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NAT64 TOA插件配置

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更新时间: 2020/08/13 GMT+08:00

操作场景

用户使用IPv6地址通信需要获取来访者的真实IPv6地址。TOA内核模块主要用来获取经NAT64转化过的来访者真实IPv6地址,该插件安装在后端服务器。

当用户需要在操作系统中编译NAT64 TOA内核模块时,可参考本文档进行配置。本操作当前仅支持华北-北京四区域。

  • TOA不支持UDP协议。
  • TOA模块在以下操作系统中验证可以正常工作,其他内核版本安装方法类似。
    • CentOS 7/7.2 (Kernel version 3.10.0)
    • Ubuntu 14.04.3(Kernel version 3.12.0)
    • Ubuntu 16.04.3 (Kernel version 4.4.0)

前提条件

  • 编译内核模块开发环境需与当前内核版本开发环境一致。
  • 确保虚拟机可以访问开放源。
  • 如果是非root用户,需拥有sudo权限。

操作步骤

编译并加载TOA模块

以下操作步骤是针对Linux内核版本为3.0以上的操作系统。

  1. 准备编译环境。

    安装内核模块开发包的过程中,如果源里面找不到对应内核版本的安装包,需要自行去网上下载需要的安装包。

    以下是不同Linux发行版本的操作说明,请根据环境选择对应的方案。

    • CentOS环境下的操作步骤。
      1. 执行如下命令,安装gcc编译器。

        sudo yum install gcc

      2. 执行如下命令,安装make工具。

        sudo yum install make

      3. 执行如下命令,安装内核模块开发包,开发包头文件与库的版本需要与内核版本一致。

        sudo yum install kernel-devel-`uname -r`

        如果自带源里没有对应的内核开发包,可以到如下地址中去下载对应的rpm包。

        地址:https://mirror.netcologne.de/oracle-linux-repos/ol7_latest/getPackage/

        以3.10.0-693.11.1.el7.x86_64为例,下载后执行以下命令安装:

        rpm -ivh kernel-devel-3.10.0-693.11.1.el7.x86_64.rpm。

    • Ubuntu、Debian环境下的操作步骤。
      1. 执行如下命令,安装gcc编译器。

        sudo apt-get install gcc

      1. 执行如下命令,安装make工具。

        sudo apt-get install make

      1. 执行如下命令,安装内核模块开发包,开发包头文件与库的版本需要与内核版本一致。

        sudo apt-get install linux-headers-`uname -r`

    • SUSE环境下的操作步骤。
      1. 执行如下命令,安装gcc编译器。

        sudo zypper install gcc

      2. 执行如下命令,安装make工具。

        sudo zypper install make

      3. 执行如下命令,安装内核模块开发包,开发包头文件与库的版本需要与内核版本一致。

        sudo zypper install enel-default-devel

    • CoreOS环境下的操作步骤。

      CoreOS环境下在容器内进行内核模块的编译时,需要先启动一个用于内核模块开发的容器,然后再进行编译。

      详细过程参见CoreOS官方文档,获取方式如下链接所示。

      https://coreos.com/os/docs/latest/kernel-modules.html

  2. 编译内核模块。
    1. 使用git工具,执行如下命令,下载TOA内核模块源代码。

      git clone https://github.com/huaweicloud/elb-toa

      git checkout IPv6

      如果未安装git工具,请进入以下链接下载TOA模块源代码。

      https://github.com/huaweicloud/elb-toa/tree/IPv6

    2. 执行如下命令,进入源码目录,编译模块。

      cd src

      make

      编译过程未提示warning或者error,说明编译成功,检查当前目录下是否已经生成toa.ko文件。

  3. 加载内核模块。
    1. 执行如下命令,加载内核模块。

      sudo insmod toa.ko

    2. 执行如下命令,验证模块加载情况,查看内核输出信息。

      dmesg | grep TOA

      若提示信息包含“TOA: toa loaded”,说明内核模块加载成功。

      CoreOS在容器中编译完内核模块后,需要将内核模块复制到宿主系统,然后在宿主系统中加载内核模块。由于编译内核模块的容器和宿主系统共享/lib/modules目录,可以在容器中将内核模块复制到该目录下,以供宿主系统使用。

