Mobilfunkrouter (Alcatel L850V) mit FreeBSD

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Aktuelle Version vom 2. Juni 2020, 14:18 Uhr


Konfiguration eines Mobilfunkrouters mit FreeBSD und einem LTE-Stick "Alcatel onetouch L850V 4G+"

USB-Mobilfunksticks werden in der Regel aus Sicht des Betriebssystems entweder über eine serielle Schnittstelle und AT-Kommandos angesprochen oder sie stellen eine Ethernet Schnittstelle bereit. Über DHCP kann eine IPv4 Adresse konfiguriert werden. IPv6 wird mittels Stateless Address Autoconfiguration (Router Advertisements) konfiguriert.

[Bearbeiten] Konfiguration Alcatel onetouch L850V 4G+

Der LTE-Stick Alcatel onetouch L850V 4G+ stellt eine Ethernet Schnittstelle zur Verfügung und hat ein eigenes Web-Interface.

Leider befinden sich die meisten Stick nicht per Default in diesem Modus. Per default stellen sie einen USB-Speicherstick dar wo sich die Windows-Software zur Installation befindet. Diese Software schaltet unter Windows den Modus des Sticks um.

Diese Umschaltung erfolgt unter FreeBSD (und Linux) mit dem Tool usb_modeswitch.

Das Tool kann mit dem Befehl: "pkg install usb_modewitch" installiert werden.

Nach Einstecken des Sticks stellt sich dieser so dar:

Auszug aus dmesg: 

ugen3.2: <Alcatel MobileBroadBand> at usbus3
umass0 on uhub3
umass0: <Mass Storage> on usbus3
umass0:  SCSI over Bulk-Only; quirks = 0x4000
umass0:2:0: Attached to scbus2
da0 at umass-sim0 bus 0 scbus2 target 0 lun 0
da0: <ONETOUCH ESTORIL 2.31> Removable Direct Access SCSI-2 device
da0: 40.000MB/s transfers
da0: Attempt to query device size failed: NOT READY, Medium not present
da0: quirks=0x2<NO_6_BYTE>
cd0 at umass-sim0 bus 0 scbus2 target 0 lun 1
cd0: <ONETOUCH ESTORIL 2.31> Removable CD-ROM SCSI-2 device
cd0: 40.000MB/s transfers
cd0: 50MB (25600 2048 byte sectors)
cd0: quirks=0x10<10_BYTE_ONLY>

usbconfig
ugen3.2: <Alcatel MobileBroadBand> at usbus3, cfg=0 md=HOST spd=HIGH (480Mbps) pwr=ON (500mA)

bzw.: 

usbconfig dump_device_desc

ugen3.2: <Alcatel MobileBroadBand> at usbus3, cfg=0 md=HOST spd=HIGH (480Mbps) pwr=ON (500mA)
 bLength = 0x0012 
 bDescriptorType = 0x0001 
 bcdUSB = 0x0201 
 bDeviceClass = 0x0000  <Probed by interface class>
 bDeviceSubClass = 0x0000 
 bDeviceProtocol = 0x0000 
 bMaxPacketSize0 = 0x0040 
 idVendor = 0x1bbb 
 idProduct = 0xf000 
 bcdDevice = 0x0228 
 iManufacturer = 0x0001  <Alcatel>
 iProduct = 0x0002  <MobileBroadBand>
 iSerialNumber = 0x0003  <0123456789ABCDEF>
 bNumConfigurations = 0x0001

Mit folgendem Befehl kann der Stick umgeschaltet werden: 

usb_modeswitch -v 0x1bbb -p 0xf000 -c /usr/local/share/usb_modeswitch/1bbb:f000

Look for target devices ...
No devices in target mode or class found"Alcatel onetouch L850V 4G+"
Look for default devices ...
Found devices in default mode (1)
Access device 002 on bus 003
Get the current device configuration ...
Current configuration number is 1
Use interface number 0
with class 8
Use endpoints 0x01 (out) and 0x81 (in)
Looking for active drivers ...
OK, driver detached
Set up interface 0
Use endpoint 0x01 for message sending ...
Trying to send message 1 to endpoint 0x01 ...
OK, message successfully sent
Read the response to message 1 (CSW) ...
Response reading failed (error -9)
Device is gone, skip any further commands
-> Run lsusb to note any changes. Bye!

