OPNsense HA Umsetzung

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Plan

Platzhalter in diesem Artikel

Platzhalter Bedeutung Beispiel
HS Drittes Oktett des Schulungsnetzes (WAN), wird vom Trainer vorgegeben 4
X Deine Teilnehmernummer, wird vom Trainer vorgegeben 13
  • Beispiel für X=13 und HS=4: WAN Master 192.168.4.53, WAN Backup 192.168.4.73, WAN-VIP 192.168.4.33, VHID 13
  • Alle Passwörter in diesem Artikel sind Laborwerte und dürfen so niemals in eine produktive Umgebung übernommen werden.

Wichtig

  • Die Netzwerkkarten für LAN und WAN müssen im Hypervisor in den Promiscuous-Modus geschaltet werden – nicht in OPNsense.
    • VirtualBox: Maschine => Ändern => Netzwerk => Adapter => Erweitert => Promiscuous-Modus: Alle erlauben
    • Proxmox: Bridge ohne MAC-Filter bzw. entsprechende Bridge-Einstellung
  • Das gilt sowohl für den Master als auch für das Backup.
Begründung
  • CARP verwendet virtuelle MAC-Adressen für die gemeinsame VIP. In virtualisierten Umgebungen werden Frames mit diesen MAC-Adressen vom Hypervisor standardmäßig verworfen, da sie nicht der echten VM-NIC zugeordnet sind. Ohne aktivierten Promiscuous-Modus erreichen CARP-Advertisements den Partner nicht, was zu Fehldetektion, unerwünschtem Failover und HA-Inkonsistenzen führt.

Vorbereitung

  • Zwei OPNsense-Installationen mit jeweils mind. 3 Netzwerkkarten
  • Auf beiden Maschinen muss die gleiche OPNsense-Version laufen
  • Die Anzahl der Netzwerkkarten muss auf beiden Maschinen gleich sein
  • Die Reihenfolge und Anzahl der Netzwerkschnittstellen muss auf beiden Maschinen identisch sein!
  • Empfehlung für beide Maschinen:
    • em0: LAN
    • em1: WAN
    • em2: SYN
  • Am Anfang sollten so wenige Dienste wie möglich laufen

IP-Adressen der Master Firewall

  • em0 (LAN): 192.168.1.1/24
  • em1 (WAN): 192.168.HS.X+40/24
  • em2 (SYN): 100.64.64.1/30

IP-Adressen der Backup Firewall

  • em0 (LAN): 192.168.1.2/24
  • em1 (WAN): 192.168.HS.X+60/24
  • em2 (SYN): 100.64.64.2/30

Übersicht

Master (opns-ha1) Backup (opns-ha2) VIP VHID
LAN (em0) 192.168.1.1 192.168.1.2 192.168.1.3 2
WAN (em1) 192.168.HS.X+40 192.168.HS.X+60 192.168.HS.X+20 X
SYN (em2) 100.64.64.1 100.64.64.2 – –
  • Die VHID muss nur innerhalb einer Broadcast-Domäne eindeutig sein. Da sich alle Teilnehmer das WAN-Segment teilen, wird dort die Teilnehmernummer X verwendet. Das LAN ist pro Teilnehmer isoliert, deshalb kann dort fest die 2 stehen bleiben.

Firewall Regeln (beide Firewalls)

  • Auf allen Schnittstellen außer dem SYN-Interface muss das Protokoll CARP akzeptiert werden
  • Dazu muss im Menü Firewall => Rules => {WAN, LAN} je eine Allow-Regel erstellt werden, die auf das CARP-Protokoll matcht
  • Für das SYN-Interface kann man eine Standard-Allow-Regel erstellen, die alles erlaubt

Virtuelle IPs (Master Firewall)

  • Die virtuellen IPs werden von den Knoten des HA-Clusters geteilt, sobald ein Ausfall erkannt wird
  • Somit wird dafür gesorgt, dass die virtuelle IP immer erreichbar ist
  • Die virtuelle IP wird nur auf der Master Firewall eingestellt und an die Backups mitgeteilt
  • Dazu muss man im Menü Interfaces => Virtual IPs => Settings an allen Schnittstellen bis auf das SYN-Interface die gewünschten IPs vergeben
  • Über das [+] auf der rechten Seite muss man folgende Einträge machen:

virtuelle WAN IP

Parameter Wert
Mode CARP
Interface WAN
Address 192.168.HS.X+20/24
Virtual Password radler
VHID Group X
Advertising Frequency 1
Description Virtual WAN IP

virtuelle LAN IP

Parameter Wert
Mode CARP
Interface LAN
Address 192.168.1.3/24
Virtual Password radler
VHID Group 2
Advertising Frequency 1
Description Virtual LAN IP

