1

Předmět BROB – Základy robotiky

Jméno Pavel Bukovský

Ročník 3 Studijní skupina B-AMT

Vyuţití funkce MetaRouteru v MikroTik RouterOS

1 ZADÁNÍ:

Prozkoumejte možnosti virtuálního stroje MetaRouter, který je implementován

v operačním systému MikroTik RouterOS. Otestujte funkčnost operačních systémů

(např. OpenWRT) ve virtuálním stroji na této platformě. Zaměřte se také na stabilitu

operačního systému ve virtuálním stroji, ale i na stabilitu samotného MikroTik

RouterOS při spuštěném virtuálním stroji. Zjistěte, které operační systémy lze

v současnosti spustit ve virtuálním stroji MetaRouter. Realizovaná řešení ověřte na

různých typech HW (např. RB411AH, RB493G a jiné). V operačním systému, který

bude spuštěn ve virtuálním stroji, realizujte aplikaci, která bude zasílat pomocí UDP

protokolu stav daného HW (např. identifikace zařízení, datové toky, atd).

2

OBSAH 1 Zadání: ...................................................................................................................... 1

2 Použití RouterBoadu v robotice ................................................................................ 3

2.1 Schéma použití ................................................................................................... 3

2.2 Technické parametry Mikrotiku RB411AH....................................................... 4

2.3 MikroTik RouterBOARD RB493G ................................................................... 5

3 Router OS ................................................................................................................. 6

3.1 Forma distribuce ................................................................................................. 6

3.2 Historie ............................................................................................................... 6

3.3 Praktické použití ................................................................................................. 6

3.4 Update Router OS .............................................................................................. 7

4 Operační systémy pro Router OS Metarouter ........................................................... 9

4.1 OpenWRT systém .............................................................................................. 9

4.1.1 Jak na OpenWRT jako MetaROUTER ....................................................... 9

4.1.2 Kompilace ................................................................................................... 9

4.1.3 Zkušenosti s kompilací ............................................................................. 10

4.2 DD-WRT systém .............................................................................................. 11

5 Nastavení Mikrotiku a Metarouteru pro komunikaci ............................................. 11

5.1 Nastavení Metarouteru ..................................................................................... 11

5.2 Nastavení sítě Mikrotiku v prostředí WINBOX .............................................. 13

6 Možnosti připojení .................................................................................................. 16

7 Zkušenosti s Mikrotikem ........................................................................................ 17

7.1 Hepldesk MikroTiku ........................................................................................ 17

7.2 Fórum www.mikrotik.com ............................................................................... 17

7.3 Zkušenost se stabilitou OpenWRT v MetaRouteru ......................................... 18

8 Závěr ....................................................................................................................... 19

3

2 POUŢITÍ ROUTERBOADU V ROBOTICE

Důvod této práce v předmětu Základy robotiky je následující. Z robotů je potřeba

přenášet informace, video, ovládat ho, komunikovat s ním. Existuje mnoho způsobů jak

toho dosáhnout, například pomocí drátu. Tento způsob je ale omezen nejen délkou drátu

ale také komplikovaným pohybem pohybem v prostředí. Další způsob je pomocí

bezdrátové komunikace. Vzhledem k regulaci frekvenčního pásu v EU je pro

komunikaci potřeba najít prostor v nelicencovaném pásu. V úvahu připadá použití

technologie WiFi a frekvencí 2,4GHz a 5GHz. Z důvodu zarušeného frekvenčního

pásma 2,4GHz s nízkým počtem nepřekrývajících se kanálu je téměř nutné používat

5GHz frekvenční pásmo. Proto je dobré použít desky RouterBoard od firmy MikroTik

běžících na linuxovém operačním systému, díky němuž jsou stabilní a jsou hojně

využívány pro zajištění komunikace mezi bezdrátovými spoji. Tyto desky jsou velmi

robustní a také odolné vůči okolnímu prostředí (především teplotám), což je jeden

z mnoha důvodů jeho použití.

Ideou zkoumanou na Ústavu automatizace je použít tuto desku pro komunikaci

s roboty. Operátor by se připojil pomocí WiFi na robota, přičemž DHCP server by běžel

v RouterOS a systém OpenWRT by posílal informace (identifikace, datové toky, atd.).

Příklad použití je vidět na následující straně na obrázku.

