Linux

Roteador Linux - Parte 1 - Configuração Inicial

Carlos Junior

October 5, 2024 • 13 min read.

Esta é a primeira parte de uma série de várias partes que descrevem como construir seu próprio roteador Linux.

Com este velho Mac Mini, que está atualmente parado no canto, e transformá-lo em um Roteador Linux daria a ele uma nova vida. É uma máquina capaz e estável. Então, vamos lá.

Macmini como Roteador

Ideia
Hardware
Configuração do Linux
Conclusão

Ideia

O que desejo fazer com esse Mac Mini:

Gateway Internet: O Mac Mini atuará como o roteador principal, gerenciando o tráfego entre a rede interna e a internet.
Servidor de arquivos: Configuraremos um servidor de arquivos para armazenar e compartilhar arquivos pela rede.
Armazenamento em nuvem privada com Nextcloud: O Nextcloud fornecerá uma solução de armazenamento em nuvem auto-hospedada, permitindo que você acesse seus arquivos de qualquer lugar.
Rede Wifi: O Unifi C6 Lite fornecerá acesso sem fio à rede.
Unbound DNS com Adblocks: Configuraremos o Unbound DNS com bloqueio de anúncios, melhorando a privacidade e reduzindo o uso da largura de banda.
Servidor de mídia: Um servidor de mídia permitirá que você transmita conteúdo para dispositivos na rede.
VPN privada: Uma VPN será configurada para permitir acesso remoto seguro à rede.

Hardware

Para este projeto, usaremos:

MacMini Core 2 Duo de 2010

Imagem Wikimedia do Macmini
Imagem Wikimedia: Fonte

Este Mac Mini é antigo e ha muito tempo foi aposentado. Como um computador de mesa, ele não faz muita coisa, mas como um servidor, ainda é uma ótima máquina tendo as seguintes especificações:

Intel Core 2 Duo 8600 com 2,6 GHz.
6 GB de RAM.
SSD de 2 TB.

Switch gerenciável TP-Link TL-SG108E

TL-SG108E - de www.redeszone.net
redeszone.net

O TP-Link TL-SG108E é uma ótima escolha para este projeto porque ele suporta VLANs para dividir a rede em diferentes segmentos. Maior detalhamento sobre VLANs Parte 2 desta série.

Ubiquiti Unifi C6 Lite

Logotipo Unifi de Stephen Herber como um prato de jantar
Postagem antiga do blog de Stephen Herber sobre DIY Linux como um roteador: link arquivado na Web

O Unifi C6 Lite é um AP (ponto de acesso sem fio) confiável com bom alcance e desempenho.

Configuração do Linux

Para este projeto, pretendo utilizar o NixOS.
O NixOS é uma ótima escolha devido ao seu modelo de configuração declarativa. Ao definir toda a configuração do sistema arquivos .nix, é fácil reproduzir a configuração em outra máquina ou reverter as alterações se algo der errado. Isso torna o NixOS ideal para ser usado em um servidor onde estabilidade e reprodutibilidade são importantes. Todo este projeto está disponível no meu GitHub (links abaixo).

1. Baixe o NixOS

Baixe o ISO do NixOS do site oficial.
Crie uma unidade USB inicializável usando uma ferramenta como dd ou Etcher.
Inicialize o Mac Mini a partir da unidade USB segurando a tecla Option durante a inicialização e selecionando a unidade USB.

2. Habilite o serviço SSH

Habilitar o SSH permitirá que você gerencie o Mac Mini remotamente do seu computador desktop, o que é especialmente útil, pois este Mac Mini funcionará sem monitor ou teclado conectados.

passwd
# Digite sua senha duas vezes.
sudo systemctl start sshd

# Verifique seu IP
ip --brief addr

3. SSH no Mac Mini

Acesse o Mac Mini usando ssh com Putty ou similar, usando o usuário nixos e a senha que você definiu na etapa anterior.

4. Particione o disco

Nesta configuração, usarei o sistema de arquivos ZFS. É um sistema de arquivos que consome bastante recurso de hardware, mas é resiliente, rápido e oferece ótimas opções de backup.

