[linux教程] 用 Linux 打造路由器

风舞残阳

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1楼大中小发表于 2008-4-1 16:45 只看该作者

用 Linux 打造路由器

Linux作为一种新近崛起的操作系统，由于其性能稳定，源码开放及价格方面的优势而逐渐被广大用户所接受。现在Linux的主要用武之地在于服务器领域，但是，经过适当的配置之后，它还可以担当互联网的物理基石--路由器这一重要角色。

路由器是通信子网中的通信节点，每个路由器都计算并维护一张路由表，并据此指导数据报前往最佳路径中的下一站，这便是所谓的路由。这样，经过互联网上所有路由器的通力合作，数据报就能够沿着一条"最佳"路径到达目的地。在GNU软件Zebra的协助下，我们可以将Linux机器打造成一台功能完备的路由器，它能够同时支持RIPv1、RIPv2、RIPng、OSPFv2、OSPFv3、BGP-4和BGP-4等诸多TCP/IP协议。现在我们首先了解一下OSPF和BGP协议的运行模式和基本原理，然后介绍Zebra的安装配置方法，让你的Linux机器变成支持OSPF与BGP的路由器。
( z6 V0 h) [- @( L7 G
BGP/OSPF概述2 y6 \/ d+ a- k( z5 Q  U6 |& s

如今，许多公司都建有多个网络，如果这些网络的类型不尽相同，则需要用路由器进行互联。路由器是与两个或两个以上的网络连接的计算机，它根据路由协议生成并维护一个路由表，并按照该路由表中的信息转发包。这些路由器对公司内部的网络结构了如指掌，知道将分组送到目的地的全部细节，但对于其他公司的网络结构并不了解。像这样"在同一机构下管理的一系列路由器和网络"被称为自治系统(AS)。由不同机构掌管的自治系统，可以采用不同的路由选择算法；但同一自治系统内的所有路由器都使用同一路由协议，以便于自治系统内部各个路由器互换路由信息来维持相互的连通性。每一个自治系统都有一个16位的"自治系统(AS)编号"作为标志，就像IP地址一样，它是由专门机构来分配的。
! F' N" W% B8 N
自治系统内的路由器称为"内部网关"，所用的协议称为"内部网关协议"。内部网关协议大体上分为两类，一类是距离向量协议，如RIP,EIGRP协议；另一类是链路状态协议如OSPF协议。链路状态路由协议与距离向量协议的不同之处在于，采用链路状态路由协议的路由器不是交换到达目的地的距离，而是维护一张网络拓扑结构图。然后用数据库表示该图，其中的表项对应网络的一条链路。路由器根据数据库的信息计算出"最佳路由"，由此指导包的转发。当网络拓扑结构发生变化时，只需将相应纪录而非整个数据库通知其他节点。各路由器做出相应修改并重新计算路由后，就可以继续正常工作。/ N: B& G- {5 x' o# q5 w% W: t! y4 N7 k
6 s! Y: n* z$ ]! w1 I7 e0 U
因为"开放式最短路径优先协议"的文档必须公开发表，所以它是"开放式的"（Open）；又因为它采用"最短路径优先"（SPF）算法来计算一个节点到所有其它节点间的最短路径，故名为OSPF。OSPF具有支持多重度量制式和多重路径等诸多优点，因此成为因特网上推荐使用的内部网关协议，RIP却由于自身的局限性而被打入冷宫。现在，在性能上唯一能够与OSPF相匹敌的内部网关协议便是EIGRP--Cisco的一个专有协议，但OSPF的"开放"本身就是一个响亮的招牌，因为谁也不想受制于某家供应商。2 ]& q7 [" P6 q: U0 ~; y+ w3 Z5 s
; L( d& u4 E2 E6 d& k6 Z
前面提到，自治系统内的路由器不必知道其他自治系统的内部结构细节，从而有效地节约了路由器的内存和CPU时间，并提高了网络带宽的利用率。但是，如果想与其他公司（自治系统）通信时该怎么办呢？很简单，我们可以在自治系统内指定一个与其他自治系统相连的路由器为"外部网关"，通过它进入其他自治系统。该路由器使用的协议叫做"外部网关协议"，如边界网关协议（BGP）。相邻的两个网关必须首先互换"邻机探测"报文，协商是否愿意成为"邻机"。成为邻机则意味着两个自治系统同意中转双方的通信流。同意后，两个邻机互换"邻机可达性报文"，来监督他们之间的链路的工作情况。接下来便是最重要的工作，用"网络可达性报文"来交换通过各邻机所能到达的网络的信息，从而实现自治系统之间的连通性。在外部网关的眼里只由外部网关和连接他们的链路，如此以来，自治系统内的通信由内部网关处理，自治系统之间的通信交由外部网关处理--一个分级路由的景象已经展现在我们面前，实际上，因特网正是由大量自治系统组成的。
  U. Q! L% H& G  |8 c; [0 j  }( a- M
建立一个高级路由器
( u$ }* ]  e/ q3 A( B/ ]+ T
许多人对路由器感到比较陌生，事实上作为一个防火墙使用的Linux系统已经是一个路由器了，只不过还有点"简陋"而已。然而，我们的目标是用Linux打造一个"高级"路由器，它必须能够利用动态路由协议（上文提到的协议皆为动态路由协议）工作。这些协议能够使路由器互换相关信息，从而共享穿越网络时所用的那些路径--路由。这一点对于大型网络(比如Internet)而言是"异常"重要的，因为此时再用静态路由（也就是人工计算设置路由）是根本不现实的。) l+ U- `) o9 {% I% U; ?