Source NAT (Master Firewall)

  • Da die virtuelle IP für ausgehende Verbindungen benutzt werden soll, muss die automatische Regelgenerierung ausgeschaltet werden
  • Im Menü Firewall => NAT => Outbound muss die Option "Manual outbound NAT rule generation" ausgewählt werden
  • Dann die folgende Regel erstellen:
    • Interface: WAN
    • Source address: LAN net
    • Translation / target: Virtual WAN IP (192.168.HS.X+20) aus der Auswahlliste
Achtung
  • Als Ziel muss der VIP-Eintrag aus der Auswahlliste gewählt werden, nicht das Netz 192.168.HS.0/24. Trägt man ein ganzes Netz ein, baut OPNsense daraus einen NAT-Pool.

High Availability Konfiguration (Master Firewall)

  • Die eigentliche HA-Einstellung erfolgt über das Menü System => High Availability => Settings:
Parameter Wert
Synchronize all states via SYN
Sync compatibility OPNsense 24.7 or above
Synchronize Peer IP 100.64.64.2
Synchronize Config 100.64.64.2
Verify peer deaktiviert
Remote System Username root
Remote System Password 123Start$
Services Aliases, Firewall Rules, NAT, Virtual IPs
  • "Verify peer" bleibt deaktiviert, weil die Web-GUI der Gegenstelle ein selbstsigniertes Zertifikat verwendet.

High Availability Konfiguration (Backup Firewall)

  • Hier darf im Menü System => High Availability => Settings nur folgendes eingestellt werden:
Parameter Wert
Synchronize all states via SYN
Sync compatibility OPNsense 24.7 or above
Synchronize Peer IP 100.64.64.1
Synchronize Config leer
Verify peer deaktiviert
Remote System Username leer
Remote System Password leer
Services Nothing selected
  • Synchronize Config muss auf dem Backup leer bleiben. Trägt man hier den Master ein, schieben sich beide Knoten gegenseitig ihre Konfiguration zu.

Client im LAN

  • Der Windows-Client (192.168.1.50) muss als Gateway und als DNS-Server die LAN-VIP 192.168.1.3 erhalten – nicht die 192.168.1.1
  • Wird die echte IP des Masters eingetragen, ist der Client beim Ausfall des Masters trotz funktionierendem Cluster offline
  • Bei Verwendung eines DHCP-Servers muss dieser die VIP als Gateway und DNS verteilen

Endergebnis

Master

  • System
    • High Availability
      • Status
  • Hier müssen beide Spalten gefüllt sein und auf beiden Knoten die gleichen Dienste erscheinen:
Service Description
configd System Configuration Daemon
cron Cron
hostwatch Host discovery service
login Users and Groups
ntpd Network Time Daemon
openssh Secure Shell Daemon
pf Packet Filter
routing System routing
sysctl System tunables
syslog-ng Syslog-ng Daemon
unbound Unbound DNS
webgui Web GUI

Slave

  • System
    • High Availability
      • Status
  • Auf der Backup-Firewall erscheint hier die Warnung, dass die XMLRPC-Konfiguration unvollständig sei.
  • Diese Meldung kann ignoriert werden: Das Backup empfängt nur passiv, deshalb sind die XMLRPC-Felder dort absichtlich leer und werden fälschlicherweise als "unvollständig" markiert. Solange die Master-Firewall auf Version 24.7 eingestellt ist und die Daten erfolgreich überträgt, arbeitet der Cluster technisch einwandfrei.

Failover testen

  • Auf dem Client einen Dauerping nach draußen starten:
ping -t 192.168.HS.254
  • Auf dem Master: System => High Availability => Status => Enter persistent CARP maintenance mode
  • Erwartetes Verhalten:
    • Das Backup wechselt für beide VHIDs von BACKUP auf MASTER
    • Der Ping läuft weiter oder verliert maximal ein bis zwei Pakete
  • Kontrolle auf beiden Knoten:
ifconfig em0 ; ifconfig em1
  • Zurückschalten über Leave persistent CARP maintenance mode auf dem Master
  • Zweiter Test: Master hart ausschalten (VM stoppen) und das gleiche Verhalten prüfen

