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# 综合工程:OpenWrt路由部署与软件编译

2023-08-12
:: tags: #综合工程

前言 openwrt 是一个自由的、兼容性好的嵌入式 linux 发行版。作为软路由玩家必备的一款神器，可以实现诸如去广告，多拨和科学上网等多种功能。本文介绍openwrt在各种平台上的部署流程。

## 要实现的目标

- 1.IPv6 分配到每个设备；
- 2.NAT类型为NAT1（全锥形）；
- 3.可控的流量记录与IP控制/QOS；
- 4.可靠的硬件加速；
- 5.多线多播/宽带提速；
- 6.PPPoE拨号，替代一部分光猫功能；
- 7.智能DNS配置与去广告；
- 8.VPN配置回家；
- 9.实现透明代理。

> 剩余专业路由功能可以由ROS替代，服务则跑在NAS系统上，避免ALL in Boom！

## 大致思路

- 使用高性能的X86主机管理拨号和 DHCP 内网的工作，其他无线路由器桥接做AP，Mesh组网；
- 使用绕过中国流量模式，国内流量不经过代理内核直接直连，加快国内网站访问。保持尽可能高的 NAT 等级；
- 不使用旁路由，所有流量过主路由；由于第二点代理挂了也不影响国内正常上网；
- 国内外域名分流查询，国内域名查运营商 DNS ，国外域名经代理查国外 DoH ，直接返回真实 IP；
- 良好的国内 IPv6 支持，只对国内域名返回 IPv6 AAAA 结果，国外域名只用 IPv4；
- 兼容 Adguard Home ，方便管理域名黑白名单；
- 对能直连的国外服务能返回最优的节点，而不是绕路其他地方；

## 选择合适的设备

无论是传统的无线路由器还是小主机都有成为openwrt路由的潜力。截止到今天，已经有20多个品牌（小米，华硕，锐捷，华三等）30多种架构（x86,ipq,bcm,mtd等）支持刷入openwrt；你可以在这个网站找到符合你预算和其他要求的，能刷机的路由器。 传统家用无线路由器由于主频低，内存小，并不适合作为软路由；而 NAS-软路由一体式 又有 all in boom 的风险，因此推荐X86平台作为物理机。当然，也可以采用 armbian 平台或是开发板，例如网心云老母鸡、树莓派等设备。截至本文撰写时间，二手平台上的价格不太利好：一台J1900平台的售价往往在200左右，而专门的多网口工控机价格在200到1000不等，树莓派更是成为了理财产品，需要慎重选择。

## 选择合适的系统

除了openwrt主线外，还可以选择：

- LEDE 高质量，更新快速，具有新特性的openwrt分支。

- iStoreOS iStoreOS是openwrt的一个分支，iStoreOS 提供了软件中心：iStore，以及较美观的界面和docker支持，对新手体验较好。

- ImmortalWrt 是一个原版openwrt的分支，中文优化好，更新也勤快，内置镜像源可以直连下载&更新。

## 如何得到一个openwrt系统

- 可以在恩山论坛上使用他人编译好的现成的镜像，如"高大全","精品小包"等等，但存在一定风险；
- 可以使用官方固件下载得到一个最小化的系统，再一步步添加自己要用的包；注意需要根据你的uboot来选择，注意固件名称是否带了uboot_mod!
- 可以使用Openwrt 在线编译或Openwrt.ai在线编译 一个固件；
- 可以使用GitHub action 云编译一个固件；
- 可以在本地linux环境中进行编译。

## X86平台安装准备：

- 一个U盘与一台双网口物理机

- openwrt 的编译包，官方网站：OpenWrt Firmware Selector

- 或者用由 eSir 大佬编译的懒人包

- PE 启动盘，这里推荐HotPE

- img 写盘工具

## X86平台安装流程：

1.进入PE环境：

- 打开微PE，将其安装进U盘中，安装完成后将 img 工具和 openwrt 包一起放进去；
- 将U盘插入目标主机，进入 BIOS-boot 设置U盘优先启动，各主板进入 BIOS 的按键不同，不确定的话建议都试一遍。