  4. 自动加载内核模块。

    为了使TOA内核模块在系统启动时生效,可以将加载TOA内核模块的命令加到客户的启动脚本中。

    自动加载内核模块的方法有以下两种方法:

    • 客户可以根据自身需求,在自定义的启动脚本中添加加载TOA内核模块的命令。
    • 参考以下操作步骤配置启动脚本。
      1. 在“/etc/sysconfig/modules/”目录下新建toa.modules文件。该文件包含了TOA内核模块的加载脚本。

        toa.modules文件内容,请参考如下示例:

        #!/bin/sh

        /sbin/modinfo -F filename /root/toa/toa.ko > /dev/null 2>&1

        if [ $? -eq 0 ]; then

        /sbin/insmod /root/toa/toa.ko

        fi

        其中“/root/toa/toa.ko”为TOA内核模块文件的路径,客户需要将其替换为自己编译的TOA内核模块路径。

      2. 执行以下命令,为toa.modules启动脚本添加可执行权限。

        sudo chmod +x /etc/sysconfig/modules/toa.modules

        客户升级内核后,会导致现有TOA内核模块不匹配,因此需要重新编译TOA内核模块。

  5. 安装多节点。

    如果要在相同的客户操作系统中加载此内核模块,可以将toa.ko文件拷贝到需要加载此模块的虚拟机中,然后参照3加载内核模块。

    内核模块加载成功以后,应用程序可以正常获取访问者的真实源IPv6地址。

    节点的操作系统发行版与内核版本必须相同。

后端服务器适配

使用NAT64的TOA源地址透传功能,后端服务器应用程序源码应该做以下适配(以下为C语言示例):

  1. 定义用来保存地址的数据结构。

    struct toa_nat64_peer uaddr

  2. 调用函数,获得IPv6地址。

    getsockopt(connfd, IPPROTO_IP, TOA_SO_GET_LOOKUP, &uaddr, &len)

    其中

    connfd:服务器端提供服务连接的socket fd

    IPPROTO_IP:固定

    len:sizeof(struct toa_nat64_peer)

    TOA_SO_GET_LOOKUP:常量值4096

    uaddr:用来保存NAT64 TOA数据结构的变量

  3. 输出地址并保存。

    uaddr.saddr

  4. 参考代码示例:
    //定义保存nat64 toa信息的数据结构和变量
    enum {
        TOA_BASE_CTL            = 4096,
        TOA_SO_SET_MAX          = TOA_BASE_CTL,
        TOA_SO_GET_LOOKUP       = TOA_BASE_CTL,
        TOA_SO_GET_MAX          = TOA_SO_GET_LOOKUP,
    };
     
    struct toa_nat64_peer {
        struct in6_addr saddr;
        uint16_t sport;
    };
    struct toa_nat64_peer uaddr;
    ……
    //获取服务端的socket
    sockaddr.sin_family = AF_INET;
    sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    sockaddr.sin_port = htons(PORT);
    listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&sockaddr, sizeof(sockaddr))
    ……
    //监听对应的socket
    connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&caddr, &length);
     
    //获取对应nat64 toa的信息
    char from[40];
    int len = sizeof(struct toa_nat64_peer);
    if (getsockopt(connfd, IPPROTO_IP, TOA_SO_GET_LOOKUP, &uaddr, &len) == 0) {
    inet_ntop(AF_INET6, &uaddr.saddr, from, sizeof(from));
    //获取源IP和源port的信息
    printf("real client [%s]:%d\n", from, ntohs(uaddr.sport));
    }
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