家庭科学一体机方案-GFW all in one

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需求说明

需求收集

  • 所有设备都想访问Samba共享
  • 部分设备需要完全科学网络
    • 机顶盒原生
    • 数据安全考量（仅供参考）
    • 强制数据流走向
  • 部分应用只需要socks/http代理
    • SmartTubeNg支持第三方YouTube，仅需socks代理即可
    • chrome浏览器用Proxy SwitchyOmega上网
  • 科学节点数量有限
    • 分享出去可以突破
    • 分享到广域网也可以。注意安全

科学方法及规划

这里不讨论分流问题，分流自己用浏览器插件控制

  • 插入特定物理网口完全科学
  • 设置指定网关即可完全科学
  • 指定socks代理可以自定义流量规则
  • 默认网络不科学，不干扰日常流量

整理需要实现：

  • 可以运行任何一款科学软件
  • 在全局提供socks代理
  • 提供一个完全科学的物理网口
  • 提供手动完全可以的网关，并嵌入原始局域网网段

整体网络结构

graph TB
    PhyIface>实体硬件网口]
    VmBridge>虚拟网桥]
    VmMachine>虚拟机]

    classDef CssGreen fill:#9f6,stroke:#333,stroke-width:2px;
    classDef CssOrange fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssRed    fill:#ff0,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssReal    fill:#666,stroke:#333,stroke-width:4px;

    class PhyIface CssOrange
    class VmBridge CssRed
    class VmMachine CssGreen
graph TB
    BrDial(虚拟网桥/光猫拨号网络/分配物理网口ens0p0)
    BrHome(虚拟网桥/普通家庭网络/分配物理网口ens1p0)
    BrGfwPhy(一体机物理网口ens2p0/即插即纯科学)

    
    BrDialPhy(一体机物理网口ens0p0)
    BrHomePhy(一体机物理网口ens1p0)

    Modem(光猫)
    SwitchPoe(交换机/选配POE)  


    subgraph VmSubDial[Vm拨号主路由]
        DialRouter[拨号, 流控, AC管理器]
        DiagWan0[Wan0] --> DialRouter
        DialRouter --> DialLan0[Lan0
192.168.1.1]
    end

    BrDialPhy --> BrDial

    BrDial  --> DiagWan0

    subgraph SubPhyRouter[实体拨号主路由]
        SubPhyRouterWan[Wan0]
        SubPhyRouterWan --> SubPhyRouterOp[物理拨号路由]
        SubPhyRouterOp --> SubPhyRouterOpLan0[Lan0
192.168.1.1]
    end

    subgraph SubVmService[虚拟服务节点]
        LXC -.-> Media(多媒体服务)
        Media -.-> Emby        
        Media -.-> NasTools
        Media -.-> Dsm
        Media -.-> Alist
        Media -.-> Qb[Qb/Tr下载]
        LXC -.-> HA
        LXC -.-> Frp
        
    end
    subgraph SubGfwService[科学服务]
        GfwClash[各种科学软件
Clash/SSR/熊猫]
        GfwProxy[代理服务
socks:1090
http:1091]
        GfwPhyIface[完全科学网口
192.168.2.x/dhcp/dns]
    end

    BrHome === BrHomePhy

    BrHomePhy === SwitchPoe


    subgraph SubRealDevice[实体物理设备]
        SwitchPoe --> APx(AP0/AP1/APx)    
        SwitchPoe --> IPTV(IPTV)
        SwitchPoe --> TV(电视/台式机)

        APx --> Mobile(手机)
        APx --> Tablet(平板)
        APx --> Laptio(笔记本)
        APx --> Device(智能家居)
    end


    BrHome --> LXC(家用服务Vm/Docker/LXC)

