Migrieren unseres DHCP Servers zu Kea
Ein DHCP Server ist für die automatische Allokation von IP Adressen an die Clients zuständig. Wie der Name sagt, geschieht das über das Dynamic Host Configuration Protocol. Wenn unser DHCP Server nicht funktioniert, bekommen die Clients im LAN keine IP Adresse und kommen nicht ins Internet. Daher ist die dauerhafte Verfügbarkeit des DHCP Servers essenziell für uns. Das Selfnet WLAN hat einen separaten FreeRADIUS Server, der die Allokation der IPs über DHCP übernimmt. Da jedoch die Access Points ihre IP Adressen über den DHCP Server bekommen ist das WLAN von einem Ausfall des DHCP Servers auch betroffen.
In letzter Zeit hatten wir häufiger mal Probleme mit unserem alten DHCP Server. Bisher haben wir den ISC DHCP Server verwendet, der allgemein hin als Industriestandard gilt. Seit Ende diesen Jahres ist der ISC DHCP Server jedoch End of Life, bekommt also keine Updates oder Support mehr. Firmenkunden können sich verlängerten Support erkaufen, wir als Studentennetzwerk wollen das aber nicht und da der DHCP Server aktuell sowieso in regelmäßigen Abständen ausgefallen ist und neu gestartet werden musste, haben wir die Gelegenheit ergriffen und auf einen neuen DHCP Server migriert. Der Kea DHCP Server wird ebenfalls vom Internet Systems Consortium entwickelt und soll ein vollwertiger Ersatz für den alten DHCP Server sein.
Da wir die Konfiguration des DHCP Servers nicht manuell anpassen möchten, sobald wir ein neues Mitglied an das Netzwerk angeschlossen haben, wird die Konfigurationsdatei alle 15 Minuten automatisch generiert und bei Veränderungen auf den DHCP Server kopiert. Grundlage dafür ist unsere PostgresSQL Datenbank, auf der die Subnetze aller Mitglieder hinterlegt sind. Um die Konfiguration zu generieren, werden in einem Python Skript die betreffenden Daten mit einer SQL Abfrage aus der Datenbank abgerufen und in Python Dictionaries gespeichert. Die alte Konfiguration wurde daraus mithilfe von Jinja-Templates generiert. Da der neue DHCP Server die Konfiguration im JSON Format erwartet, wird die Datenstruktur direkt serialisiert. Ein Subnetz der Kea Konfiguration sieht so aus:
{
"subnet": "100.72.0.16/28",
"option-data": [
{
"name": "routers",
"data": "100.72.0.30"
},
{
"name": "domain-name",
"data": "user.selfnet.de"
}
],
"pools": [
{
"pool": "100.72.0.17 - 100.72.0.29"
}
],
"reservations": []
}Wir stellen jedem User ein /28 Subnetz zur Verfügung, das Subnetz ist also 16 IP Adressen groß. Dabei ist die erste IP Adresse (hier 100.72.0.16) die Netzwerk Adresse, die letzte ist die Broadcast Adresse (100.72.0.31) und die vorletzte ist die Gateway Adresse zum Switch (hier als Option routers mit 100.72.0.30 angegeben). Es bleiben also 13 Adressen für den User übrig (das ist hier im pool angegeben). Über das MySelfnet Portal hat man die Möglichkeit, Geräten eine öffentliche IPv4 Adresse zuzuweisen und Ports freizuschalten. Dafür muss die IP Adresse des betreffenden Gerätes im lokalen Netz gleich bleiben. Daher können unter reservations MAC-Adressen angegeben werde, die immer die selbe IP bekommen sollen.
Zusätzlich gibt der DHCP Server noch ein paar Informationen an alle Subnetze weiter:
"valid-lifetime": 43200,
"max-valid-lifetime": 86400,
...
"option-data": [
{
"name": "domain-name-servers",
"data": "141.70.124.5"
},
{
"name": "ntp-servers",
"data": "141.70.124.2"
}
],
"next-server": "141.70.126.60",
"server-hostname": "netboot-1.server.selfnet.de",
"boot-file-name": "/pxelinux.0",Die IP Adresse die ein Client erhält ist immer für 24 Stunden gültig max-valid-lifetime, wobei die Clients üblicherweise bereits nach 12 Stunden mit dem DHCP Server kommunizieren (valid-lifetime) um die Laufzeit der Zuweisung zu verlängern. In der Antwort des DHCP Servers wird neben der IP Adresse auch unser DNS und NTP-Server angegeben. Zudem wird mit den letzten drei Optionen ein Netboot Server angegeben, über das jedes Gerät im LAN ein neues Betriebssystem über das Netzwerk installieren kann.
Diese Konfiguration wird für ca. 6800 Subnetze generiert und umfasst ca. 700000 Zeilen. Um hohe Verfügbarkeit sicherzustellen laufen die DHCP Server als High-Availability Paar, sodass ein zweiter Server übernimmt falls der erste ausfällt. Nachdem wir die neue Konfiguration in den letzten Monaten implementiert und in ein paar Wohnheimen getestet haben wurde der DHCP Server am 8.12. in den laufenden Betrieb migriert. Da wir den alten DHCP Server auch redundant betrieben haben, konnten wir erst einen und dann den anderen DHCP Server migrieren, ohne dass es zu größeren Ausfällen kam.
Neben dem DHCP Server stehen aktuell noch zahlreiche weitere Projekte an, für die wir uns über Unterstützung freuen würden: Den Switch-Tausch im Laufe des nächsten Jahres, das Upgrade der WLAN-Gateway, der Ausbau unseres Monitorings, etc. Wenn du Interesse hast, an den Projekten mitzuwirken oder eigene Ideen umzusetzen, komme gerne Montags oder Donnerstags zu unseren Support-Stunden nach Vaihingen in unser Büro. Wir freuen uns immer über Freiwillige, egal ob technisch versiert oder nicht.
Das Selfnet-Team