本文介紹了基于OpenVPN對RAK工業LPWAN網關的遠程管理。在部署的服務器上創建虛擬專用網絡（VPN），網關和任意數量的客戶設備（比如：PC和電話）都可以通過公共IP地址連接到此虛擬專用網絡。這樣可以實現使用網關所支持的任意回程連接選項（以太網、Wi-Fi、LTE）。

RAK系列網關引用了開源的OpenVPN協議，支持將LoRaWAN網關通過加密的OpenVPN隧道接入到OpenVPN網絡中，同時解決了通信加密和網關維護管理問題。對于支持VPN功能的LoRaWAN網關，我們就可以利用VPN來對LoRaWAN網關進行遠程的管理和維護，并且，由于VPN本身的保密特性，對網關的這種遠程管理和維護過程可以是加密和安全的。

• OpenVPN 服務器部署
• OpenVPN 管理客戶端的設置
• OpenVPN 客戶端在LoRa網關上的設置

#網絡拓撲

下面為虛擬局域網的網絡拓撲。

在實際應用中，需要使用到多個LoRa網關（圖中僅以4個網關示例），并且每個網關布置在不同的位置，相隔可能比較遠。這就需要一臺必須滿足可使用公共IP訪問的Linux主機作為OpenVPN服務器。

另外還需要有一臺LoRa網絡服務器，LoRa網絡服務器承擔的是正常的LoRa網絡中用于接收網關發送的數據和用于給網關下發指令的角色。網絡維護PC則是用戶的電腦，用于基于VPN功能來對散布到各地的LoRa網關進行管理和維護。

#OpenVPN 服務器部署

在OpenVPN 服務器部署前，請確保已創建運行Ubuntu Server 18.04 LTS系統的AWS EC2實例。如果為未創建，請參考Amazon Web服務配置章節。

若已完成上述實例配置操作，請執行以下命令：

1、安裝OpenVPN。

sudo apt install openvpn -y

2、下載證書管理工具套件：Easy RSA。

wget https://github.com/OpenVPN/easy-rsa/archive/v3.0.6.tar.gz -O easyrsa.tar.gz

3、初始化Easy RSA，生成CA證書和服務器證書。

• 解壓easyrsa并將其復制到文件夾“/etc/openvpn/easyrsa/”

sudo mkdir -p /etc/openvpn/easyrsa 
tar zxvf easyrsa.tar.gz 
sudo cp -rf easy-rsa-3.0.6/easyrsa3/* /etc/openvpn/easyrsa/

• 初始化pki。

cd /etc/openvpn/easyrsa
sudo ./easyrsa init-pki

• 生成CA證書。

sudo ./easyrsa build-ca

注意：此過程需要設置密碼，請妥善保存此密碼。

• 生成服務器證書。

sudo ./easyrsa build-server-full server nopass

• 生成DH(Diffie-Hellman)參數文件。

sudo ./easyrsa gen-dh

• 生成crl.pem文件。

sudo ./easyrsa gen-crl

4、生成OpenVPN服務器配置文件并啟動OpenVPN服務器。

• 創建OpenVPN服務器配置文件路徑，文件路徑必須為：

sudo mkdir -p /etc/openvpn/server

• 創建并編輯配置文件：

sudo nano /etc/openvpn/server/config.ovpn

配置信息：

# OpenVPN服務器
cd /etc/openvpn/server
daemon
dev tap
proto udp

#要綁定的本地私有IP地址。
local private_address 
port 1194

server-bridge 10.0.8.1 255.255.255.0 10.0.8.11 10.0.8.100
ifconfig-pool-persist ip_pool.txt
up interface-up.sh
client-to-client
keepalive 10 120
comp-lzo
user root
group root
persist-key
persist-tun
cipher AES-256-CBC
ca /etc/openvpn/easyrsa/pki/ca.crt
cert /etc/openvpn/easyrsa/pki/issued/server.crt
key /etc/openvpn/easyrsa/pki/private/server.key
dh /etc/openvpn/easyrsa/pki/dh.pem
crl-verify /etc/openvpn/easyrsa/pki/crl.pem

status /var/log/openvpn-status-server.log
log /var/log/openvpn-server.log
verb 3
script-security 2

