Labo virtuel personnel – deuxième partie : installation de pfSense

Cette machine virtuelle pfSense va être le pivot et le cœur du réseau de notre environnement. On s’arrête ici à son installation ; dans des tutos ultérieurs nous pourrons découvrir toutes les fonctionnalités de cette distribution pour la gestion et la protection des réseaux.

Image ISO d’installation

Première chose, il faut récupérer l’image ISO d’installation de pfSense CE (Community Edition), dernière version, pour architecture x64 (AMD64).

NB : Il ne faut pas choisir l’image pour clé USB dont le fonctionnement est différent ; on pourra en revanche utiliser ce format pour un déploiement sur une machine physique notamment.

L’URL de téléchargement est : https://www.pfsense.org/download/

Téléchargement de l’image ISO sur le site de l’éditeur Netgate

L’image récupérée est de la forme : pfSense-CE-2.x.x-RELEASE-amd64.iso.gz Il est recommandé de vérifier la signature SHA256 de l’image, à l’aide d’un outil comme hashcheck par exemple :

l’outil Hashcheck ajoute un onglet sur les propriétés d’un fichier pour le calcul des empreintes.

Cette image est compressée au format gzip (.gz), il faut un outil tel que 7zip pour en extraire le fichier image ISO final :

L’utilitaire 7zip est un excellent outil, libre, pour manipuler les archives sous de nombreux formats.

Création et configuration de la VM

Depuis VirtualBox, taper CTRL+N (ou menu Machine / Nouvelle), nommer la VM pfSense et choisir le type FreeBSD x64 (pfSense est en effet une distribution de FreeBSD) :

La première étape de création d’une VM, avec la nouvelle interface de la version 7 de VirtualBox.

On lui octroie ensuite (ce qui doit correspondre aux propositions par défaut) :

  • 1024 Mio de RAM,
  • 1 cœur CPU
  • Un disque dur (type VDI) dynamiquement alloué de 16 Gio.
Choix de la RAM allouée et du nombre de cœurs CPU
Création d’un nouveau disque virtuel au format VDI. A noter que l’espace demandé n’est pas provisionné sur le disque physique, il le sera au fur et à mesure (ce qui réduit les performances, mais ici ce n’est pas crucial).

La machine est maintenant créée, nous allons finalier la configuration, puis lancer l’installation.

Configuration de la VM

Cliquer sur le bouton « Configuration » pour faire apparaître les paramètres de la VM. On désactive les ressources audios parfaitement inutiles :

On désactive l’interface audio.

Les ports série et USB doivent être désactivés, car ils ne sont pas non plus utiles pour notre cas :

Désactivation des interfaces USB ; les interfaces port série ne sont pas activées par défaut.

Configuration de l’interface réseau WAN

Dans la rubrique « réseau », nous allons configurer deux interfaces. Une première correspond à la partie WAN de pfSense, l’accès à Internet, que l’on obtient par pontage (bridge) d’une interface existante sur la machine hôte, soit par le mode « NAT » proposé par VirtualBox, qui permet d’ajouter une isolation supplémentaire par rapport au réseau réel.

Si l’on souhaite par la suite rendre le pfSense « visible » sur Internet, il est préférable de choisir le mode bridge. Dans ce mode, il faudra sélectionner l’interface physique associée (et on préfèrera une interface filaire plutôt que Wi-Fi).

Le mode NAT permet quant à lui d’accéder à Internet sur des machines hôtes qui sont sur un réseau assez sécurisé : en effet, le pare-feu amont ne « voit » que la machine hôte, qui « partage sa connexion » avec la VM.

Ici, nous allons utiliser le mode NAT, qui permet en plus de ne pas avoir à choisir l’interface physique parente. Il est toujours possible bien sûr de modifier ensuite pour utiliser le mode pont (bridge) :

L’interface 1 de la VM est connectée en mode NAT. Avec VirtualBox, on ne dispose que de quatre interfaces réseau maximum.

