记录一下最近的一次折腾，使用一台安装了Ubuntu 20.04 Server的工控机搭建软路由，并成功配置家庭NAS的内网访问。计算机网络没好好学，全靠本能debug，感谢lcy同志的全程技术科普（
网络拓扑设计
瞎画的，是这意思就行（逃
根节点是联通的WO-67光猫路由一体机，管理子网192.168.1.x（24是子网掩码的长度，意思是前24位是这个子网固定的地址前缀），其中包括一台桥接模式运行的电力猫，提供WIFI覆盖。我们希望安装一部软路由，管理192.168.2.x子网。软路由后面桥接一台TP-LINK路由器，该路由器提供WIFI覆盖（因为软路由没有无线功能）。此外，还需要在软路由上接一台群晖NAS，并希望在整个网络中提供对NAS的访问。
软路由系统准备
我买的主机就长这样。参数是，x86-64系统，4张网卡，4G内存，32G硬盘。下文中用“软路由”称呼这台机器。
一般这种软路由都是装lede/openwrt之类的系统，不过我要装一个比较正常的ubuntu，原因是后面还要配置自动分流。和店家交流后，他们表示能装ubuntu 16.04，是正常的桌面系统。不过我在一开始折腾的时候把这个系统搞挂了，于是决定换成ubuntu 20.04 server，这样的另一个好处是没有图形系统比较省电，跑桌面系统会肉眼可见地烫手，但是ubuntu server就不会。
这个软路由是带USB+HDMI+VGA接口的，也就是说插上屏幕键盘就能当台电脑用，所以装系统就是很普通的流程：从ubuntu官网上下载amd64版本的.iso文件，用win32diskimager把它刻进U盘，然后把这个安装盘插到软路由的USB接口上，接屏幕键盘启动，启动时按F7进入启动选项，选择由U盘启动，然后跟着流程走即可。这样软路由就装上了ubuntu 20.04 server。
这时需要解决一个奇怪的问题：系统不插VGA监视器无法启动，插HDMI都不行（似乎）。不确定是我软路由硬件的原因还是ubuntu server的原因。这个必须得处理，至少VGA那个分辨率看着也太费劲了……方法是按照这个教程：https://askubuntu.com/questions/825687/what-could-prevent-an-ubuntu-server-from-booting-without-a-vga-connected-monitor，在/etc/default/grub把GRUB_TERMINAL=console一行取消注释，指示系统启动时无需有图形界面。然后用sudo update-grub更新引导选项。在折腾的时候我还在BIOS里面把启动选项设置成了legacy，关闭UEFI，估计应该没用。
至此软路由在系统层面已经准备完毕（按需用apt装包略去不表），接下来开始配置网络。
网络接口配置
在较早的linux系统中，网络接口配置是通过/etc/network/interfaces文件完成的，但在18.04以后改成了一个叫做netplan的东西。netplan的问题是，它没有“allow-hotplug”选项的简单对应，因此还是换回了原来的配置方法：https://askubuntu.com/questions/1031709/ubuntu-18-04-switch-back-to-etc-network-interfaces，主要应该就是安装ifupdown包，然后卸载掉netplan相关的东西：
# systemctl stop systemd-networkd.socket systemd-networkd networkd-dispatcher systemd-networkd-wait-online
# systemctl disable systemd-networkd.socket systemd-networkd networkd-dispatcher systemd-networkd-wait-online
# systemctl mask systemd-networkd.socket systemd-networkd networkd-dispatcher systemd-networkd-wait-online
# apt-get --assume-yes purge nplan netplan.io然后设置文件/etc/network/interfaces：
source /etc/network/interfaces.d/*
auto lo
iface lo inet loopback
auto enp1s0
allow-hotplug enp1s0
iface enp1s0 inet static
address 192.168.1.10/24
gateway 192.168.1.1
iface enp2s0 inet manual
iface enp3s0 inet manual
iface enp4s0 inet manual
auto br0
iface br0 inet static
bridge_ports enp2s0 enp3s0 enp4s0
address 192.168.2.1/24这里面lo就是localhost，不用管。enp1s0~enp4s0是软路由的四个网口，似乎有些机器上，它们的名字会叫作eth0，eth1之类，总之可以用命令ip a查询。我们用enp1s0作为WAN口，其他三个作为LAN口，把这三个桥接起来。
enp1s0需要有allow-hotplug，这个意思是，在软路由启动的时候即使WAN口没插线也能启动。如果不加，它自己倒是没什么问题，只是重启的时候会因为一个什么网络服务没有就绪等待两分钟。但麻烦的是，后面的dhcp服务器会无法正常启动，至少我是这样。可以看到，把WAN口在一级子网中的地址固定为了192.168.1.10，网关是光猫路由一体机。enp2s0~enp4s0的配置都是manual，因为它们的具体地址需要靠网桥br0完成。
auto br0这一句必不可少，它保障了在软路由启动的时候可以自动创建网桥（作为一个虚拟设备，好像是这么个意思），并且恰当地初始化三个LAN口。后面可以看到，bridge_ports这一句把三个LAN口桥接起来，并且规定地址（也就是软路由在二级子网中的地址）是192.168.2.1.
