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标题: 简单路由 [打印本页]

作者: admin 时间: 2017-9-17 15:49
标题: 简单路由
在VyOS中，我们可以为不同的LAN创建一个以太网接口，LAN中的机器把网关设为VyOS中对应接口的ip地址，就可以得到一个简单的路由。不同LAN中的机器都可以连通。
如下图示，只要在VyOS上设置三个对应LAN的ethernet interface就完成了自动路由的第一步。

[attach]1435[/attach]

我的虚拟网络配置：

[attach]1436[/attach]

在这个实验中，使用三个vmware虚拟机：machine1，machine2和vyos。在实验中使用了两个VMnet，分别为VMnet3和5，全部为host-only模式。
整个实验的拓扑如下：

[attach]1437[/attach]

machine1只添加一个网络设备，连到VMnet5上：
machine1的配置文件（重点是把网关设为VyOS中两个接口的地址）：
machine2连VMnet3：
machine2的配置文件：
vyos要同时连接VMnet5和VMnet3，保留一个NAT模式的网卡用于透过ssh管理系统。
一开始，host-only下两个虚拟机machine1与machine2之间ping不通：
完成上述准备后，登陆VyOS进行设置：目前eth1和2并没有任何接口设置：
vyos@vyos:~$ show interfaces
Codes: S - State, L - Link, u - Up, D - Down, A - Admin Down
Interface IP Address S/L Description
--------- ---------- --- -----------
eth0 172.16.77.184/24 u/u OUTSIDE
eth1 - A/D
eth2 - A/D
lo 127.0.0.1/8 u/u
::1/128
vyos@vyos:~$
先对两个虚拟网卡进行设置：

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vyos@vyos:~$ configure
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth1 address 10.20.10.1/24
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth1 description &#39;to-m1&#39;
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth2 address 192.168.10.1/24
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth2 description &#39;to-m2&#39;
[edit]
vyos@vyos# commit
[edit]
vyos@vyos# run show interfaces
Codes: S - State, L - Link, u - Up, D - Down, A - Admin Down
Interface IP Address S/L Description
--------- ---------- --- -----------
eth0 172.16.77.184/24 u/u OUTSIDE
eth1 10.20.10.1/24 u/u to-m1
eth2 192.168.10.1/24 u/u to-m2
lo 127.0.0.1/8 u/u
::1/128
[edit]

从上面可以看到，在configure模式中可以通过run执行在普通模式中才能用的命令。
测试一下是否能ping得通machine2：

[attach]1438[/attach]

测试ping machine1：

[attach]1439[/attach]

这样一来，两台虚拟机间就通过VyOS虚拟路由实现通讯了。在这种情况下，只要VyOS设置好了端口，就可以让两个本来无法通讯的虚拟机实现通讯。
通过简单路由，可以很方便地实现host-only模式下vm的互连，这就允许我们灵活地创建不同的拓扑。
</p>静态路由

静态路由的配置比较简单，管理员可以掌控一切。无论是Cisco IOS还是Vyatta/VyOS，静态路由都需要管理员一条一条规则进行配置，静态路由的路径相对固定，如果网络拓扑改变，需要管理员再次手动设置。
静态路由默认情况下是私有的，不会与其他路由器交换信息。静态路由也是单向性的，意味着我们想让中间隔着两台路由的两台机器（m1，m2）连通，我们不仅要配置一个从m1到m2的路径，还要配置一个从m2到m1的路径，如果发现配置了路由但是ping不通，那就得检查是否有没有设置回程的路径了。
静态路由作为CCNA中的一项很基本的能力，原理和实现是足够简单的，下面将使用VyOS实现静态路由。
我们使用四个虚拟机，machine1和machine2的任何设置都不变，按照原有的设定。增加多一个vyos2虚拟机，组成一个这样的网络：

[attach]1440[/attach]

