умолчанию FreeBSD использует правила из файла /etc/rc.firewall.

В нем есть несколько готовых шаблонов:

• open –  файервол разрешает прохождение всех пакетов.
• client – рекомендуется для защиты только этого компьютера. То есть файервол настроен как стандартный клиентский компьютер. Он разрешает все исходящие соединения и запрещает все входящие соединения, кроме соединений по 25 порту.
• simple – предполагается для настроек простых шлюзов и т. д. То есть в качестве простейшего файервола, защищающего внутреннюю сеть от проникновения извне. Мы будем настраивать более гибкую систему правил, поэтому данный шаблон нами не используется не будет.
• closed – Разрешается трафик через локальный интерфейс lo0. Прохождение остального трафика определяется правилом по умолчанию. Как правило, это запрет любого доступа, исключая внутренний интерфейс lo0 (попросту говоря, разрешен только доступ «к самому себе»)
• UNKNOWN – запретить загрузку файервольных правил из конфигурационного скрипта по умолчанию. Файервол никак не настраивается. Будет он пропускать трафик или нет, зависит от конфигурации ядра системы. Используется по умолчанию.

Эту же переменную в значении «filename» – «имя_файла» – можно использовать для задания собственного конфигурационного файла для файервола.

Например:

firewall_type="/etc/rc.firewall.newconfig"

будет загружать настройки из созданного файла /etc/rc.firewall.newconfig.

«firewall_flags=””» – служит для передачи дополнительных аргументов при использовании firewall_type со значением filename.

Наша задача состоит в том, чтобы создать систему, отвечающую следующим критериям:

• Простота администрирования.
• Возможность модификации «на лету», незаметно для пользователей. Поэтому такие операции, как разрыв соединений и тем более перезагрузка для нас нежелательны.
• Гарантия того, что наша система будет работать на большинстве машин.

В нашем примере скрипта все компьютеры локальной сети делятся на две условные группы: одна группа привилегированная – это те, кому разрешен доступ в Интернет, используя наиболее употребительные сервисы, такие как:

• HTTP – порт 80;
• HTTPS – порт 443;
• FTP – порты 20, 21 и от 1025 до 65535;
• SMTP-протокол для пересылки почты – порт 25;
• POP3-протокол для приема сообщений – порт 110.

Есть и другая группа, компьютерам из которой разрешен доступ только к внешнему корпоративному серверу c IP-адресом 83.xxx.xxx.2 (только протоколы SMTP и POP3).

Мы должны добиться, чтобы можно было изменять привилегированную группу, что называется, «на лету», по возможности не разрывая установленных соединений. Для этого мы из нашего скрипта вызываем дополнительный скрипт rc.firewall.local.inet. Достаточно отредактировать и перезапустить этот дополнительный скрипт, не затрагивая всех остальных настроек файервола.

Дополнительно мы должны предусмотреть ситуацию, когда меняются параметры сети, такие как IP-адрес шлюза провайдера. Для этого мы будем использовать в скрипте локальные переменные. Например, при изменении шлюза по умолчанию достаточно изменить значение переменной intgateway и перезапустить скрипт rc.firewall.run.

Вот наш пример скрипта:

# vi rc.firewall.run

#!/bin/sh

extip="83.xxx.xxx.xxx"

intip="192.168.9.2"

intnet="192.168.9.0/24"

mailserver="83.xxx.xxx.2"

intgateway="83.xxx.xxx.1"