举例来说，即使在比较理想--即不考虑路由的变化的情况下，一个边界网关协议(BGP)路由表也至少包含100,000条以上的表项。这时，手工建立这样的静态路由是难以忍受的。很明显，即使我们的网络小于Internet--比如一个大型公司网络，我们还是更加喜欢动态路由协议。0 h6 e, E$ x' k

外部网关协议BGP通常作为Internet的骨干使用，而其它的协议（如OSPF）则适于小型的互连网络。开放式最短路径优先(OSPF)协议是一个应用最广的内部网关协议(IGP)。Zebra是一个开放源代码程序包，通过它你可以在Linux上运行BGP与/或OSPF。

安装Zebra
) W) t5 O* a' V+ m& H; ^, ~
你既可以从Zebra.org网站下载Zebra的最新源程序，也能从Redhat和Debian中获得它，但不一定是最新版的。从源代码中进行软件安装，你就会发现使用的是一些普通的安装过程。简介如下：
0 d3 e) g. c- N# A

9 E! d7 m0 ]- N  ]
代码:
* }8 b* ]; A6 U0 [: B2 W: c- R, }
8 g+ O. V1 B9 s" E& q9 J1 ]7 i0 E
./configure! ]& X, P' k) }! c* [( {
make
makeinstall
6 n! s7 }: Z) X

配置脚本会搜索系统上已经安装的IP栈并且自动地设置成支持他们。当前，IP栈很可能仅仅是指IPv4，但是IPv6用户也不用担心，因为Zebra也会发现并且支持它。
3 G, g1 {7 y6 x/ k3 Z
程序安装之后，还可能必须在/etc/services中增加一些命令行。Zebra的守护程序在他们自己的虚拟终端连接(VTY)下运行，所以你的系统必须知道这些虚拟终端连接。这里是你应该增加的一些连接∶0 y4 q- M3 E' @; l# P# y

2 u  I! `- C8 E, ]% t3 A: M- w
代码:
- H# c8 P& V; n, S; l; I
. p7 `1 v2 t9 c4 G  b- Y& p( ~
zebrasrv2600/tcp#zebraservice
zebra2601/tcp#zebravty* e8 J2 b  {+ Y7 L& `
ripd2602/tcp#RIPdvty0 b6 M0 a" r, ~1 \
ripngd2603/tcp#RIPngdvty. {  M$ b+ ?: u7 i
ospfd2604/tcp#OSPFdvty
bgpd2605/tcp#BGPdvty
ospf6d2606/tcp#OSPF6dvty! b6 C* ?7 o2 e2 M* o& c# p