参考上面VMnet的设定，修改vyos的网络适配器设置：
对于vyos2，建议重新安装一个系统而不是直接克隆vyos。如果直接克隆，会有意想不到的错误。（安装vyos实际上用不了10分钟），这是vyos2的的设置：
进行好外部的设定后，登陆vyos，设置好eth1和2的地址（eth0用dhcp，这里忽略其设置过程）：
eth0 172.16.77.184/24 u/u manage
eth1 - u/u
eth2 - u/u
vyos@vyos:~$ configure
[edit]
设置eth1接口和其ip地址。如果想让路由真正起效，machine1必须把网关设为eth1的地址，指向节点m1：
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth1 address 10.20.10.1/24
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth1 description &#39;to-m1&#39;
[edit]
设置eth2接口，description参数说明该接口指向路由r2：
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth2 address 192.168.202.2/24
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth2 description &#39;to-r2&#39;
[edit]
vyos@vyos# commit
[edit]
vyos@vyos# save
Saving configuration to &#39;/config/config.boot&#39;...
Done
[edit]
vyos@vyos# exit
exit
检查网络接口是否已经配置完毕。检查信息是很重要的一项行动，很多问题并不是因为没掌握该技能，而是疏忽导致的。
eth1 10.20.10.1/24 u/u to-m1
eth2 192.168.202.2/24 u/u to-r2
上面是vyos的设置，设置完毕后，重启一下。
下面是vyos2的设置，设置完也同样重启一下：

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vyos@vyos:~$ show interfaces
Codes: S - State, L - Link, u - Up, D - Down, A - Admin Down
Interface IP Address S/L Description
--------- ---------- --- -----------
eth0 172.16.77.185/24 u/u manage
eth1 - u/u
eth2 - u/u
lo 127.0.0.1/8 u/u
::1/128
vyos@vyos:~$ configure
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth1 address 192.168.202.3/24
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth1 description &#39;to-r1&#39;
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth2 address 192.168.10.1/24
[edit]
vyos@vyos# set interfaces ethernet eth2 description &#39;to-m2&#39;
[edit]
vyos@vyos# commit
[edit]
vyos@vyos# save
Saving configuration to &#39;/config/config.boot&#39;...
Done
[edit]
vyos@vyos# exit
exit
vyos@vyos:~$ show interfaces
Codes: S - State, L - Link, u - Up, D - Down, A - Admin Down
Interface IP Address S/L Description
--------- ---------- --- -----------
eth0 172.16.77.185/24 u/u manage
eth1 192.168.202.3/24 u/u to-r1
eth2 192.168.10.1/24 u/u to-m2
lo 127.0.0.1/8 u/u
::1/128

重启完两个作为路由器的虚拟机后，登陆vyos，设置静态路由。在VyOS中，设置静态路由可以用这样的格式进行：
set protocols static route <目的网络> next-hop <下一个路由器的地址>/<目的机器的网关>
在Vyatta/VyOS中，大多数功能都是通过set protocols来设置的，比Cisco IOS的同功能的命令格式上复杂点，但是相对应的更加直观。
在vyos中，我设定eth1为machine1的网关，进入configure模式后，这样设定：
vyos@vyos# set protocols static route 10.20.10.0/24 next-hop 10.20.10.1 distance 1
[edit]
上面的配置的意思是：设置一条通往网络10.20.10.0/24的路径，通过10.20.10.1路由出去，默认情况下distance为1，但在笔者的实验中，静态路由中不显式指定distance也没有遇到问题。
设置向指向vyos2的路由（目的网络是192.168.10.0/24）：
vyos@vyos# set protocols static route 192.168.10.0/24 next-hop 192.168.202.3 distance 1
[edit]
上面的配置的意思是：设置一条通往192.168.10.0/24的路径，下一跳为vyos2，地址是192.168.202.3。
因为static route后面的参数是目标网络，这条路径的目的是把数据转到machine2的网络中，所以跟的参数应该是192.168.10.0而不是路由器的网络192.168.202.0。next-hop指定了下一个路由器的地址。
在vyos2上设置：
vyos@vyos# set protocols static route 192.168.10.0/24 next-hop 192.168.10.1 distance 1
[edit]
vyos@vyos# set protocols static route 10.20.10.0/24 next-hop 192.168.202.2 distance 1
[edit]
最后测试machine1与machine2的连通性：