    BrHome === SubGfwService


    SubRealDevice -.-> SubGfwService

    SubVmService -.-> SubGfwService 
    
    Modem -->|使用虚拟路由拨号| BrDialPhy
    


    DialLan0 -->|使用虚拟路由拨号| BrHome


    Modem -.->|使用物理路由拨号| SubPhyRouterWan
    SubPhyRouterOpLan0 -.->|使用物理路由拨号| BrHomePhy

    classDef CssGreen fill:#9f6,stroke:#333,stroke-width:2px;
    classDef CssOrange fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssRed    fill:#ff0,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssReal    fill:#666,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssGfw    fill:#AAAAAA,stroke:#333,stroke-width:4px;

    class BrDial,BrHome,BrGfw CssOrange
    class VmSubDial,SubVmService CssGreen

    class SubVmService CssGreen
    class BrGfwPhy,BrHomePhy,BrDialPhy CssRed

    class SubRealDevice CssReal
    class SubPhyRouter CssReal
    class Modem CssReal


    class SubGfwService CssGreen

科学部分

graph TB

    BrHome(虚拟网桥/普通家庭网络/分配物理网口ens1p0)
    BrGfw(虚拟网桥/Gfw科学网络/分配物理网口ens2p0)
    
    BrHomePhy(一体机物理网口ens1p0)
    BrGfwPhy(一体机物理网口ens2p0/即插即纯科学)

    DialLan0[主网关192.168.1.1]

    DialLan0 ==> BrHome




    subgraph SubVmWin0[Vm科学机/Win7]
        SubVmWin0Eth(网卡/静态
192.168.1.112)
        GfwSw(科学软件
Clash/SSR/熊猫)
        GfwProxy(代理服务socks/http
socks:1090
http:1091)
        GfwVpn(对内VPN)
        SubVmWin0Eth --> GfwSw
        GfwSw --> GfwProxy
        GfwSw -.-> GfwVpn

    end


    subgraph SubVmOp1[Vm路由1
]
        SubVmOp1OpWan[Wan0
192.168.1.x] --> SubVmOp1Op
        SubVmOp1Op[全局子网流量转代理
LAN->Proxy
Clash/SSR/PassWall]
        SubVmOp1Op --> SubVmOp1OpLan[Lan0
192.168.2.242]
    end


    subgraph SubVmOp2[Vm路由2/旁路由网关]
        SubVmOp2OpWan[Wan0
192.168.2.x] --> SubVmOp2Op
        SubVmOp2Op[旁路由器/关闭DHCP]
        SubVmOp2Op --> SubVmOp2OpLan[Lan0
192.168.1.242]
    end




    BrHome --> SubVmWin0Eth

    GfwProxy --> BrHome
    BrHome === BrHomePhy


    
    

    BrHome --> SubVmOp1OpWan

    SubVmOp1Op -.->  GfwProxy



    SubVmOp1OpLan --> BrGfw


    BrGfw --> SubVmOp2OpWan

    BrGfw --> BrGfwPhy

    SubVmOp2OpLan --> BrHome


    

    classDef CssGreen fill:#9f6,stroke:#333,stroke-width:2px;
    classDef CssOrange fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssRed    fill:#ff0,stroke:#333,stroke-width:4px;

    classDef CssReal    fill:#666,stroke:#333,stroke-width:4px;

    class BrDial,BrHome,BrGfw CssOrange
    class SubVmWin0,SubVmOp1,SubVmOp2,VmSubDial,SubVmService CssGreen

    class SubVmService CssGreen
    class BrGfwPhy,BrHomePhy,BrDialPhy CssRed

    class SubRealDevice CssReal
    class SubPhyRouter CssReal

测试点预期流量

graph TB

    BrHome(虚拟网桥/普通家庭网络/分配物理网口ens1p0)
    BrGfw(虚拟网桥/Gfw科学网络/分配物理网口ens2p0)
    
    BrHomePhy(一体机物理网口ens1p0)
    BrGfwPhy(一体机物理网口ens2p0/即插即纯科学)

    DialLan0[主网关192.168.1.1]

    DialLan0 ==> BrHome




    subgraph SubVmWin0[Vm科学机/Win7]
        SubVmWin0Eth(网卡/静态
192.168.1.112)
        GfwSw(科学软件
Clash/SSR/熊猫)
        GfwProxy(代理服务socks/http
socks:1090
http:1091)
        GfwVpn(对内VPN)
        SubVmWin0Eth --> GfwSw
        GfwSw --> GfwProxy
        GfwSw -.-> GfwVpn

    end


    subgraph SubVmOp1[Vm路由1]
        SubVmOp1OpWan[Wan0
192.168.1.x] --> SubVmOp1Op
        SubVmOp1Op[全局子网流量转代理
LAN->Proxy
Clash/SSR/PassWall]
        SubVmOp1Op --> SubVmOp1OpLan[Lan0
192.168.2.242]
    end


    subgraph SubVmOp2[Vm路由2/旁路由网关]
        SubVmOp2OpWan[Wan0
192.168.2.x] --> SubVmOp2Op
        SubVmOp2Op[旁路由器/关闭DHCP]
        SubVmOp2Op --> SubVmOp2OpLan[Lan0
192.168.1.242]
    end