#

/sbin/ipfw -f flush &

#

/sbin/ipfw add 180 divert natd ip from ${intnet} to any out xmit fxp0

/sbin/ipfw add 190 divert natd ip from any to ${extip}

# ICMP

/sbin/ipfw add 500 allow icmp from any to any

# SSH

/sbin/ipfw add 10000 allow tcp from any to any 22

/sbin/ipfw add 10010 allow tcp from any 22 to any

# DNS

/sbin/ipfw add 11000 allow tcp from any to any 53

/sbin/ipfw add 11010 allow tcp from any 53 to any

/sbin/ipfw add 11020 allow udp from any to any 53

/sbin/ipfw add 11030 allow udp from any 53 to any

# Web FTP

/sbin/ipfw add 12000 allow tcp from me to any 20,21,80,443

/sbin/ipfw add 12010 allow tcp from any 20,21,80,443 to me

/sbin/ipfw add 12020 allow udp from me to any 20,21

/sbin/ipfw add 12030 allow udp from any 20,21 to me

#

# Script for the privilege group

/bin/sh /etc/rc.firewall.local.inet

# Deny other computer of LAN

/sbin/ipfw add 12960 deny tcp from ${intnet} to any 20,21,80,443

/sbin/ipfw add 12970 deny tcp from any 20,21,80,443 to ${intnet}

/sbin/ipfw add 12980 deny udp from ${intnet} to any 20,21

/sbin/ipfw add 12990 deny udp from any 20,21 to ${intnet}

#

#

/sbin/ipfw add 13000 allow tcp from ${intnet} to ${mailserver} 25,110

/sbin/ipfw add 13010 allow tcp from ${mailserver} 25,110 to ${intnet}

#

/sbin/ipfw add 55010 allow tcp from any to any 1024-65534

/sbin/ipfw add 55020 allow tcp from any 1024-65534 to any

/sbin/ipfw add 55030 allow tcp from any 1024-65534 to any

/sbin/ipfw add 55040 allow tcp from any to any 1024-65534

/sbin/ipfw add 55050 allow udp from any to any 1024-65534

/sbin/ipfw add 55060 allow udp from any 1024-65534 to any

/sbin/ipfw add 55070 allow udp from any 1024-65534 to any

/sbin/ipfw add 55080 allow udp from any to any 1024-65534

# Deny all

/sbin/ipfw add 65534 deny ip from any to any

Создаем и редактируем скрипт rc.firewall.local.inet для работы с привилегированной группой адресов:

# vi /etc/ rc.firewall.local.inet

#!/bin/sh

intnet="192.168.9.0/24"

privgroup={31,32}

#

/sbin/ipfw delete 12310

/sbin/ipfw delete 12320

/sbin/ipfw delete 12330

/sbin/ipfw delete 12340

#

/sbin/ipfw add 12310 allow tcp from ${intnet}${privgroup} to any 20,21,80,443,1025-65535

/sbin/ipfw add 12320 allow tcp from any 20,21,80,443,1025-65535 to ${intnet}${privgroup}

/sbin/ipfw add 12330 allow udp from ${intnet}${privgroup} to any 20,21,1025-65535

/sbin/ipfw add 12340 allow udp from any 20,21,1025-65535 to ${intnet}${privgroup}

В скрипте для изменения состава привилегированной группы необходимо отредактировать переменную privgroup, добавив/удалив в ней номер хоста в локальной подсети.

Например, чтобы добавить два компьютера с IP-адресами 192.168.9.33 и 192.168.9.45, нужно записать «privgroup={31-33,45}».

Использовать правила типа «/sbin/ipfw delete NNNNN» при старте системы, когда такого правила не было – немножко некрасиво. При попытке удалить несуществующее правило система выдает на консоль сообщение следующего вида:

ipfw: rule 13031: setsockopt(IP_FW_DEL): Invalid argument

При этом система продолжает нормально работать.

Если все делать строго, то нужно создавать два скрипта: один запускать при старте, второй – при изменениях на ходу. Но тогда нужно будет вносить соответствующие изменения в оба скрипта.

Поскольку основная цель – создать простую в администрировании систему, то данной проблемой в нашем случае можно пренебречь.

Зато теперь мы можем после внесения соответствующих изменений просто перезапустить скрипт для привилегированной группы.

# /bin/sh rc.firewall.local.inet

Также мы можем вносить изменения и перезапускать скрипт rc.firewall.run, хотя, по замыслу, это нам придется делать гораздо реже, чем в случае со скриптом привелигированной группы.

# /bin/sh rc.firewall.run

Поскольку мы написали свой собственный скрипт, обнуляющий существующие правила и запускающий альтернативную конфигурацию файервола, нужно подумать, как его запустить.

Во FreeBSD есть замечательный механизм запуска пользовательских программ: файл rc.local. По умолчанию он отсутствует в системе.

Раз мы уже создаем данный файл, добавим в него команду запуска демона natd, который отвечает за поддержку NAT.

Демон natd запускается из файла rc.conf. (Опять этот файл, поистине он играет ключевую роль для всей системы FreeBSD в целом!)

Механизм запуска этого файла из rc.conf выполняется посредством следующих переменных:

# -- путь к самому файлу natd

natd_program="/sbin/natd"

# Разрешить NAT (если firewall_enable == YES)

natd_enable="YES"

# Внешний интерфейс или IPaddress для использования

natd_interface=""

# Дополнительный флаги запуска natd

natd_flags=""

Но в этом случае мы будем использовать вызов демона natd посредством rc.local. Команда:

# vi /etc/rc.local

автоматически создает файл /etc/rc.local и открывает его на редактирование.

Добавляем в него следующие строки:

# Команда запуска natd

/sbin/natd -n rl0

# где «-n rl0» — имя интерфейса, на котором запускается NAT

#

# И запускаем наш скрипт для установки правил для файервола:

/bin/sh /etc/rc.firewall.run

Перезагружаемся и проверяем доступ к нужным ресурсам Интернета с компьютера из локальной сети.

1. Эви Немет, Гарт Снайдер, Скотт Сибасс, Трент Р.Хейн. UNIX. Руководство системного администратора. «BHV», «Питер», 2004 г.
2. Алексей Федорчук, Алексей Торн. FreeBSD. Установка, настройка, использование. BHV, 2003 г.
3. Филипп Торчинский. Практическое пособие администратора UNIX. «Символ», 2003 г.