[attach]1441[/attach]

[attach]1442[/attach]

这样就设置好一个含两个路由器的，使用静态路由的网络。

RIP

RIP是一种内部网关协议，用于AS内路由信息的传递，RIP基于DistanceVectorAlgorithms，配置这种协议后，路由器会相邻的路由器交换信息。
相比OSPF等协议，RIP协议已经显得过时了，由于RIP自身的问题，不适合在大型网络内使用。但VyOS对RIP提供了支持，那么我们也通过下面的例子操作一下吧。
在这个实验中，我们直接用静态路由中的网络，所有网络接口不变，只是没有任何静态路由的设置。

[attach]1443[/attach]

在vyos中，用前面实验的网络接口配置即可：
在设置RIP之前，先修改回环地址：
vyos@vyos# set interfaces loopback lo address 1.1.1.1/32
[edit]
在vyos上把自己负责的网络通告一下，这里是machine1所属的网络和路由器间的网络：
vyos@vyos# set protocols rip network 10.20.10.0/24
[edit]
vyos@vyos# set protocols rip network 192.168.202.0/24
[edit]
vyos@vyos# set protocols rip redistribute connected
可以看到增加了回环地址的信息：
1.1.1.1/32
::1/128
在vyos2上设置，沿用之前的网络接口：
eth0 172.16.77.185/24 u/u manage
eth1 192.168.202.3/24 u/u to-r1
eth2 192.168.10.1/24 u/u to-m2
同样像vyos一样修改回环地址后，通告自己负责的网络：
vyos@vyos# set interfaces loopback lo address 2.2.2.2/32
vyos@vyos# set protocols rip network 192.168.10.0/24
保存退出configure模式后，检查网络接口信息：
2.2.2.2/32
::1/128
在某些情况下我们需要为VyOS设置一个loopback地址，可以参考设置以太网接口一样设置，只要把ethernet改为loopback，接口名为lo就行。
最后，我们测试一下machine1和machine2的连通性(笔者在测试时发现短暂ping不通，重启两个路由虚拟机就没问题了）：
通过show configuration可以看到该配置信息（节选自vyos2）：
protocols {
rip {
network 192.168.202.0/24
network 192.168.10.0/24
redistribute {
connected {
}
如果我想删除RIP的设置，可以输入：
这会把上面show configuration中protocols花括号内的配置内容全都删掉。

OSPF

OSPF与RIP同样是一种内部网关协议，在AS内决策路由，OSPF分为v2和v3，在ipv4网络是OSPFv2协议。
在OSPF中通过Dijkstra算法计算最短路径树，与RIP不同的是，OSPF是基于链路状态的，而RIP是基于距离向量的。OSPF比RIP更加适合用在大型网络中。
在OSPF实验中，我们同样需要两个路由节点，因此，我们直接采用静态路由的网络结构，任何基础设置都不变，网络结构如下：

[attach]1444[/attach]