    BrHome --> SubVmWin0Eth

    GfwProxy --> BrHome
    BrHome === BrHomePhy


    
    

    BrHome --> SubVmOp1OpWan

    SubVmOp1Op -.->  GfwProxy



    SubVmOp1OpLan --> BrGfw


    BrGfw --> SubVmOp2OpWan

    BrGfw --> BrGfwPhy

    SubVmOp2OpLan --> BrHome


    TestPoint0[测试点0
网关192.168.1.1] --> BrHome
    TestPoint1[测试点1
网关192.168.1.242] --> BrHome
    TestPoint2[测试点2
网关192.168.2.244] --> BrGfw

    TestPoint0 -.->|预期流量1| DialLan0
    TestPoint0 -.->|预期流量2| GfwProxy
    TestPoint1 -.->|预期流量| SubVmOp2OpLan
    TestPoint2 -.->|预期流量| SubVmOp1OpLan
    

    classDef CssGreen fill:#9f6,stroke:#333,stroke-width:2px;
    classDef CssOrange fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssRed    fill:#ff0,stroke:#333,stroke-width:4px;

    classDef CssReal    fill:#666,stroke:#333,stroke-width:4px;

    class BrDial,BrHome,BrGfw CssOrange
    class SubVmWin0,SubVmOp1,SubVmOp2,VmSubDial,SubVmService CssGreen

    class SubVmService CssGreen
    class BrGfwPhy,BrHomePhy,BrDialPhy CssRed

    class SubRealDevice CssReal
    class SubPhyRouter CssReal

旁路由有简化版本

如果你不需要一个可以即插即用的物理科学网口，可以做一些简化，去掉VM路由1部分

graph TB

    BrHome(虚拟网桥/普通家庭网络/分配物理网口ens1p0)

    
    BrHomePhy(一体机物理网口ens1p0)

    DialLan0[主网关192.168.1.1]

    DialLan0 ==> BrHome




    subgraph SubVmWin0[Vm科学机/Win7]
        SubVmWin0Eth(网卡/静态
192.168.1.112)
        GfwSw(科学软件
Clash/SSR/熊猫)
        GfwProxy(代理服务socks/http
socks:1090
http:1091)
        GfwVpn(对内VPN)
        SubVmWin0Eth --> GfwSw
        GfwSw --> GfwProxy
        GfwSw -.-> GfwVpn

    end





    subgraph SubVmOp2[Vm路由2/旁路由网关]
        SubVmOp2OpWan[Wan0
192.168.2.x
非必须设置
网卡都可以不需要] -.-> SubVmOp2Op
        SubVmOp2Op[旁路由器/关闭DHCP
流量转代理
LAN->Proxy
Clash/SSR/PassWall]
        SubVmOp2Op --- SubVmOp2OpLan[Lan0
192.168.1.242]
    end




    BrHome --> SubVmWin0Eth

    GfwProxy --> BrHome
    BrHome === BrHomePhy


    SubVmOp2Op -.->|预期科学流量| GfwProxy

    SubVmOp2Op -.->|预期普通流量| BrHome


    
    