注意：將本地私有IP地址（配置信息中的private_address）更改為AWS實例的私有IP地址。

注意：在AWS安全組中為UDP端口1194添加入站規則。

編輯完成后，“Ctrl+X”退出編輯，在彈出的詢問信息中，鍵入字母“Y”保存編輯信息，然后按“Enter”鍵退出編輯界面。

• 創建虛擬TAP接口，并編輯interface-up.sh。

sudo nano /etc/openvpn/server/interface-up.sh

• 將以下內容編輯到interface-up.sh文件中。

#!/bin/sh
/sbin/ifconfig $1 10.0.8.1 netmask 255.255.255.0 broadcast 10.0.8.0

• 執行以下命令使腳本文件可執行。

sudo chmod +x /etc/openvpn/server/interface-up.sh

5、啟動OpenVPN。

• 啟動運行在實例上的OpenVPN，請執行以下命令。

sudo systemctl start openvpn

• 執行以下命令以啟動TAP接口。

sudo openvpn --config /etc/openvpn/server/config.ovpn

注意：如果需要OpenVPN自動執行配置文件，將config.ovpn重新命名為config.conf并放置在文件夾“/etc/openvpn”下。

cd /etc/openvpn/server
sudo mv config.ovpn /etc/openvpn/config.conf

這樣，如果操作系統重啟，OpenVPN將自動加載TAP接口。

查看OpenVPN服務是否啟動，可執行如下命令。

service openvpn status

6、檢查TAP0接口是否啟動，執行以下命令。

ifconfig tap0

如果TAP0接口已啟動并正在運行，可看到如下輸出。

tap0: flags=4163  mtu 1500
        inet 10.0.8.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.8.0
        ether 3a:37:f6:5a:bb:32  txqueuelen 100  (Ethernet)
        RX packets 45125  bytes 8292906 (7.9 MiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 16611  bytes 2205218 (2.1 MiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

#OpenVPN 管理客戶端設置

1、生成OpenVPN服務器客戶端認證。

cd /etc/openvpn/easyrsa
# ./easyrsa build-client-full <客戶端名稱> nopass
sudo ./easyrsa build-client-full managment nopass

# 更新認證控制文件
sudo ./easyrsa gen-crl

注意：上述代碼中的“managment”為客戶端PC的名稱，請根據實際需求修改。

2、OpenVPN客戶端配置文件路徑。

注意：

以下列表是配置文件及其對應的名稱。

• = CA 認證
• = 客戶端認證
• =客戶端密鑰

認證配置文件位置

• CA認證：

/etc/openvpn/easyrsa/pki/ca.crt

• 客戶端認證：

/etc/openvpn/easyrsa/pki/issued/{client_name}.crt

• 客戶端密鑰：

/etc/openvpn/easyrsa/pki/private/{client_name}.key

3、在PC上打開文本編輯器，將以下模板內容復制到文本中。

dev tap
client
remote public_address 1194
proto udp
nobind
auth-nocache 
cipher AES-256-CBC
resolv-retry infinite

persist-key
persist-tun

remote-cert-tls server

comp-lzo
verb 3

#從OpenVPN服務器的/etc/openvpn/easyrsa/pki/ca.crt中復制

-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----


# 客戶端認證PEM
# 從OpenVPN服務器的/etc/openvpn/easyrsa/pki/issued/managment.crt中復制


-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----


# 客戶端密鑰PEM
# 從OpenVPN服務器的/etc/openvpn/easyrsa/pki/private/managment.key中復制

-----BEGIN PRIVATE KEY-----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-----END PRIVATE KEY-----

注意

• 將遠程IP地址（public_address）修改為AWS實例公用IP。
• 將上述認證配置文件路徑中的認證文件內容復制到模板對應的認證內容位置。

4、將文件保存命名為management_client.ovpn。

5、OpenVPN PC客戶端。

• 下載并安裝OpenVPN客戶端 。
• 啟動OpenVPN GUI客戶端。可在任務欄中看到如下圖標。

• 右擊“Import file”，選擇導入配置文件并打開“management_client.ovpn”文件。

• 再次右擊圖標進入OpenVPN菜單，單擊“Connect” (它不會自動啟動)。

圖中OpenVPN客戶端圖標變為綠色，表示已成功連接。在Ubuntu控制臺執行以下命令可以查看當前連接到OpenVPN服務器的客戶端及其對應的IP地址。

sudo nano /etc/openvpn/server/ip_pool.txt 

圖中只顯示了一個客戶端及其IP地址。此客戶端是連接到OpenVPN服務器的PC。如果配置好網關，網關也會顯示在其中。

#OpenVPN 客戶端在LoRa網關上的設置

網關密鑰生成的步驟和管理客戶端密鑰生成步驟除了客戶端名稱（client-name）這一參數不同，其他均相同。

生成網關OpenVPN客戶端認證及認證配置文件，可參考OpenVPN 管理客戶端設置中的步驟1~2。

注意：

切記將客戶端名稱“management”修改為網關名稱，比如rak7258-001。

認證生成單獨的文件后，將文件內容導入到網關的OpenVPN客戶端部分。

1、通過Web UI在本地登錄網關 。

• 訪問Web UI，須確保本地網絡可以訪問并連接到網關
• 在左側導航樹中，進入“Services> OpenVPN Tunnels”。在參數配置框中，輸入OpenVPN Tunnels的名稱。在下拉菜單中選擇“Custom Openvpn Configuration”。

• 完成后單擊“Add”。
• 在“Configuration”窗口中，將上述已創建客戶端配置文件中的內容復制到此窗口中，單擊“Save 和 Apply”。如下圖所示：

• 在“OpenVPN Tunnels”窗口中，將“Enable”開關打開，單擊“Save & Apply”。完成網關側的配置，此過程可能需要幾分鐘才能完成。

• 在OpenVPN服務器上的客戶端列表文件中再次檢查網關的IP地址。

sudo nano /etc/openvpn/server/ip_pool.txt 

如上圖，網關的IP地址已顯示在文件中的第二行。

2、遠程登錄網關。

現在可使用OpenVPN服務器分配的IP地址（如上圖中的IP地址10.0.8.12）遠程登錄網關。這可用于SSH2連接、Web UI（通過瀏覽器），以及許多其他應用程序。