读者可以参考前面的内容进行设置。
搞定四个虚拟机的设置和里面操作系统的设置后，登陆vyos，进行OSPF的设置，这里选择vyos发布默认路由。
先设置vyos的lo地址：
在OSPF中，有一个很重要的参数是router id，每一台OSPF路由器都必须有一个router id，上面我们设置了lo地址，目的是当做router id
和RIP一样，发布自己路由的网段：
vyos@vyos# set protocols ospf area 0 network 10.20.10.0/24
[edit]
vyos@vyos# set protocols ospf area 0 network 192.168.202.0/24
[edit]
OSPF的另一个重要概念就是area，为了在大型网络中减轻OSPF计算的压力和复杂程度，OSPF采用分区域计算，将所有OSPF路由器划分成不同的区域，每个区域负责自己的LSA传递和路由计算，在区域间则传递简化的LSA。如果网络比较小，可以直接使用area 0，上面就是按照这个原则设置area的。
发布默认路由：
vyos@vyos# set protocols ospf default-information originate always
[edit]
vyos@vyos# set protocols ospf default-information originate metric 10
[edit]
vyos@vyos# set protocols ospf default-information originate metric-type 2
[edit]
OSPF使用接口带宽来计算Metric（Cost），一般情况下可以自动计算接口上的Cost，但也可以手动设置。如何计算Cost这里就不再详细介绍，上面我直接设置metric为10.
激活路由协议邻接关系变化日志功能：
vyos@vyos# set protocols ospf log-adjacency-changes
[edit]
设置路由ID（这里直接用前面设置的lo地址作为id）：
vyos@vyos# set protocols ospf parameters router-id 1.1.1.1
[edit]
重发布路由：
vyos@vyos# set protocols ospf redistribute connected metric-type 2
[edit]
vyos@vyos# set protocols ospf redistribute connected route-map CONNECT
[edit]
设置路由表：
vyos@vyos# set policy route-map CONNECT rule 10 action permit
[edit]
vyos@vyos# set policy route-map CONNECT rule 10 match interface lo
[edit]
最后commit、save，退出configure模式。
登陆vyos2，进行同样的设置，不过不用发布默认路由：
vyos@vyos# set interfaces loopback lo address 2.2.2.2/32
[edit]
先发布自己路由的网段：
vyos@vyos# set protocols ospf area 0 network 192.168.10.0/24
[edit]
其他设置
vyos@vyos# set protocols ospf log-adjacency-changes
[edit]
vyos@vyos# set protocols ospf parameters router-id 2.2.2.2
vyos@vyos# set protocols ospf redistribute connected route-map CONNECT
vyos@vyos# set policy route-map CONNECT rule 10 action permit
[edit]
vyos@vyos# set policy route-map CONNECT rule 10 match interface lo
[edit]
查看配置信息（图为vyos中的配置信息）：

[attach]1445[/attach]

最后测试machine1和machine2的连通性：

[attach]1446[/attach]

[attach]1447[/attach]

可以互相ping通，证明这个靠OSPF协议的路由设置成功。
可以通过show ip route查看路由情况：
vyos@vyos:~$ show ip route
Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
I - ISIS, B - BGP, &gt; - selected route, * - FIB route
S&gt;* 0.0.0.0/0 [210/0] via 172.16.77.2, eth0
C&gt;* 1.1.1.1/32 is directly connected, lo
O&gt;* 2.2.2.2/32 [110/20] via 192.168.202.3, eth2, 00:07:18
O 10.20.10.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 00:09:39
C&gt;* 10.20.10.0/24 is directly connected, eth1
C&gt;* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
C&gt;* 172.16.77.0/24 is directly connected, eth0
O&gt;* 192.168.10.0/24 [110/20] via 192.168.202.3, eth2, 00:07:19
O 192.168.202.0/24 [110/10] is directly connected, eth2, 00:09:39
C&gt;* 192.168.202.0/24 is directly connected, eth2
如果你想查看邻近的路由信息，可以用show ip ospf neighbor:
vyos@vyos:~$ show ip ospf neighbor
Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface RXmtL RqstL DBsmL
2.2.2.2 1 Full/Backup 31.243s 192.168.202.3 eth2:192.168.202.3 0 0 0
可以清楚地看到路由ID，地址和与它相连的网络接口。

VyRoute

先前本人有幸听取了这个有关网络设备自动化的技术分享（http://www.sdnlab.com/15695.html），同时看到目前操作VyOS还仅仅只能通过管理员手动登陆系统对路由服务进行设置，无法实现自动化和可编程。
为了解决这个问题，我开始思考用怎样的方式来解决自动化和可编程。最初我考虑过两种方案：
1.在VyOS上部署一个提供REST接口的服务器程序，服务器程序控制VyOS，管理员可以通过web工具发送json数据对VyOS进行操作，或者是开发出客户端，像OpenStack的client一样进行管理。
2.用自动化运维工具。部署一个agent到VyOS上接管VyOS的控制，但是有点怀疑进入configure模式之后能不能再像普通模式下控制VyOS。
我一开始觉得方案2不怎么可行，于是寻求第一种方案的实现方式，但发现有一个比较麻烦的问题：VyOS的基本系统是一个Debian6 Squeeze，但是内核是3.13，如今Debian8都出来了，基本上找不到任何可用的软件源，就算是backports都没。虽然自带python但是没有软件源连pip都安装不了，gcc自然是不会在这种路由系统上存在，也就是说：
编译，不可能。
安装第三方库，不可能。
基本上可以知道两个方案都死了，然后我开始找那些可以透过ssh控制操作系统的工具，看过paramiko等，但是都没找到合适的。不过，后来我偶然找到一个叫Exscript的库，抱着试试的心态测试了下成功了。于是着手开发了vyroute库，现在开源在我的github上：https://github.com/Hochikong/vyroute