2.格式化硬盘并写盘

- 进入PE环境中，可以看到存在名为“分区助手”的软件，打开它并将目标主机硬盘格式化；注意不要分区！不要分区！不要设置文件系统！否则后续可能无法编译！点击左上角提交并执行
- 打开img写盘工具，将openwrt包写入硬盘，注意不要写进U盘里。

3.进入配置界面

- 重启系统并快速拔出U盘，避免重新进入PE；这时系统开始运行了。注意Esir固件是不跑码的，无需担心。- 一个U盘与一台双网口物理机
- 当看到 `please press Enter to activate this console`这个提示的时候系统就安装完毕了。可使用 passwd 命令设置密码。软路由将自动获取IP地址，随后我们在浏览器中打开该地址，即可看到 Lucl 界面。

4.如果你使用官方固件，注意:

- 硬盘空间有一部分没有被格式化，可以手动格式化为ext4并挂载。
- 注意初始IP往往是192.168.1.1，如果和光猫冲突需要在网络-接口中更改。
- 基本系统主题比较简陋，可以使用luci-theme-argon。
- 刷错主题无法打开luci：通过 SSH 登录路由器，切换到另一个已知正常的主题（例如 Bootstrap）： `uci set luci.main.mediaurlbase='/luci-static/bootstrap' uci commit luci /etc/init.d/uhttpd restart` 然后重新访问 Web 界面，查看是否恢复正常。
- 一般要安装的包：

    openssh-sftp-server
    libpcap
    luci-app-upnp
    luci-app-ttyd
    kmod-nft-xxx

## X86平台本地编译完整openwrt

- 系统版本：Debian 11 或者 Ubuntu LTS

- 网络要求：科学上网环境，配置推荐 2H4G 以上

- 编译依赖

    sudo apt update
    sudo apt install -y \
      ack antlr3 asciidoc autoconf automake autopoint binutils bison build-essential \
      bzip2 ccache clang cmake cpio curl device-tree-compiler diffutils diffstat findutils flex gawk \
      gcc-multilib g++-multilib git gettext gperf grep haveged help2man intltool \
      libelf-dev libfuse-dev libgmp3-dev libgl1-mesa-dev libgraphene-1.0-dev libglib2.0-dev \
      libltdl-dev libmpc-dev libmpfr-dev libncurses-dev libpython3-dev libreadline-dev libssl-dev \
      libtool lrzsz make mesa-common-dev msmtp ninja-build p7zip p7zip-full patch pkgconf \
      perl python-is-python3 python3 python3-dev python3-distutils-extra python3-pip python3-pyelftools \
      python3-setuptools qemu-utils rsync scons squashfs-tools subversion swig texinfo uglifyjs \
      upx-ucl unzip vim wget gnu-which xmlto xxd zlib1g-dev genisoimage llvm llvm-runtime docutils-common \
      ecj fastjar java-wrappers libeclipse-jdt-core-java libgnutls-dane0t64 \
      libgnutls-openssl27t64 libgnutls28-dev libidn2-dev libp11-kit-dev libtasn1-6-dev libtasn1-doc \
      libunbound8 libyaml-dev lld lld-18 nettle-dev python3-docutils python3-ply python3-roman re2c

- 清理

    sudo apt autoremove --purge
    sudo apt clean

- 新建一个用户，用于编译固件(可选)

    useradd -m openwrt  # 新建一个名为 openwrt 的用户

> 不可以使用Root用户进行编译！!!

