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4. Rôle routeur

Dans cette section, on étudie la machine virtuelle qui joue le rôle de routeur entre le réseau d'hébergement et un réseau de conteneurs. Pour traiter les questions, il est nécessaire de mettre en œuvre une maquette avec un adressage indépendant. Voici les choix effectués pour la maquette.

4.1. Configuration des interfaces du routeur

Une fois la machine virtuelle routeur lancée, les premières étapes consistent à lui attribuer un nouveau nom et à configurer les interfaces réseau pour joindre les hôtes voisins.

Q6.

Comment changer le nom de la machine virtuelle ?

Il faut éditer les deux fichiers /etc/hosts et /etc/hostname en remplaçant le nom de l'image maître vm0 par le nom voulu. Il est ensuite nécessaire de redémarrer pour que le nouveau nom soit pris en compte par tous les outils du système.

etu@vm0:~$ echo router | sudo tee /etc/hostname
etu@vm0:~$ sudo reboot

Q7.

Comment appliquer les configurations réseau IPv4 et IPv6 à partir de l'unique interface du routeur ?

Consulter la documentation de Netplan pour obtenir les informations sur la configuration des interfaces réseau à l'adresse Netplan documentation.

Il existe plusieurs possibilités pour configurer une interface réseau. Dans le contexte de ces manipulations, on utilise Netplan dans le but de séparer la partie déclarative du moteur de configuration.

C'est systemd-networkd qui joue le rôle de moteur de configuration sur les machines virtuelles utilisées avec ces manipulations.

La configuration de base fournie avec l'image maître suppose que l'interface obtienne un bail DHCP pour la partie IPv4 et une configuration automatique via SLAAC pour la partie IPv6. Cette configuration par défaut doit être éditée et remplacée. Il faut configurer trois interfaces.

  • L'interface principale correspond à l'interface "physique" de la machine. Elle est nommée enp0s1 en fonction de l'ordre des adresses des composants raccordés au bus PCI.

  • Une sous-interface doit être créée pour le réseau d'hébergement avec le numéro de VLAN désigné dans le plan d'adressage des réseaux d'hébergement et de conteneurs. Cette interface doit désigner les passerelles IPv4 et IPv6 de façon à joindre l'Internet.

  • Une sous-interface doit être créée pour le réseau des conteneurs avec, là encore, le bon numéro de VLAN. Les adresses IPv4 et IPv6 de cette interface deviendront les passerelles du serveur et des conteneurs.

Voici une copie du fichier /etc/netplan/enp0s1.yaml de la maquette.

network:
    version: 2
    ethernets:
      enp0s1:
        dhcp4: false
        dhcp6: false
        accept-ra: false
        nameservers:
          addresses:
            - 172.16.0.2
            - 2001:678:3fc:3::2

    vlans:
      enp0s1.360:
        id: 360
        link: enp0s1
        addresses:
          - 192.168.104.130/29
          - 2001:678:3fc:168::82/64
        routes:
          - to: default
            via: 192.168.104.129
          - to: "::/0"
            via: "fe80::168:1"
            on-link: true
      enp0s1.440:
        id: 440
        link: enp0s1
        addresses:
          - 192.0.2.1/24
          - fda0:7a62:1b8::1/64

Une fois le fichier de configuration en place, il suffit de faire appel à la commande netplan pour appliquer les changements.

sudo netplan apply

Pour vérifier que l'adressage réseau est correct, on dispose de plusieurs solutions. Voici un exemple avec la commande networkctl qui synthétise l'ensemble de la configuration réseau.

networkctl status
● Interfaces: 1, 2, 3, 4
    State: routable
Online state: online
  Address: 192.168.104.130 on enp0s1.360
           192.0.2.1 on enp0s1.440
           2001:678:3fc:168::82 on enp0s1.360
           2001:678:3fc:168:baad:caff:fefe:5 on enp0s1.360
           fda0:7a62:1b8::1 on enp0s1.440
           fe80::baad:caff:fefe:5 on enp0s1
           fe80::baad:caff:fefe:5 on enp0s1.360
           fe80::baad:caff:fefe:5 on enp0s1.440
  Gateway: 192.168.104.129 on enp0s1.360
           fe80:168::1 on enp0s1.360
      DNS: 172.16.0.2
           2001:678:3fc:3::2

Q8.