Embora o ZFS consuma muitos recursos, ele oferece várias vantagens que fazem valer a pena a troca. O ZFS fornece excelente integridade de dados por meio de rotinas de validação de checksum, suporta snapshots para realização de backups e é altamente escalável, o que o torna uma ótima escolha para um servidor de arquivos. No entanto, se considerar o ZFS muito para suas necessidades, o BTRFS é uma alternativa mais leve que ainda suporta muitos dos recursos do ZFS, como snapshots e backups fáceis. O BTRFS também consome menos recursos, o que o torna uma boa opção para hardwares mais antigos. O esquema de particionamento a ser apresentado, funciona tanto para sistemas BIOS quanto para UEFI.

sudo -i

Defina o armazenamento de destino. Você pode verificar seu dispositivo de armazendo listando o conteúdo de /dev/disk/by-id/

DISK=/dev/disk/by-id/DISK=/dev/disk/by-id/scsi-ID_DO_ARMAZENAMENTO
MNT=$(mktemp -d)

Defina o nome do Pool de armazenamento. Para este tutorial, usarei o nome rpool.

ZROOT=zroot
ZDATA=zdata

Exclua todas as partições do dispositivo. Esteja ciente de que isso apagará todos os dados existentes.

wipefs -a ${DISK}

Para armazenamento baseado em flash, se o disco foi usado anteriormente, aplique o discard de dados (TRIM/UNMAP).

blkdiscard -f ${DISK}

Crie o esquema de partição. Neste exemplo, criarei dois pools de armazenamento:

zroot com 8 Giga de armazenamento.
zdata ocupando o restante do dispositivo de armazenamento.

Eu prefiro ter um Pool ZFS independente para root e outro para dados, facilita a manutenção, mas se você preferir manter tudo no mesmo pool, basta criar apenas o zroot com 100% de armazenamento.

parted ${DISK} mklabel gpt \
mkpart primary 1MiB 2MiB \
set 1 bios_grub on \
mkpart EFI 2MiB 514MiB \
set 2 esp on \
mkpart Swap 514MiB 8GiB \
mkpart ZFS-Root 8GiB 16GiB \
mkpart ZFS-Data 16GiB 100%

sleep 1
mkfs.msdos -F 32 -n EFI ${DISK}-part2

Obtenha o UUID para partições

BOOT="/dev/disk/by-uuid/"$(blkid -s UUID -o value ${DISK}-part2)
SWAP="/dev/disk/by-partuuid/"$(blkid -s PARTUUID -o valor ${DISK}-part3)
ROOT="/dev/disk/by-partuuid/"$(blkid -s PARTUUID -o valor ${DISK}-part4)
DATA="/dev/disk/by-partuuid/"$(blkid -s PARTUUID -o valor ${DISK}-part5)

5. Crie os Pools ZFS

Tanto no ZFS quanto no BTRFS, não se costuma separar os blocos de dados em partições, mas sim em datasets no caso do ZFS ou Volumes no caso do BTRFS. Eles atuam como se fossem partições, mas compartilhando o mesmo espaço de armazenamento e, muitas vezes, a mesma estrutura de arquivos e diretórios.

Nesse tutoral, abordarei apenas a criação do Pools ZFS, já que o processo equivalente em BTRFS é mais simples e intuitivo.

Para a criação dos pools de armazenamento, aplicaremos vários parâmetros. São eles:

ashift=12: melhora o desempenho quando utilizados SSDs
atime=off: Conforme mencionado neste artigo, os sistemas operacionais Unix modernos têm opções especiais de montagem para otimizar o uso de atime.
compression=lz4: otimiza o espaço de armazenamento compactando dados com o algoritmo lz4 sem sacrificar o desempenho.
zattr=sa: configurações avançadas de atributos. Necessário para instalar sistemas operacionais baseados em Linux.
acltype=posixacl: requisito para instalar o Linux em um sistema formatado em ZFS.

zpool create -O canmount=off -O mountpoint=/ \
  -o ashift=12 -O atime=off -O compression=lz4 \
  -O xattr=sa -O acltype=posixacl \
  ${ZROOT} ${ROOT} -R ${MNT}

zpool create -O canmount=off -O mountpoint=/mnt \
  -o ashift=12 -O atime=off -O compression=lz4 \
  -O xattr=sa -O acltype=posixacl \
  ${ZDATA} ${ROOT} -R ${MNT}

Crie o sistema de arquivos

No NixOS, o sistema operacional é instalado no diretório /nix. O NixOS faz referência a esse diretório e cria os outros diretórios durante a inicialização para compatibilidade. Então você pode ter o sistema de arquivos root como armazenamento impermanente. Você pode ler mais sobre isso no wiki do NixOS. Há um artigo alternativo sobre a abordagem de armazenamento impermanente no link DIY Linux Router with Impermanence.

