耿雨嵐

摘 要 路由器是網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，路由協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)支撐。應(yīng)用linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，實現(xiàn)路由器的功能，對于學(xué)習(xí)和應(yīng)用路由交換技術(shù)有很大的幫助。文章首先介紹linux操作系統(tǒng)、靜態(tài)路由和動態(tài)路由技術(shù)，然后分析linux內(nèi)核的路由轉(zhuǎn)發(fā)，最后通過簡單網(wǎng)絡(luò)實例，說明路由配置實踐過程。

關(guān)鍵詞 linux系統(tǒng)；路由選擇；路由轉(zhuǎn)發(fā)；路由配置

中圖分類號 TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）225-0090-02

1 概述

Linux與其他操作系統(tǒng)相比，具有開放源碼、沒有版權(quán)、技術(shù)社區(qū)用戶多等特點，開放源碼使得用戶可以自由裁剪，靈活性高，功能強(qiáng)大，成本低。尤其系統(tǒng)中內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐渲镁涂蓪崿F(xiàn)路由器的功能。這些特點使得Linux 成為開發(fā)路由交換設(shè)備的理想開發(fā)平臺。

路由器工作在OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層，主要工作就是數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)和路由處理。數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)用來在子網(wǎng)間傳送數(shù)據(jù)報文，路由處理創(chuàng)建和維護(hù)路由表，實現(xiàn)路由選路。路由選路就是選擇到達(dá)目的地的最佳路徑，實現(xiàn)路由處理就需要利用路由協(xié)議和路由選擇算法。路由轉(zhuǎn)發(fā)負(fù)責(zé)在最佳路徑上傳遞IP分組。不同的路由協(xié)議，用于不同的應(yīng)用場合，路由選擇方式分為靜態(tài)路由和動態(tài)路由。

1.1 靜態(tài)路由

由網(wǎng)絡(luò)管理員采用手工配置路由數(shù)據(jù)的方式稱為靜態(tài)路由，路由器獲取非直連網(wǎng)段的路由信息，不需要自己選路。靜態(tài)路由減少控制的流量和開銷，提高安全保密性，不易產(chǎn)生環(huán)路，工作比較穩(wěn)定；配置簡單，對路由器性能要求不高；利用靜態(tài)路由可實現(xiàn)冗余備份和路由的精確控制。靜態(tài)路由適用于規(guī)模小、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚a(chǎn)生變化時，需要再次手工進(jìn)行配置和調(diào)整路由信息，不能自動生成路由表。

1.2 動態(tài)路由

動態(tài)路由是指由路由器通過動態(tài)路由協(xié)議，路由器之間相互通信，自動傳遞和配置路由信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時，重新計算路由，并擴(kuò)散新的路由信息。通過路由協(xié)議擴(kuò)散后，其他路由器自動更新和維護(hù)路由信息。常用的動態(tài)路由協(xié)議包括路由信息協(xié)議（RIP）、開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）等。

通過動態(tài)路由協(xié)議，引發(fā)各路由器更新各自的路由表，自動地反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，不需要網(wǎng)絡(luò)管理員手工干預(yù)，適用于規(guī)模大、拓?fù)鋸?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。同時帶來一些缺點，因為計算量大占用了CPU資源，動態(tài)交互增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

1.3 試驗路由選擇分析

通過建立真實的試驗網(wǎng)絡(luò)的方式對網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行研究，是比較全面準(zhǔn)確的方法。但由于成本和空間的限制，采用模擬網(wǎng)絡(luò)的方法也比較常用。模擬網(wǎng)絡(luò)中的路由包括動態(tài)路由和靜態(tài)路由，動態(tài)路由需要加載運行路由協(xié)議軟件（比如RIP、OSPF等），對于現(xiàn)有的試驗環(huán)境有困難。同時由于靜態(tài)路由模擬效率高，對于學(xué)習(xí)提高對于路由的理解有很大的幫助。綜合考慮，本試驗采用linux系統(tǒng)計算機(jī)模擬真實路由設(shè)備的方法進(jìn)行試驗，主要集中在靜態(tài)路由的應(yīng)用。

2 linux系統(tǒng)內(nèi)核的路由轉(zhuǎn)發(fā)

Linux操作系統(tǒng)嵌入了TCP/IP協(xié)議棧，協(xié)議軟件具有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能。路由轉(zhuǎn)發(fā)依賴作為路由器的主機(jī)中安裝多塊網(wǎng)卡，當(dāng)某一塊網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)包后，系統(tǒng)內(nèi)核會根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的IP地址，查詢路由表，然后根據(jù)查詢結(jié)果將數(shù)據(jù)包發(fā)送到另外一塊網(wǎng)卡，最后通過此網(wǎng)卡把數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。此主機(jī)的處理過程就是路由器完成的核心功能。