Quels sont les tests de connectivité réalisables après application de la nouvelle configuration des interfaces réseau ?

Relever l'état des trois interfaces et procédez aux tests ICMP et DNS en respectant l'ordre des couches de la modélisation.

Sans la confirmation que la configuration du serveur de conteneurs est prête, c'est du côté hébergement et accès Internet qu'il faut orienter les tests. Classiquement, on cherche à joindre la passerelle en premier puis l'Internet ensuite via des requêtes ICMP. Enfin, on effectue un test de couche application avec une requête DNS.

ping -q -c2 192.168.104.129
PING 192.168.104.129 (192.168.104.129) 56(84) bytes of data.

--- 192.168.104.129 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1002ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.501/1.516/1.531/0.015 ms
PING 9.9.9.9 (9.9.9.9) 56(84) bytes of data.

--- 9.9.9.9 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms
rtt min/avg/max/mdev = 49.304/52.098/54.892/2.794 ms
ping -q -c2 fe80:168::1%enp0s1.360
PING fe80:168::1%enp0s1.360(fe80:168::1%enp0s1.360) 56 data bytes

--- fe80:168::1%enp0s1.360 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.459/13.305/25.152/11.846 ms
ping -q -c2 2620:fe::fe
PING 2620:fe::fe(2620:fe::fe) 56 data bytes

--- 2620:fe::fe ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms
rtt min/avg/max/mdev = 41.812/42.437/43.063/0.625 ms
host quad9.net
quad9.net has address 216.21.3.77
quad9.net has IPv6 address 2620:0:871:9000::77
quad9.net mail is handled by 5 mx1.quad9.net.
quad9.net mail is handled by 20 mx2.quad9.net.
quad9.net mail is handled by 100 keriomail.pch.net.

4.2. Activation de la fonction routage

Sans modification de la configuration par défaut, un système GNU/Linux n'assure pas la fonction de routage du trafic d'une interface réseau à une autre.

L'activation du routage correspond à un réglage de paramètres du sous-système réseau du noyau Linux. L'outil qui permet de consulter et modifier les réglages de paramètre sur le noyau est appelé sysctl. Son fichier de configuration principal est /etc/sysctl.conf.

Q9.

Comment activer le routage dans le sous-système réseau du noyau Linuxe ?

Utiliser la commande sysctl pour effectuer des recherches et identifier les paramètres utiles. Par exemple :

sudo sysctl -a -r ".*forward.*"

Il est dorénavant recommandé de créer un fichier de configuration spécifique par fonction. C'est la raison pour laquelle on crée un nouveau fichier /etc/sysctl.d/10-routing.conf.

Attention ! Il ne faut pas oublier d'appliquer les nouvelles valeurs des paramètres de configuration.

 
cat << EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/10-routing.conf
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv6.conf.all.forwarding=1
net.ipv4.conf.all.log_martians=1
EOF

Voici un exemple des résultats obtenus après application des nouveaux paramètres.

sudo sysctl --system
* Applique /usr/lib/sysctl.d/10-coredump-debian.conf …
* Applique /etc/sysctl.d/10-routing.conf …
* Applique /usr/lib/sysctl.d/50-default.conf …
* Applique /usr/lib/sysctl.d/50-pid-max.conf …
* Applique /etc/sysctl.conf …
kernel.core_pattern = core
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv6.conf.all.forwarding = 1
net.ipv4.conf.all.log_martians = 1
kernel.sysrq = 0x01b6
kernel.core_uses_pid = 1
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 2
net.ipv4.conf.enp0s1/360.rp_filter = 2
net.ipv4.conf.enp0s1/440.rp_filter = 2
net.ipv4.conf.enp0s1.rp_filter = 2
net.ipv4.conf.lo.rp_filter = 2
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.enp0s1/360.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.enp0s1/440.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.enp0s1.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.lo.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.default.promote_secondaries = 1
net.ipv4.conf.enp0s1/360.promote_secondaries = 1
net.ipv4.conf.enp0s1/440.promote_secondaries = 1
net.ipv4.conf.enp0s1.promote_secondaries = 1
net.ipv4.conf.lo.promote_secondaries = 1
net.ipv4.ping_group_range = 0 2147483647
net.core.default_qdisc = fq_codel
fs.protected_hardlinks = 1
fs.protected_symlinks = 1
fs.protected_regular = 2
fs.protected_fifos = 1
kernel.pid_max = 4194304

Q10.

