Linksys MX4200: Wydajny Router OpenWrt za 40 funtów

W moim poprzednim wpisie, W poszukiwaniu idealnego routera OpenWrt, omawiałem mój potencjalny przyszły router. Kiedy zacząłem dokładniej go badać, wstrzymałem się z zakupem Brume 2 i zastanawiałem się, co byłoby lepsze.

Zacząłem interesować się Brume 2, gdy rozważałem potencjalną zmianę dostawcy szerokopasmowego internetu z Virgin Media na pełne (synchroniczne) połączenie światłowodowe (CityFibre).

U dostawcy (resellera), którego obecnie biorę pod uwagę (Toob), połączenie 900/900Mbps oferowało najlepszy stosunek jakości do ceny (25 funtów miesięcznie bez podwyżek cen przez cały okres umowy). Aby jednak osiągnąć tę prędkość, muszą mi zapewnić odpowiedni sprzęt.

Zauważyłem, że większość resellerów usług CityFibre wykorzystuje urządzenia Linksys, w szczególności model MX4200 w drugiej wersji (v2). Ten model jest czasami sprzedawany pod marką Linksys Velop MX4200 (AX4200) lub pod marką dostawcy internetu jako Linksys SPNMX42, co jest po prostu przebraną wersją v2. Linksys jednak już wycofał to urządzenie z produkcji.

Jest problem z identyfikacją, która wersja MX4200 to v1, a która to v2. Wersję v2 biorę pod uwagę wyłącznie ze względu na 1 GB pamięci RAM, w przeciwieństwie do 512 MB w v1. Najłatwiejszym sposobem na odróżnienie v1 od v2 jest sprawdzenie wymiarów samego urządzenia. Jeśli Twoje urządzenie ma około 24,3 cm (9,57 cala) wysokości i 11 cm (4,45 cala) szerokości, to jest to v2 (kup). Jeśli ma 18,5 cm (7,3 cala) wysokości i 7,9 cm (3,1 cala) szerokości, to jest to v1 (nie kupuj).

Brume 2 początkowo przekonywał mnie portem WAN 2,5 Gbit, 1 GB pamięci RAM DDR4, 8 GB pamięci eMMC oraz portem USB 3.0. Wadą była jednak ograniczona liczba portów LAN, co wymagałoby ode mnie zakupu przełącznika sieciowego, aby poprawnie podłączyć wszystkie moje urządzenia.

Linksys MX4200, mimo że posiada cztery porty Gigabit Ethernet (jeden WAN i trzy LAN), wyposażony jest również w czterordzeniowy procesor (1.4GHz). W porównaniu do dwurdzeniowego procesora 1.3GHz w Brume 2, stanowi to lepszy punkt wyjścia do obsługi tak wymagających prędkości połączenia internetowego.

Obawiałem się również niewielkich wymiarów samego urządzenia Brume 2 oraz jego obudowy, która moim zdaniem nie zapewni wystarczającej wymiany ciepła dla odpowiedniego chłodzenia. Przeczytałem kilka dyskusji online, gdzie ludzie wspominali, że to urządzenie ma tendencję do nagrzewania się, a gdy tak się dzieje, wydajność, zwłaszcza ruch sieciowy, spada.

To dało mi do myślenia. Zacząłem też zadawać sobie pytania: czy faktycznie potrzebuję portu 2,5 Gbit? Żadne z urządzeń od innych sprzedawców, które oferują połączenia bliskie 1 Gbps, nie wykorzystuje portu WAN 2,5 Gbit, ponieważ nie widzą w tym korzyści, twierdząc, że generuje to jedynie dodatkowe koszty produkcji.

Zagłębiłem się w poszukiwanie informacji na temat tego, czy gigabitowy port WAN jest wystarczający dla połączenia 900/900Mbps, i wszystkie dowody wskazują na tak.

