今月の技術Tips
＜ルーターを自作する＞
技術tips
先に結論から申し上げます。
日本の光インターネットの回線の仕様が闇の中にある感じでIPoE IPv4 over IPv6接続は
１００％完全な形では実現できませんでした。
来るべきインターネット光サービスの１０Gbit/s化に向けて準備を考えました。
１０Gbitサービスは既に始まっているのですが対応ルーター、ハブなどが高価なため
なかなか個人使用では普及していないのではないかと思います。
例えば１０Gbit対応のヤマハのルーターは１３万円もします。
スイッチングハブも2万円以上しています。
そこで高機能なPCのCPU能力を生かしたルーターが自作できないか検討してみました。
OpenWRTというLinux系ソフトでルーターが自作できることがわかりました。
ただしOpenWRTはLinuxのディストリビューションのようなインストーラはありません。
いわゆるファームウェアとして提供されます。市販のルーターのファームウェアアップデートと同じです。
異なるところはファームウェアをあらかじめ別のPCにて、Rufusのようなツールを使って
ファームウェアイメージをSSDやHDDに書き込み、これをターゲットのPCに装着すると
OpenWRTが起動できるようになります。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
導入手順
OpenWRT のイメージダウンロード
https://downloads.openwrt.org/releases/
/24.10.2/を選択
https://downloads.openwrt.org/releases/24.10.2/
targets/を選択
インテルのCPUを用いたPCなのでx86/を選択次に64/を選択
generic-exe4-combined-elf.img.gz をダウンロードして解凍しイメージファイルを得る。
imageファイル: openwrt-24.10.2-x86-64-generic-ext14-combined-efi.img
これをRufusを使ってSSDまたはHDDにコピーしブートデバイスが完成。
SSDをPCに戻しPCを立ち上げる。
初期のアドレスは 192.168.1.1 に設定される。
管理用のPCのアドレスを192.168.1.10などに設定してOpenWRT にsshで接続が可能である。
windowsのコマンドプロンプトから
ssh root@192.168.1.1 と入力して入ることができる。パスワード設定がしてあればパスワードを入力する。
問題１ インターネットにつながらない
これが突破できないと先に進めない。インターネットにつながるようNEC IX2215のPPPoE接続LANに
BR端子から接続した。この状態でLuci（GUI）にもSSHもどちらも問題なくつながる。
しかしインターネットにつながらない。
対応
Luciで
Interfaces » lan->use custom DNS servers
①DNSを1.1.1.1に設定(これが正解)
Network->lan->edit
②ipv4 gateway 192.168.1.254 （ix2215のデフォールトゲートウェイ）
generalSettings->FireWallZoneSettings
③routing firewall setで
③-1 zone lan →wan all accept
③-2 wan→all accept
以上でインターネットにつながった。
Openwrtのインターフェイスは
brーLan wan wan6 と Map-e通信が必要な場合は wan7(名前は任意)が
基本的に設定されなければならない
LANの認識
例えばLANポートが3個認識された場合eth0,eth1,eth2という物理デバイスが存在することになる。
eth0をWAN側、eth1,eth2をbr-lan（ブリッジ）側にまとめてそれをlanとして認識させるには
viエディタで次のようにnetworkファイルを修正する。
私はLAN端子がPC内蔵のものとUSB-LANドングルを使いました。
この場合は内蔵がeth0、USBーLANがeth1となりました。
vi /etc/config/network （ viよりも使い勝手が良いnanoを入れたいならopkg update ,
opkg install nano を実行。）
まず標準の設定をします。
WANの設定
config interface 'wan'
option device 'eth1' #ここは任意に選択
option proto 'dhcp'
config interface 'wan6'
option device 'eth1' #ここは任意に選択
option proto 'dhcpv6'
option reqaddress 'try'
option reqprefix 'auto'
option norelease '1'
LANの設定
config device
option name 'br-lan'
option type 'bridge'
list ports 'eth0' #ここは任意に選択
config interface 'lan'
option device 'br-lan'
option proto 'static'
option ipaddr '10.0.0.1' #任意に設定。
option netmask '255.255.255.0'
option ip6assign '60'
修正が終わったら次のコマンドで再スタート
これで一応ネットワークにつながる（インターネットはできない）
/etc/init.d/network restart
今回ノートPCを使ったため自動認識されたLANポートは一個だけです。
一個ではルーターは意味がありませんのでUSB接続のLANアダプタを接続しましたが自動では認識されません。
このアダプタが使っているチップはasixのax88179というものでした。
これのデバイスマネージャーをインストールする必要があります。以下はインストールコマンドです。
opkg update
opkg install kmod-usb-net-asix-ax88179
他のNICの例
OpenWRT x86/64でIntel製LANアダプタを使用するには、通常はドライバ（カーネルモジュール）を追加インストールする必要があります。
以下に、Intel NICの種類別にインストール方法をまとめます。
Intel LANアダプタの種類と対応パッケージ
Intel NICチップ
対応パッケージ名（ex. opkg install kmod-e1000 のようにインストールする ）
82540/82541/82545 系列
kmod-e1000
82566/82567/82574L など
kmod-e1000e
I210/I211/I350/I340-T4
kmod-igb
X520/X540/X550 (10GbE)
kmod-ixgbe