Quelles sont les conditions à réunir pour tester le fonctionnement du routage ?

Rechercher comment utiliser l'analyseur réseau tshark pour caractériser l'acheminement du trafic d'un réseau à l'autre.

Le plan d'adressage prévoit d'utiliser des préfixes ayant une portée locale pour les réseaux de conteneurs. Il n'est donc pas possible de passer par une requête ICMP pour caractériser l'accès aux réseaux distants. En effet, l'adresse source n'est pas reconnue par l'hôte distant et les routeurs de l'Internet ne disposent d'aucune solution pour joindre le réseau des conteneurs.

Voici un extrait de capture qui montre que le serveur de conteneur cherche à joindre un hôte sur l'Internet sans succès. Cette capture étant réalisée sur l'interface réseau côté hébergement, elle montre que le trafic est bien acheminé d'un réseau à l'autre.

tshark -i enp0s1.360
Capturing on 'enp0s1.360'
    1 0.000000000    192.0.2.2 → 9.9.9.9      DNS 81 Standard query 0xbdab A 1.debian.pool.ntp.org
    2 0.000056361    192.0.2.2 → 9.9.9.9      DNS 81 Standard query 0xab92 AAAA 1.debian.pool.ntp.org

4.3. Activation de la traduction d'adresses

Le résultat de la question ci-dessus montre que les hôtes situés dans le réseau des conteneurs ne peuvent pas joindre l'Internet puisque les préfixes réseau utilisés ont une portée limitée.

Q11.

Quels sont les paquets qui fournissent les outils de gestion de la traduction d'adresses ?

Rechercher les paquets relatifs au filtrage et à la gestion des règles de pare-feux.

Dans le contexte des ces manipulations, nous utilisons nftables comme outil de gestion du filtrage.

C'est la partie outils de l'espace utilisateur qui nous intéresse ici.

apt search ^nftables$
nftables/testing,now 1.1.0-2 amd64  [installé]
  programme de contrôle des règles de filtrage de paquets du projet Netfilter
sudo apt -y install nftables

Q12.

Quelles sont les règles à appliquer pour assurer une traduction des adresses sources en sortie sur le réseau hébergement ?

Rechercher dans des exemples de configuration nftables avec la fonction MASQUERADE.

Voici un exemple de création du fichier /etc/nftables.conf avec le jeu d'instructions qui assure la traduction d'adresses sources pour IPv4 et IPv6.

cat << EOF | sudo tee /etc/nftables.conf
#!/usr/sbin/nft -f

flush ruleset

table ip nat {
    chain postrouting {
        type nat hook postrouting priority 100;
        oifname "enp0s1.360" counter packets 0 bytes 0 masquerade
    }
}

table ip6 nat {
    chain postrouting {
        type nat hook postrouting priority 100;
        oifname "enp0s1.360" counter packets 0 bytes 0 masquerade
    }
}
EOF
[Avertissement] Avertissement

Il faut impérativement changer le nom d'interface en utilisant le numéro de VLAN attribué dans le plan d'adressage des travaux pratiques.

La création de ce fichier de règles n'est pas suffisante. Il faut appliquer les règles contenues dans le fichier.

sudo nft -f /etc/nftables.conf

Q13.

Comment rendre le chargement des règles de filtrage automatique au redémarrage du système ?

Afficher l'état du service nftables.service. Activer ce service si celui est à l'état désactivé (disabled).

Pour afficher l'état du service, on utilise la commande suivante.

systemctl status nftables.service
○ nftables.service - nftables
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nftables.service; disabled; preset: enabled)
     Active: inactive (dead)
       Docs: man:nft(8)
             http://wiki.nftables.org

On constate qu'il faut activer ce service pour assurer le chargement automatique des règles de filtrage au démarrage.

sudo systemctl enable nftables.service
sudo systemctl start nftables.service
sudo systemctl status nftables.service
● nftables.service - nftables
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nftables.service; enabled; preset: enabled)
     Active: active (exited) since Sat 2024-09-14 18:35:00 CEST; 7s ago
 Invocation: 1dcc395a33c74606bd7dab7f33b90787
       Docs: man:nft(8)
             http://wiki.nftables.org
    Process: 729 ExecStart=/usr/sbin/nft -f /etc/nftables.conf (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 729 (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Mem peak: 5.9M
        CPU: 44ms

sept. 14 18:34:59 router systemd[1]: Starting nftables.service - nftables...
sept. 14 18:35:00 router systemd[1]: Finished nftables.service - nftables.