2.1 Schéma pouţití

RouterOS

OpenWRTPC připojen

pomocí ethernetu

případně wifi antény

Mikrotik RouterBoard

4

2.2 Technické parametry Mikrotiku RB411AH

Parametry a specifikace:

LAN port: 1x 10/100 Mbit/s

NAND: 64MB

Napájení: Jack, PoE: 12 - 28V Jack: 9 - 28V, PoE: 12 - 28 V

Procesor: Atheros AR7130 300 MHz

Provozní teplota: -20 až 60 °C

RAM: 32MB DDR SDRAM

Rozměry: 105 x 105 mm

Sloty: 1x miniPCI

I/O Control: 1x serial port DB9 RS-232C

OS: Mikrotik - RouterOS Level 4

MiniPCI: 1x miniPCI

5

2.3 MikroTik RouterBOARD RB493G

Popis produktu:

Nový RouterBoard Mikrotik RB493G je variantou RB493AH s procesorem Atheros

AR7161 pracujícím na frekvenci 680 MHz. Novinkou jsou Gigabitové Ethernet porty,

1x USB 2.0 port s podporou 3G modemů, microSD card slot a větší, 256 MB paměť. 3x

miniPCI slot a 9x 10/100/1000 Mbps Ethernet porty

Parametry a specifikace:

Procesor: Atheros AR7161 680 MHz

Paměť SDRAM: 256 MB

Paměť NAND: 64 MB

Software: MikroTik RouterOS Level 5 předinstalován, aktivován

Porty: 9x LAN 10/100/100 Base-T Fast Ethernet port Auto MDI/X

konektor RJ-45, podpora PoE na konektoru LAN1( proprietární)

1x Sériový port RS-232C, konektor DB9

1x USB 2.0 port

Interface: 3x miniPCI slot, Type IIIA/IIIB

1x konektor pro větrák

1x microSD card slot

Management: Local/Remote - Winbox,

Telnet, SSH

Web management

SNMP

Napájení: Jack: 10 - 28V DC

PoE: 10 - 28 V DC

Pracovní podmínky: Teplota: -20° až +65°C

Rozměry: 16 x 10,5 x 2 cm

Hmotnost: 189 g

6

3 ROUTER OS

MikroTik RouterOS je routerový operační systém založen na bázi Linux OS, vhodný

zejména pro bezdrátové spoje a jako bezpečný HW firewall popřípadě router se

snadnou GUI konfigurací. Komunikace s tímto OS se v současnosti provádí zejména

přes GUI Winbox, ssh, telnet, sériovou konzoli, Mac-telnet (specifický protokol

komunikující po 2. síťové vrstvě na správu OS bez zavedení IP adres). Dnes je tento OS

zejména uplatňován u kvalitních bezdrátových spojů 802.11a, 802.11b/g a 802.11n

3.1 Forma distribuce

Tento routerový operační systém je koncipován pro platformy: i386, mips, powerpc a je

distribuován v podobě instalačních balíčků NPK pro embeded řešení, v podobě

předinstalovaného systému na RouterBoardu či v podobě klasického ISO souboru jako

obrazu CD k vypálení.

3.2 Historie

Vývoj MikroTik RouterOS sahá do roku 1995 kdy společnost MikroTik začala svou

činnost vývojem a prodejem bezdrátových systémů zejména pro ISP. Původně byl tento

OS vyvíjen v Lotyšsku pro dřívější Sovětský svaz. Následné zkušenosti s PC přivedly

vývojáře k vybudování routovacího software MikroTik v2 PC, který přinesl výraznou

stabilitu, ovladatelnost a flexibilitu pro všechny typy komunikačních periférií a

kompatibilitu routovacích systémů založených na standardu PC.

3.3 Praktické pouţití

Bezpečnostní Firewall

Omezující Firewall (QoS)

VPN (Tunel) Server/Klient s podporou protokolů PPP, PPTP, L2TP, OVPN, EoIP,

IPsec

WiFi zařízení v režimech AP, Klient, WDS, Nstreeme (Podpora protokolů

802.11abgn)

Kompletní Hotspotové řešení pro hotely, letiště, kavárny včetně billingu

Proxy server

Bridge

Router s podporou dynamických protokolů (RIP, OSPF, BGP, MME)

Syslog

TrafficMonitor Server

7

3.4 Update Router OS

Vzhledem k nestabilní verzi MikroTik OS 5.4 jsem musel nainstalovat novou verzi.

Postup instalace nove verze.

Ze stránek www.mikrotik.com/download.html stáhneme pro příslušnou sérii

RouterBoardu aktuální Stable verzi ve formatu ZIP file případně NPK

Ten následně rozbalíme na lokálním počítači do složky. Poté se musíme připojit přes

WinBox k RouterBoardu. Tam klikneme na položku „Files“. V lokální složce vybereme

všechny soubory a přesuneme je nad okno Winboxu „File List“. Tím se nahrají do

RouterBoardu soubory.