4 y4 g3 d2 W4 A4 l! @( t. b

配置Zebra

如果你已经熟悉CiscoIOS，那你就能在短时间内掌握Zebra，因为你会发现两者极为相似。Zebra的每个守护程序使用一个单独的VTY，这些VTY可以通过一个远程登录会话进行动态配置。所以，如果你需要设置OSPF，简单地远程登录到该Linux上2604端口；为了修改内核的路由表或设置路由协议间的再分发，你可以远程登录到端口2601，该Zebra守护程序充当内核管理器，管理其他的守护程序和系统本身之间的通信。

现在介绍如何在一个服务器上创建和运行OSPF和BGP。Zebra的守护程序运用纯文本文件储存它们的配置。对于OSPF/BGP路由器，将用到三个文件∶zebra.conf、ospfd.conf和bgpd.conf。举例来说，zebra.conf文件可能会是这样:9 W' T( e/ }( T1 `6 @) j- x( T

7 J$ u* i3 H" X3 B" P/ y) b6 \. O
$ A* s: x! ^* ?, @' x
# x5 f6 n5 L; }* h$ H$ Q: V% K
代码:

; r8 v, h) a- w5 X, E" N/ g, f
!Zebraconfigurationsavedfromvty
!2002/02/2801:46:12* E4 f- w6 q+ l5 R8 O
!
hostnameLinuxRouter/*主机名为LinuxRouter*/
passwordzebra/*口令为zebra*/
enablepasswordz3bRa/*进入特权模式时的口令为z3bRa*/
[color=#FFFFFF']0 v1 d; k; z$ c7 U$ m* ]' d. q
9 S1 Q( G" N) I5 {& s
logfile/var/log/zebra/zebra.log/*日志文件的地址*/
!
interfaceeth0/*以太接口eth0*/
descriptionInterfacetoExternalNetwork/*对接口的描述*/
ipaddress10.0.0.1/24/*该接口的IP地址*/% |5 |, [' {6 d& d4 k1 w! R
!
interfaceeth1/*以太接口eth0*/1 x  R: e- f: o+ `; w7 G* Y( ?8 Q
descriptionInterfacetoInternalNetwork/*对接口的描述*/
ipaddress192.168.66.1/24/*该接口的IP地址*/

% V& I/ P6 Z% ?
; h  B! T3 F1 g( I; o
这里的感叹号充当注解标识或分隔符。尽管存在大量不同的网络接口类型(Ethernet、ISDN等等)，但只要是Linux内核能够辨认的网络接口类型，Zebra都可以使用。: Y( z5 @- k  j6 S- @' U
3 V) l& Y+ d! s0 W; w7 l# C5 g; u1 b
子网掩码都带有网络位的位数(例如/24)，默认掩码则不然（比如255.255.255.0）。注意存在两个口令，一个用于用户模式而另一个用于特权模式。这不仅有利于向非管理员提供访问权限，而且对于创建路由服务器或者路由探测镜也是非常重要的。所有BGP管理员都知道，这些探测镜是调试路由问题的关键，因为他们能够使你就象从一个外部AS(AS代表自治系统)一样查看路由。BGP路由需要用到AS编号，AS编号是一些由ARIN(美国互联网络号码注册机构)控制的注册号码。) `, Q3 z8 s+ D, L; L
8 w" w5 T. B6 i$ Z' J+ S
下一步将启动一些必要的程序。用以下命令完成∶
) T: g6 b. h* G( t/ [$ r. I% U- Z

2 q; g  T% l& n! n2 X
代码:

: I7 l+ O3 Y. F! K7 j4 D5 |
/usr/sbin/zebra-dk" t8 [& k* @# t
/usr/sbin/ospfd-d
/usr/sbin/bgpd-d

