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能不能好好上网-壹:搭建IPv6私有云盘

能不能好好上网?

在中国,很难。

故事背景

我对网络的探索与折腾,源于每台Windows电脑都自带的“远程桌面连接”。和“公文包”与“媒体库”一样,这种系统里的隐秘角落就像等待人去探险的洞窟和密林,激发着我的好奇心。

远程桌面连接

到底要怎样使用这个东西呢?尤其是,当发现计算机名竟然可以随意更改时,我产生了担心:如果有重名的计算机,我怎么知道要连到哪一台呢?

以此为契机,我了解到了局域网,IP和3389端口的概念——巧合的是,我目前的手机尾号就是3389,而前半部分则恰好可以写作一个IPv4地址。那时,中国的网络用户数量远不如今天,大部分设备都有公网IP。可能也正因如此,诸如CS1.6,War3和东方非想天则一类基于IP联机的游戏能够风靡一时。

时代变了。匮乏的IPv4地址资源遇上万物互联的爆发式增长势头,NAT一层套一层,再也没法畅快地IP直连,人们在网络里也像居住于水泥丛林间的鸽子笼,失却了那种田间地头吆喝一嗓子的快意。

在演变到今天状况的前两年,大家还有动态的公网IPv4地址,而不是被圈养在运营商的“大内网”里,那段时间我还能进行一些“叠床架屋”的操作来胡作非为。

我在树莓派上弄了一个简单的Python脚本,每隔一小时检查路由器的公网IP,如果发生了变动就用邮件形式发出通知。再配合路由器上配置的IP-MAC绑定和端口转发,我就能在外访问到局域网里某台设备的具体端口。虽然后来改用了更方便的TeamViewer,但很长一段时间里,我就是这样在实验课机房里连接寝室中的台式机来写代码的。如今看来,我这操作基本就是实现了一个“低配版”的DDNS服务。

那么,说回现在。

无源光网络PON

这半个多月的培训期间我虽然挺摸,但也不是白学的。

首先,要从网络的宏观结构讲起。放到可能是最宏观的角度,整个通信网络就分为三层:

  1. 核心层
  2. 汇聚层
  3. 接入层

PON(Passive Optical Network)所在的就是接入层。简而言之,它不用电,而是用完全的光线路将终端设备与“局端”,即运营商的机房连接起来。

这个过程中,运营商机房里的终端设备叫做光线路终端OLT(Optical Line Terminal)。

烽火OLT AN6000

从OLT延伸出其的线路则称为光分配网ODN(Optical Distribution Network),由光纤光缆和光缆交接箱、光分路器等各种设备组成,最终把机房的光纤连入千家万户。

光交箱

你家弱电箱里连接光纤的“光猫”属于光网络单元ONU(Optical Network Unit)。它最重要的功能就是拨号,并将接收到的光信号转换成电信号,再通过以太网线连接其他设备。不过,现在的ONU大多还集成了无线路由器,就如下图所示,它甚至能使用双频WiFi兼顾穿墙和大带宽的功能。

ONU

路由?桥接?

光猫有两种工作模式:“路由”与“桥接”。

默认情况下,光猫以“路由”模式工作。此时它身兼数职,有些“融合终端”类型的设备甚至还要充当IPTV机顶盒。可它毕竟是办宽带的时候100块钱就给你装上的玩意,其无线热点质量当然没法和专职的无线路由器媲美。现在的无线路由器大多也内置了拨号能力,如果我们让专业的设备做专业的事,即让路由器负责拨号和无线热点,而仅仅将光猫作为一个无情的光电转换器,二者的负载会平衡许多。

这就是光猫的“桥接”模式。除了性能上的考虑,更重要的是,这样做可以少去光猫上的一层NAT,让你的局域网设备可以通过路由器直接接入广域网,而不是被光猫再设一道卡。如果要像我曾经做的那样在外访问家中的局域网设备,改桥接是必不可少的。

那么,怎么改呢?

关于这一点其实已经有很多讨论,搜一搜“光猫 改桥接”就能出来一大堆。实际情况虽然根据运营商和设备型号的区别会有些许不同,但总体流程上依然大同小异。

关键是要拿到配置页面的超级管理员密码:移动写在设备背面铭牌上,联通直接就是CUAdmin,电信则比较麻烦,可能得用Telnet从光猫里获取一个配置文件才能找到。

改好桥接,光猫就失去了拨号上网的功能。接下来就需要插上无线路由器,在路由器的配置页面里设置宽带账号和密码,进行PPPoE拨号。

路由器拨号

IPv6

按说现在就可以故技重施,为路由器配置IP-MAC绑定和端口转发,然后用公网IP来搞事了。可正如我之前所说,现在哪还有什么公网IP,你能查到的不过是运营商“大内网”里的IP罢了。

我不信邪,要试试前几年被网友实践过无数次的法子:打电话给运营商人工客服,宣称家里需要装摄像头/远程办公,希望分配动态公网IP。然后,再补上万能的“财富密码”——工、信、部

