Balanceo de Carga con Dos ADSL y Lenny

(Actualizado para agregar el marcado de paquetes y prevenir la desconexión del msn y demás)

Hola, quién halla llegado a este artículo ya sabe lo que quiere, entonces no me tomaré el tiempo de explicar de que se trata el balanceo de carga de conexiones a internet. Para nuestro caso contamos con lo siguiente:

• Debian Lenny AMD64 (igual para i386)
• Kernel 2.6.26-2-1-amd64
• Tres tarjetas de red Ethernet
• Dos conexiones ADSL
• Switch o AP inalámbrico
• Cerebro inquieto y paciente
• Café, mucho café.

Bien, lo primero es describir como está la red y las conexiones, para ello tenemos el siguiente dibujito:


Lo único que hay que tener en cuenta para que esta configuración funcione es quitarle los gateway a todas las interfaces de red, quedando entonces su /etc/network/interfaces sin líneas que digan gateway. En el sentido mas estricto tendríamos que limpiar la tabla main y esas cosas pero en fin, no es necesario y se pueden obviar algunos mensajes de error.

Este es mi /etc/network/interfaces:

# This file describes the network interfaces available on your system
# and how to activate them. For more information, see interfaces(5).

# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback
address 127.0.0.1
netmask 255.0.0.0

# The primary network interface
# LAN
iface eth0 inet static
address 192.168.1.1
netmask 255.255.255.0
auto eth0

# ADSL1
allow-hotplug eth1
iface eth1 inet static
address 10.1.0.2
netmask 255.255.255.0
network 10.1.0.0
broadcast 10.1.0.255
#gateway 10.1.0.1
dns-nameservers 10.1.0.1 10.1.1.1

auto eth1

# ADSL2
iface eth2 inet static
address 10.1.1.2
netmask 255.255.255.0
network 10.1.1.0
broadcast 10.1.1.255
#gateway 10.1.1.1
dns-nameservers 10.1.1.1 10.1.0.1

auto eth2

A continuación dos scripts usados suficientemente comentados, incluyendo el NAT para la red local (compartir internet) y redireccionamiento para proxy transparente (pueden quitarlo si prefieren), estos scripts deben ponerse a correr desde /etc/rc.local o como prefieran, primero el de rutas y luego el de NAT. Antes de ejecutar los scripts debemos agregar las tablas de rutas al archivo de rutas, esto se hace una sola vez:

echo 200 T1 >> /etc/iproute2/rt_tables
echo 201 T2 >> /etc/iproute2/rt_tables
echo 202 lento >> /etc/iproute2/rt_tables
echo 203 rapido >> /etc/iproute2/rt_tables

#!/bin/bash

IF0="eth0" # Interface conectada a la LAN
IF1="eth1" # Interface conectada a ADSL1 Lenta
IF2="eth2" # Interface conectada a ADSL2 Rápida
IP0="192.168.1.1" # Gateway Local, IP Local
IP1="10.1.0.2" # IP de la IF1
IP2="10.1.1.2" # IP de la IF2
P0_NET="192.168.1.0/24" # Red Local
P1_NET="10.1.0.0/24" # Red para IF1
P2_NET="10.1.1.0/24" # Red para IF2
P1="10.1.0.1" # Gateway para ADSL1
P2="10.1.1.1" # Gateway para ADSL2

# Creo las tablas de rutas para las dos interfaces uplink
echo "Creando las rutas para cada tabla"
ip route add ${P1_NET} dev ${IF1} src ${IP1} table T1
ip route add default via ${P1} table T1
ip route add ${P2_NET} dev ${IF2} src ${IP2} table T2
ip route add default via ${P2} table T2
echo "Hecho."

# Aseguro que cada red enviará sus solicitudes a la ip correcta
echo "Asegurando la ruta para cada interface e IP"
ip route add ${P1_NET} dev ${IF1} src ${IP1}
ip route add ${P2_NET} dev ${IF2} src ${IP2}
echo "Hecho."

# Creo dos reglas para que cada ip se fije a su tabla de rutas
echo "Creando reglas para cada tabla"
ip rule add from ${IP1} table T1
ip rule add from ${IP2} table T2
echo "Hecho."

# Hago el balanceo 1 a 2
echo "Haciendo el balanceo"
ip route add default scope global nexthop via ${P1} dev ${IF1} weight 1 \
nexthop via ${P2} dev ${IF2} weight 2
echo "Hecho."

# Agrego dos tablas de rutas estáticas para hacer marcado de paquetes sobre ellas
echo "Creando tablas para marcado de paquetes ..."
# Enlace lento
ip rule add fwmark 1 table lento
ip route add table lento via ${P1} dev eth1

# Enlace rápido
ip rule add fwmark 2 table rapido
ip route add table rapido via ${P2} dev eth2

echo "Refrescando las rutas"
ip route flush cache
echo "Hecho."

