Step by step to build a PPPoE DualStack(IPv6 & IPv4)Wi-Fi Router with FreeBSD 13.1

本文介紹使用FreeBSD建構一個透過PPPoE連線ISP，具有IPv6與IPv4的Wi-Fi Router。架構如下圖所示：

FreeBSD有一張有線網卡連接ISP，無線網卡設成hostap模式，讓client連線。並同時具有IPv6與IPv4模式。

一、PPPoE連線設定：

使用FreeBSD內定的ppp程式連線，設定擋在/etc/ppp/ppp.conf 、 /etc/ppp/ppp.linkup和/etc/ppp/ppp.linkdown。ppp提供IPv4 nat功能，所以無須在防火牆開啟nat功能。

1.  /etc/rc.conf的設定：
   
   
   ppp_nat="YES"，可不設定，內定是開啟的。
   
   
2. /etc/ppp/ppp.confg設定：
   
   

   ipcp與ipv6cp預設是開啟的，因此無須再額外指定，更改authname與authkey內容，

   set device PPPoE:em0，em0是連接ISP的網路介面名稱。

   
   
3. /etc/ppp/ppp.linkup設定：
   

   

   此設定檔的目的是針對IPv6使用的，若僅是使用IPv4時無須設定此檔案內容。此設定檔的目的在Wi-Fi IPv6時再做說明。
4. 在/etc/rc.conf增加：
   ipv6_activate_all_interfaces="YES"
   
   讓所有網路介面啟用IPv6功能。
5. 重新啟動後，新增tun0已具有IPv4 nat功能，並透過ISP的IPv6 Router Advertisement(RA) 取得IPv6 address。
   

   

   
   

二、WiFi hostap設定：

1. 查詢Wi-Fi介面driver是否具有hostap功能：
   
   
   檢查iwlwifi0與rtwn0兩個wifi介面，iwlwifi0不具有hostap功能。
   
   
2. 在/etc/rc.conf中設定：
   
   
3. 在/etc/hostap.conf設定ssid, key等：
   
   
   
   
4. 使用dnsmasq作為Wi-Fi client的DNS, DHCP:
   # pkg install dnsmasq
   安裝dnsmasq package，dnsmasq可用來作為dns, IPv6 & IPv4 DHCP與Router Advertisement(RA)，因此不用啟用FreeBSD內建的rtadvd的RA功能。
   
   在/etc/rc.conf中設定
   dnsmasq_enable="YES"
   啟用dnsmasq。
   
   
5. /usr/local/etc/dnsmasq.conf設定內容：
   
   
   enable-ra: 在wlan0啟用IPv6 RA功能，因此不用啟用rtadvd。
   dhcp-range:分別為IPv4 range與IPv6 使用網路prefix自動建立IPv6 address。

三、使用DHCP-PD取得Wi-Fi端的IPv6 prefix delegation:

1. wlan0介面無法直接透夠RS(router solicitation)向ISP取得IPv6 prefix，因此使用dhcp-pd透過tun0取得prefix delegation(PD)，再自動設定wlan0的IPv6 address。然後在wlan0上執行RA(dnsmasq 的RA功能)，則Wi-Fi Client連上AP時就可自動取得IPv6 Address
2. 安裝dhcpv6 client:
   # pkg install dhcp6
   安裝KAME DHCP6 client。
   
3. /usr/local/etc/dhcp6c.conf設定內容：
   
   
4. 在/etc/rc.conf設定啟用：
   
   
   紅框框內為啟用dhcp ipv6 client，黃框框為啟用ip forwarding，綠色框框為啟用ipfw firewall，若啟用firewall則需注意放行dhcp ipv6 udp port與ipv6-icmp ra,rs, na,ns的type。
   
   
5. 重啟動後將會發現wlan0無法取得IPv6 address。因此所有Wi-Fi Clients無法使用IPv6。因為系統啟動後執行dhcp6c(dhcp6c_enable="YES")要取得wlan0 的PD時，有可能tun0尚未自ISP透過RA取得IPv6 address， 因此執行dhcp6c失敗。所以在/etc/ppp/ppp.linkup 設定當tun0 link正常啟用後restart dhcp6c service，透過DHCP-PD取得IPv6 prefix delegation。
   

四、firewall要放行的ports

1. ipv6-icmp types: RS(133), RA(134), NS(135), NA(136)
2. ipv6 dhcp udp ports:  546, 547

五、Wi-Fi clients測試：

1. android phone:
   
   
      
   
   
2. iPhone:
   
   
      
   
   
   
   
   
   
3. Windows:
   
   
   
   
   
   

六、完整設定檔：

1. /etc/rc.conf
   #=== PPPoE ===
   ppp_enable="YES"
   ppp_mode="ddial"
   ppp_profile="myISP"
   #==== ipv6 dhcp client ===
   dhcp6c_enable="YES"
   dhcp6c_interfaces="tun0"
   ipv6_activate_all_interfaces="YES"
   #=== Firewall ====
   firewall_enable="YES"
   firewall_script="/etc/ipfw.rules"
   firewall_logging="YES"
   gateway_enable="YES"  
   ipv6_gateway_enable="YES"
   #=== WiFi hostap===
   wlans_rtwn0="wlan0"
   create_args_wlan0="wlanmode hostap"
   ifconfig_wlan0="inet 192.168.2.1 netmask 255.255.255.0"
   hostapd_enable="YES"
   dnsmasq_enable="YES"
   
   
2. /etc/ppp/ppp.conf
   default:
   set log Phase tun IPV6CP command
   set timeout 180                        # 3 minute idle timer (the default)
   #=== myISP PPPoE
   myISP:
   set device PPPoE:em0     #em0 is your interface connected to ISP
   set authname your_ISP_authname  
   set authkey your_ISP_authkey
   set dial
   set login
   set mru 1492
   set mtu 1492
   delete ALL
   resolv reload
   enable dns
   add! default HISADDR                   # Add a (sticky) default route
   add! default HISADDR6
   
   
3. /etc/ppp/ppp.linkup
   myISP:
   ! sh -c "/usr/sbin/service dhcp6c restart"
   
   
4. /etc/hostapd.conf
   interface=wlan0
   debug=1
   ctrl_interface=/var/run/hostapd
   ctrl_interface_group=wheel
   ssid=myAP_SSID
   wpa_passphrase=passw0rd
   wpa=2
   wpa_key_mgmt=WPA-PSK
   wpa_pairwise=CCMP
   
   
5. /usr/local/etc/dhcp6c.conf
   interface tun0 {
          send    ia-pd 0;
          send    rapid-commit;
          request domain-name-servers;
   };
   
   id-assoc pd 0 {
   #  prefix ::/64 1800;
    prefix-interface wlan0 {
      sla-id 0;
      sla-len 0;
    };
   };
   
   
6. /usr/local/etc/dnsmasq.conf
   interface=wlan0
   dhcp-range=192.168.2.100,192.168.2.200,255.255.255.0,12h
   dhcp-range=::,constructor:wlan0,ra-only,12h
   enable-ra
   
   

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