8

Po nahrání souborů v menu „System“ zvolíme „Reboot“ a tím restartujeme

RouterBoard. Při restartu se automaticky nahraje nová verze RouterOS. Tento upgrade

trvá přibližně 2 minuty. Potvrzení, že vše proběhlo v pořádku lze ověřit tím, že se

připojíme k RouterBouardu přes ssh.

9

4 OPERAČNÍ SYSTÉMY PRO ROUTER OS

METAROUTER

4.1 OpenWRT systém

OpenWrt je linuxovou distribucí primárně určenou pro routování na embedded

zařízeních. Pro tuto linuxovou distribuci je kolem 2000 balíků, a pro jejich správu se

používá balíčkový nástroj opkg.

Podporované platformy (50 různých CPU platform):

AVR32, ARM, CRIS, m68k, MIPS, PowerPC, SPARC, SuperH, Ubicom32, x86, x86-64

MikroTik pro svou vizualizaci používá MIPS technologie.

4.1.1 Jak na OpenWRT jako MetaROUTER

Než se o něco pokusíme, potřebujeme obraz systému, který nahrajeme do RouterOS.

Máme dvě možnosti, jak ho získat. První možnost je si aktuální obraz se systémem

stáhnout z fóra Mikrotiku nebo aplikovat patch a zkompilovat systém podobně jako

jsme to dělali v minulém díle. Patch bohužel není úplně bezproblémový a prakticky se

mi nepodařilo ho bez úprav aplikovat. Možná budete mít více štěstí.

Krom těchto věcí, musíme mít na stole RB4×x nebo RB1000 a dostatečně novou verzi

RouterOS.

4.1.2 Kompilace

Dobrým zdrojem informací je Mikrotik wiki, kde je k nalezení jak patch, tak obraz.

Aktuálnější jsou ale k nalezení na zmíněném fóru.

Nejdříve si stáhneme vývojovou verzi OpenWRT z svn:

mkdir openwrt

cd openwrt

svn co svn://svn.openwrt.org/openwrt/trunk

cd trunk

Pak zajdeme na wiki a stáhneme si aktuální patch. Je třeba zmínit, že OpenWRT se stále

mění a tak patch nemusí fungovat na všech revizích. Pokud se vyskytne nějaký

problém, tak stačí použít „svn update -r [revize]“ a najít si nějakou starší a funkční.

10

wget http://www.mikrotik.com/download/metarouter/openwrt-metarouter-

1.2.patch

Máme-li patch stažený, zbývá ho aplikovat.

patch -p0 < openwrt-metarouter-1.2.patch

Pokud chceme mít možnost přidání různých nástrojů, spusťte dva následující příkazy:

./scripts/feeds update -a

./scripts/feeds install -a

Když půjde vše dobře, spustíme si konfigurační menu.

make menuconfig

V tomto menu nastavíme Target System na „Mikrotik MetaROUTER“. Pak přejdeme

do menu Target Image, kde zaškrtneme tgz.

Pro kompilaci je potřeba mít nainstalované tyto balíčky:

make, getopt, fileutils, gcc, g++, ncurses, zlib,gawk, flex, unzip, bzip2, patch, perl,

python, wget, git, gnutar, svn, gnu-find, getopt-extended.

Poté do konsole napíšeme příkaz make –j 6

Kde parametr -j 6 zvýší rychlost kompilace v závislosti na výkonu vašeho CPU a počtu

jader. Bez použití tohoto parametru trvá kompilace téměř 40 minut.

4.1.3 Zkušenosti s kompilací

Při kompilaci jsem narazil na komplikaci. Problém byl a stále je v tom, že se pracuje

s aktuálním SVN trunkem. Před dvěma měsíci bylo svn ve stavu, kdy se dala

11

zkompilovat. Bohužel mnou vytvořená verze byla velmi nestabilní, a proto jsem po

zbytek testování využíval už zkompilovanému imagu. A každý týden jsem se pokoušel

zkompilovat vlastní verzi, bohužel neúspěšně.

4.2 DD-WRT systém

DD-WRT je firmware založený na Linuxu určený pro bezdrátové routery. DD-WTR je

projektem třetí strany určený k přehrání základních firmwaru na routerech. Přidává totiž

podporu pro nové služby, které tovární firmwary neumí (Kai, IPv6, RADIUS server,

QoS, NAS, VPN, podpora SD karet, atd.). V součastné době dle oficiálních stránek

projektu není a ani nebude podporován v MetaRouteru.