Este tutorial aborda a instalação usando um sistema de arquivos root persistente.

zfs create -o mountpoint=none -o canmount=off ${ZROOT}/root
zfs create -o mountpoint=/ -o canmount=noauto ${ZROOT}/root/nixos
zfs mount ${ZROOT}/root/nixos

Ter um conjunto de dados discreto /nix é uma boa prática porque separa a instalação do NixOS do resto do sistema.


zfs create -o canmount=noauto ${ZROOT}/nix
zfs mount ${ZROOT}/nix

Opcionalmente, você pode ter sua configuração do NixOS e efetuar login em seu próprio conjunto de dados.

zfs create -o canmount=off ${ZROOT}/etc
zfs create ${ZROOT}/etc/nixos
zfs create -o canmount=off ${ZROOT}/var
zfs create ${ZROOT}/var/log

O sistema de arquivos home será criado no pool zdata.

zfs create -o mountpoint=/home ${ZDATA}/home

Você pode usar tmpfs ou um conjunto de dados ZFS para arquivos temporários. Lembre-se de que se quiser usar o sistema de arquivos root impermanente, não faz sentido montar diretórios temporários como sistema de arquivos, então, nesse caso, pule para a etapa Swap se quiser usar swap.

Como um Dataset ZFS

zfs create -o com.sun:auto-snapshot=false ${ZROOT}/tmp
zfs create -o canmount=off ${ZROOT}/var
zfs create -o com.sun:auto-snapshot=false ${ZROOT}/var/tmp
chmod 1777 ${MNT}/var/tmp
chmod 1777 ${MNT}/tmp

Se você quiser usar tmpfs, faça o seguinte:

mkdir ${MNT}/tmp
mkdir -p ${MNT}/var/tmp
mount -t tmpfs tmpfs ${MNT}/tmp
mount -t tmpfs tmpfs ${MNT}/var/tmp

Partição de swap

Usar um swap em um SSD pode reduzir a vida útil da unidade, mas em alguns onde a memória RAM é bastante limitada, se faz necessário.

Considerando que foi criada uma partição para Swap.

mkswap -f ${SWAP}
swapon ${SWAP}

6. Crie e monte o sistema de arquivos Boot

Como a instalação do sistema operacional fica no diretório /nix, o que é basicamente /boot/efi em outras distribuições Linux é apenas /boot no NixOS.

mkdir ${MNT}/boot
mount ${BOOT} ${MNT}/boot

7. Gere a configuração do NixOS

nixos-generate-config --root ${MNT}

8. Crie uma senha para o usuário root

Esta etapa só é necessária se você usar o sistema de arquivos root impermanente.

PASS=$(mkpasswd --method=SHA-512)

Digite a senha. Ela será armazenada na variável PASS para uso posterior.

9. Edite a configuração

Abra o arquivo ${MNT}/etc/nixos/configuration.nix e certifique-se de habilitar o suporte ZFS. Existem duas versões deste arquivo de configuração. Uma para BIOS e a outra para UEFI.

Para o Mac Mini 2010, há alguns problemas de compatibilidade de hardware referente a drivers proprietários que precisam ser endereçados. Felizmente, o NixOS fornece esquemas de configuração de hardware, o que ajuda a resolver esses problemas facilmente. No arquivo UEFI, há uma referência sobre importações para importar o perfil para minha máquina. Mas primeiro preciso adicionar esses canais. Mais detalhes em github.com/NixOS/nixos-hardware.

Faça esta etapa somente se você pretende usar o esquema de configuração de hardware.

sudo nix-channel --add https://github.com/NixOS/nixos-hardware/archive/master.tar.gz nixos-hardware
sudo nix-channel --update

UEFI configuration.nix.

cat << EOF > ${MNT}/etc/nixos/configuration.nix

{ config, lib, pkgs, ... }:

{
  imports =
    [ 
      <nixos-hardware/apple/macmini/4> #Specific for the Mac Mini 2010
      ./hardware-configuration.nix
      ./modules/users.nix
    ];

  # Use o bootloader systemd-boot para EFI.
  boot.loader.systemd-boot.enable = true;
  boot.loader.efi.canTouchEfiVariables = true;

  i18n.defaultLocale = "pt_BR.UTF-8";
   console = {
     font = "Lat2-Terminus16";
     useXkbConfig = true; # use xkb.options in tty.
   };
  time.timeZone = "America/Sao_Paulo";
  system.stateVersion = "24.05";
  services.openssh = {
    enable = true;
    settings = {
      PermitRootLogin = "yes";
      PasswordAuthentication = true;
    };
  };
  nixpkgs.config.allowUnfree = true; 
  environment.systemPackages = with pkgs; [ vim ];

  # Set the hostId for ZFS
 networking.hostId = "$(head -c 8 /etc/machine-id)";
}
EOF

BIOS configuration.nix.

cat << EOF > ${MNT}/etc/nixos/configuration.nix
{ config, pkgs, ... }:

{
  imports =
    [ 
      <nixos-hardware/apple/macmini/4> #Specific for the Mac Mini 2010
      ./hardware-configuration.nix
      ./modules/users.nix
    ];
  system.stateVersion = "24.05";
  boot = {
    loader = {
      grub.enable = true;
      grub.device = "${DISK}";
    };
    supportedFilesystems = [ "zfs" ];
  };

  i18n.defaultLocale = "pt_BR.UTF-8";
   console = {
     font = "Lat2-Terminus16";
     useXkbConfig = true; # use xkb.options in tty.
   };
  time.timeZone = "America/Sao_Paulo";
  services.openssh = {
    enable = true;
    settings = {
      PermitRootLogin = "yes";
      PasswordAuthentication = true;
    };
  };
  nixpkgs.config.allowUnfree = true; 
  environment.systemPackages = with pkgs; [ vim ];

  # Set the hostId for ZFS
 networking.hostId = "$(head -c 8 /etc/machine-id)";
}
EOF

users.nix

O arquivo users.nix criará os usuários pretendidos para o servidor. Por enquanto, vamos apenas definir a senha root com ele e proteger o arquivo contra leitura para outros usuários além do root. Esteja ciente de que esta etapa é fundamental para garantir que você seja capaz de acessar o servidor após sua reinicialização.

mkdir -p /etc/nixos/modules
cat << EOF > /etc/nixos/modules/users.nix
{ config, pkgs, ... }:
{
  users.users.root.initialHashedPassword = "${PASS}";
}
EOF
chmod 600 /etc/nixos/modules/users.nix

Configuração de Hardware

O comando nixos-generate-config escaneia seu hardware e cria todos os pontos de montagem que seu sistema precisa. Você pode verificar se está tudo ok com ele.

Você não precisa manter os pontos de montagem gerenciados pelo ZFS com exceção do /nix. Mantenha também configurados os seguintes pontos de montagem:

/: Deixe como está.
/nix: Deixe como está.
/boot: Como não é um sistema de arquivos ZFS, mas um FAT32 para inicialização, deixe-o no arquivo de configuração também.
/tmp e /var/tmp: Se você escolheu criá-los como tmpfs.

Como o ZFS gerencia seus pontos de montagem, você pode remover todos os pontos de montagem ZFS restantes.

Além disso, é necessário configurar o NixOS para importar o pool zdata. Complemente o arquivo de configuração com boot.zfs.extraPools = ["zdata" ]; conforme descrito abaixo.

${MNT}/etc/nixos/hardware-configuration.nix

{
...

boot.zfs.extraPools = [ "zdata" ]; # Verifique se esta linha existe. Se não, adicione-a.

fileSystems."/" =
  { device = "zroot/root/nixos";
    fsType = "zfs";
  };

fileSystems."/nix" =
  { device = "zroot/nix";
    fsType = "zfs";
  };

fileSystems."/boot/" =
  { device = "/dev/disk/by-uuid/3E83-253D";
  fsType = "vfat";
  options = [ "fmask=0022" "dmask=0022" ];
};

...
}

10. Instale o NixOS

Execute o comando de instalação:

nixos-install --root ${MNT}

11. Desmonte o sistema de arquivos

cd /
swapoff ${SWAP}
umount ${MNT}/boot/
umount -Rl ${MNT}
zpool export -a

Após verificar se tudo foi desconectado com sucesso, você pode reiniciar seu sistema:

reboot

12. Configuração pós-instalação

Depois que o NixOS estiver instalado, você pode configurar os serviços que serão executados no seu roteador. Aqui estão alguns dos principais serviços que configuraremos nessa série:

Nextcloud: para armazenamento em nuvem privada.
DNS não vinculado com Adblock: para bloquear anúncios na rede.
VPN: Para permitir acesso remoto seguro à sua rede.

Conclusão

Ao reutilizar um Mac Mini antigo e usar o NixOS, você criou um roteador Linux poderoso e flexível que pode gerenciar sua rede, fornecer armazenamento em nuvem, bloquear anúncios e muito mais. Esta configuração é altamente personalizável e pode ser expandida com serviços adicionais. Quer você esteja procurando melhorar sua rede doméstica ou apenas queira experimentar o NixOS, este projeto é uma ótima maneira de dar vida nova ao hardware antigo.
Isso conclui a primeira parte deste artigo. Na segunda parte, configuraremos nossa rede, incluindo a configuração de VLAN para dividir nossa rede em Casa, Convidado, IoT e configurar uma conexão PPPoE com regras básicas de firewall usando nftables para segurança.

Parte 2: Rede e Internet

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