Configuration de l’interface LAN

La seconde interface réseau correspond au côté LAN de pfSense ; on l’associe à un réseau local interne (qu’on appellera donc LAN) sur lequel nous pourrons connecter nos autres équipements virtuels. Notons qu’il est possible ici de visualiser et même de renouveler l’adresse MAC de l’interface virtuelle :

La seconde interface réseau, connectée sur un réseau interne virtuel, appelé « LAN ».

Installation de pfSense

La machine est prête, on clique sur OK, et on la démarre :

L’écran d’accueil de l’installateur pfSense

Pour notre installation plutôt standard, il suffit d’accepter les options proposées par défaut.

NB :  Il n’est pas utile de configurer un clavier français lors de l’installation, car au démarrage suivant, le clavier est de nouveau en mode QWERTY (à moins que ce bug ne soit corrigé dans le futur)

Attention à bien sélectionner le disque de destination avec la barre d’espacement :

On sélectionne l’emplacement de stockage. pfSense utilise ZFS qui permet notamment d’utiliser plusieurs disques et de gérer nativement la redondance (RAID).

Et on confirme sans hésiter :

L’installation va supprimer tout le contenu du disque. On est prévenu !

Attention pour la phase finale : afin d’éteindre la machine, plutôt que la redémarrer, on va utiliser le Shell pour lancer la commande « init 0 » (attention, la disposition du clavier est QWERTY) :

On demande l’ouverture du Shell Unix…
… pour éteindre la VM.

La VM s’éteint.

On supprime le lecteur optique devenu inutile :

Suppression du lecteur optique de la VM, qui n’est plus utile.

On relance la VM pfSense, la console affiche toute la séquence de démarrage, jusqu’à cet écran :

Le menu principal de pfSense (sur l’accès console primaire).

Affectation des interfaces (si besoin)

De façon générale, pfSense aura automatiquement affecté chaque interface à son rôle : WAN (sur l’interface NAT) & LAN (sur l’interface en réseau interne)

En cas de problème, ou de doute, il est possible de relancer cette affectation, avec l’option 1 de la console :

La gestion des interfaces en mode console. On peut également ici configurer des VLAN (nous n’en aurons pas besoin dans notre environnement).

Les interfaces disponibles sont identifiées par leur adresse physique MAC, et leur nom dans le système FreeBSD (em0 et em1 dans notre cas).

On ne souhaite pas mettre en place des VLAN ici, on répond : N ; puis on affecte les interfaces à leur rôle, WAN ou LAN :

attention, le clavier est toujours en QWERTY ! et le verrouillage numérique n’est probablement pas activé par défaut.

A propos de la console pfSense

La console permet d’effectuer des opérations de base pour pfSense, notamment :

  • Redémarrer (5)
  • Arrêter (6)
  • Affecter les interfaces (1)
  • Configurer les interfaces (2)
  • Lancer une mise à jour du système (13)
  • Réinitialiser les réglages par défaut (4)
  • Réinitialiser le mot de passe d’administration (3)

Dans la pratique, il est recommandé de protéger l’accès à ce menu console par un mot de passe (ceci se règle depuis l’interface WEB GUI que nous verrons plus loin.)

Fonctionnement de la VM en tâche de fond

Afin que pfSense tourne en tâche de fond dans notre environnement, il peut être démarré sans affichage depuis VirtualBox :

démarrage d’une VM en tâche de fond.

Dès lors, la console n’est visible que depuis la prévisualisation de VirtualBox, mais il est possible de réactiver la console en cliquant sur « afficher » :

Mais il est possible d’obtenir une console pour une telle machine.

Et de la refermer depuis le menu « fichier » de la fenêtre console :

On retire la console attachée.

Voilà, notre VM pfSense fonctionne. Sa configuration complète n’est pas réalisée, car il faut pour cela disposer d’un navigateur WEB pour accéder, par le réseau LAN, à la console WEBAdmin. Nous verrons ceci un peu plus loin, dans une section consacrée aux réglages, astuces et bonnes pratiques de sécurité avec pfSense.

