VLAN im Heimnetz

Hallo und einen entspannten Tag gewünscht ;).

Ich bin neu in der Community und möchte einen Chataustausch zur Diskussion stellen, den ich neulich mit ChatGPT geführt habe.
Meine Bitte an die Fachleute; könnt ihr bitte mal drüber schauen und ein Statement zum Ergebnis geben? Die Zielsetzung ist real und ich würde mich über einen regen Austausch freuen.

Nun zum Chat:

Die Idee: [meine Idee ;)]

Drei unabhängige VLAN (IoT, Licht und System) erstellen, die in verschiedenen Subnetzen kommunizieren und gegen Cyberattacken von außen geschützt sind. Vorhandene Hardware: Raspberry Pi 3B, Fritz!Box 7590 und ein Switch SG 200-08 von Cisco. Netzwerkstruktur: Fritz!Box IP 192.168.77.1 in der Subnetzmaske 255.255.255.0 . Des Weiteren fungiert die Fritz!Box als Internet-Router, lokaler DNS-Server und DHCP-Server im IPv4-Bereich von 192.168.77.10 bis 192.168.77.200 . Der Raspberry Pi hat derzeit die IP 192.168.77.29 und ist über LAN mit der FRITZ!Box verbunden. Der Switch ist derzeit nicht angeschlossen. Wie erfolgt die Umsetzung mit den vorhandenen Mitteln? Welche Alternativvorschläge gibt es? Stelle dazu eine detaillierte und leicht verständliche und umsetzbare Lösung in Form eines Tutorials bereit. Alle Schritte müssen nachvollziehbar und reproduzierbar sein. Zur Beachtung: Logische Brüche in Struktur und Funktionalität sind zu vermeiden!

<< ChatGPT ANFANG >>

Tutorial: VLANs einrichten für IoT, Licht und System mit vorhandener Hardware

Ziel:

Drei unabhängige VLANs (IoT, Licht und System) einrichten, die miteinander und mit dem Internet kommunizieren, jedoch logisch getrennt sind und gegen Cyberangriffe geschützt werden. Die Konfiguration erfolgt mit einer Fritz!Box 7590, einem Cisco SG 200-08 Switch und einem Raspberry Pi 3B. Die VLANs sollen über die FRITZ!Box als Gateway kommunizieren und Internetzugang erhalten. Der Raspberry Pi wird als VLAN-Router eingesetzt, um zwischen den VLANs zu routen.

Voraussetzungen:

1. Fritz!Box 7590:
Standard-IP: "192.168.77.1"
Subnetzmaske: 255.255.255.0
DHCP-Bereich: 192.168.77.10 - 192.168.77.200
2. Cisco SG 200-08 Switch:
Unterstützt VLAN-Konfiguration.
3. Raspberry Pi 3B:
Wird als Management-Tool und Gateway für bestimmte VLAN-Funktionen verwendet.
4. Netzwerkkabel:
Ausreichend für die Verbindung aller Geräte.

Netzwerkplanung

VLANs und Subnetze

o VLAN 10 (IoT):
Subnetz: 192.168.10.0/24
Beispiel-IP für Raspberry Pi: 192.168.10.1
o VLAN 20 (Licht):
Subnetz: 192.168.20.0/24
Beispiel-IP für Raspberry Pi: 192.168.20.1
o VLAN 30 (System):
Subnetz: 192.168.30.0/24
Beispiel-IP für Raspberry Pi: 192.168.30.1

Port-Zuweisung am Cisco Switch

o Ports 1-2: VLAN 10 (IoT) – untagged
o Ports 3-4: VLAN 20 (Licht) – untagged
o Ports 5-6: VLAN 30 (System) – untagged
o Port 8: Trunk-Port zum Raspberry Pi – tagged für VLANs 10, 20 und 30
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Konfiguration des Cisco SG 200-08 Switches

Grundkonfiguration

Verbindung herstellen:

• Schließe den Switch über Port 7 an deinen PC an.
• Stelle sicher, dass dein PC eine IP-Adresse im selben Subnetz wie der Switch hat (z.B. 192.168.1.100).
• Greife über einen Webbrowser auf die Verwaltungsoberfläche des Switches zu: http://192.168.1.254.
• Melde dich mit den Standardanmeldedaten an (Benutzername: cisco, Passwort: cisco).

IP-Adresse des Switches ändern:

• Navigiere zu System Management > IP Settings.
• Ändere die IP-Adresse des Switches auf eine Adresse im Subnetz der FRITZ!Box, z.B. 192.168.77.2.
• Speichere die Einstellungen und starte den Switch neu, falls erforderlich.

