Netzwerkplanung für den Kreis Schleswig-Flensburg

Der nächste Schritt ist getan, nun haben wir unser Netzwerk geplant.

Um die knapp 200 000 Einwohner des Kreises mit einen gut funktionierenden Freifunk Netz zu versorgen haben wir einige Überlegungen zur Struktur angestellt.  Da ein Meshnetz nicht unendlich gut skaliert und ab einer bestimmten Größe im Grundrauschen zu ersticken droht musste eine durchdachte Struktur her. Diese Struktur muss zukunftssicher sein so das man nicht in kurzen Abständen immer wieder neu planen und danach neue Firmware mit lokalen Einstellungen auf die Router in der Fläche verteilen muss.

Unsere Grundgedanken

  • Da nicht unendlich Geld vorhanden ist muss günstige Technik her.
  • Der Wartungsaufwand der Server muss niedrig sein.
  • Die Struktur muss so ausgerichtet werden das man klein beginnen kann, sich aber nicht gleich hohe Hürden einbaut die eine spätere Veränderung aufwändig macht.
  • Der durch das B.A.T.M.A.N. Protokoll verursachte Grundrauschen soll möglichst gering bleiben.
  • Wenn möglich wenige zentrale Komponenten verwenden, lieber einen dezentralen Aufbau wo es möglich ist.
  • Einfache Technik und gut Dokumentierter Aufbau um schnell ein Admin Team zu bilden.

Der Blick über den Tellerrand

Wir sind ja heute ein Teil vom Freifunk Nord, dort haben wir schon viel Erfahrung sammeln können, auch Flensburg und Kiel ist nicht weit entfernt. Es gibt in allen umliegenden Freifunk Gruppen Dinge die super laufen aber auch Herausforderungen die schwer im Griff zu bekommen sind.

Weiter in den Süden geschaut ist Hamburg und Lübeck mit einem großen Netz am start, dort ist z.B. Hamburg mit den Backbone sehr interessant. Noch etwas weiter stoßen wir auf Bielefeld und Gütersloh hier ist eine sehr spannende Gateway Struktur aufgesetzt. Es gibt dort die normalen Gateways die den FastD Tunnel zu den Nodes ermöglichen und darüber eine Routing VM die das BGP spricht und die TINC Tunnel zum ICVPN so wie zum Freifunk Rheinland e.V. aufbaut. Die einzelnen virtuellen Server sind mit einigen Tunneln untereinander verbunden. Die Gateways haben default Routen zu den Routing VMs welche dann das Routing und auch das NAT übernimmt.

Hier müssen wir noch etwas forschen wie genau das System zusammen spielt, aber die Idee gefällt uns schon mal recht gut.

Weiter im Süden, beim Freifunk Franken, gibt es dann noch das Hood System welches durch eine bessere Trennung der Bereiche in sogenannte Hoods, also in etwa benachbarte Gebiete oder Nachbarschaften, das Grundrauschen verringert. Ein mobiler Nutzer wird immer wieder Freifunk freie Bereiche durchqueren um von Wolke zu Wolke zu gelangen, einen Flächendeckenden Ausbau werden wir nur in den dicht besiedelten Bereichen der Städte und Dörfer haben. Diese Wolken sind dann immer einem Hood zugeordnet so das dort das Rooming zwischen den Nodes funktioniert, ein übertreten der Grenzen dieser Hoods wird es kaum geben ohne das sich der User erneut am Freifunk anmeldet. Daher ist dort ein Rooming der Geräte nicht notwendig. Verzichten wir auf das Rooming an dieser Stelle müssen wir die B.A.T.M.A.N. Informationen auch nicht mehr Netzweit verteilen sonder können diese Information innerhalb des Hoods belassen. Im Endeffekt entsteht ein Strukturiertes Netz in dem nur noch die Stellen von der Existenz ihrer Nachbarn etwas wissen die mir dieser Information auch etwas anfangen können.

Durch ein Routing über alle Hoods hinweg sind aber alle Dienste und Freigaben erreichbar. Wir gewinnen damit Bandbreite, so unser Plan und Verständnis.