• Przepustowość Gigabit Ethernet: Port Gigabit Ethernet ma teoretyczną maksymalną prędkość 1000 Mbps.
• Narzut protokołów (Overhead): Protokoły sieciowe generują pewien narzut (dane używane do zarządzania połączeniem, sprawdzania błędów itp.). Oznacza to, że nigdy nie osiągniesz pełnych 1000 Mbps dla rzeczywistego transferu danych.
• Rzeczywiste prędkości: Dla połączenia 900/900 Mbps, gigabitowy port WAN jest zazwyczaj wystarczający, aby zapewnić prędkości bliskie tym reklamowanym. Możesz zaobserwować pewne wahania (np. w zakresie 850-950 Mbps) z powodu wspomnianego narzutu protokołów i innych czynników, takich jak możliwości Twojego komputera, serwer, z którym się łączysz, oraz ogólne przeciążenie sieci. Jest to normalne zjawisko.

Port WAN 2,5 Gbit zapewniłby większy zapas i potencjalnie pozwoliłby na konsekwentne osiąganie prędkości nieco powyżej 900 Mbps, jeśli Twoja usługa to umożliwi. Jednakże dla usługi reklamowanej jako 900/900 Mbps, port gigabitowy jest dobrze dopasowany i nie powinien stanowić wąskiego gardła, które uniemożliwiłoby Ci uzyskanie prędkości, za które płacisz.

Zasadniczo, choć 900 Mbps jest blisko praktycznej granicy portu gigabitowego o przepustowości 1000 Mbps, nadal mieści się w jego możliwościach efektywnego dostarczania tych prędkości. Dostawcy Usług Internetowych (ISP) dostarczają routery z gigabitowymi portami WAN do takich planów, ponieważ są one w pełni wystarczające.

Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe wyniki moich poszukiwań, porzuciłem pomysł, że mój następny router “musi” mieć port 2.5 Gbit (przynajmniej na razie).

Przeprowadziłem dalsze poszukiwania dotyczące procesorów, szczególnie porównując Qualcomm IPQ8174, używany w MX4200, oraz MediaTek MT7981B (Filogic 820), używany w Brume 2. Doszedłem do wniosku, że Qualcomm będzie działał dobrze, a konstrukcja urządzenia, w którym się znajduje, znacznie lepiej utrzyma wydajność pod obciążeniem (ciepłem).

Porównując procesory Qualcomm IPQ8174 i MediaTek MT7981B pod kątem zastosowania w routerze obsługującym połączenie internetowe 900/900 Mbps, zagłębiłem się w specyfikacje obu układów.

Każdy z tych procesorów wykorzystuje własne rozwiązanie do poprawy przepustowości ruchu, dzięki możliwościom sprzętowego odciążenia (hardware offloading). Główne różnice staną się widoczne w zadaniach intensywnie wykorzystujących CPU, wykraczających poza proste NAT i przekierowywanie, a także w ogólnym zapasie mocy obliczeniowej procesora (CPU headroom).

Qualcomm IPQ8174 oferuje silnik przetwarzania pakietów Qualcomm (PPE), silnik bezpieczeństwa oraz inne funkcje akceleracji sieciowej.

MediaTek MT7981B (Filogic 820) oferuje MediaTek HNAT (Hardware Network Address Translation), HQoS (Hardware Quality of Service), NPU (Network Processing Unit) oraz MediaTek FastPath™.

Oba układy w dużej mierze polegają na swoich dedykowanych silnikach sprzętowych do przyspieszania przekazywania pakietów i translacji adresów sieciowych (NAT). Oznacza to, że główne rdzenie CPU są w dużej mierze omijane dla tych rutynowych zadań, co pozwala na osiąganie wysokich prędkości przy niskim wykorzystaniu procesora.

• MT7981B został wyraźnie zaprojektowany do routingu wielogigabitowego (często spotykany w urządzeniach z portami 2.5GbE), a jego HNAT/NPU jest bardzo skuteczny.
• IPQ8174, jako część rodziny “Networking Pro” firmy Qualcomm, również posiada solidne silniki przetwarzania pakietów zdolne do obsługi prędkości gigabitowych i wyższych.

Pamiętaj jednak, że nie wszystkie opcje implementacji sprzętowych są lub będą zaimplementowane w OpenWrt.

