Требования для сетевого моста Linux с IP-адресом

Вопрос или проблема

У меня есть устройство на Linux (Raspberry Pi/Ubuntu), которое я использую в качестве сетевого моста между физическим интерфейсом eth0 и виртуальным интерфейсом tap0. При загрузке устройство поднимает br0, который автоматически подключает eth0. Сервис системы (назовем его serviceA) затем создает и управляет интерфейсом tap0. Интерфейс tap0 также автоматически подключается к br0. Мне нужно, чтобы это устройство было доступно по IP-адресу, поэтому я назначил br0 статический IP-адрес. Все это работает (используя файлы конфигурации systemd-networkd для управления свойствами интерфейса). Как и ожидалось, я могу подключиться к устройству по SSH и др., используя IP-адрес br0.

Каждый раз, когда я останавливаю serviceA (например, чтобы изменить некоторые параметры конфигурации сервиса перед его повторным запуском), это автоматически уничтожает tap0 (что ожидаемо). Чего я не ожидал, так это того, что устройство перестанет отвечать на IP-адрес br0.

Пример: с хост-машины, подключенной к eth0 устройства, при запущенном serviceA, я могу подключиться к устройству по SSH. Выполнение команды systemctl stop serviceA делает мой SSH-сеанс неактивным. Подключив клавиатуру и мышь к устройству, можно увидеть, что сервис остановлен корректно, и он находится в ожидаемом состоянии, но если serviceA остановлен (т.е. tap0 не существует), я не могу подключиться по SSH к устройству, используя IP-адрес br0. Возможно, стоит отметить: даже если tap0 выключен, я могу выполнить команду ping <IP из br0> без проблем, и устройство получает запросы от curl (но не отвечает на них).

Вопрос №1: Должен ли я ожидать, что сетевой мост с ровно 1 сетевым интерфейсом и статическим IP-адресом будет отвечать на этот IP-адрес? Очевидно, что он не будет выполнять фактическое мостирование, но я ожидал, что устройство все равно будет доступно с этим IP.

Вопрос №2: Если ответ на первый вопрос положительный (я надеюсь, что так), есть ли какие-либо гипотезы, что может быть не так? Я охотно приму вину на любую часть этой сетевой конфигурации, включая, но не ограничиваясь, IP-маршрутизацией/подсетями на хосте/устройстве.

Ответ или решение

Требования к сетевому мосту в Linux с IP-адресом вызывают значительный интерес среди системных администраторов и ИТ-экспертов, особенно если речь идет о конфигурации, включающей Raspberry Pi или устройства на базе Ubuntu. Приведенная ситуация описывает использование Linux в качестве сетевого моста, что включает взаимодействие физического интерфейса eth0 и виртуального интерфейса tap0. Основное назначение – обеспечить адресуемость устройства через сетевой интерфейс br0, которому назначен статический IP-адрес. Несмотря на кажущуюся простоту задачи, при остановке службы, управляющей tap0, возникают непредвиденные проблемы.

Теория

Сетевой мост (Bridge) в Linux позволяет объединять несколько сетевых интерфейсов для передачи пакетов между ними, аналогично работе коммутатора (switch). В данной конфигурации мост br0 объединяет физический интерфейс eth0 и виртуальный интерфейс tap0. Назначение IP-адреса самому мосту br0, а не отдельным интерфейсам, позволяет устройству быть доступным по заданному IP-адресу через любой интерфейс, входящий в мост. Таким образом, в идеальных условиях, даже при уничтожении одного из интерфейсов, устройство все еще должно оставаться доступным по IP.

Пример

Рассмотрим вашу текущую конфигурацию. Устройство автоматически потребляет интерфейс eth0 в момент инициализации br0, в то время как tap0 создается и управляется через serviceA. Назначение статического IP-адреса на br0 работает, и устройство становится доступным, что позволяет выполнять такие операции, как SSH. Однако при остановке serviceA интерфейс tap0 уничтожается, и неожиданно устройство перестает реагировать на обращения по IP-адресу br0.

Применение

В сложившейся ситуации, когда остановка serviceA ведет к уничтожению tap0, появляются две ключевые проблемы: устройство перестает отвечать на SSH-запросы, и хотя IP-адрес br0 пингуется успешно, не происходит обмен HTTP-данными через запросы curl.

Ответ на Вопрос №1: Да, должно быть возможно ожидать, что мост с одним интерфейсом и статическим IP продолжит отвечать на IP адрес. Однако, надо учитывать, что система может быть неправильно сконфигурирована. Могут быть проблемы на уровне маршрутизации или таблиц сетевых маршрутов, которые зависят от наличия активных интерфейсов. При уничтожении tap0 возможно нарушение связности, особенно если интерфейс используется в качестве маршрута по умолчанию.
Ответ на Вопрос №2: Есть несколько гипотез, которые могут объяснить текущее поведение.
- Маршрутизация и таблицы маршрутов: Если tap0 внес изменения в маршрутизацию, его уничтожение может привести к исчезновению некоторых маршрутов, что в свою очередь мешает возврату пакетов SSH. Даже несмотря на успешный пинг, пакеты данных могут неправильно маршрутизироваться.
- Конфигурация IP-трансляции: Проверьте, активно ли пересылка пакетов (ip forwarding). Некорректные настройки могут блокировать возврат пакетов.
- Файервол (iptables): Существующие правила в iptables могут блокировать возвратные пакеты при исчезновении tap0. Проверьте и адаптируйте конфигурацию iptables на устройстве для учета возможного уничтожения tap0.
- Конфигурация сетевых служб: Убедитесь, что systemd-networkd корректно управляет интерфейсами и мостами. При необходимости обновите конфигурацию, добавив контрольные точки состояния интерфейсов.

Таким образом, решение описанных проблем нуждается в детальной проверке системы на уровнях маршрутизации, конфигурации сетевых служб и правил файервола. Тщательный анализ всех заданных параметров и модуля serviceA также может пролить свет на неожиданное поведение системы при уничтожении tap0.