Die ProductID wurde von 0xf000 nach 0x0195 umgeschaltet: 

ugen3.2: <Alcatel MobileBroadBand> at usbus3, cfg=0 md=HOST spd=HIGH (480Mbps) pwr=ON (500mA)
 bLength = 0x0012 
 bDescriptorType = 0x0001 
 bcdUSB = 0x0201 
 bDeviceClass = 0x0000  <Probed by interface class>
 bDeviceSubClass = 0x0000 
 bDeviceProtocol = 0x0000 
 bMaxPacketSize0 = 0x0040 
 idVendor = 0x1bbb 
 idProduct = 0x0195 
 bcdDevice = 0x0228 
 iManufacturer = 0x0001  <Alcatel>
 iProduct = 0x0002  <MobileBroadBand>
 iSerialNumber = 0x0003  <0123456789ABCDEF>
 bNumConfigurations = 0x0001

Generell erfolgt das Ansteuern von USB-Tethering Geräten über drei Verfahren:

https://www.freebsd.org/doc/handbook/network-usb-tethering.html 

- Android™ devices generally use the urndis(4) driver.
- Apple® devices use the ipheth(4) driver.
- Older devices will often use the cdce(4) driver.

Der "Alcatel onetouch L850V 4G+" wird mittels dem urndis Treiber angesprochen. Dafür muß das Modul if_urndis geladen werden: 

kldload if_urndis

dann steht die Ethernet Schnittstelle zur Verfügung. 

ue0: flags=8802<BROADCAST,SIMPLEX,MULTICAST> metric 0 mtu 1500
       ether ee:3a:f2:5f:b3:55
       nd6 options=21<PERFORMNUD,AUTO_LINKLOCAL>

Mit DHCP kann eine IP-Adresse angefordert werden (IPv6 geht z. Z. mit O2 SIM-Karte nicht): 

ue0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> metric 0 mtu 1500
      ether ee:3a:f2:5f:b3:55
      inet6 fe80::ec3a:f2ff:fe5f:b355%ue0 prefixlen 64 scopeid 0x4
      inet 192.168.1.145 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255
      nd6 options=23<PERFORMNUD,ACCEPT_RTADV,AUTO_LINKLOCAL>

Das Webinterface des LTE-Sticks kann über die Adresse 192.168.1.1 erreicht werden.

Je nachdem ob der Mobilfunkprovider IPv6 unterstützt gibt es auch eine IPv6 Adresse per stateless Autoconfiguration.

Beispiel bei Linux (Mit Congstar/Telekom SIM-Karte): 

enp0s22f2u1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
       inet 192.168.1.137  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.1.255
       inet6 fe80::5de4:43ff:3bc6:5df6  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
       inet6 2a01:598:b900:d225:ce81:ac1c:c048:1b60  prefixlen 64 scopeid 0x0<global>
       ether 5a:b9:ef:c3:80:5a  txqueuelen 1000  (Ethernet)
       RX packets 15244  bytes 14222973 (13.5 MiB)
       RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
       TX packets 13772  bytes 4661913 (4.4 MiB)
       TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

[Bearbeiten] Konfiguration FreeBSD

Damit der Router für ein kleines LAN eingesetzt werden kann soll noch NAT für IPv4 und IPv6-to-IPv6 NETWORK PREFIX TRANSLATION (NPTv6) für IPv6 konfiguriert werden. Dazu soll der FreeBSD Paketfilter soll folgendermassen konfiguriert werden: 

- NAT für IPv4 
- IPv6-to-IPv6 NETWORK PREFIX TRANSLATION (NPTv6)

Ausschnitt aus der Manpage von ipfw:

IPv6-to-IPv6 NETWORK PREFIX TRANSLATION (NPTv6) 

    ipfw supports in-kernel IPv6-to-IPv6 network prefix translation as	de-
    scribed in	RFC6296.  The kernel module ipfw_nptv6 should be loaded	or
    kernel should has options IPFIREWALL_NPTV6	to be able use NPTv6 transla-
    tor.