Przy prędkości 900/900 Mbps i aktywnym odciążaniu sprzętowym, wykorzystanie głównych rdzeni CPU powinno być stosunkowo niskie w obu przypadkach. Jest to kluczowe, ponieważ pozostawia zasoby procesora dostępne dla innych zadań, które router może wykonywać.

Oba rozwiązania są odpowiednie i powinny pozwolić na osiągnięcie pełnej prędkości połączenia dla typowego użytkowania internetu, zakładając użycie dobrze zoptymalizowanego oprogramowania. W tym celu będę używał czystego OpenWrt, a nie oprogramowania dostarczanego z urządzeniami przez producentów.

Jeśli spojrzeć na surową moc CPU, Qualcomm IPQ8174 ma wyraźną przewagę dzięki swojej czterordzeniowej konfiguracji A53 o taktowaniu 1.4 GHz w porównaniu do dwurdzeniowego A53 o taktowaniu 1.3 GHz w MT7981B. Przekłada się to na w przybliżeniu dwukrotnie większą ogólną zdolność przetwarzania wielordzeniowego CPU.

Planuję utrzymywać swój VPN (albo WireGuard albo poprzez Cloudflare Zero Trust). W związku z tym, liczba rdzeni (narzutu CPU) będzie miała ogromny wpływ na prędkości, które można osiągnąć poprzez tunel.

Dodatkowe rdzenie IPQ8174 i nieco wyższe taktowanie zapewnią znacznie lepszą wydajność. Szyfrowanie i deszyfrowanie ruchu VPN intensywnie obciąża procesor i często nie może być w pełni odciążone w taki sam sposób, jak podstawowy NAT.

Ogólnie rzecz biorąc, IPQ8174 lepiej poradzi sobie z bardziej wymagającymi zadaniami kształtowania ruchu, z mniejszym wpływem na wydajność.

Mój router ma również dodane inne usługi, więc będę musiał rozważyć lepszy procesor, jeśli chcę przyjąć podejście przyszłościowe. Dodatkowa moc CPU IPQ8174 zapewnia większy zapas dla przyszłych aktualizacji oprogramowania, które mogą wprowadzać nowe funkcje, lub jeśli mój wzorzec użytkowania stanie się bardziej wymagający sprzętowo.

Oba procesory bazują na architekturze ARM64 (ARMv8), są wstecznie kompatybilne do uruchamiania 32-bitowego oprogramowania, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Biorąc pod uwagę usługi intensywnie wykorzystujące CPU, które planuję uruchomić, decyzja o wyborze MX4200 jest silniejszym rozwiązaniem.

Osobiście wolałbym wybrać MX4300 ze względu na podwojoną pamięć masową i RAM; jednakże, mam problem ze znalezieniem go na rynku brytyjskim, a import ze Stanów Zjednoczonych jest niemożliwy z powodu bardzo wysokich kosztów wysyłki.

Ponadto, Linksys MX4200, dzięki swojej szerokiej dostępności na eBayu (często jako urządzenia brandowane przez różnych dostawców), pozwoli mi nabyć go za około 40 funtów na początek, co jest kolejną zaletą w porównaniu do Brume 2.

Osobiście sugeruję zakup niebrandowanego Linksys Velop MX4200, który można kupić już od 40 funtów w CeX. Jeśli zdecydujesz się na urządzenia brandowane, bądź ostrożny, ponieważ większość z nich nie jest łatwa do odblokowania i wgrania czystego OpenWrt. Ten, który jest w miarę możliwy do opanowania, pochodzi od Community Fibre, choć nie zawsze może to być proste.

Brume 2 nie posiada możliwości Wi-Fi, co mi osobiście nie przeszkadza, ponieważ używam do tego zewnętrznego punktu dostępowego. Jednak dla innych osób, posiadanie rozwiązania all-in-one, takiego jak Linksys MX4200, będzie oczywistym wyborem.

Przypomnienie: Jeśli zdecydujesz się na MX4200, zawsze upewnij się, że kupujesz drugą wersję (v2). Zapytaj sprzedawcę i porównaj wymiary między v1 a v2, aby uniknąć późniejszych rozczarowań. Wiele urządzeń v2 nawet nie ma tego oznaczenia na etykiecie. Mój egzemplarz jednak przyszedł z wyraźnie zaznaczonym “V2” po numerze modelu na dolnej etykiecie. Wymiary powiedzą Ci jednak nieco więcej.