5 NASTAVENÍ MIKROTIKU A

METAROUTERU PRO KOMUNIKACI

5.1 Nastavení Metarouteru

Nejprve vytvoříme nebo stáhneme image OpenWRT pro Metarouter

1) Ve Winboxu klikneme na funkci MetaROUTER

2) Vybereme Import Image

3) Zvolíme image uložený v paměti

4) Nastavíme velikost pamětí RAM pro OpenWRT

5) Spustíme

6) Počkáme, než se provede Import

1

)

2

)

3

)

5

)

4

) 6

)

12

Dále nastavíme interface pro MetaROUTER

a) Zvolíme kartu Interfaces

b) Pomocí + přidáme nové rozhraní

c) Zvolíme pro virtuální stroj

d) Spojení bude dynamické

e) Zvolíme dynamický bridge

f) Potvrdíme OK

Nastavení síťové komunikace pro OpenWRT

1. V prostředí OpenWRT zadáme příkaz vi /etc/config/network

2. Změníme původní nastavení na následující text

config interface loopback

option ifname lo

option proto static

option ipaddr 127.0.0.1

option netmask 255.0.0.0

config interface ethernet

option ifname eth0

option proto dhcp

3. Uložíme pomocí příkazu „:wq“

13

5.2 Nastavení sítě Mikrotiku v prostředí WINBOX

Nejprve nastavíme interface a bridge

Vždy pomocí tlačítka „+“ přidáme rozhraní a necháme jeho původní nastavení. Pak

přejdeme na záložku „Ethernet“

Zde jen zkontrolujeme, že je ether1 aktivní (platí pro připojení přes sériovou linku).

14

V záložce „Bridge“ pomocí „+“ vytvoříme most a nastavení necháme původní.

Následně se přepneme na záložku „Ports“ a vytvoříme dva porty.

Jeden port pro spojení ether1 – bridge1 a druhý pro virtuální interface – bridge1, zbylé

parametry necháme na původních hodnotách.

15

5.2.1.1 Pro správné fungování je nutné nastavit rozsah v záloţce „IP-Pool“

Nastavení DHCP serveru je potřeba provést podle následujících dvou obrázků.

16

Dokončení nastavení DHCP serveru.

Nyní by měla být konfigurace Mikrotiku a OpenWRT hotová.

6 MOŢNOSTI PŘIPOJENÍ

Mikrotik má přiřazenou adresu 172.31.0.1 a lze se na něj připojit pomocí:

Ssh: ssh admin@172.31.0.1 (bez hesla)

WinBOXu

Telnetu: telnet://172.31.0.1

Webového prostředí: http:172.31.0.1

Pro připojení není nastaveno žádné heslo

OpenWRT má IP adresu 172.31.0.13 a připojit se lze pomocí

Ssh: ssh root@172.31.0.13 (heslo je nastaveno na „toor“)

Winbox – položka Metarouter, vybereme Vaši image, klepneme pravým

tlačítkem myši a zvolíme možnost „console“

Telnet

Scp

17

7 ZKUŠENOSTI S MIKROTIKEM

V době, kdy jsem dostal RouterBoard, byla verze firmwaru na 2.29 a RouterOS byl ve

verzi 5.11. V této sestavě byl chod velmi nestabilní i bez používání funkce

MetaROUTER. S příchodem verze RouterOS 5.12 a verze firmwaru 2.39 se stabilita

samotné desky zvýšila. Po zapnutí funkce MetaRouteru však byla dále nestabilní. Nyní

je RouterOS ve verzi 5.15 a verze firmwaru stále 2.39. Samotný RouterBoard je již

stabilní, dokonce i po zapnutí funkce MetaRouteru je stále stabilní. Bohužel jen do

doby, než začneme s OpenWRT „pracovat“. Stačí se jen dotazovat na odezvu pomocí

příkazu ping, či testovacího nástroje v RouterOS, a deska se sama restartuje (většinou

během několika minut). Možnou příčinou jsou špatné napájecí obvody díky špatným

napájecím obvodům na samotné desce.

7.1 Hepldesk MikroTiku

Problémy se stabilitou jsem řešil s technickou podporou, od ní jsem se dozvěděl

následující možnosti:

Při použití high power miniPCI karet, je potřeba použít výkonnější zdroj.

Aktuální verze OS a BIOSu jsou v pořádku.

Nepomůže-li jiný zdroj, tak mám RouterBoard reklamovat.