最新のI225/I226 (2.5GbE)
kmod-igc（OpenWRT 21.02以降）
以上のように殆どのNICは使えそうです。
立ち上げ時の画面(LAN,WAN,WAN6のインターフェイス情報)
--------------------------------------------------
まずPPPoEでインターネットに接続してみる。
この接続はHGWからのlan出力を使った例である。
まずは標準的な/etc/config/networkの記述
--------------------------------------------------
config globals 'globals'
option ula_prefix 'fd06:f49e:4528::/48'
option packet_steering '1'
config device
option name 'br-lan'
option type 'bridge'
list ports 'eth0'
config interface 'lan'
option device 'br-lan'
option proto 'static'
option ipaddr '192.168.1.1'
option netmask '255.255.255.0'
option ip6assign '60'
option gateway '192.168.1.254'
list dns '1.1.1.1'
config interface 'wan'
option proto 'dhcp'
option device 'eth1'
config interface 'wan6'
option proto 'dhcpv6'
option device 'eth1'
option reqaddress 'try'
option reqprefix 'auto'
option norelease '1'
config device
option name 'br-lan'
option type 'bridge'
list ports 'eth0'
config interface 'lan'
option device 'br-lan'
option proto 'static'
option ipaddr '192.168.1.1'
option netmask '255.255.255.0'
option ip6assign '60'
option gateway '192.168.1.254'
list dns '1.1.1.1'
------------------------------------------------
次にWANを使ってPPPoE接続のための修正を加えます。
WANにPPPoE設定
config interface 'wan'
option proto 'pppoe'
option device 'eth1'
option username 'uvm*****@biglobe.ne.jp'
option password 'xw*******'
option ipv6 'auto'
------------------------------------------------
これでPPPoEに接続することができました。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
次はIPv4 over IPv6 (map-e) の設定です。これもHGW経由の接続です。
結論から行くと大変苦労しました。
参考文献にて入力してみます。
入力が終わりましたら再起動をしてください。
うまく動作すればinterfaceにWAN7とWAN7_みたいなインターフェイスができれば成功です。.....とある。
しかし全く動かない。
ここでwan7のRX,TXが通信されているかチェック。RXが通信できていない。
さて原因は？。やはりHGWを経由して接続しているのが怪しい。
次のような参考サイトがあった。
参考文献は光電話なしのONU直結である。
これらはホームゲートウェイ経由の接続にはダメみたいだ。
ホームゲートウェイは以下ではwan7_の接続アドレス
（CE=ルータがVNEと接続するためのIPv6アドレス）がmap計算と違っている。
これではつながらない。
map-e接続ではルーターがISPにIPv6で問い合わせるとIPv6PDアドレスを教えてくれる。
このアドレスからmapルールに基づきVNEと交信するためのCEアドレスが決まる。
CEアドレスと交信するVNEの窓口アドレスBRアドレスはVNEごとで異なる。
ホームゲートウェイは以下のOpenwrtは何もしないと/60のIPv6-PDを読むので
map計算ルールに合わない結果を導く。ここがホームゲートウェイ接続の落とし穴。
図ではGK41にopenwrtがインストールされていると仮定。
次のような記事を見つけた。これが参考になった。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
「DHCPv6のインタフェースwan6をただeth2に向けるだけの設定をしていたが、
この場合HGWが/60のサブネットを割り当てるためIPv6 PDがMAP-EのCEとprefixが一致せず
疎通できない原因となることが後に判明した。
このことはYAMAHAのv6プラス設定例でも明記されている。」これが原因か？
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
すなわちHGWは次のような仕組みになっている。
HGWの接続
ISPであるJPNEのv6コネクトにおけるRA（ルータ広告）で広告されるプレフィックスは、
通常、/56から/64に分割されたものが利用されます。
具体的には、v6コネクト網からDHCPv6-PDでルータに割り当てられた/56のプレフィックスのうち、
先頭の/64がRAで広告されます。
しかしなぜかHGWは/60で再配布します。これが問題。
これにより当初設定 ip6prefix 240b:250:: では
CEアドレスが不適当な値になっているようでmap-e通信が成立しません。
さらに参考記事がありました。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
「複製したインターフェスwan6sを用意したので以後それで表記するが、
このwan6sのCustom delegated IPv6-prefix (ip6prefix) にHGWがRAで
広告しているものと同じ64のprefixを指定することで(健全なルーターにはみえなくなったが)
ひとまずこの問題が回避でき、インターネットに疎通がとれる。」
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
HGWからルータ側に出力されるのは/60（RA)らしい。図の/60(DHCPv6ｰPD）ではないようだ。