然而依然是搞不定,到v2ex上一查也发现湖北联通确实早就弄不到公网IP了。

无公网IP

但是,真的就没有了吗?既然分不到IPv4的资源,那就用IPv6。

IPv4的地址分为4段,每一段都是0255之间的256个数之一,能表示的数量才四十多亿个;而IPv6则足足分了8段,每段甚至可以是0x00000xffff之间的65535个数之一。IPv6能表示的数量多得不可想象,完全不需要使用NAT这种饱受诟病的东西,大家是切实地连接在同一张网上。

建设基于IPv6的下一代互联网早已是一项重要任务,虽由于各种历史遗留问题推进得比较缓慢,发展到今天也已小有成果。大部分的4G/5G移动网络完全支持IPv6;固网宽带基本实现了IPv6/v4的双协议栈共存,只要将拨号设备的IPv6功能开启,就能得到两个地址,而那个IPv6地址可就是“正真正銘”的公网IP了。

正好,我使用的小米路由器就支持开启IPv6。

IPv6设置

IPv6连接测试全绿,爽到!你甚至可以现在就用手机流量/WiFi环境试一试能否接入IPv6网络。

测试结果

DDNS

这下公网IP也有了,可我在外怎么知道自己的IP呢?难道还像以前一样自动定时检查然后发邮件通知?

对了,合理的方法就是使用动态域名服务DDNS(Dynamic Domain Name Server)。

网络建立在IP地址的基础上,它虽然适合计算机处理运算,但不方便人类记忆,所以才引入了域名。当我们用域名(网址)访问一个网站时,其实要先找DNS服务器将域名转换成IP地址,这类似于打114查号台进行电话导航。也许你还知道hosts文件,它相当于一本“私人通讯录”,假如你要去的网站在hosts里有对应的IP,就没必要费事去DNS查了。

而DDNS是这样的:张三是一个法外狂徒,每隔几天就要换新手机号,但又希望同伙能找到他。所以,张三一换号就告诉查号台自己的新号码。想联系的人只管对查号台说“我找张三”,虽然每次得到的号码可能都不一样,但接电话的肯定是张三本人。

这个例子中,查号台是DNS服务器,张三本人是网站,“张三”这个名字是域名,而张三的手机号就是IP地址——很容易理解吧?

所以,如果要实现DDNS,还需要一个域名。这个网站的域名“hakurei.red”正是我去年花16元在阿里云上注册的,主域名已经拿来做了博客,用子域名“shrine.hakurei.red”做DDNS正合适。

我使用的工具是GitHub上开源的xuchao1213/AliyunDdnsCSharp。看名字就知道它由C#开发,干净得不得了,只要在配置文件里简单填上几项就能生成一个Windows服务,自动实现DDNS的功能。最棒的是,它支持IPv6。

防火墙

IP有了,域名也绑上了——接下来就测试下能不能从外网连接上吧。用Live Server把网站弄到890端口上试试?

ERR_CONNECTION_REFUSED

这是典型的防火墙问题。

在Windows防火墙里打开了对应端口的TCP和UDP连接——问题依旧。

在小米WiFi App的安全中心里关闭了各种防火墙——问题依旧。

没辙了。上网一查,原来小米路由器还有针对IPv6的防火墙,可是目前并没有界面给用户调。唯一的办法,是破解路由器的SSH连接,再连入路由器的Linux系统手动修改位于/etc/config/firewall的配置文件。类似的操作我曾经还真的做过好多次,那时是为了让路由器连接在纽约搭建的V2Ray服务器实现科学上网,因此这次也是驾轻就熟。

由于80等默认的WEB服务端口被运营商封锁,我选择了使用890端口。开启IPv6协议890端口的入站规则配置如下:

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config rule
option src 'wan'
option family 'ipv6'
option target 'ACCEPT'
option dest 'lan'
option name 'Allow-890'
option dest_port '890'

随后重新加载一下,让新规则生效:

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/etc/init.d/firewall reload

接下来,只要我电脑上的服务器开着,就能通过shrine.hakurei.red:890访问到它了。

Cloudreve

端口已经成功打开,放点什么上去呢?

一开始,我尝试了最简单的静态文件服务器JacksonTian/anywhere,把一些漫画和动画放了进去。但文件服务器毕竟是为了获取文件,不方便在线浏览,比如没法给漫画翻页,得一张张地打开;PDF文件更是必须完整下载然后在本地阅读。

还是整点复杂的吧——比如很多神秘网站使用的网盘系统cloudreve/Cloudreve。这个国产项目完全采用Material Design风格,几个月前还用Go语言重构,如今开箱即用,体验十分优良。

Cloudreve.png

由于没有公共文件夹功能,我将自己上传的书库通过分享链接贴在这里。能连上的话说明你运气不错,毕竟我不会时刻开着服务器,DDNS的更新也并不总是及时。

还是要说句:能不能好好上网?

下面这句话写于1987年,它其实并不是中国的第一封电子邮件,但它所代表的精神永远值得传承:

Across the Great Wall we can reach every corner in the world.
(越过长城,走向世界。)