这样配置完/etc/network/interfaces之后，可以sudo service networking restart重启网络服务，然后用ifconfig查看网络信息，应该能看到lo，网桥和四个网口。可以重启软路由验证设置的正确性，重启之后不需要进行任何操作，networking服务会自动读取这个文件里面的配置，并创建相应的接口。
配置sysconf
在/etc/sysctl.conf里面添加如下内容，然后重启机器
net.ipv4.conf.default.rp_filter=0
net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv6.conf.all.forwarding=1配置dhcp服务器
首先装包sudo apt install isc-dhcp-server
然后配置/etc/default/isc-dhcp-server，把ipv4和ipv6的接口都设置成我们的虚拟网桥br0：
INTERFACESv4="br0"
INTERFACESv6="br0"然后设置具体的dhcp规则：
host synology-nas {
hardware ethernet 00:11:32:93:0d:23;
fixed-address 192.168.2.9;
}
subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.2.20 192.168.2.100;
option routers 192.168.2.1;
option domain-name-servers 192.168.2.1;
}我这里添加了两条规则。第一条，是群晖NAS的ip地址固定为192.168.2.9，当然后缀2.9也没啥深意，只要不是192.168.2.1（软路由的ip地址）都行。hardware ethernet后面接的是NAS的MAC地址，这个如何查看呢？答案是把NAS用网线连到软路由上之后，用arp -n查看软路由的连接信息，其中的HWaddress项就是MAC地址。
第二条则是子网内的dhcp服务，地址池为192.168.2.20~192.168.2.100，网关是192.168.2.1，而最后一句dns服务器，这里是因为我使用了freedns-go：https://github.com/tuna/freedns-go，所以可以把dns服务器设置成软路由自身。如果没有，那就设成114.114.114.114，1.1.1.1，8.8.8.8之类的。
这样dhcp服务器设置完成，sudo service isc-dhcp-server restart重启dhcp服务器。这时候用网线连到路由器上，用ifconfig就能看到自动分配的地址。
配置自动nat访问互联网
然后还需要nat以访问互联网。命令是：
iptables -t nat -A POSTROUTING -o enp1s0 -j MASQUERADE当然不能每次重启都敲这么一句，需要把它设置成一个自动启动的服务。ubuntu 20用systemd完成这件事情：https://www.howtogeek.com/687970/how-to-run-a-linux-program-at-startup-with-systemd/
首先我们创建一个文件start_nat.sh，内容如下：
#!/bin/sh
iptables -t nat -A POSTROUTING -o enp1s0 -j MASQUERADE并且用sudo chmod +x start_nat.sh赋予执行权限，然后把它放到/usr/local/bin目录下。然后再创建一个文件/etc/systemd/system/start_nat.service，内容为
[Unit]
Description=Start NAT
[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/start_nat.sh
RemainAfterExit=true
[Install]
WantedBy=multi-user.targetDescription随便填。如果需要在.sh里面启动tmux（并且有可能在tmux里面运行某个程序），这个RemainAfterExit就必须要有。ExecStart是这个服务在启动的时候执行什么命令，也就是前面那个脚本start_nat.sh。然后我们把它的权限改成640：
sudo chmod 640 /etc/systemd/system/start_nat.service这样我们就创建了一个名叫start_nat的服务。然后把它注册为启动时运行：
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable start_nat
sudo systemctl start start_nat最后那个start是现在就启动的意思。你也可以重启一次软路由。如果一切配置恰当，重启之后，连接软路由的电脑应该能直接连接到一个LAN并且正常访问互联网，无需进行任何操作。
NAS端口转发配置
到现在为止我们拥有了一个正常功能的路由器。但是我还希望在整个家庭局域网内访问NAS的各项服务，所以还需要额外折腾一下。具体来说有四个：web控制页面5051端口，webdav远程硬盘5006端口，synology drive群晖本地云6690端口，smb共享文件（比如说在‘我的电脑’里敲个\\192.168.2.9访问共享文件夹）445端口。
因此我们需要在软路由上配置四个端口转发，前三个随便更改了一下端口名称：
- 软路由的16000端口转发至NAS的5051端口
- 软路由的16006端口转发至NAS的5006端口
- 软路由的16090端口转发至NAS的6690端口
- 软路由的445端口转发至NAS的445端口
注意之前把NAS的ip地址固定为192.168.2.9了。每一个转发可以通过两条iptables命令实现，因此总共是八条，把它们添加到之前/usr/local/bin/start_nat.sh的末尾，这样每次软路由一启动就会自动完成转发设置。总的下来，start_nat.sh如下：
#!/bin/sh
iptables -t nat -A POSTROUTING -o enp1s0 -j MASQUERADE
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 16000 -j DNAT --to-destination 192.168.2.9:5051
iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -d 192.168.2.9 --dport 5051 -j MASQUERADE
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 16006 -j DNAT --to-destination 192.168.2.9:5006
iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -d 192.168.2.9 --dport 5006 -j MASQUERADE
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 16090 -j DNAT --to-destination 192.168.2.9:6690
iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -d 192.168.2.9 --dport 6690 -j MASQUERADE
iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 445 -j DNAT --to-destination 192.168.2.9:445
iptables -t nat -A POSTROUTING -p tcp -d 192.168.2.9 --dport 445 -j MASQUERADE这样，比如说，在家庭局域网任意位置访问192.168.1.10:16000即可访问NAS的5051端口。
路由器桥接，收尾工作
在折腾之前家里的路由器不是桥接模式而是路由模式。需要更改一下。总的来说，从路由模式切换成桥接模式需要做三件事：
- 把WAN口网线拔掉插到LAN口
- 登录路由器管理界面，关闭dhcp
- 在路由器管理界面手动设置一个LAN口ip地址，不要冲突
其中我遇到了一件奇怪的事情，就是设置TP-LINK路由器的时候，一开始忘了关dhcp，后来才关掉，但此时连接它WIFI的电脑会始终显示网关是192.168.2.2，也就是这台路由器的地址，而非正确的软路由地址192.168.2.1。然后通过在电脑上手动设置ip，dns服务器和网关（设为软路由地址），然后再把ip改回自动模式，解决了问题，这个方法有点奇怪但总之work了，原理不明。
最后结果如图：
你好，我怎么联系你呢？