YAMAHAのルーターはRAで接続しているのがコマンドからわかる。ただし/60のままでは
mapルールが成立しないので/64のアドレスをwan6に書き込む必要がある。
光電話がない場合はVNEから/64でルータに来るため何もしなくてよい。下図
HGWなしでONU直下の接続
IPv6-PDのアドレスをwan６に直接記述または新たにwan6sを作成して記述。
以下はwan6sとして記述した例。wan7,wan6sにip6prefixを強制的に書き込む。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
config interface 'wan7'
option proto 'map'
option type 'map-e'
option peeraddr '2404:9200:225:100::64’'
option ipaddr '14.10.0.0'
option ip4prefixlen '15'
option ip6prefix '240b:251:2c**:500::' ここにIPv6-PDのアドレス(240b:251:2c**:5f0::/60)を
変更した(240b:251:2c**:500::/64)を書き込む。
現状表示は/60でopenwrtが取得したIPv6-PDの
アドレス(240b:251:2c**:5f0::/60)。
option ip6prefixlen '31'
option ealen '25'
option psidlen '8'
option offset '4'
option encaplimit 'ignore'
list tunlink 'wan6s'
config interface 'wan6s'
option ifname 'eth2'
option encaplimit 'ignore'
option proto 'dhcpv6'
option reqaddress 'try'
list ip6prefix '240b:251:2c**:500::/64' ここにIPv6-PDのアドレスを(240b:251:2c**:500::/64)記述
option reqprefix 'auto'
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
以上でうまくいくか？
結果は接続できた。
map-e接続時の状態（WAN6に /64でipv6-PDアドレスが付与されている））
成功例の記述
ネットワークのconfig
root@OpenWrt:~# cat /etc/config/network
config interface 'loopback'
option device 'lo'
option proto 'static'
option ipaddr '127.0.0.1'
option netmask '255.0.0.0'
config globals 'globals'
option ula_prefix 'fd75:3dca:8e94::/48'
option packet_steering '1'
config device
option name 'br-lan'
option type 'bridge'
list ports 'eth0'
config interface 'lan'
option device 'br-lan'
option proto 'static'
option ipaddr '192.168.2.1'
option netmask '255.255.255.0'
option ip6assign '60'
list dns '1.1.1.1'
config interface 'wan'
option proto 'dhcp'
option device 'eth1'
option metric '5'
config interface 'wan6'
option proto 'dhcpv6'
option device 'eth1'
option reqaddress 'try'
option ip6prefix '240b:251:2c**:500::/64'
option encaplimit 'ignore'
option reqprefix 'auto'
option metric '1'
config interface 'wan7'
option proto 'map'
option maptype 'map-e'
option mtu '1460'
option encaplimit 'ignore'
option tunlink 'wan6'
option peeraddr '2404:9200:225:100::64'
option ipaddr '14.10.0.0'
option ip4prefixlen '15'
option ip6prefix '240b:251:2c**:500::'
option ip6prefixlen '31'
option ealen '25'
option psidlen '8'
option offset '4'
option legacymap '1'
option metric '0'
DHCPのコンフィグ
root@OpenWrt:~# cat /etc/config/dhcp
config dnsmasq
option domainneeded '1'
option boguspriv '1'
option filterwin2k '0'
option localise_queries '1'
option rebind_protection '1'
option rebind_localhost '1'
option local '/lan/'
option domain 'lan'
option expandhosts '1'
option nonegcache '0'
option cachesize '1000'
option authoritative '1'
option readethers '1'
option leasefile '/tmp/dhcp.leases'
option resolvfile '/tmp/resolv.conf.d/resolv.conf.auto'
option nonwildcard '1'
option localservice '1'
option ednspacket_max '1232'
option filter_aaaa '0'
option filter_a '0'
config dhcp 'lan'
option interface 'lan'
option start '100'
option limit '150'
option leasetime '12h'
option dhcpv4 'server'
option dhcpv6 'server'
option ra 'relay'
option ndp 'relay'
config dhcp 'wan'