La prochaine étape : construire et préparer notre machine Debian core, destinée à un usage « serveur ».

Labo virtuel personnel – première partie : présentation et installation de VirtualBox

Introduction

La version 7 de VirtualBox est sortie depuis quelques semaines maintenant. A cette occasion, je vous propose un guide pratique pour la mise en place d’un laboratoire systèmes & réseaux personnel, léger, virtuel et open source. Cette version majeure de VB apporte en effet des évolutions attendues qui confortent cet hyperviseur de niveau 2 comme une solution fiable et maintenue pour la virtualisation de systèmes.

Ce guide se veut aussi complet, précis et universel que possible, sans trop charger de détails inutiles. Il est revérifié régulièrement au gré des mises à jour des différentes solutions utilisées.

Prérequis

Pour réaliser avec succès tous ces travaux, il faut disposer d’un ordinateur équipé au minimum d’un processeur x64 (Intel ou AMD) avec 4 cœurs physiques, 8 Gio de RAM (16 étant plus confortable), un stockage de type SSD avec au minimum 100 Gio libres et une interface réseau connectée à Internet, de préférence filaire. Sur cet ordinateur hôte, qui n’est pas dédié à ce rôle d’hyperviseur, le système d’exploitation sera probablement MS Windows 10 ou 11. On essaiera d’avoir une installation la plus « propre » possible. Pour plus d’infos à ce sujet, rendez-vous à la fin de ce premier article. VirtualBox est également disponible pour les autres OS courants.

Présentation du labo virtuel

Notre objectif est donc de mettre en œuvre un environnement de travail (labo) virtuel de base pour expérimenter diverses configurations systèmes & réseaux.

Il a été conçu pour demander de moins de ressources possibles, afin d’être déployé sur un PC standard à partir de solutions open source. Pour cela on va s’appuyer sur :

  • L’hyperviseur de niveau 2 VirtualBox
  • La solution pfSense® pour le cœur de réseau (interface WAN / LAN)
  • Debian GNU/Linux pour les systèmes (un serveur en mode console et un client en mode GUI (Interface Graphique pour l’Utilisateur).

Voici le schéma logique du labo virtuel que nous aurons mis en place à la fin de ce guide :


Versions

ElémentVersion
OS hôteMicrosoft Windows 11 Professionnel
Version 22H2 (Build OS 22621.963)
VirtualBox7.0.2
pfSense2.6.0
Debian Linux11.5 (Bullseye)
XFCE4.16
Versions des différents éléments logiciels utilisés

VirtualBox : l’hyperviseur

Téléchargement et installation

VirtualBox est un logiciel hyperviseur de niveau 2, libre et gratuit, il existe pour les environnements MS Windows, Mac OS X et Linux notamment.

Rendez-vous sur : https://www.virtualbox.org/

La page d’accueil du site officiel.

Après le téléchargement propre à votre environnement, procéder à l’installation avec les options par défaut proposées.

VirtualBox Extension Pack

Télécharger également le pack d’extensions, qu’il faut lancer après avoir terminé l’installation de VirtualBox :

La page des téléchargements, avec le pack d’extensions.

Personnalisation de VirtualBox

Il peut être intéressant de personnaliser certains paramètres de VirtualBox en fonction de vos habitudes ou environnement. Voici quelques exemples.

Touche « hôte »

La touche hôte permet de redonner la main à la machine hôte lorsque le clavier et/ou la souris sont « capturés » par la machine virtuelle. Par défaut c’est la touche Ctrl droite du clavier, mais si votre clavier n’a pas cette touche ou encore si vous êtes habitués au couple Ctrl + Alt de VMWare, on peut modifier ; appuyer sur Ctrl+G ou depuis le menu « fichier », cliquer sur « paramètres », puis sur l’onglet « entrée » :

La fenêtre de réglage des préférences de VirtualBox.

