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Wie baue ich einen
Freifunkbackbone
Was wir in den letzten 5 Jahren
gelernt haben
FreifunkTag19
Maximilian Wilhelm
<max@sdn.clinic>
@BarbarossaTM
2
Who am I?
● Maximilian Wilhelm
– @BarbarossaTM
● Senior Infrastructure Architect, Uni Paderborn
● Infrastructure Archmage, Freifunk Hochstift
● Fanboy of
– (Debian) Linux
– ifupdown2
● Networker
● OpenSource Hacker
Agenda
● Geschichtsstunde
● Richtfunkbackbone, erster Versuch
● Wachstumsschmerzen
● Was würde in ISP tun?
● SDN
4
Geschichtsstunde
● Gegründet als Freifunk Paderborn auf #30c3
● Schnell stark gewachsen dank viel Unterstützung
– Bäcker
– Werbegemeinschaft
– Land NRW (Hallo Staatskanzlei!)
– Seit 2016 auch Stadt + Kreis Paderborn
● Expandiert zum Freifunk Hochstift (09/2015)
5
Geschichtsstunde
● 40+ Systeme
– Physisch + VMs
– Verteilt im Hochstift und .de
– Angebunden per RiFu-Backbone und VPNs
● BATMAN-L2-Netz soll überall verfügbar sein
– Verbunden per Fastd Tunnel und RiFu+Vlans
– Fast 100% der Knoten per Fastd an Gateways
● Zoo aus gesponsorter Hardware (Server + Netz)
● Money was an issue
6
Richtfunkbackbone, erster Versuch
7
Netzwerk-Setup
● Pro POP
– Irgendein Switch
– Antennen (was gerade da war™)
– Hand voll PoE-Injektoren
– Wenn’s gut lief ein EdgeRouter als Switch
– Eine Hand voll Aps
● Oder 841er
● Ein VLAN pro Richtfunkstrecke für B.A.T.M.A.N.
● Ein VLAN 23 für echten Traffic
#Yolo
8
Yolo Operations
● Wenn schon B.A.T.M.A.N. dann richtig
– Mesh-Eigenschaft auf im RiFu-Netz nutzen
– Pro POP Netz auf APs ausleiten
– Aber wie?!
● “Echte” APs
– 5GHz nutzen können wäre schon geil
– Ging mit Gluon damals nicht (legal)
● Wie bekommt man das zusammen?
9
B.A.T.M.A.N. auf EdgeRoutern!
● Wir hatten kein Geld
● EdgeRouter waren billig
● Wäre cool, wenn die auch BATMAN sprächen..
➔ https://git.c3pb.de/freifunk-pb/edgerouter
● Nice try, aber
– Nicht update-safe
– Explodiert auf andere Modellen und Versionen
– Performance eher so mittel, da kein offloading
● Nope
10
Die AP-Frage
● Unifi APs mit Stock-Firmware
– UAP
– UAP AC Outdoor (die Älteren erinnern sich)
● Dafür braucht’s dann aber Management
– Sinnvollerweise getrennt vom Client-Netz
● Also braucht’s wohl auch ein IP-Netz
● Router-Frage immer noch nicht gelöst...
11
Wachstumsschmerzen
12
B.A.T.M.A.N. Layer2 skaliert nicht
● Size does matter!
● Ein BATMAN Mesh mit 1k Knoten dreht nicht
– Haben wir getestet
– Ihr bestimmt auch
● Mehrere kleinere “Sites” bauen
– September 2015
13
Der große Wurf: Regionen
14
Sites / Regionen
● 26 Regionen definieren ...
– … kleinsten angedachten Split
– … größt mögliche Skalierung
– (Ohne weitere große Änderungen)
● Erstmal reich(t)en wenige Sites
– Site fasst Regionen zusammen
– Legacy + 9 neue (City, PB N, O, S, W, …)
● Site entspricht B.A.T.M.A.N.-Instanz
15
Konzept vs. Umsetzung
● 10 Sites
– Legacy
– Paderborn: City, Nord, Ost, Süd, West, Umland
– Büren
– Höxter: Nord, Süd
– Umland
● Wie umsetzen?