option interface 'wan'
option ignore '1'
option start '100'
option limit '150'
option leasetime '12h'
config odhcpd 'odhcpd'
option maindhcp '0'
option leasefile '/tmp/hosts/odhcpd'
option leasetrigger '/usr/sbin/odhcpd-update'
option loglevel '4'
config dhcp 'wan6'
option interface 'wan6'
option ignore '1'
option master '1'
option ra 'relay'
option dhcpv6 'relay'
option ndp 'relay'
config dhcp 'wan7'
option interface 'wan7'
option ignore '1'
次はONU直結で接続できるかトライしてみた。
ONU直結の場合ISPはDHCPv6で送り出すが厄介なことにWan6のIPv6アドレスを配布しない。
分かるのはIPv6-PDアドレスのみ。したがってwan6のアドレスなしではmap-e通信は不可能で
あることが分かった。ここまでずいぶん時間を取られた。
Map-e接続のための必要事項
＜wan6にipv6アドレスをstaticで記述する＞
option proto 'static'
＜ISPから配布されたPDプレフィックスを元に設定＞
PDプレフィックスが2400:xxxx:xxxx:xxxx::/64'の場合
例えば2400:abcd:1234:5678::/64 が配布された場合、::1 や ::2 を付ける。
option ip6addr '2400:xxxx:xxxx:xxxx::1/64'
＜ゲートウェイ（ISPが明示していない場合は省略可）＞
option ip6gw '2400:xxxx:xxxx:xxxx::fe'
＜任意のIPv6 DNS（Google Public DNSなど）の設定＞
option dns '2001:4860:4860::8888'
以上を考慮したconfig設定
ネットワークのconfig
root@OpenWrt:~# cat /etc/config/network
config interface 'loopback'
option device 'lo'
option proto 'static'
option ipaddr '127.0.0.1'
option netmask '255.0.0.0'
config globals 'globals'
option ula_prefix 'fd0d:aa06:3b55::/48'
option packet_steering '1'
config device
option name 'br-lan'
option type 'bridge'
list ports 'eth0'
config interface 'lan'
option device 'br-lan'
option proto 'static'
option ipaddr '192.168.1.1'
option netmask '255.255.255.0'
option ip6assign '60'
list dns '1.1.1.1'
config interface 'wan'
option proto 'dhcp'
option device 'eth1'
config interface 'wan6'
option proto 'static'
option device 'eth1'
option reqaddress 'none'
option encaplimit 'ignore'
option reqprefix 'auto'
option ip6prefix '240b:251:2ca0:500::/64'
option metric '1'
option norelease '1'
option ip6gw '240b:251:2ca0:500::fe'
list dns '2001:4860:4860::8888'
list ip6addr '240b:251:2ca0:500::6fb6/64'
config interface 'wan7'
option proto 'map'
option maptype 'map-e'
option peeraddr '2404:9200:225:100::64'
option ipaddr '14.10.0.0'
option ip4prefixlen '15'
option ip6prefix '240b:250::'
option ip6prefixlen '31'
option ealen '25'
option psidlen '8'
option offset '4'
option legacymap '1'
option metric '0'
option encaplimit 'ignore'
option tunlink 'wan6'
----------------------------
root@OpenWrt:~# cat /etc/config/dhcp
config dnsmasq
option domainneeded '1'
option boguspriv '1'
option filterwin2k '0'
option localise_queries '1'
option rebind_protection '1'
option rebind_localhost '1'
option local '/lan/'
option domain 'lan'
option expandhosts '1'
option nonegcache '0'
option cachesize '1000'
option authoritative '1'
option readethers '1'
option leasefile '/tmp/dhcp.leases'
option resolvfile '/tmp/resolv.conf.d/resolv.conf.auto'
option nonwildcard '1'
これでうまくいくと思ったが何を変更してもmap-eが疎通しない。
なので限界と判断し諦めた。もっと勉強してからチャレンジする。
NTT関係の機器情報はほとんど公開されていない。古い体質の会社
なのだからか理由はわからないが少なくとも国内のルーターメーカには
当然公開しているはず。そうでなければ製品は造れない。
さらに調べたが10gbitの光クロスはもっと訳が分からない。
ますます素人エンジニアには手が出せない遠い世界になってきた。
ここで気が付いたのはAIに色々聞いたがグーグル検索で出てくる
回答はあまり当たらない。むしろマイクロソフトのCoPilotの方が
品質が良いと思いました。