Eine Kombination aus dem Hood Modell mit der Struktur aus Bielefeld und Gütersloh sollte ein ordentlich zu betreibendes Netz entstehen lassen.

IPAM

Bei unserer Forschungsreise im weiten Welt weiten Netz sind wir über eine interessante Software gestolpert.
IPAM = IP Address Management hier gibt es eine Open Source Version die nicht nur sehr gut die Dokumentation ermöglichst sondern auch gleich mir dem DNS und dem DHCP Server redet. Als eine sehr angenehme Hilfe ist auch der IP Request anzusehen der es ermöglicht aus vordefinierten statischen Adressbereichen für seinen Hood eine, oder mehrere IP Adressen zu erhalten. Der Admin wird informiert das eine Anfrage gestellt worden ist und kann diese dann zur gegebenen Zeit innerhalb der Anwendung Workflow gestützt beantworten.
Software die Begeistert 😉

Was bedeutet das für uns nun konkret?

Wir haben ein /19 er IPv4 Netz reserviert welches wir in 8 Subnetze /22 aufgeteilt haben.  Von diesen 8 Subnetzen haben wir 7 erneut in je 4 /24 er Subnetze aufgeteilt. Unter der Vorgabe das jeder dieser 7 /22 er Subnetze einen Bereich für statische Adressen erhalten soll bleiben und 7*3 Subnetze für Gateways erhalten. Somit können wir theoretisch 21 Gateways erstellen. Damit kann man also schon mal arbeiten, ist für den Anfang aber viel zu viel.

Der Kreis Schleswig Flensburg besteht aus 18 Verwaltungseinheiten. Diese Verwaltungseinheiten sind die Ämter, Amt freie Gemeinden und die Städte. Theoretisch können wir nun jeder Verwaltungseinheit ein Gateway verpassen, wollen wir aber nicht. Also haben wir uns die Einwohnerzahlen angesehen.

Diese dann auf der Karte zu Hoods zusammen gefasst und herausgekommen ist eine recht gleichmäßige Verteilung der Einwohner je Hood.

 

Name Einwohner Hood Summe
Amt Schafflund 12.419  1
Gemeinde Handewitt 10.968  1 34672
Gemeinde Harrislee 11.285  1
Stadt Glücksburg 5.850  2
Amt Langballig 8.151  2 32366
Amt Hürup 8.507  2
Amt Mittelangeln 9.858  2
Amt Geltinger Bucht 12.360  3
Stadt Kappeln 8.709  3 33784
Amt Kappeln Land 1.424  3
Amt Süderbarup 11.291  3
Amt Eggebek 8.584  4
Amt Oeversee 10.370  4 32958
Amt Arensharde 14.004  4
Amt Südangeln 13.418  5
Stadt Schleswig 24.266  5 37684
Amt Haddesby 8.779  6
Amt Kropp Stapelholm 16.596  6 25375

Da wir nun am Anfang noch keine 6 Gateways bauen können fassen wir die Hoods auf 3 Gateways zusammen so das wir danach Bereiche erhalten die in etwa 65 000 Einwohner abdecken.

  • Der Bereich West besteht aus Hood 1 und 4 und deckt damit 67630 Einwohner ab
  • Der Bereich Ost besteht aus Hood 2 und 3 und deckt damit 66150 Einwohner ab
  • Der Bereich Süd besteht aus Hood 5 und 6 und deckt damit 63059 Einwohner ab

Da wir nur ein /19 er Netz reserviert haben erhalten die Gateways beim Start jeweils 2 x 3 x /24 Subnetze zur DHCP Verteilung. Das sind etwa 1536 IP Adressen die an dessen Clienten verteilt werden können.

Der nun folgende Schritt ist der Aufbau unserer Gateways, der Bericht folgt sobald das erste Gateway funktioniert.

Es bleibt spannend, wer uns unterstützen möchte ist zur Mitarbeit herzlich Eingeladen. Spenden jeder Art werden natürlich auch gerne angenommen.

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