The Downgrade

Urządzenia Linksys nieco różnią się od innych marek ze względu na możliwość podwójnego flashowania. Efektywnie, urządzenie posiada dwie partycje na oprogramowanie układowe. Jest to ważne podczas początkowego wgrywania pliku squashfs-factory.bin. Po zainstalowaniu pierwszego oprogramowania i pomyślnym uruchomieniu urządzenia z OpenWrt, należy pamiętać o wykonaniu dodatkowych kroków i ponownym wgraniu squashfs-factory.bin na drugą partycję flash. Jeśli tego nie zrobisz, po kolejnej aktualizacji oprogramowania OpenWrt, która jest przeprowadzana w logice round-robin, oraz po ponownym uruchomieniu, router nie wystartuje. Będziesz wtedy musiał użyć metody cyklu zasilania, aby ręcznie przełączyć się na partycję, z której OpenWrt zostało pierwotnie uruchomione.

W tym celu ważne jest, aby postępować zgodnie z krokiem Flash OpenWrt to Alternate Partition. Polega to na sprawdzeniu, z której partycji OpenWrt jest aktualnie uruchomiony, wysłaniu pliku squashfs-factory.bin na router za pomocą protokołu SCP (lub wget, jeśli masz dostęp do internetu na urządzeniu), a następnie wgraniu go na drugą partycję. Na szczęście, należy to zrobić tylko raz.

Podwójny flash oferuje korzyść: możesz przygotować działające oprogramowanie na obu partycjach. Jeśli coś pójdzie nie tak z partycją podstawową, możesz po prostu przełączyć się i uruchomić router z alternatywnej.

Jednak podwójny flash wiąże się również z pewnym kosztem. Dostępna pamięć masowa na MX4200, która wynosi 512MB NAND, zostanie zmniejszona o połowę. Każda instalacja oprogramowania układowego będzie miała do dyspozycji tylko połowę całkowitej pamięci masowej na dane.

Oznacza to, że faktycznie dostępna przestrzeń dyskowa (Pamięć Masowa) na Twoim routerze wyniesie około 110MB na aplikacje, które będziesz chciał zainstalować.

Porównując to z moim routerem jednopartycyjnym, Askey RT4230W REV6 (RAC2V1K) od Spectrum (zimportowanym z USA), który dostosowałem do OpenWrt, mam dostępne prawie 354MB pamięci masowej na moje aplikacje.

Wynika z tego, że ulepszając router do nowszej technologii (procesora), otrzymuję jedną trzecią dotychczasowej pamięci masowej. Właśnie dlatego model MX4300 byłby znacznie lepszy do zakupu, gdyby był dostępny w Wielkiej Brytanii.

Na szczęście, na moim obecnym routerze zużywam tylko nieco ponad 42MB pamięci masowej. Stąd 110MB dostępnych łącznie nie będzie na razie problemem, ale lepiej mieć pewien zapas na przyszłe potrzeby.

Z dyskusji na moim innym poście, niektórzy sugerowali rozważenie NanoPi. Gdybym miał pójść tą drogą, obecnie brałbym pod uwagę wyłącznie NanoPi R6S ze względu na jego wyższość w każdym aspekcie, oferując także domyślnie trzy porty LAN (jeden natywny Gigabit Ethernet i dwa PCIe 2.5G Ethernet, każdy na oddzielnie zaprojektowanych układach sieciowych).

Jeśli szukasz opcji przyjaznej dla budżetu do użytku w sieci domowej, rozważ używanego Linksysa MX4200, w którym zmienisz oprogramowanie z Linksysa na czyste OpenWrt.

Jeśli pieniądze nie stanowią problemu lub potrzebujesz znacznie większej mocy obliczeniowej, zwłaszcza w środowisku biznesowym, to NanoPi R6S jest urządzeniem, które powinieneś wziąć pod uwagę. Jest to szczególnie istotne, ponieważ to urządzenie jest również natywnie wspierane przez najnowsze OpenWrt.