- 修改用户默认的 Shell

    apt install -y sudo
    usermod -s /bin/bash openwrt

- 切换用户

    su openwrt
    cd ~

- 拉取源码，这里用的是 LEDE 分支源码：

    git clone https://github.com/coolsnowwolf/lede
    cd lede

### 目录说明

- buildroot: OpenWrt 的核心目录，包含构建系统相关的文件。

  - `feeds.conf.default`：定义软件包源的配置文件。
  - `files/`：存放自定义文件，用于覆盖默认的 root 文件系统。

- target: 包含目标设备架构的配置和构建信息。

  - `linux/`：包含与 Linux 内核相关的代码和配置。
  - `generic/`：通用配置文件。
  - `platform/`：针对具体设备平台的特定配置。

- package: 包含所有 OpenWrt 的软件包。

  - `base/`：基本功能相关的软件包（如 BusyBox、opkg）。
  - `kernel/`：与内核相关的补丁或模块。
  - `network/`：网络工具和协议（如 DHCP、DNS）。
  - `utils/`：各种实用工具（如编解码器、文件工具）。

- config: 存放默认配置文件，例如 `Config.in`，用于定义菜单项。

- scripts: 构建过程中使用的辅助脚本（如生成补丁、编译镜像）。

- toolchain: 构建工具链所需的文件，如编译器、链接器。

- tools: 一些构建系统依赖的额外工具（如 `autoconf`、`zlib`）。

- include: 存放 Makefile 的通用模板和其他全局定义文件。

- feeds: 包含通过 `feeds.conf` 配置的外部软件包源。

- documentation: 包含与 OpenWrt 项目相关的文档，如构建指南和开发文档。

- 添加软件源,可自行添加软件源至 feeds.conf.default 文件，也可以直接git添加需要的软件到lede目录下：

    vim feeds.conf.default

    常用源
    src-git kenzo https://github.com/kenzok8/openwrt-packages
    src-git small https://github.com/kenzok8/small
    src-git haibo https://github.com/haiibo/openwrt-packages
    src-git liuran001 https://github.com/liuran001/openwrt-packages

- 单独添加（在更新并安装插件之前执行）例如：

    git clone https://github.com/chenmozhijin/turboacc.git

- 更新并安装插件

    ./scripts/feeds clean
    ./scripts/feeds update -a
    ./scripts/feeds install -a

- 自定义配置

修改默认IP为 10.0.0.2

    sed -i 's/192.168.1.1/192.168.2.1/g' package/base-files/files/bin/config_generate

修改默认主机名

    sed -i '/uci commit system/i\uci set system.@system[0].hostname='OpenWrt'' package/lean/default-settings/files/zzz-default-settings

加入编译者信息

    sed -i "s/OpenWrt /smith build $(TZ=UTC-8 date "+%Y.%m.%d") @ OpenWrt /g" package/lean/default-settings/files/zzz-default-settings

修改默认主题

    sed -i "s/luci-theme-bootstrap/luci-theme-argon/g" feeds/luci/collections/luci/Makefile

执行 make menuconfig 命令进入编译菜单。

### 编译配置菜单说明（部分）

    Target System (Broadcom BCM27xx)     # 选择处理器架构
    └── Subtarget (BCM2711 boards (64 bit))     # 选择处理器
        └── Target Profile (Raspberry Pi 4B/400/4CM (64bit))     # 预制配置文件
            └── Target Images     # 固件映像设置
                └── ramdisk     # 内存盘
                    ├── Compression     # 压缩等级 (none 表示不压缩)
                    ├── Root filesystem archives     # 根文件系统存档类型
                    │   ├── cpio.gz
                    │   └── tar.gz
                    ├── Root filesystem images     # 根文件系统格式
                    │   ├── ext4     # 适用于大容量闪存
                    │   ├── squashfs     # 适用于小容量闪存
                    │   └── Gzip images     # Gzip 存档
                    └── Image Options
                        ├── Kernel partition size     # 内核分区大小
                        ├── Root filesystem partition size     # 跟文件系统分区大小
                        └── Make /var persistent     # 持久化 /var