第一个命令，启动zebra，该守护程序实际上用来更新内核的路由表。-dk告诉该程序作为一个守护程序运行(d)，它的大部分时间在后台运行。k是另外的一个选项，告诉Zebra维护所有已配置的路由。它用来保证在你测试Zebra的时候不会意外地删除路由表。一般情况下，设置路由和接口，需要将ifconfig和route这两个命令配合使用。而Zebra完全可以替代这种路由管理方式，使用起来更为简洁。/ [( M2 [9 E1 w6 m0 o
2 K$ @6 F  C9 y0 R+ N( ~$ u! m
设置OSPF# b8 A9 ?' U* s
7 a* ?; I, v* @6 f3 y  f  e2 g
至此，基本的服务已经具备，现在让我们Telnet到本地机器的2604端口，开始配置OSPF。为进入特权模式，键入enable(正如在CiscoIOS中一样)，然后键入特权模式口令。接下来，用configurationterminal命令切换到配置模式。值得一提的是Zebra也能接受命令缩写形式，这与Cisco极为相似，如configurationterminal可以简写为configt，这大大缩短了输入时间，使用起来更为方便。另外，如果输入list和?，它将显示一个当前可用命令的清单，并附有一些简略解释。除此之外，还可以键入tab用于命令的自动完成。这就是说，如果你想键入命令clock，只要键入前两个字母cl然后按tab键，机器就会自动"补全"这条命令--前提是你键入的字符足以唯一地确定这条命令。这是一个很好的功能，尤其是当你习惯于这种用法时。) S1 D- D/ X7 o+ p& A- E
" J3 i9 ^, i6 e! H) T3 X
接下来，我们还需要告诉守护程序将通过OSPF广播哪些网络以及相关的域（area）。OSPF的可伸缩性允许它支持多个域。键入routerospf开始配置OSPF，然后键入network192.168.66.0/24area0。这告诉路由器，我们将使用OSPF广播一个子网掩码为255.255.255.0的192.168.66.0网络。

在本例中，我们让eth0接口变成一个被动（passive）接口，以便使它不能发送路由更新。这对于实验是非常重要的，因为在那个方向上的其他的路由器可能监听到发送的路由更新，将接口变成一个被动（passive）接口，从而有效的避免扰乱网络的正常运行。为此，键入命令passive-interfaceeth0。如果打算将此路由器作为工作路由器使用时，就没有这个必要了。一旦你完成修改，用end命令从配置模式中退出，然后用writefile命令保存。这里是一个快照：: E" Z% Q# y' `0 C7 l8 u1 [0 s
3 E7 ?' M* d" {  z* n
3 g& J4 J3 ^- L# c- e, a- m3 _
6 n( K  S9 `3 H) c& ]! t3 U8 A3 D

代码:- x- l. n/ |( w& x, \
/ i. t; n( j' w- \$ [4 m( i

labrat:"#telnet02604/*Telnet到本地机器的2604端口*/& u3 Q% i1 u  F5 Y- k' y% N: f
Trying0.0.0.0...
Connectedto0.6 K, y) I# ^4 `+ Y! s
Escapecharacteris'^]'./*用'^]'退出该会话*/

Hello,thisiszebra(version0.84b)$ [' T- p# t9 [
Copyright1996-2000KunihiroIshiguro) y2 T/ x3 d& z; b) k" q' ]- R

UserAccessVerification
( o  j* k$ K& ?  q- x/ B( j' g
Password:/*在此键入口令，如zebra*/) e1 H) t2 [  j3 X, O: {8 U% ~
ospfd%26gt;enable/*进入特权模式*/. v/ K' w& n7 S8 S3 Z) ~$ i) [/ I, `: {
Password:/*输入特权模式口令，如z3bRa*/
ospfd#configureterminal/*从终端配置路由器*/  q! d: b. A% g& f; V
ospfd(config)#routerospf/*配置OSPF*/7 X5 i' m( n6 I* r
ospfd(config-router)#network192.168.66.0/24area0/*通过OSPF广播网络network192.168.66.0，/24指出子网掩码为24位，area0指出该网络所在的域*/
ospfd(config-router)#passive-interfaceeth0/*将eth0接口设置成一个被动（passive）接口*/7 J3 q$ A" x% i* |. G7 Y" t
ospfd(config-router)#end/*退出配置模式*/  M! k" C  g5 @1 y; A1 b
ospfd#writefile/*保存修改*/
Configurationsavedto/etc/zebra/ospfd.conf) U+ G8 T# P3 P9 x/ t

. n5 w% g4 O+ M  I
请记住，为了让OSPF或BGP在某接口上工作，那么该接口必须处于"运行"状态。为手工运行一个接口，登录到端口2601并且在该接口上执行noshut命令。