Emplacement par défaut

Autre élément intéressant, l’emplacement par défaut pour enregistrer les fichiers (machines et disques virtuels) ; cette option vous permet de stocker ces fichiers qui peuvent être volumineux sur un emplacement secondaire de votre machine hôte. Il est recommandé toutefois que cet emplacement soit rapide (de type SSD notamment).

Toujours dans les paramètres :

Sélection de l’emplacement par défaut des machines et disques virtuels.

Pourquoi préférer Oracle VirtualBox à VMWare Workstation ?

Voilà une question qui revient souvent quand il s’agit de choisir un environnement de virtualisation sur PC personnel. VirtualBox n’est pas forcément une préférence, c’est ici un choix orienté vers les solutions open source. Il y a des raisons pour préférer parfois VMWare Workstation à VirtualBox (meilleure gestion de la virtualisation imbriquée et meilleure stabilité graphique notamment). VirtualBox intègre en revanche des fonctionnalités de snapshot et de clonage, qui ne sont disponibles que dans les versions payantes de VMWare Workstation.

Trucs, astuces, limites et problèmes connus

Activer les fonctionnalités de virtualisation du processeur

Les processeurs actuels de la famille x86/x64, Intel ou AMD, intègre un jeu d’instructions complémentaire pour optimiser le fonctionnement de la virtualisation sur le système d’exploitation. Ces fonctionnalités s’appellent VT-x ou AMD-v et doivent être activées dans le micrologiciel du PC (BIOS / EFI). En général, elles le sont par défaut, mais il convient de vérifier au besoin (les hyperviseurs signalent en général assez clairement quand ces fonctions ne sont pas activées).

Activer la virtualisation imbriquée sous VirtualBox

Par défaut la virtualisation imbriquée (« nested virtualization ») n’est pas active sous VB. Si l’on souhaite réaliser une VM capable elle-même de réaliser de la virtualisation, l’option existe mais elle n’est pas accessible :

L’option « Activer VT-x/AMD-V imbriqué » est grisée, non accessible.

Pour l’activer, il faut utiliser la ligne de commande Windows :

> cd 'C:\Program Files\Oracle\VirtualBox'
> ./vboxmanage.exe list vms
…
"nom_de_la_VM" {xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx}
…
> ./vboxmanage.exe modifyvm "nom_de_la_VM" --nested-hw-virt on

NB : la ligne de commande Windows n’est pas sensible à la casse, mais VirtualBox l’est : respecter la casse pour le nom de la VM.

Et ainsi :

L’option « Activer VT-x/AMD-V imbriqué » est est désormais activée pour la VM.

Notons que la virtualisation imbriquée est un « montage » délicat. Depuis quelque temps, installer ProxMoxVE sous VB fonctionne, mais les VM créées sous PVE ne fonctionnent pas (c’est peut-être un bug temporaire). De même, l’installation de VMWare ESXi ne fonctionne pas.

Les VM créées sous VirtualBox se plantent au démarrage

Après une installation réussie, certaines VM après le démarrage se plantent avec des messages d’erreur système assez « dramatiques » : kernel panic et autres. Il y a plusieurs choses à faires :

1 – désactiver les fonctionnalités de virtualisation de Windows

Tapez la touche Windows + R, puis appwiz.cpl et Entrée (ceci lance le panneau de configuration, section « programmes et fonctionnalités »)

Cliquer sur « activer ou désactiver des fonctionnalités Windows » :

Dans la liste, décocher ces fonctionnalités si elles sont actives :

  • hyperV
  • plateforme de l’hyperviseur Windows
  • plateforme de machine virtuelle
  • sous-système linux

2 – désactiver l’isolation du noyau (core isolation)

Cette fonctionnalité de sécurité Windows assez récente empêche la plupart du temps VirtualBox de fonctionner correctement.

Rechercher « core isolation » dans la barre de recherche de Windows, et désactiver l’option :

La fonctionnalité d’isolation du noyau.

Et ensuite ?

Rendez-vous maintenant au prochain article pour l’installation de la première VM de notre labo : pfSense.