通過修改Linux系統(tǒng)內(nèi)核參數(shù)ip_forward的方式實現(xiàn)路由功能，系統(tǒng)使用sysctl命令配置與顯示在/proc/sys 目錄中的內(nèi)核參數(shù)。首先在命令行輸入：cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forwad，檢查Linux內(nèi)核是不是開啟IP轉(zhuǎn)發(fā)功能。如果結(jié)果為1，表明路由轉(zhuǎn)發(fā)功能已經(jīng)開啟；如果結(jié)果為0，表明沒有開啟。出于安全考慮，Linux內(nèi)核默認(rèn)是禁止數(shù)據(jù)包路由轉(zhuǎn)發(fā)的。在linux系統(tǒng)中，有臨時和永久兩種方法啟用轉(zhuǎn)發(fā)功能。

臨時啟用：此種方法只對當(dāng)前會話起作用，系統(tǒng)重啟后不再啟用。臨時開啟的命令格式：sysctl–w net.ipv4.ip_forward=1。

永久啟用：此種永久性的啟用IP轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過更改配置文件/etc/sysctl.conf中的語句行“net.ipv4.ip_forward=0”，修改為“net.ipv4.ip_ forward=1”，保存配置文件后執(zhí)行命令sysctl–p/etc/sysctl.conf，配置便立即啟用。

3 路由配置應(yīng)用

Linux系統(tǒng)主機(jī)必須同時安裝兩塊以上的網(wǎng)卡才能實現(xiàn)路由器功能。網(wǎng)絡(luò)由多個主機(jī)和路由器組成，主機(jī)之間通信通過多個路由器，經(jīng)過的每個路由器需知道所有網(wǎng)絡(luò)的信息。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包時，查詢路由表項將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器，最后發(fā)送到目的主機(jī)。以靜態(tài)路由方式配置如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)為例，說明配置的過程。

Linux系統(tǒng)配置靜態(tài)路由功能方法有兩種：臨時和永久起效。臨時起效方法使用命令：route add[-net|-host] 目的地[netmask子網(wǎng)掩碼][gw網(wǎng)關(guān)][metric N][[dev]接口]。如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)連接中，在作為路由器的routerA的 Linux 主機(jī)中，添加網(wǎng)絡(luò)3的路由表項，執(zhí)行命令：route add –net 193.168.1.0/24 gw 192.168.0.1。在路由器重啟時會重新初始化路由表，在Linux系統(tǒng)中用上述命令方式添加的路由數(shù)據(jù)丟失。臨時生效的方法，一般適用于臨時做個試驗，驗證一下添加的路由是否起作用。

永久生效的方法是修改靜態(tài)路由配置文件。本文采用的試驗以RHEL 6.0系統(tǒng)為例，描述修改配置文件過程。RHEL 6.0系統(tǒng)的靜態(tài)路由配置，保存在文件/etc/sysconfig/ network-scripts/route-interface中（interface 指網(wǎng)絡(luò)適配器）。配置參數(shù)的命令格式：IP地址/掩碼長度 via 網(wǎng)關(guān)地址dev網(wǎng)絡(luò)接口。

配置步驟如下：

1）分別在路由器A和路由器B的兩個網(wǎng)絡(luò)接口上設(shè)置如圖所示的IP地址，不需要配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)；

2）分別在路由器A和路由器B上使用systcl命令，啟用linux內(nèi)核的IP包轉(zhuǎn)發(fā)功能；

3）在路由器A上網(wǎng)絡(luò)1連接eth0接口，在配置文件/etc/sysconfig/network-scripts/ route-eth0 中添加內(nèi)容：193.168.1.0/24via 10.10.10.254 deveth1；

4）在路由器B上網(wǎng)絡(luò)3連接eth1接口，在配置文件/etc/sysconfig/network-scripts/routeeth1中添加內(nèi)容：192.168.0.0/24via 10.10.10.1 deveth0；

5）執(zhí)行命令：service network restart，使添加的靜態(tài)路由起作用；

6）將網(wǎng)絡(luò)1中的計算機(jī) 1的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為連接路由器A接口的IP 地址192.168.0.1；將網(wǎng)絡(luò)3中的計算機(jī)2的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為連接路由器B接口的IP 地址193.168.1.1。

通過以上步驟完成配置網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)配置完成后，通過ping 命令測試網(wǎng)絡(luò)的連通性和路由配置是否正確。

參考文獻(xiàn)

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