    SubVmOp2OpLan --- BrHome


    

    classDef CssGreen fill:#9f6,stroke:#333,stroke-width:2px;
    classDef CssOrange fill:#f96,stroke:#333,stroke-width:4px;
    classDef CssRed    fill:#ff0,stroke:#333,stroke-width:4px;

    classDef CssReal    fill:#666,stroke:#333,stroke-width:4px;

    class BrDial,BrHome,BrGfw CssOrange
    class SubVmWin0,SubVmOp1,SubVmOp2,VmSubDial,SubVmService CssGreen

    class SubVmService CssGreen
    class BrGfwPhy,BrHomePhy,BrDialPhy CssRed

    class SubRealDevice CssReal
    class SubPhyRouter CssReal

PVE配置

这里仅仅是基于PVE测试，同样适用于unraid，Exsi等

网络配置

主机后边有两个网口，一个 标记为入（后续描述为网口1），一个标记为出（后续描述为网口2），请直接使用网线连接网口1到家庭的网络。

网络主机分配

这里有如下几种主机

主机名字 IP地址 主机号 网桥 备注
PVE服务器 192.168.1.240（网口1）
192.168.1.241（网口2）		 br0
br1
br2		 一般使用240就可以了，使用浏览器访问：https://192.168.1.240:8006
代理机 192.168.1.242 110 br0 win7，可以安装熊猫或者clash，提供代理服务 ( socks5端口号1090， https代理1091)
网关机1 192.168.2.244 104 br1
br2		 OP，任何接入网口出的设备，都能自动科学
网关机2 192.168.1.243 101 br0
br1		 OP，所有数据流量走网口入，需要手动指定IP地址和网关地址192.168.1.243
测试机0 106 br0 测试网口入的家庭网络，不科学
测试机1 107 br0 测试网口入手动设置网关的科学网络
测试机2 105 br2 测试网口出的自动科学网络
nps穿透机 103 br0 用来远程接入网络，远程调试使用
win测试机 auto 109 切换后需要重启 调试网络，用来动态接入不同网络进行测试

使用方法

通过网线连接网口入后，开机就可以使用任何一个浏览器访问PVE的web控制页面, 任何想要科学的主机，可以使用如下任意一种方法开启科学模式

模式一

客户机接入到与网口1同级网络，192.168.1.X，并且确保可以访问PVE的web页面，然后手动指定网关到网关机2（192.168.1.243），DNS设置为192.168.1.243或者8.8.8.8

模式二

该模式需要将客户机连接到网络2同级网络（端口不够，可以使用交换机对网络2进行扩展），上网模式设置自动获取

打开任意主机的控制台

这里理解为显示器

win控制台

linux控制台

诊断方法

这里提供了三个测试机，接入不同的网络进行测试

默认网络测试命令: 

1
2
curl http://ifconfig.io/all

代理网络测试命令: 

1
2
proxychain4 curl http://ifconfig.io/all

该命令会反馈出不同的结果，可以观察结果中的IP和国家信息来判断是否已经科学。

测试机网络归属

测试机名字 网桥 网关 科学
test-gateway-0 br0 192.168.1.1 否，仅测试网络
test-gateway-0+proxychain4 br0 192.168.1.1 科学，使用win7 socks代理上网
test-gateway-1 br0 192.168.1.242 是
test-gateway-2 br2 192.168.2.244 是

快照功能

任何一台虚拟机，都可以使用快照功能记录当前虚拟机的设置信息。如果出现问题，可以随时使用快照回滚的功能进行恢复。

创建快照

选择主机-> Snapshots->Take Snapshot

回滚快照

选择主机-> Snapshots->选择回滚的版本-> Rollback

关于备份

主机用了蜗牛的机箱（手边没有其他的。。），所有只有两个最下边的硬盘槽位可以用来引导系统 ，在任意一个槽位插入硬盘，上电确保亮灯应该就可以启动系统。

随机有两个系统盘，内容完全一样，用来作为备份引导盘救急，所以平时只需要插入一个硬盘就可以，另一个硬盘拆下来收藏起来即可（插入槽位就会上电，会影响硬盘寿命）

重置密码

服务器密码重置

  • Boot into grub, select single user but do not press enter.
  • Press e to go into edit mode.
  • Scroll down to the kernel line you will boot from, it starts with “linux /boot/vmlinuz-…….”
  • Scroll to the end of that line and press space key once and type init=/bin/bash
  • Press Ctrl X to boot
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    # Remount / as Read/Write
    mount -rw -o remount /
    # Change the root account password with
    passwd
    # Change any other account password with
    passwd username
    # type new password, confirm and hit enter and then reboot.

Ball Virtualkernel & ASIC & Software Engineer

关于程序与设计 | kernel & MCU & ASIC Lover，Software Engineer | 这里是 @蛋种 的个人博客，与你一起发现更大的世界。