Y bien, noten que el balanceo se hizo de 1 a 2 para que la conexión rápida trabaje el doble de lo que trabaja la lenta, esto depende en si de lo bueno que sea cada isp y del uso que quieran hacer de cada conexión. Noten que se usa fwmark para marcar cada ruta y así poder usar esta marca en el marcado de paquetes. Existen otras técnicas mucho mas pulidas y con mejores resultados que esta, por ejemplo parchando el kernel para rutas dinámicas y cuanta cosa los gurús saben, pero a mi me va funcionando de 10 esta técnica. Así mismo se pueden usar marcas sobre las tablas T1 y T2, pero aquí están separadas por simple claridad.

Si todo está bien tendríamos las siguientes salidas:

edoras:~# ip route
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.1
10.1.0.0/24 dev eth1 proto kernel scope link src 10.1.0.2
10.1.1.0/24 dev eth2 proto kernel scope link src 10.1.1.2
default
nexthop via 10.1.0.1 dev eth1 weight 1
nexthop via 10.1.1.1 dev eth2 weight 2

edoras:~# ip route list table T1
10.1.0.0/24 dev eth1 scope link src 10.1.0.2
default via 10.1.0.1 dev eth1

edoras:~# ip route list table T2
10.1.1.0/24 dev eth2 scope link src 10.1.1.2
default via 10.1.1.1 dev eth2

edoras:~# ip route show table lento
default via 10.1.0.1 dev eth1

edoras:~# ip route show table rapido
default via 10.1.0.1 dev eth1

Con esto ya tenemos nuestras rutas y balanceo, en este punto el equipo que hace de router en el que estamos aplicando estas reglas debería navegar sin problemas. Pero nos falta el NAT para la red local y es aquí donde entra el otro script, noten como se usan las marcas:

#!/bin/bash

echo "Limpiando Reglas Anteriores..."
iptables -F
iptables -X
iptables -Z
iptables -t nat -F
iptables -t mangle -F

IF0="eth0" # Interface conectada a la LAN
IF1="eth1" # Interface conectada a ADSL1 Lenta
IF2="eth2" # Interface conectada a ADSL2 Rápida
IP0="192.168.1.1" # Gateway Local, IP Local
IP1="10.1.0.2" # IP de la IF1
IP2="10.1.1.2" # IP de la IF2
P0_NET="192.168.1.0/24" # Red Local
P1_NET="10.1.0.0/24" # Red para IF1
P2_NET="10.1.1.0/24" # Red para IF2
P1="10.1.0.1" # Gateway para ADSL1
P2="10.1.1.1" # Gateway para ADSL2

# Ahora hago el NAT

echo "Activando NAT ..."
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

iptables -t nat -A POSTROUTING -s ${P0_NET} -o ${IF1} -j MASQUERADE
iptables -t nat -A POSTROUTING -s ${P0_NET} -o ${IF2} -j MASQUERADE

# Redirecciono al Proxy
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF0} -p tcp --dport http -j DNAT --to ${IP0}":8080"
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF0} -p tcp --dport 81 -j DNAT --to ${IP0}":8080"
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF0} -p tcp --dport 8080:8099 -j DNAT --to ${IP0}":8080"
iptables -t nat -A PREROUTING -i ${IF0} -p tcp --dport 3128:3130 -j DNAT --to ${IP0}":8080"

# Hago marcado de paquetes para asegurar que los paquetes de estos puertos encontrarán el camino de vuelta
echo "Realizando marcado de paquetes ..."
iptables -t mangle -A PREROUTING -i ${IF0} -s ${P0_NET} -p tcp --dport 1863 -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j MARK --set-mark 2
iptables -t mangle -A PREROUTING -i ${IF0} -s ${P0_NET} -p tcp --dport 6667 -m state --state NEW,ESTABLISHED,RELATED -j MARK --set-mark 2

echo "Listo."

echo "Reglas Aplicadas"
iptables -L -n -v
iptables -t nat -L -n -v
iptables -t mangle -L -n -v

El buen observador se habrá dado cuenta que con la tabla mangle se marcan los paquetes que pertenecen a determinados protocolos y que esto le da la posibilidad de definir que servicios quiere a través de que enlace, por ejemplo se podría pensar en mandar el molesto P2P a través del enlace lento (tarea para el lector).

Creo que eso es todo, recuerden que a la primera no funciona, que es bueno que lean algo de LARTC para que aprendan sobre rutas y control de tráfico en Linux y que siempre habrá una forma mas elegante, eficiente y simple de hacer las cosas. También recuerden que pueden añadir un servidor dns local, un proxy transparente y todo lo que quieran a esta configuración.

Si falla, reinicien la red y hagan ip route flush table sobre cada tabla creada. Modifiquen y vuelvan a probar.

Aquí un interesante artículo sobre balanceo de carga manual (Definir varios Gateway), puede servir también de acuerdo a la necesidad.
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