Debugging

XMLRPC

  • Um den erfolgreichen Sync auf der Master-Firewall zu prüfen, geht man so vor:
  • System
    • Log Files
      • General
  • Oben im Filter-Feld den Begriff xmlrpc eingeben
  • Gesucht wird ein Eintrag wie: [OK] Configuration synchronized to https://100.64.64.2:443

CARP-Advertisements mitlesen

  • Falls kein Failover stattfindet, auf dem WAN-Interface prüfen, ob die Advertisements des Partners ankommen:
tcpdump -n -i em1 proto 112
  • Hier sieht man auch, welche VHIDs im Segment sonst noch unterwegs sind

Netzwerkschnittstellen

Master

em0: flags=1008943<UP,BROADCAST,RUNNING,PROMISC,SIMPLEX,MULTICAST,LOWER_UP> metric 0 mtu 1500
	description: LAN (lan)
	options=48500b8<VLAN_MTU,VLAN_HWTAGGING,JUMBO_MTU,VLAN_HWCSUM,VLAN_HWFILTER,VLAN_HWTSO,HWSTATS,MEXTPG>
	ether 08:00:27:c4:a2:6f
	inet 192.168.1.1 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255
	inet 192.168.1.3 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255 vhid 2
	carp: MASTER vhid 2 advbase 1 advskew 0
	      peer 224.0.0.18 peer6 ff02::12
	media: Ethernet autoselect (1000baseT <full-duplex>)
	status: active
	nd6 options=29<PERFORMNUD,IFDISABLED,AUTO_LINKLOCAL>

em1: flags=1008943<UP,BROADCAST,RUNNING,PROMISC,SIMPLEX,MULTICAST,LOWER_UP> metric 0 mtu 1500
	description: WAN (wan)
	options=48500b8<VLAN_MTU,VLAN_HWTAGGING,JUMBO_MTU,VLAN_HWCSUM,VLAN_HWFILTER,VLAN_HWTSO,HWSTATS,MEXTPG>
	ether 08:00:27:61:6f:6d
	inet 192.168.HS.X+40 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.HS.255
	inet 192.168.HS.X+20 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.HS.255 vhid X
	carp: MASTER vhid X advbase 1 advskew 0
	      peer 224.0.0.18 peer6 ff02::12
	media: Ethernet autoselect (1000baseT <full-duplex>)
	status: active
	nd6 options=29<PERFORMNUD,IFDISABLED,AUTO_LINKLOCAL>

Backup

em0: flags=1008943<UP,BROADCAST,RUNNING,PROMISC,SIMPLEX,MULTICAST,LOWER_UP> metric 0 mtu 1500
	description: LAN (lan)
	options=48500b8<VLAN_MTU,VLAN_HWTAGGING,JUMBO_MTU,VLAN_HWCSUM,VLAN_HWFILTER,VLAN_HWTSO,HWSTATS,MEXTPG>
	ether 08:00:27:1c:44:8b
	inet 192.168.1.2 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255
	inet 192.168.1.3 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.1.255 vhid 2
	carp: BACKUP vhid 2 advbase 1 advskew 100
	      peer 224.0.0.18 peer6 ff02::12
	media: Ethernet autoselect (1000baseT <full-duplex>)
	status: active
	nd6 options=29<PERFORMNUD,IFDISABLED,AUTO_LINKLOCAL>

em1: flags=1008943<UP,BROADCAST,RUNNING,PROMISC,SIMPLEX,MULTICAST,LOWER_UP> metric 0 mtu 1500
	description: WAN (wan)
	options=48500b8<VLAN_MTU,VLAN_HWTAGGING,JUMBO_MTU,VLAN_HWCSUM,VLAN_HWFILTER,VLAN_HWTSO,HWSTATS,MEXTPG>
	ether 08:00:27:95:9b:4b
	inet 192.168.HS.X+60 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.HS.255
	inet 192.168.HS.X+20 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.HS.255 vhid X
	carp: BACKUP vhid X advbase 1 advskew 100
	      peer 224.0.0.18 peer6 ff02::12
	media: Ethernet autoselect (1000baseT <full-duplex>)
	status: active
	nd6 options=29<PERFORMNUD,IFDISABLED,AUTO_LINKLOCAL>
  • Der Master hat advskew 0, das Backup advskew 100. Diesen Wert setzt OPNsense beim Sync automatisch – er wird nicht von Hand vergeben.

Wird Synchronisiert?

Master
  • System
    • High Availability
      • Status
        • Synchronize and reconfigure all (Push)
Backup
tail -f /var/log/configd/latest.log
  • Hier sollte man die Übertragung sehen.
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