VLANs einrichten

VLANs erstellen:

• Gehe zu VLAN Management > Create VLAN.
• Erstelle die folgenden VLANs:
• VLAN 10: Name: IoT
• VLAN 20: Name: Licht
• VLAN 30: Name: System

Ports zuweisen:
Gehe zu VLAN Management > Port to VLAN.
Weise die Ports wie folgt zu:

• Ports 1-2: VLAN 10 – untagged
• Ports 3-4: VLAN 20 – untagged
• Ports 5-6: VLAN 30 – untagged
• Port 8: VLANs 10, 20 und 30 – tagged

PVID (Port VLAN ID) konfigurieren:
Gehe zu VLAN Management > Port Settings.
Setze die PVIDs entsprechend der VLAN-Zuweisung:

• Ports 1-2: PVID 10
• Ports 3-4: PVID 20
• Ports 5-6: PVID 30

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Konfiguration des Raspberry Pi 3B als VLAN-Router

Installation der erforderlichen Pakete

LAN-Unterstützung installieren:

• Führe den folgenden Befehl aus, um das VLAN-Paket zu installieren:

bash
sudo apt install vlan

• Lade das 802.1q-Modul:

bash
sudo modprobe 8021q

Automatisches Laden des Moduls beim Booten:

• Bearbeite die Datei /etc/modules, um sicherzustellen, dass das Modul nach einem Neustart automatisch geladen wird:

bash
sudo nano /etc/modules

Füge folgende Zeile hinzu:
8021q
________________________________________

VLAN-Interfaces einrichten

Netzwerk-Konfigurationsdatei bearbeiten:

• Öffne die Datei /etc/dhcpcd.conf, um die VLAN-Interfaces und ihre statischen IP-Adressen zu konfigurieren:

bash
sudo nano /etc/dhcpcd.conf

Beispielkonfiguration für VLANs hinzufügen:

• Füge die folgenden Einträge hinzu, basierend auf den VLANs (10, 20, 30) und den zugehörigen Subnetzen:

bash

1. Fallback auf statische IP für eth0

profile static_eth0
static ip_address=192.168.77.29/24
static routers=192.168.77.1
static domain_name_servers=192.168.77.1

1. VLAN 10 - IoT

interface eth0.10
static ip_address=192.168.10.1/24
static routers=192.168.10.254
static domain_name_servers=8.8.8.8

1. VLAN 20 - Licht

interface eth0.20
static ip_address=192.168.20.1/24
static routers=192.168.20.254
static domain_name_servers=8.8.8.8

1. VLAN 30 - System

interface eth0.30
static ip_address=192.168.30.1/24
static routers=192.168.30.254
static domain_name_servers=8.8.8.8

Netzwerkdienste neu starten:
Nach dem Speichern der Datei starte den DHCP-Dienst neu:

bash
sudo systemctl restart dhcpcd
________________________________________

IP-Routing aktivieren

Routing in der Datei /etc/sysctl.conf aktivieren:

• Öffne die Datei /etc/sysctl.conf:

bash
sudo nano /etc/sysctl.conf

Die folgende Zeile entkommentieren (entferne das # am Anfang):

bash
net.ipv4.ip_forward=1

Änderungen anwenden:

• Aktiviere die Änderung ohne Neustart:

bash
sudo sysctl -p
________________________________________

Statische Routen in der FRITZ!Box einrichten

Da die VLANs unterschiedliche Subnetze verwenden, muss die FRITZ!Box wissen, wie sie Pakete an diese Subnetze weiterleiten kann.
Melde dich bei der FRITZ!Box an (normalerweise unter "http://192.168.77.1").
Gehe zu Heimnetz > Netzwerk > Netzwerkeinstellungen > Statische Routingtabelle.
Füge für jedes VLAN eine Route hinzu:

• VLAN 10 (IoT):

Zielnetzwerk: 192.168.10.0
Subnetzmaske: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.77.29 (IP des Raspberry Pi)

• VLAN 20 (Licht):

Zielnetzwerk: 192.168.20.0
Subnetzmaske: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.77.29

• VLAN 30 (System):

Zielnetzwerk: 192.168.30.0
Subnetzmaske: 255.255.255.0
Gateway: 192.168.77.29

Speichere die Änderungen.
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Firewall-Regeln (optional)

Falls du den Zugriff zwischen den VLANs einschränken möchtest, kannst du eine Firewall wie iptables auf dem Raspberry Pi einrichten.

Installiere iptables:

bash
sudo apt install iptables

Konfiguriere Regeln, um den Zugriff zwischen VLANs zu steuern. Beispiel:

bash
sudo iptables -A FORWARD -i eth0.10 -o eth0.20 -j DROP
sudo iptables -A FORWARD -i eth0.20 -o eth0.10 -j DROP

Speichere die Firewall-Regeln:

bash
sudo iptables-save > /etc/iptables/rules.v4
________________________________________

Das Tutorial ist jetzt vollständig und deckt alle erforderlichen Schritte zur VLAN-Konfiguration des Raspberry Pi ab.

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