建立BGP2 L3 w% _0 z- A, M+ {' V% c

BGP与OSPF的配置大致相同。开始，打开一个远程登录会话到端口2605。之后执行configureterminal，输入routerbgp%26lt;AS#_%26gt;进入BGP配置模式。如前所述，BGP使用AS编号建立邻机关系并路由通信流。在我们的试验中，我们将使用一个范围在64512到65534之间的私有AS号码（换句话说，该号码旨在机构内部有效，而在因特网上无效）。用network命令设置由BGP广播的那些网络，如network192.168.66.0/24.。与OSPF不同的是，BGP邻机必须静态指定。如同下述∶neighbor%26lt;neighborIP%26gt;remote-as%26lt;remoteAS#%26gt;。这里是一个范例：
0 C# J- P& h- G% n" x
1 [  _8 {! X3 A9 \% B8 i% J

代码:
& V% N# b  G% |8 X8 ]& V6 O7 g/ i& g2 I
& b( F( b* P# |5 a, |) |
labrat:"#telnet026054 ]* l1 ]1 l5 c( f
Trying0.0.0.0...4 I! [( L, _% ~$ T0 e( l: j; b& n
Connectedto0.4 t4 j2 w$ S, l
Escapecharacteris'^]'.) o. y9 b) o$ B8 `) ]

Hello,thisiszebra(version0.84b)% y4 v. H6 v0 U/ z! Z  w
Copyright1996-2000KunihiroIshiguro. j# l' v5 z9 G+ {: D* d  y. I

UserAccessVerification7 L- G7 \2 E1 Y$ U# I

Password:& @6 d9 n+ z9 r) t0 s' p
bgpd%26gt;enable2 q% X1 Q: S/ k0 c9 k& ~8 |% H
Password:
bgpd#configureterminal6 l* Y. D' g: ]% _
[color=#FFFFFF']

bgpd(config)#routerbgp65530/*配置BGP，65530是自治系统编号。也就是将该系统配置成自治系统65530上的外部网关*/- U' a! \$ u  f6 x6 j
bgpd(config-router)#network192.168.66.0/24/*由BGP广播的网络*/
bgpd(config-router)#neighbor10.0.0.5remote-as65531/*静态指定自治系统65531上IP地址为10.0.0.5的路由器为本机的邻机*/
bgpd(config-router)#end: M+ p" G  a# I' q# C$ Z( e' m9 h( \
bgpd#writefile
Configurationsavedto/etc/zebra/bgpd.conf$ V9 f8 ^3 ?7 q+ _& }( e2 }

对于OSPF和BGP，有大量选项可用，限于篇幅不能在此一一介绍。对于每个协议，我建议在实际使用之前，不妨先研究一番。为此，可以参考GNUZebra文档，它会给你提供许多帮助。
1 z) H% {5 i# [* |8 C2 g. x
结束语
4 ~0 Z6 T# g8 a4 X- O* }& \! F4 q7 `
在网络中，路由通信流的方法有若干种。就路由器而论,虽然有用各种硬件可用,但是费用较高--人们自然就会想到运行一个用Linux系统构筑的功能丰富的路由器作为代替。Zebra路由守护程序已经使这一切变为现实。因为支持IPv4、IPv6和其它各式各样的协议，所以Zebra能够满足我们所有的路由需求。它还有一个好处就是，因为CiscoIOS和Zabra极为相似，如果你以前在CiscoIOS环境中工作，可以轻松的过渡到Zebra系统；同时，使用Zebra也能让你积累起丰富的类似于使用CiscoIOS路由器的经验和知识。2 V" B3 s- T* V2 _" ~' U6 Q$ J" F

作者简介：

韩波，自由撰稿人，有近十年的C语言编程经验，主要感兴趣的领域为TCP/IP协议以及Linux内核。个人认为自由撰稿人的价值在于：在不影响问题实质的前提下，用一种通俗的，易于理解的方式来阐述自己的见解。您可以通过Email:hbzzx2001@yahoo.com.cn与他取得联系。, }9 k# P8 g1 n4 @" ^# z3 J# {, J

转自：动态网制作指南www.knowsky.com

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