Ускоряем OpenVPN на роутере Openwrt. Альтернативная версия без паяльника и хардварного экстремизма

Всем привет, недавно прочитал давнюю статью о том, как можно ускорить OpenVPN на роутере, перенеся шифрование на отдельную железку, которая припаивается внутри самого роутера. У меня аналогичный с автором случай — TP-Link WDR3500 с 128 мегабайтами оперативки и бедным процессором, который напрочь не справляется с шифрованием туннелей. Однако, лезть в роутер с паяльником мне категорически не хотелось. Под катом мой опыт выноса OpenVPN на отдельную железку с резервированием на роутере на случай аварии.

Задача

Есть роутер TP-Link WDR3500 и Orange Pi Zero H2. Хотим, чтобы шифрованием туннелей в штатном режиме занимался Orange Pi, при этом если с ним что-то случится, обработка VPN вернется обратно на роутер. Все настройки фаервола на роутере должны работать как раньше. И вообще в целом добавление дополнительной железки должно пройти для всех прозрачно и незаметно. OpenVPN работает по TCP, адаптер TAP в режиме моста (server-bridge).

Решение

Вместо подключения по USB я решил потратить один порт роутера и завести по нему на Orange Pi все подсети, в которых есть VPN бридж. Получается, что железка будет физически висеть в тех же сетях, что и VPN сервера на роутере. После этого поднимаем ровно такие же сервера на Orange Pi, а на роутере настраиваем какой-нибудь прокси чтобы он отдавал все входящие подключения на внешний сервер, а если Orange Pi помер или недоступен — тогда на внутренний fallback сервер. Я взял HAProxy.

Получается так:

1. Приходит клиент
2. Если внешний сервер недоступен — как и раньше подключение идет на внутренний сервер
3. Если доступен — клиента принимает Orange Pi
4. VPN на Orange Pi дешифрует пакеты и выплевывает их обратно в роутер
5. Роутер маршрутизирует их куда-нибудь

Пример реализации

Итак, пусть у нас есть на роутере две сети — main(1) и guest(2), для каждой их них есть OpenVPN сервер для подключения снаружи.

Конфигурация сети

Нам нужно прокинуть обе сети через один порт, поэтому создаем 2 VLAN’a.

На роутере в разделе Network/Switch создаем VLAN’ы (например 1 и 2) и включаем их в tagged режиме на нужном порту, добавляем вновь созданные eth0.1 и eth0.2 к соответствующим сетям (например, добавляем в brigde).

На Orange Pi создаем два VLAN интерфейса (у меня Archlinux ARM + netctl):

Description='Main VLAN on eth0' Interface=vlan-main Connection=vlan BindsToInterfaces=eth0 VLANID=1 IP=no 

Description='Guest VLAN on eth0' Interface=vlan-guest Connection=vlan BindsToInterfaces=eth0 VLANID=2 IP=no 

И сразу создаем два бриджа для них:

Description="Main Bridge connection" Interface=br-main Connection=bridge BindsToInterfaces=(vlan-main) IP=dhcp 

Description="Guest Bridge connection" Interface=br-guest Connection=bridge BindsToInterfaces=(vlan-guest) IP=dhcp 

Включаем автостарт на все 4 профиля (netctl enable). Теперь после перезагрузки Orange Pi будет висеть в двух требуемых сетях. Адреса интерфейсов на Orange Pi настраиваем в Static Leases на роутере.

4: vlan-main@eth0: <BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master br-main state UP group default qlen 1000     link/ether 02:42:f0:f8:23:c8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff     inet6 fe80::42:f0ff:fef8:23c8/64 scope link         valid_lft forever preferred_lft forever  5: vlan-guest@eth0: <BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master br-guest state UP group default qlen 1000     link/ether 02:42:f0:f8:23:c8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff     inet6 fe80::42:f0ff:fef8:23c8/64 scope link         valid_lft forever preferred_lft forever  6: br-main: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000     link/ether 52:c7:0f:89:71:6e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff     inet 192.168.1.3/24 brd 192.168.1.255 scope global dynamic noprefixroute br-main        valid_lft 29379sec preferred_lft 21439sec     inet6 fe80::50c7:fff:fe89:716e/64 scope link         valid_lft forever preferred_lft forever  7: br-guest: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000     link/ether ee:ea:19:31:34:32 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff     inet 192.168.2.3/24 brd 192.168.2.255 scope global br-guest        valid_lft forever preferred_lft forever     inet6 fe80::ecea:19ff:fe31:3432/64 scope link         valid_lft forever preferred_lft forever 

Настройка VPN

Дальше копируем с роутера настройки для OpenVPN и ключи. Настройки обычно можно взять в /tmp/etc/openvpn*.conf

По умолчанию openvpn, запущенный в режиме TAP и server-bridge держит свой интерфейс неактивным. Чтобы все заработало, надо добавить скрипт, запускаемый при активации соединения.

dev vpn-main dev-type tap  client-to-client persist-key persist-tun ca /etc/openvpn/main/ca.crt cert /etc/openvpn/main/main.crt cipher AES-256-CBC comp-lzo yes dh /etc/openvpn/main/dh2048.pem ifconfig-pool-persist /etc/openvpn/ipp_main.txt keepalive 10 60 key /etc/openvpn/main/main.key port 443 proto tcp push "redirect-gateway" push "dhcp-option DNS 192.168.1.1" server-bridge 192.168.1.3 255.255.255.0 192.168.23.200 192.168.23.229 status /tmp/openvpn.main.status verb 3  setenv profile_name main script-security 2 up /etc/openvpn/vpn-up.sh 

#!/bin/sh  ifconfig vpn-${profile_name} up brctl addif br-${profile_name} vpn-${profile_name} 

В результате как только случится подключение, интерфейс vpn-main будет добавлен в br-main. Для сетки guest — аналогично с точностью до имени интерфейса и адреса в server-bridge.

Маршрутизация запросов снаружи и проксирование

На этом шаге Orange Pi уже умеет принимать подключения и пускать клиентов в нужные сети. Осталось настроить проксирование входящих подключений на роутере.

Переносим роутерные VPN сервера на другие порты, ставим на роутер HAProxy и настраиваем:

global         maxconn 256         uid 0         gid 0         daemon  defaults         retries 1         contimeout 1000         option splice-auto  listen guest_vpn         bind :444         mode tcp         server 0-orange 192.168.2.3:444 check         server 1-local  127.0.0.1:4444 check backup  listen main_vpn         bind :443         mode tcp         server 0-orange 192.168.1.3:443 check         server 1-local  127.0.0.1:4443 check backup 

Наслаждаемся

Если все прошло по плану — клиенты уйдут на Orange Pi и процессор роутера больше не будет греться, а скорость VPN ощутимо возрастет. При этом останутся актуальными все сетевые правила, которые прописаны на роутере. В случае аварии на Orange Pi он отвалится и HAProxy завернет клиентов на локальные сервера.

Спасибо за внимание, пожелания и исправления приветствуются.