    Enable experimental features by default     # 默认启用实验性功能
    Global build settings     # 全局编译设置
    Advanced configuration options (for developers)     # 高级选项（仅供开发者）
    Build the OpenWrt Image Builder     # 编译 OpenWrt 镜像编译器
    Build the OpenWrt SDK     # 编译 OpenWrt SDK
    Package the OpenWrt-based Toolchain     # 打包 OpenWrt 工具链
    Image configuration     # 镜像选项

    Base system     # 基本组件
    Administration     # 管理员工具
    Boot Loaders     # 引导程序
    Development     # 开发者工具
    Extra packages     # 额外包
    Firmware     # 固件工具
    Fonts     # 字体
    Kernel modules     # 内核模块
    Languages     # 额外的语言 (Python3, PHP, NodeJS 等)
    Libraries     # 系统库
    LuCI     # LuCI 插件（一般只需修改应用和主题）
    └── Collections
    └── Modules
    └── Applications
    └── Themes
    └── Protocols
    └── Libraries
    └── default-settings     # 默认选项（自动配置语言包）

    Mail     # 邮件
    Multimedia     # 多媒体
    Network     # 网络相关
    Sound     # 音频
    Utilities     # 各类实用软件（比如 VIM）
    Xorg

### 菜单选项说明

选择 CPU 类型

    Target System (x86) --> # 软路由选择 x86，硬路由根据型号厂家自行选择

    Subtarget (x86_64) --> # CPU 子选项

    Target Profile (Generic x86/64) --> # 厂家具体型号

设置镜像编译的格式（squashfs，ext4）

    Target Images --> # 默认 squashfs

添加较多插件时，为了避免空间不足，建议修改下面两项默认大小（x86/64）

    Target Images --> (16) Kernel partition size (in MB) # 默认是16，建议修改为256

开启 IPv6 支持

    Extra packages --> ipv6helper（选定这个后，下面几项会自动选择）

开启适用于 VMware 的 VMware Tools

    Utilities --> open-vm-tools

    Utilities --> open-vm-tools-fuse

选择插件

    LuCI --> Applications # 根据需要选择，* 代表编入固件，M 表示编译成模块或者IPK包，为空表示不编译

选择主题

    LuCI --> Themes # 选择喜欢的主题，可以选多个

配置完成后使用编译菜单底部的 Save 保存，然后退出菜单 Exit，开始下载软件包

- 预下载编译所需的软件包

    make download -j8

- 检查文件完整性

    find dl -size -1024c -exec ls -l {} \;

检查文件完整性命令可以列出下载不完整的文件，小于1k的文件属于下载不完整，如果存在则用下面的命令删除，然后重新下载编译所需的软件包，再次检查.确认所有文件完整可大大提高编译成功率，避免浪费时间

    find dl -size -1024c -exec rm -f {} \;

最后编译固件，编译完成后输出路径是 bin/targets，默认密码是 password.

- 编译固件（-j 后面是线程数，首次编译推荐用单线程）

    make V=s -j1

- 二次编译

拉取最新 OpenWrt 源码和更新 feeds 源中的软件包源码

    cd lede

    git pull

    ./scripts/feeds update -a

    ./scripts/feeds install -a

清除旧的编译产物和目录（可选）

    make clean

- 源码有大规模更新或者内核更新后执行，以保证编译质量;此操作会删除 /bin 和 /build_dir 目录中的文件

    make dirclean

> 更换架构编译前必须执行

> 此操作会删除 /bin 和 /build_dir 目录的中的文件（make clean），以及 /staging_dir、/toolchain、/tmp 和 /logs 中的文件

