VPN-Namespaces: Implementación de VPN Site-to-Site y Remote Access

Descripción del Proyecto

Este proyecto implementa una solución completa de VPN utilizando WireGuard en un entorno containerizado con Docker. La solución incluye conectividad Site-to-Site, acceso remoto, calidad de servicio (QoS) y herramientas de seguridad con IA.

Desarrollado por: Grupo Gemini Engineering
Universidad: Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Asignatura: Redes de Comunicaciones III

Arquitectura de Red

Internet Simulada (172.18.0.0/16)
│
├── Gateway-A (172.18.0.2) ──────VPN Tunnel──────── Gateway-B (172.18.0.3)
│   │                           (10.0.0.0/24)        │
│   └── Red-A (172.16.10.0/24)                      └── Red-B (172.16.20.0/24)
│       └── Cliente-A (172.16.10.2)                     └── Cliente-B-VOD (172.16.20.2)
│
└── Cliente-Remoto (172.18.0.4)
    └── Conecta vía VPN (10.0.0.3)

Componentes de la Red

Gateway-A: Router/VPN endpoint (10.0.0.1)
Gateway-B: Router/VPN endpoint (10.0.0.2)
Cliente-A: Host en red oficina A
Cliente-B-VOD: Servidor de Video on Demand
Cliente-Remoto: Cliente VPN remoto (10.0.0.3)

Estructura del Proyecto

VPN-Namespaces/
├── docker-compose.yml           # Definición de infraestructura
├── setup_network.sh             # Script maestro de configuración
├── validate_configuration.sh    # Script de validación y diagnóstico
├── Taller_1_Reporte.md         # Reporte técnico completo
├── README.md                    # Esta documentación
├── config/                      # Configuraciones y scripts
│   ├── gateway-a/
│   │   ├── wg0.conf                # Config WireGuard gateway-a
│   │   └── setup.sh                # Script de configuración
│   ├── gateway-b/
│   │   ├── wg0.conf                # Config WireGuard gateway-b
│   │   └── setup.sh                # Script de configuración
│   ├── cliente-remoto/
│   │   ├── wg0.conf                # Config WireGuard cliente
│   │   └── setup.sh                # Script de configuración
│   ├── cliente-a/
│   │   └── setup_routes.sh   # Script de rutas
│   └── cliente-b-vod-server/
│       └── setup_routes.sh   # Script de rutas
└── vod-data/                    # Contenido servidor VoD

Inicio Rápido

Prerrequisitos

Docker y Docker Compose instalados
Sistema Linux (recomendado) o WSL2
Permisos sudo

Instalación Automática

# 1. Clonar el repositorio
git clone https://github.com/EngJuanSER/VPN-Namespaces.git
cd VPN-Namespaces

# 2. Levantar la infraestructura
docker-compose up -d

# 3. Configurar automáticamente toda la red VPN
sudo ./setup_network.sh

# 4. Validar configuración (opcional)
./validate_configuration.sh

Listo! En menos de 2 minutos tendrás una red VPN completamente funcional.

Validación Automática

El proyecto incluye un script de validación completa que verifica:

./validate_configuration.sh

Verifica automáticamente:

✅ Estado de contenedores
✅ Configuraciones WireGuard válidas
✅ Claves públicas correctamente emparejadas
✅ Conectividad de endpoints
✅ Conectividad completa Site-to-Site y Remote Access
✅ Configuración de scripts y permisos

Verificación Rápida

# Validación completa automatizada
./validate_configuration.sh

# Verificar conectividad Site-to-Site
sudo docker exec cliente-a ping -c 4 172.16.20.2

# Verificar acceso remoto
sudo docker exec cliente-remoto ping -c 4 172.16.10.2
sudo docker exec cliente-remoto ping -c 4 172.16.20.2

# Ver estado de WireGuard
sudo docker exec gateway-a wg show

Configuración Manual (Opcional)

Si prefieres configurar paso a paso o entender el proceso:

1. Configurar Gateways

# Gateway-A
sudo docker cp config/gateway-a/wg0.conf gateway-a:/etc/wireguard/
sudo docker exec gateway-a /etc/setup.sh

# Gateway-B
sudo docker cp config/gateway-b/wg0.conf gateway-b:/etc/wireguard/
sudo docker exec gateway-b /etc/setup.sh

2. Configurar Cliente Remoto

sudo docker cp config/cliente-remoto/wg0.conf cliente-remoto:/etc/wireguard/
sudo docker exec cliente-remoto /etc/setup.sh

3. Configurar Rutas entre Clientes

sudo docker exec cliente-a /etc/setup_routes.sh
sudo docker exec cliente-b-vod-server /etc/setup_routes.sh

Características Implementadas

VPN Site-to-Site

Túnel seguro entre dos redes LAN
Enrutamiento automático bidireccional
Cifrado ChaCha20Poly1305

VPN Remote Access

Cliente remoto con acceso a ambas redes
Configuración Full Tunnel
DNS personalizable

Calidad de Servicio (QoS)

