正确地配置 IPv6 防火墙和 DDNS 以在公网访问设备

发表于 2021-08-06 更新于 2023-03-10

IPv6 已经相当普及，无论是家宽、校园网，抑或是蜂窝移动网络，获得 /64 的 IPv6 子网已经不是难事。本文意在解决：在获得 IPv6 公网地址（全球单播地址）且 ISP 未阻止入站连接的前提下，如何在路由器上配置防火墙及如何配置 DDNS，以便于在公网访问自己的设备。

环境

路由器：OpenWrt 21.02.0-rc3
- 绝大部分厂商的原厂固件的 IPv6 防火墙都是残缺的，请不要使用原厂固件
- 光猫应当配置为桥接模式并使用路由器拨号，请不要让光猫承担它不该承受之重
需要暴露的主机：Debian GNU/Linux 11
- 当然也通用于其他 Linux 发行版

准备工作

确认已经取得 `/64` 的 IPv6 子网

一般可在路由器管理页面确认，也可通过其他方式确认。
如果获得的子网大小不是 /64 ，本文仍可供参考，但需要有一些小改动。
如果只能取得 /128 的子网（整个子网只有一个地址），这种梦回 IPv4 时代的情况通常出现在校园网，考虑到没法换 ISP，要不……~~行而上学，不行退学？~~
下文中，我们假定取得的子网是 2001:2002:2003:2004::/64。

确认 ISP 没有阻止入站连接

如果路由器使用的是 OpenWrt，默认的防火墙规则不会阻止 ICMP 入站连接；如果是其他路由器固件，请先完全关闭防火墙。
本文假设系统防火墙已经被恰当配置，不会阻止需要暴露的端口的入站连接。

访问 ip.sb，取得当前设备的 IPv6 临时公网地址，我们假设它是 2001:2002:2003:2004::1234。
尝试在外部网络 ping 上述 IPv6 公网地址。
- 最简单的方式是，在 Android 手机上通过 Termux 使用蜂窝移动网络 ping。（应当先确定 Termux 能连接到 IPv6）
如果能 ping 通，则进行下一步。如果不能，通常没有必要再进行下一步。
向 OpenWrt 添加一条通信规则（访问 cgi-bin/luci/admin/network/firewall/rules）以临时允许入站连接：
- 允许 TCP 和 UDP，源区域为 wan (包含 wan, wan6)，目标区域为 lan，操作为接受，其余留空，保存并应用。
在本机挂载一个 web 服务，如 python3 -m http.server 8321，8321 可以替换为自己选定的端口（如为 80, 443 等端口，可能需要 root 权限）。
尝试在外部网络访问这个端口，如 curl http://[2001:2002:2003:2004::1234]:8321。
更换端口重试几遍，重点留意 80, 443, 8080 等常见端口有无被封锁；如被封锁，尝试不常见的端口。
关闭 web 服务，删除先前创建的通信规则，保存并应用。如果是其他路由器固件，请重新打开防火墙，并想办法刷入 OpenWrt。

如果 ISP 阻止了入站连接，请考虑换一家 ISP。
有些路由器的原厂固件可能无法关闭 IPv6 防火墙并造成假阳性结果，请考虑使用 OpenWrt。

取得设备的不变后缀

选项一：EUI-64（推荐）

EUI-64 地址有着我们需要的优点：后缀固定不变、前缀实时更新。一般情况下，我们应该使用它。如果获得的子网大小不是 /64，可能不按预期工作。

Linux:

1	sudo ifconfig

Windows（需要提权）:

1 2	set-netipv6protocol -RandomizeIdentifiers Disabled # Windows 默认不使用 EUI-64，启用它 ipconfig /all

找到目前用于连接互联网的网络适配器。
找到一个 IP 地址，它应该类似于 2001:2002:2003:2004:****:**ff:fe**:****，它就是该设备的 EUI-64 地址。
记下 ****:**ff:fe**:**** 的部分，下文假设它是 1:20ff:fe77:2077。
验证 EUI-64 地址（可选）：参见通过EUI-64自动生成IPv6地址和IPv6链路本地地址（Link-Local Address） | CCIE 工程师社区。

选项二：不使用不变后缀，使用临时 IPv6 地址

并不推荐使用临时地址，这将导致防火墙规则难以编写。

请直接跳到下一节。

选项三：DHCPv6

并不推荐使用 DHCPv6，因为它总是落后于网络变化。如果家宽重拨导致分配到的 v6 子网变化，它根本不会自动更新，只有等到租约到期（一般是 12h）续租时才会更新。

首先选定一个 IPv6 后缀如 a1cd（也可不选定。默认分配的后缀一般是设备特定且不变的，不选定则自行记录默认分配的后缀）。
注意：有时候，在系统的默认配置下并没有完整的 stateful DHCPv6 支持，此时请使用其他方法。本文亦不含有打开 stateful DHCPv6 的教学。~~（DHCPv6 坏坏）~~