同首次编译，多线程编译失败后自动进入单线程编译，失败则输出详细日志

    make defconfig

    make download -j8

    find dl -size -1024c -exec ls -l {} \;

    make -j$(nproc) || make -j1 || make -j1 V=s

### 如果需要重新配置

    rm -rf ./tmp && rm -rf .config # 清除临时文件和编译配置文件

    make menuconfig

    make download -j8

    find dl -size -1024c -exec ls -l {} \;

    make -j$(nproc) || make -j1 || make -j1 V=s

## Arm平台安装OpenWrt：

相比X86平台，arm架构的设备兼容性不高，不能随便找一个包就能安装。以下是一般步骤：

- 首先得知道你的设备的CPU，比如ipq40XX系列，然后在对应的仓库查看并下载包体。

- 当然也可以在这里直接下载相关型号对应的固件，其中 Sysupgrade 映像是用来更新现有运行 OpenWrt 的设备，使用 Factory 映像在首次刷机时刷入。

- 随后开启Telnet或者SSH或者TTL串口连接到路由器，将对应的Uboot刷入，如果没有适配的包就无法刷openwrt。

- 通过Uboot的网络界面刷入Factory包，随后就可以在后台（如192.168.1.1）进入openwrt的管理界面。

## 在ubuntu上单独编译openwrt的ipk包

这里以ubuntu环境为例，我们假设你有一台虚拟机或者WSL。

> `注意编译不能使用Root用户！`

随后安装编译依赖的各个包：

    sudo apt update
    sudo apt install -y \
      ack antlr3 asciidoc autoconf automake autopoint binutils bison build-essential \
      bzip2 ccache clang cmake cpio curl device-tree-compiler diffutils diffstat findutils flex gawk \
      gcc-multilib g++-multilib git gettext gperf grep haveged help2man intltool \
      libelf-dev libfuse-dev libgmp3-dev libgl1-mesa-dev libgraphene-1.0-dev libglib2.0-dev \
      libltdl-dev libmpc-dev libmpfr-dev libncurses-dev libpython3-dev libreadline-dev libssl-dev \
      libtool lrzsz make mesa-common-dev msmtp ninja-build p7zip p7zip-full patch pkgconf \
      perl python-is-python3 python3 python3-dev python3-distutils-extra python3-pip python3-pyelftools \
      python3-setuptools qemu-utils rsync scons squashfs-tools subversion swig texinfo uglifyjs \
      upx-ucl unzip vim wget gnu-which xmlto xxd zlib1g-dev genisoimage llvm llvm-runtime docutils-common \
      ecj fastjar java-wrappers libeclipse-jdt-core-java libgnutls-dane0t64 \
      libgnutls-openssl27t64 libgnutls28-dev libidn2-dev libp11-kit-dev libtasn1-6-dev libtasn1-doc \
      libunbound8 libyaml-dev lld lld-18 nettle-dev python3-docutils python3-ply python3-roman re2c

随后下载我们刷入openwrt的对应的SDK包，如

    git clone https://github.com/immortalwrt/immortalwrt.git

下载和安装仓库信息

    ./scripts/feeds update -a
    ./scripts/feeds install -a

下载并选中我们需要编译的包,这里以inyn为例：

    git clone https://github.com/diredocks/openwrt-inyn.git ./package/inyn
    make menuconfig

在 `menuconfig` 的命令行界面中，选中 `Network -> inyn` 将其首部调整为 `<M>` 表示按需编译，最后选中 `Save -> OK -> Exit` 保存配置信息，然后 `Exit` 退出配置。

编译 inyn 软件包

    make package/inyn/compile V=s
    ## 如果不行则需要先编译工具链，即为 make j=4 ，j为CPU核数

## Github Actions 编译OpenWrt

Github为我们提供了免费的E5主机用来编译。

- 首先Fork这个仓库，可以看到有许多现成的配置，在顶栏actions里面可以直接启动一个Workflow来编译。

- 大体架构是选择源码 -- 机型 -- 版本 -- 插件/主题 -- 配置（IP/密码/Hostname/编译者），由一个config文件管理，这个文件在前面也提到过，可以在本地生成并上传；