            +-----------+                              +---------+
            |           |192.168.1.1       192.168.1.2 |         |192.168.2.1     +-----+
Internet----| LTE-Stick |------------------------------| FreeBSD |----------------| LAN |
            |           |        /64 IPv6 Prefix       |         |fd00::/8        +-----+
            +-----------+                              +---------+


Ob das IPv6-to-IPv6 NETWORK PREFIX TRANSLATION wie erwartet funktioniert muß getestet werden.

Infos zu NPTv6 (network prefix translation for IPv6) module for ipfw:

https://reviews.freebsd.org/D6420

Entwurf für IPv4 NAT und NPTv6 (NPTv6 ungetestet) 

cat /etc/rc.firewall
#!/bin/sh -
#
################ Start of IPFW rules file ###############################
# Flush out the list before we begin.
ipfw -q -f flush
#
# Set rules command prefix
cmd="ipfw -q add"
pif=ue0
lanif=fxp0
skiptonat="skipto 06420"
#
#
# Grundsaetzlich bei NAT:
# eingehende Pakete (Internet -> LAN) 1. NAT anwenden 2. FW Regeln anwenden
# ausgehende Pakete (LAN -> Internet) 1. FW Regeln anwenden 2. NAT anwenden
#
#
$cmd 00100 allow ip from any to any via lo0 # allow loopback
#
#
# reassemble packet fragments, only ipv4!
# $cmd reass all from any to any in # breaks ipv6!
$cmd 00150 reass ip4 from any to any in # ipv4 only! else packet/fragment loss after NAT
#
#
# NPTv6
ipfw nptv6 MOBILF create int_prefix fd01:db8:4a72:6f65:: ext_if ue0 prefixlen 64 
ipfw add allow icmp6 from any to any icmp6types 135,136
ipfw add nptv6 MOBILF ip6 from any to any
#
#
# LAN if router allow ipv4
$cmd 00160 allow ip4 from any to any via $lanif
#
# 
$cmd 00165 allow ip6 from any to any via $lanif
#
#
#
# WAN IF
$cmd 00170 allow ip4 from 192.168.1.0/24 to any via $pif  # no NAT for this network
#
#
$cmd 00180 allow ip6 from any to any via $pif # allow ipv6
#
#
#
$cmd 00400 allow ip4 from any to any dst-port 22 proto tcp in via $pif keep-state
$cmd 00410 allow ip4 from any to any dst-port 80 proto tcp in via $pif keep-state
$cmd 00420 allow ip4 from any to any dst-port 443 proto tcp in via $pif keep-state
#
#
ipfw -q nat 1 config if $pif unreg_only reset   # NAT rule
#
#
$cmd 04110 nat 1 ip4 from any to any in via $pif  # NAT for incoming ipv4 packets
#
$cmd 04120 check-state   # check state for incoming packets / SIP traffic
$cmd 04130 deny log ip4 from any to any 5060 in via $pif # deny SIP for non dynamic rules
#
# outbound packets
$cmd 04200 $skiptonat ip4 from any to any 5060 out via $pif keep-state # allow outgoing traffic sip port 5060
$cmd 04210 $skiptonat ip4 from any to any out via $pif keep-state # allow all outgoing ipv4 traffic
#
#
$cmd 06420 nat 1 ip4 from any to any out via $pif  # NAT for outgoing ipv4 packets
#
#
$cmd 06450 allow ip4 from any to any xmit $pif # keep-state     # 
#
#
$cmd 06460 allow ip4 from any to any in via $pif
#
$cmd 06462 allow ip4 from any to any out via $pif
#
#
# Allow ipv4 all
$cmd 65534 allow ip4 from any to any
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