树莓派通过 n2n 实现内网穿透

背景

由于我将要把一台树莓派放在学校内网挂校内的 PT ,并且这台树莓派又是通过路由器接入校园网的,那这样问题就来了。

假如我不在宿舍,但是我又想连上我的树莓派看看电影下载完了没有,那么我是没有办法连接上我的树莓派的。

如果用路由器进行端口映射的话,那么我必须在校园网的网络环境之中,并且我得知道我路由器的 IP ,由于校园网使用 DHCP 动态获取IP地址,因此我很难知道我路由器的IP。

如果我在校外的话,那么就基本上没有什么方法可以访问到我的树莓派了。

经过一轮折腾,我发现了 n2n 这个工具。

简介

以下摘自维基百科并由本人进行人工翻译。我还没有过4级翻译不好你不要打我

n2n 是一个开放源代码的2层跨越3层的VPN程序,该程序利用了点对点的架构来处理网络间的成员关系和路由。

不像大多数 VPN 程序那样, n2n 可以连接位于 NAT 路由器后面的计算机。这些连接在双方计算机都能连接的第三方计算机的帮助下建立起来。这台第三方的计算机,我们称之为supernode,他可以为 NAT 的计算机之间传输信息。

这是一个免费的开源软件,以 GNU General Public License v3 协议开源。

准备

由于我们需要自己自建整个 n2n ,因此我们需要一台有公网固定 IP 地址的服务器来充当 supernode 的角色

刚好,前几天买了一年阿里云的学生机,正愁不知道做什么东西比较好,现在终于能派上用场了。

环境

Supernode:Debian 8.3

Edge:Raspbian 2015.05.05

安装

如果使用 apt-get 或者 yum 进行安装的,由于软件库的版本不同,因此可能会出现不兼容的问题。

n2n 有两种协议,一种是 v1 协议,另一种是 v2 协议,两种是不兼容的。

因此,我们最好使用编译安装,一开始我还担心我的树莓派的小 CPU 编译不出来,结果还挺快的!

Ubuntu / Debian 系列

sudo apt-get install subversion build-essential libssl-dev

CentOS 系列

sudo yum install subversion gcc-c++ openssl-devel

不管你是什么系统,下面的代码都是一样的,我们使用v2协议。

svn co https://svn.ntop.org/svn/ntop/trunk/n2n
cd n2n/n2n_v2
make
sudo make install 

如果不出问题的话,我们就安装成功了。

配置

Supernode 配置

Supernode 并不需要 root 权限就可以运行,不过如果你是想使用小于 1024 的端口,就需要 root 权限了。

运行以下命令即可把 supernode 运行在后台。

supernode -l 12345

更多的用法如下

[email protected] ~ $ supernode -h
supernode usage
-l <lport>  Set UDP main listen port to <lport>
-f          Run in foreground.
-v          Increase verbosity. Can be used multiple times.
-h          This help message.

Edge 配置

简单修改并运行以下命令即可运行 edge

edge -d edge0 -a 10.0.0.10 -c [community] -k [encrypt key] -u 1000 -g 1000 -l [Supernode IP]:[Supernode Port]

例子

edge -d edge0 -a 10.0.0.10 -c myn2nline -k password123 -u 1000 -g 1000 -l 123.121.22.102:43321

更多的用法如下

[email protected] ~ $ edge -h
Welcome to n2n v.2.1.0 for unknown
Built on Sep 26 2015 16:11:34
Copyright 2007-09 - http://www.ntop.org

edge -d <tun device> -a [static:|dhcp:]<tun IP address> -c <community> [-k <encrypt key> | -K <key file>] [-s <netmask>] [-u <uid> -g <gid>][-f][-m <MAC address>]
-l <supernode host:port> [-p <local port>] [-M <mtu>] [-r] [-E] [-v] [-t <mgmt port>] [-b] [-h]

-d <tun device>          | tun device name
-a <mode:address>        | Set interface address. For DHCP use '-r -a dhcp:0.0.0.0'
-c <community>           | n2n community name the edge belongs to.
-k <encrypt key>         | Encryption key (ASCII) - also N2N_KEY=<encrypt key>. Not with -K.
-K <key file>            | Specify a key schedule file to load. Not with -k.
-s <netmask>             | Edge interface netmask in dotted decimal notation (255.255.255.0).
-l <supernode host:port> | Supernode IP:port
-b                       | Periodically resolve supernode IP
                         : (when supernodes are running on dynamic IPs)
-p <local port>          | Fixed local UDP port.
-u <UID>                 | User ID (numeric) to use when privileges are dropped.
-g <GID>                 | Group ID (numeric) to use when privileges are dropped.
-f                       | Do not fork and run as a daemon; rather run in foreground.
-m <MAC address>         | Fix MAC address for the TAP interface (otherwise it may be random)
                         : eg. -m 01:02:03:04:05:06
-M <mtu>                 | Specify n2n MTU of edge interface (default 1400).
-r                       | Enable packet forwarding through n2n community.
-E                       | Accept multicast MAC addresses (default=drop).
-v                       | Make more verbose. Repeat as required.
-t                       | Management UDP Port (for multiple edges on a machine).

Environment variables:
  N2N_KEY                | Encryption key (ASCII). Not with -K or -k.

需要注意的是, -a 参数所指定的是你连接上 n2n 网络上的 IP 地址,显然这是不可以重复的。

你可以使用 DHCP 服务器进行分配 IP ,使用 -a dhcp:10.0.0.22 意思就是使用 10.0.0.22 作为 DHCP 服务器进行 IP 地址的分配,而 10.0.0.22 这台服务器也是需要连接上同一个 Edge 的。

更多的用法你们可以自己参考上面的文档。

错误解决

n2n[4405]: ERROR: ioctl() [Operation not permitted][-1]

在我的树莓派上面运行的时候出现了上面的问题,显然这是由于权限不足导致的,因为 edge 需要 root 权限来创建一个 TAP 接口,因此我们需要通过 sudo 来运行。

实践

经过了我的一番折腾,我在手机上安装了 n2n 的客户端,Google Play

设置好了协议, supernode 的 IP 和端口,设置了组(相当于用户名),设置了密码,然后就可以连接了!

这是手机上面的 n2n 客户端

使用 JuiceSSH 进行本地的ping测试

10.0.0.10 是我的树莓派的地址,10.0.0.11 是我手机设置的 IP 地址

最后

如果你们想要开机自动启动的话,设置 /etc/rc.local 就可以。

n2n 是个很好玩的东西,假如你在家里面也有几台类似 nas 之类的东西,你在学校也有路由器之类的东西,那么你就可以将他们组成一个内网了,无论在哪里都可以访问到这几台设备了。只需要你在每一天设备上都设置好 edge ,部署在同一个 Supernode 上,并且设置相同的密钥和community就好了。