Helpdesk Mikrotiku mě naznačil, že je zřejmě problém v Metarouteru, a že

v rámci placené podpory (600kč za hodinu) se mi na to v Praze podívají.

7.2 Fórum www.mikrotik.com

Na stránkách mikrotiku jsem se dostal do vlákna, ve kterém již několik let řeší onu

nestabilitu. Jednalo se sice o jiné desky, ale problémy jsou stejné. Tento problém se na

stránkách řeší od roku 2009 a není vyřešen podle reakcí uživatelů dodnes. Mé postřehy

jsou následující:

Upgrade firmware a bootloaderu nic nevyřešil,

Změna zdroje pomohla jen někomu, zvýšil se sice uptime, ale problém

přetrval.

Bylo jedno, jaký máte RouterBoard, problém byl stejný.

Nezávisí na konfiguraci nastavené v RouterBoardu.

18

7.3 Zkušenost se stabilitou OpenWRT v MetaRouteru

Při práci s RouterBoardem jsem vyzkoušel z předchozích rad vše, ale vždy byla situace

stejná, stačila jakákoliv komunikace s OpenWRT v Metarouteru k tomu, aby se deska se

restartovala. Pro napájení RouterBoardu jsem používal zdroj DVE s parametry 24V a

0,8A. Pokusil jsem se změnit napájecí zdroj za jiný, který měl parametry 12V a 1,25A,

bohužel bez výsledků. Na fóru MikroTiku jeden z diskutujících napsal možný důvod

této nestability. Problém je zřejmě v použitém CPU Atheros 7161 běžícím na 680 MHz.

Momentálně poslední post na fóru Mikrotiku zabývající se stabilitou MetaRouteru je

velmi výmluvný:

„As you can read from my previous posts, the MR aren't useful in any platform.

If you want virtualization in ROS, go for x86 platform and run KVM (Qemu) guests.“.

Dále při testování jsem zjistil další zajímavost, pokud běží MetaRouter ale není na

OpenWRT směrovaný žádný sítový provoz, OpenWRT čas od času přestane reagovat.

Můžeme ho obnovit tak, že ve vlastnostech virtuální stanice zvolíme „Reboot“, nebo

případně zvolíme Disable a následně Enable (zaručeně naskočí a není potřeba dlouho

čekat).

19

8 ZÁVĚR

Cílem této práce bylo zjistit jak je na tom stabilita operačních systémů ve vizualizačním

stroji MetaRouter. Momentálně existuje jen jeden, a tím je linuxový operační systém

určen pro routery s názvem OpenWRT. DD-WRT implementaci do MetaRouteru podle

stránek v plánu nemá. Značnou dobu testování mi zabrala samotná konfiguce

Mikrotiku, aby byl RouterOS použit pro routování a OpenWRT jako klient. Po vyřešení

problému s nastavením jsem začal testovat stabilitu. Zprvu byl samotný RouterBoard

nestabilní, po nahrání nového bootloaderu a RoouterOSu se tento problém vyřešil.

Když na řadu přišlo testování mnou zkompilovaného OpenWRT, byla deska

velmi nestabilní a neustále se v krátkých intervalech restartovala. Začal jsem používat

image OpenWRT, který byl ke stažení na stránkách. Ten se choval velmi stabilně,

pokud na něj nebyl směřován jakýkoliv síťový provoz (RouteBoard jde „shodit“ pomocí

příkazu ping). Po konzultaci s vyučujícím jsem se znovu pokusil zkompilovat další

image OpenWRT, bohužel neúspěšně. Už 2 měsíce je svn trunk OpenWRT

nekompilovatelný pro MikroTik MetaRouter MIPS.

Účelem této práce mělo být také vytvoření aplikace, která by posílala přes UDP

protokol stav daného hardwaru. Po domluvě s vyučujícím jsem od toho upustil,

vzhledem k mým programátorským znalostem.

Během testování jsem dospěl k názoru, který potvrdilo fórum MikroTiku, kde se

problém se stabilitou řeší od roku 2009. RouterBoard s RouterOS je skvělý a stabilní

nástroj pro routování počítačové sítě, nikoliv pro vizualizaci dalšího operačního

systému.

Možnost dalšího vývoje projektu:

Nahradit v RouterBoardu RouterOS přímo OpenWRT je sice možné, ale

momentálně pro RB493G se pracuje na první verzi, a pro RB411AH není

podpora vůbec.

Zvážit použití odlišné architektury např. ARM a použití standardní linuxové

platformy (např Debian)