- 想要什么插件可以直接git clone过来原仓库，如果你想要添加其他架构和设备，这里使用templet里面的init.toml来创建，按照类似的格式填好；

- 在actions里面运行produce，注意这需要GitHub Personal Access Token (PAT)；如果没有，必须先添加：

- 打开 GitHub，进入GitHub Developer Settings点击 “Generate new token (classic)”，勾选所需权限（最关键的是 repo 和 workflow）：✅ repo（所有子权限）✅ workflow✅ read:packages Token 过期时间：选择 “No expiration”（不过期），否则过期后需要重新生成。点击 “Generate token” 复制 Token（只显示一次，一定要保存好！）

- 然后添加 PRODUCE_DEVICE 到 GitHub Secrets， 首先进入你的 GitHub 仓库，`依次进入：Settings（设置）- Secrets and variables-Actions-New repository secret 名称为PRODUCE_DEVICE`，值为粘贴刚刚复制的 GitHub Token，点击 “Add secret” 完成添加。

- 随后`在actions里面运行produce`，完成后即可出现新架构的编译按钮.

## 常用命令:

    # 更新软件列表
    opkg update

    # 更新所有 LUCI 插件
    opkg list-upgradable | grep luci- | cut -f 1 -d ' ' | xargs opkg upgrade

    # 如果要更新所有软件，包括 OpenWRT 内核、固件等
    opkg list-upgradable | cut -f 1 -d ' ' | xargs opkg upgrade

> 新版本的openwrt（24.10）已经改用APK包管理器。

## 常用科学插件

特性 | HomeProxy | OpenClash | Passwall | ShellClash
--- | --- | --- | --- | ---
核心 | Sing-box、Xray | Clash | Xray、Sing-box | Clash、Xray、Sing-box
UI 管理 | ✅（Web UI、桌面端 GUI） | ✅（OpenClash Web UI） | ✅（Luci Web UI） | ❌（Shell 终端管理）
适用场景 | 性能较好,但分流设置复杂 | 适用于clash系,机场首选 | 操作简单,分流完善,但对路由器性能要求较高 | 没有UI界面，性能最好，支持完善，可以通过clashapi安装UI

## 校园网多设备防检测

常见检测方法：

- TTL检测法 解法：插件统一修复或使用桥接；使用kmod-iptables-ipot模块；
- User-Agent 解法：统一经过singbox代理或使用UA2F/UA3F；
- 时间戳检测法 解法：统一NTP服务器；

高性能开销检测方法：

- IP-ID检测法 解法：UDP over TCP或rkp-IPid；
- Flash cookie 解法：内置防火墙组件；
- DPI检测法 深度包检测特征值 解法：代理协议；

> 高性能开销的检测方法会浪费大量性能，一般很少有学校这么做。IP-ID和Flash检测法如今已经不多见。

TTL修复:

    依赖包
    opkg install kmod-nft-core kmod-nft-bridge kmod-nft-net kmod-nft-offload kmod-nft-nat

    首先检查 mangle 表是否存在
    nft list tables

    创建 mangle 表（如果不存在）
    nft add table ip mangle

    创建 POSTROUTING 链（如果不存在）
    nft add chain ip mangle POSTROUTING { type nat hook postrouting priority 0 \; }

    添加 TTL 规则
    nft add rule ip mangle POSTROUTING ip ttl set 64

    检查规则是否生效
    nft list table ip mangle

## Openwrt改AP模式

有时候我们使用X86做主路由，想让无线路由器只起到发射信号的作用，就可以将其改为AP模式，一般步骤为：

- 更改lan地址，将lan口地址改到主路由下的一个IP;
- 关闭DHCP服务；
- 关闭WAN口；
- 关闭防火墙的禁止转发规则，全部允许；
- 将X86主路由的网线插到AP的任意一个LAN口。

## 🔗

- Openwrt wiki
- OpenWrt在线定制编译
- openwrt luci 页面无法访问 问题排查
- 超详细，多图，简单，OpenWRT 设置，IPV6配置
- 保姆级-光猫改桥接-路由拨号-openwrt端口转发

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