Q14.

Comment caractériser le fonctionnement de la traduction d'adresses sources ?

Rechercher dans les pages de manuel de la commande nftables les options d'affichage du décompte du trafic traité.

Voici un exemple d'affichage des règles actives avec visualisation des compteurs d'utilisation.

sudo nft list ruleset
table ip nat {
        chain postrouting {
                type nat hook postrouting priority srcnat; policy accept;
                oifname "enp0s1.360" counter packets 17 bytes 1284 masquerade
        }
}
table ip6 nat {
        chain postrouting {
                type nat hook postrouting priority srcnat; policy accept;
                oifname "enp0s1.360" counter packets 13 bytes 1220 masquerade
        }
}

4.4. Activation de l'adressage automatique pour le réseau de conteneurs

Dans le but mettre en place un adressage automatique des conteneurs hébergés sur l'autre machine virtuelle, on utilise l'outil dnsmasq. L'idée est de fournir un service DHCPv4 et SLAAC en un seul et unique fichier de configuration.

On débute par l'installation du paquet.

sudo apt -y install dnsmasq

Q15.

Comment remplacer le fichier de configuration fourni lors de l'installation du paquet par notre propre fichier de configuration ?

Consulter le contenu du fichier /etc/dnsmasq.conf et extraire les options de configuration utiles au contexte de ces manipulations.

Voici la commande de copie du fichier issu de l'installation.

sudo mv /etc/dnsmasq.conf /etc/dnsmasq.conf.dist

Voici un exemple de configuration adaptée à la maquette.

cat << EOF | sudo tee /etc/dnsmasq.conf
# Specify Container VLAN interface
interface=enp0s1.440

# Enable DHCPv4 on Container VLAN
dhcp-range=192.0.2.20,192.0.2.200,3h

# Enable IPv6 router advertisements
enable-ra

# Enable SLAAC
dhcp-range=::,constructor:enp0s1.440,ra-names,slaac

# Optional: Specify DNS servers
dhcp-option=option:dns-server,172.16.0.2,9.9.9.9
dhcp-option=option6:dns-server,[2001:678:3fc:3::2],[260:fe::fe]

# Avoid DNS listen port conflict between dnsmasq and systemd-resolved
bind-interfaces
listen-address=192.0.2.1
EOF
[Avertissement] Avertissement

Il faut impérativement changer le numéro de VLAN ainsi que les adresses IPv4 de l'exemple ci-dessus par les informations données dans le plan d'adressage des travaux pratiques.

De plus, une fois le fichier créé, il ne faut pas oublier de redémarrer le service et de contrôler l'état de son fonctionnement.

 
sudo systemctl restart dnsmasq
systemctl status dnsmasq
● dnsmasq.service - dnsmasq - A lightweight DHCP and caching DNS server
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/dnsmasq.service; enabled; preset: enabled)
     Active: active (running) since Sat 2024-09-14 18:49:02 CEST; 10min ago
 Invocation: 8887da64fc36432db7be668ec71cbfb7
    Process: 1072 ExecStartPre=/usr/share/dnsmasq/systemd-helper checkconfig (code=exited, status=0/SUCCESS)
    Process: 1077 ExecStart=/usr/share/dnsmasq/systemd-helper exec (code=exited, status=0/SUCCESS)
    Process: 1084 ExecStartPost=/usr/share/dnsmasq/systemd-helper start-resolvconf (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 1083 (dnsmasq)
      Tasks: 1 (limit: 1087)
     Memory: 720K (peak: 2.8M)
        CPU: 94ms
     CGroup: /system.slice/dnsmasq.service
                         └─1083 /usr/sbin/dnsmasq -x /run/dnsmasq/dnsmasq.pid -u dnsmasq -r /run/dnsmasq/resolv.conf \
                                                -7 /etc/dnsmasq.d,.dpkg-dist,.dpkg-old,.dpkg-new --local-service
                                                --trust-anchor=.,20326,8,2,e06d44b80b8f1d39a95c0b0d7c65d08458e880409bbc683457104237c7f8ec8d

sept. 14 18:49:02 router systemd[1]: Started dnsmasq.service - dnsmasq - A lightweight DHCP and caching DNS server.
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