在 OpenWrt 为需要的设备创建一个静态地址分配（访问 cgi-bin/luci/admin/network/dhcp），指定租期如 5m（因租约到期才会自动刷新，必须设定为较短的值以确保 DHCPv6 分配维持最新），填写选定的 IPv6 后缀（也可留空），保存并应用。
物理上重新连接目标设备。
刷新页面，在页面底部的 已分配的 DHCPv6 租约 里确认确实为该设备正确分配了需要的后缀和租期。
如果租期没有被正确分配，仍为默认的 12h，则该设备不适合该方法。（除非能获得不变的 IPv6 子网）

配置防火墙

向 OpenWrt 添加一条通信规则（访问 cgi-bin/luci/admin/network/firewall/rules）：

协议：TCP 和 UDP
源区域：wan (包含 wan, wan6)
目标区域：lan
目标地址：
- 使用 EUI-64 或 DHCPv6：::<需要暴露的主机的后缀>/::ffff:ffff:ffff:ffff，如 ::1:20ff:fe77:2077/::ffff:ffff:ffff:ffff 或 ::a1cd/::ffff:ffff:ffff:ffff（如果子网大小不是 /64，请自行改变掩码）
- 使用临时地址：留空（注意：这会导致其他主机一并暴露，请避免同时留空目标端口）
目标端口：
- 暴露特定端口：<需要暴露的端口或端口范围>
- 整台主机暴露：留空
操作：接受
高级设置
- 限制地址类型：仅 IPv6
其余维持默认
- 特别提醒：源端口留空，只填目标端口

配置 DDNS

编写更新脚本

以 Cloudflare API 为例。
替换如下脚本中的环境变量，存放至合适的位置。

DNS ID 需要通过 Cloudflare API 查询获得，也可通过审查元素抓包获得。

使用 EUI-64 或 DHCPv6

在需要暴露的主机上运行，也可在同一子网下别的主机（含路由器）上运行，因此适合需要暴露的主机为 Windows 等比较坏坏的操作系统的情况。

CURRENT_IP=$(curl -s ipv6.ip.sb)
CURRENT_PREFIX=$(echo $CURRENT_IP | cut -d : -f 1-4)  # 如果子网大小不是 /64，此处需要修改
SUFFIX=<固定后缀>
DNS_RECORD=<域名>
ZONE_ID=<Zone ID>
DNS_ID=<DNS 记录 ID>
TOKEN=<API token>
if [ "$(cat /run/current_prefix 2>/dev/null)" != "$CURRENT_PREFIX" ]; then
        echo $CURRENT_PREFIX > /run/current_prefix
        curl -s \
             -X PUT "https://api.cloudflare.com/client/v4/zones/$ZONE_ID/dns_records/$DNS_ID" \
             -H "Content-Type:application/json" \
             -H "Authorization: Bearer $TOKEN" \
             --data '{"type":"AAAA","name":"'$DNS_RECORD'","content":"'$CURRENT_PREFIX:$SUFFIX'","ttl":1,"proxied":false}'
fi

使用临时地址

只能在需要暴露的主机上运行。

CURRENT_IP=$(curl -s ipv6.ip.sb)
DNS_RECORD=<域名>
ZONE_ID=<Zone ID>
DNS_ID=<DNS 记录 ID>
TOKEN=<API token>
if [ "$(cat /run/current_ip 2>/dev/null)" != "$CURRENT_IP" ]; then
        echo $CURRENT_IP > /run/current_ip
        curl -s \
             -X PUT "https://api.cloudflare.com/client/v4/zones/$ZONE_ID/dns_records/$DNS_ID" \
             -H "Content-Type:application/json" \
             -H "Authorization: Bearer $TOKEN" \
             --data '{"type":"AAAA","name":"'$DNS_RECORD'","content":"'$CURRENT_IP'","ttl":1,"proxied":false}'
fi

定时执行

使用 crontab

1	crontab -e

增加一行如下，注意替换 /path/to/script/。示例为每分钟执行一次，如需修改，可参考 crontab.guru。

1	* * * * * /path/to/script/setDNS.sh

使用 systemd

`setDNS.service`

放置到 /etc/systemd/system/ 下，注意替换 /path/to/script/。

[Unit]
Description=check IPv6 address and set DNS record

[Service]
ExecStart=/bin/sh /path/to/script/setDNS.sh

`setDNS.timer`

放置到 /etc/systemd/system/ 下。

[Unit]
Description=monitor IPv6 address and set DNS record minutely

[Timer]
OnBootSec=1min
OnUnitActiveSec=1min

[Install]
WantedBy=timers.target

即时启动并添加到开机启动。

1
2
3

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start setDNS.timer
sudo systemctl enable setDNS.timer

环境