– Ein VLAN pro Site und RF-Strecke?
– Plus VLAN für IP?
16
Wireless Backbone (soll)
#VlanHölle
17
Was würde ein ISP tun?
18
Raus aus der #VlanHölle
● B.A.T.M.A.N. braucht Layer2-Verbindung
– Da kommen wir nicht drum herum
● IP-Backbone bauen wir auf jeden Fall
● Overlay?
✗ EdgeRouter können kein B.A.T.M.A.N.
✗ MPLS unter Linux nur tw. vorhanden
➔ VXLAN
➔ Irgendeine Linux-Kiste™
19
IPoBATMANoVXLANoWBBL
● Wait what?
Ethernet (RF / Kabel)
Vlan
IP
VXLAN
B.A.T.M.A.N. Adv.
VXLAN
IP
20
MTU
IP-Paket-im-Mesh
BATMAN
(+ Eth)
VXLANUDPIP.1q
21
Wünsch Dir was
● Dual-Stack IP-Backbone
– IP-Konnektivität
– Dynamisches Routing (OSPF, BGP)
● Kann 9+ B.A.T.M.A.N. Instanzen transportieren
● Besteht aus einem Haufen Linux-Kisten (APU2)
● Jeder POP gleich aufgebaut
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– APs
● Fun and profitworld peace
Wie kommen wir da hin..?!
Wie baue ich ein Freifunkbackbone - Was wir in den letzten 5 Jahren gelernt haben
24
VLAN-Konzept
● Trennung zwischen logischen Netzen
● Wir brauchen immernoch VLANs
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● VLAN-ID Global eindeutig
– Bereiche vorsehen
– ID kann ausgewertet werden
➔ https://wiki.ffho.net/infrastruktur:vlans
25
VLAN-Konzept
● VLAN-Kategorien:
– Backbonerouter ↔ Backbonerouter
● Via Richtfunk
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– Management-Netz pro POP
– Mesh-Auskopplung pro POP
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– Etc.
26
IP-Adressierungsplan
● Analog zu VLAN-Konzept
● Für Legacy-IP und IPv6!
● IP-Bereich pro Funktion
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● Transfernetze
● Netze pro POP
● Service-IPs
– Client-Netze
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27
Ein POP – Bauplan
● Hardware
– 1 Backbone-Router (APU)
– 1 Switch (Netonix WS-12-250)
– n Richtfunkdings (Ubnt PBE-5AC-300/500/Gen2)
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● Logisch
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28
Hardware
● Einheitlicher Hardware Pool
– PCengines APU2
– Netonix WISP Switches
– Ubiquiti Networks
● PowerBeam
● LiteBeam
● AC Mesh Pro
29
#SDN
Disclaimer: Font on special request of AbraXXL
“Freifunk Hochstift Superior Saltstack Automated Backbone
des Todes of Doom oVXLAN”
-- hexa
30
SDN ingredients
ifupdown2
31
Automation
32
FFHO WiFi Backbone (ist)
33
Vorher / Nachher (PaderHalle)
34
Wir können auch 19”
35
Und dann ging’s hoch hinaus
36
Kabel basteln in 30m Höhe
37
Freifunkromantik
38
Management-Backdoor
● Management-Netz wird
nur von APU geroutet
● Wenn APU kaputt,
Management kaputt
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RF-Strecken
exportieren
● Zur Not an jedem
adjazenten POP
konfigurierbar!
39
Management Backdoor
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Intent-driven, fully automated
deployment of Freifunk Backbones
ifupdown2
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● Outdoor-Switch!
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● Vereinfacht Aufbau
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45
Freifunkromantik
46
Mehr Freifunkromantik
47
Further Reading
● Salt-Orchestrated Software Defined (Freifunk)
Network (german)
– https://www.slideshare.net/BarbarossaTM/software
-defined-freifunk-backbones-78288014
– https://blog.sdn.clinic/category/freifunk/ffho/
48
Questions? Remarks?
Thank you :-)
Maximilian Wilhelm
<max@elitepeer.de>
@BarbarossaTM

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