Traffic Shaping: Token Bucket Filter
Traffic Policing: Hierarchical Token Bucket
Priority Queuing: Colas de prioridad PRIO

Automatización Completa

Setup automático: Un solo comando configura toda la infraestructura
Validación inteligente: Script de diagnóstico que verifica configuración
Scripts modulares: Configuración individual por componente
Instalación automática de dependencias
Verificación automática de conectividad
Infraestructura como Código (IaC)

Servidor VoD

Nginx con contenido de streaming
Pruebas de rendimiento con/sin QoS
Métricas de ancho de banda y latencia

Pruebas y Validación

Validación Automatizada

# Script de validación completa (recomendado)
./validate_configuration.sh

Este script realiza verificaciones exhaustivas:

Contenedores: Estado y conectividad
Configuraciones WireGuard: Sintaxis y parámetros
Claves públicas: Emparejamiento correcto entre peers
Endpoints: Conectividad de red entre nodos
Conectividad VPN: Site-to-Site y Remote Access
Scripts: Permisos y configuración

Conectividad Básica

# Ping entre gateways
sudo docker exec gateway-a ping -c 4 10.0.0.2

# Conectividad Site-to-Site
sudo docker exec cliente-a ping -c 4 172.16.20.2
sudo docker exec cliente-b-vod-server ping -c 4 172.16.10.2

# Acceso remoto
sudo docker exec cliente-remoto ping -c 4 172.16.10.2
sudo docker exec cliente-remoto ping -c 4 172.16.20.2

Pruebas de Rendimiento

# Test de ancho de banda con iperf3
sudo docker exec -it cliente-a iperf3 -c 172.16.20.2 -t 30

# Descarga desde servidor VoD
sudo docker exec cliente-a wget -O /dev/null http://172.16.20.2/video.mp4

# Estadísticas de QoS
sudo docker exec gateway-a tc -s qdisc show dev wg0

Estado de WireGuard

# Ver peers conectados
sudo docker exec gateway-a wg show
sudo docker exec gateway-b wg show
sudo docker exec cliente-remoto wg show

# Ver configuración
sudo docker exec gateway-a cat /etc/wireguard/wg0.conf

Seguridad

Características de Seguridad

Cifrado moderno: ChaCha20Poly1305
Autenticación: Claves públicas Curve25519
Perfect Forward Secrecy: Rotación automática de claves
Firewall integrado: iptables configurado automáticamente

Claves de Configuración

Las configuraciones incluyen claves pre-generadas para fines educativos. En producción:

# Generar nuevas claves
wg genkey | tee private.key | wg pubkey > public.key

QoS y Rendimiento

Configuraciones de QoS Disponibles

# Traffic Shaping - Limitar a 15 Mbps
tc qdisc add dev wg0 root handle 1: tbf rate 15mbit burst 32kbit limit 65536

# Priority Queuing - 3 bandas de prioridad
tc qdisc add dev wg0 root handle 1: prio bands 3

# HTB - Control jerárquico
tc qdisc add dev wg0 root handle 1: htb default 30
tc class add dev wg0 parent 1: classid 1:1 htb rate 20mbit

Métricas de Rendimiento

Configuración	Throughput	Latencia	Jitter
Sin QoS	>800 MB/s	<1ms	Variable
Con QoS (15Mbps)	~14.4 Mbps	<2ms	Controlado

Troubleshooting

Diagnóstico Rápido

# Diagnóstico automático completo
./validate_configuration.sh

# Si muestra errores, revisar logs específicos
sudo docker logs gateway-a
sudo docker logs gateway-b

Problemas Comunes

WireGuard no inicia:

# Verificar permisos
sudo docker exec gateway-a chmod 600 /etc/wireguard/wg0.conf

# Revisar logs
sudo docker logs gateway-a

Sin conectividad:

# Diagnóstico completo
./validate_configuration.sh

# Verificar rutas manualmente
sudo docker exec cliente-a ip route

# Verificar firewall
sudo docker exec gateway-a iptables -L -v

Rendimiento bajo:

# Diagnóstico de configuración
./validate_configuration.sh

# Verificar QoS
sudo docker exec gateway-a tc qdisc show

# Test de conectividad directa
sudo docker exec cliente-a ping -c 10 172.16.10.10

Reconfiguración Completa

Si necesitas reconfigurar desde cero:

# Limpiar configuración
docker-compose down
docker-compose up -d

# Reconfigurar automáticamente
sudo ./setup_network.sh

# Validar nueva configuración
./validate_configuration.sh

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Licencia

Este proyecto es desarrollado con fines educativos para la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Documentación Adicional

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Name		Name	Last commit message	Last commit date
config		config
latex-report		latex-report
.gitignore		.gitignore
LICENSE		LICENSE
README.md		README.md
docker-compose.yml		docker-compose.yml
install_minimal.sh		install_minimal.sh
setup_network.sh		setup_network.sh
setup_qos.sh		setup_qos.sh
setup_security_ai.sh		setup_security_ai.sh
test_qos.sh		test_qos.sh
validate_configuration.sh		validate_configuration.sh

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