下面是部分功能的使用例子：

实例化一个VyOS路由并设置一个静态路由，提交后但不保存：

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&gt;&gt;&gt; from vyroute.Router import BasicRouter
&gt;&gt;&gt; vyos1 = BasicRouter(&#39;172.16.77.184&#39;,&#39;vyos:vyos&#39;)
&gt;&gt;&gt; vyos1.login
{&#39;Result&#39;: &#39;Login successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.status
{&#39;commit&#39;: None, &#39;object&#39;: &#39;login&#39;, &#39;configure&#39;: None, &#39;save&#39;: None}
&gt;&gt;&gt; vyos1.configure
{&#39;Result&#39;: &#39;Active configure mode successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; static = {&#39;config&#39;:{&#39;target&#39;:&#39;10.20.10.0/24&#39;,&#39;next-hop&#39;:&#39;10.20.10.1&#39;,&#39;distance&#39;:&#39;1&#39;},}
&gt;&gt;&gt; vyos1.static_route(static)
{&#39;Result&#39;: &#39;Configured successfully&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.commit_config
{&#39;Result&#39;: &#39;Commit successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.exit_config(force=True)
{&#39;Result&#39;: &#39;Exit configure mode successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.status
{&#39;commit&#39;: None, &#39;object&#39;: &#39;login&#39;, &#39;configure&#39;: &#39;No&#39;, &#39;save&#39;: None}
&gt;&gt;&gt; vyos1.logout
{&#39;Result&#39;: &#39;Logout successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.status
{&#39;commit&#39;: None, &#39;object&#39;: &#39;logout&#39;, &#39;configure&#39;: None, &#39;save&#39;: None}

登陆VyOS后可以看到配置的确生效：

[attach]1448[/attach]

重启，什么都没了：

[attach]1449[/attach]

继续在原来那个终端，同一个路由对象vyos1进行操作：

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&gt;&gt;&gt; vyos1.login
{&#39;Result&#39;: &#39;Login successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.status
{&#39;commit&#39;: None, &#39;object&#39;: &#39;login&#39;, &#39;configure&#39;: None, &#39;save&#39;: None}
&gt;&gt;&gt; vyos1.static_route(static)
{&#39;Error&#39;: &#39;You are not in configure mode.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.configure
{&#39;Result&#39;: &#39;Active configure mode successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.static_route(static)
{&#39;Result&#39;: &#39;Configured successfully&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.exit_config
{&#39;Error&#39;: &#39;You should commit first.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.commit_config
{&#39;Result&#39;: &#39;Commit successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.exit_config
{&#39;Error&#39;: &#39;You should save first.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.save_config
{&#39;Result&#39;: &#39;Save successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.status
{&#39;commit&#39;: &#39;Yes&#39;, &#39;object&#39;: &#39;login&#39;, &#39;configure&#39;: &#39;Yes&#39;, &#39;save&#39;: &#39;Yes&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.exit_config
{&#39;Result&#39;: &#39;Exit configure mode successfully.&#39;}
&gt;&gt;&gt; vyos1.logout
{&#39;Result&#39;: &#39;Logout successfully.&#39;}

重启后配置的确保存了：

[attach]1450[/attach]

在这个库中，任何输入输出都是在python字典中，如果要基于此库做支持REST的高层应用的话（比如用flask），字典和json是最接近的数据结构。
在每个实例化的路由器中，都有一个status私有变量，用于记录路由实例的操作状态，基本上可以实现管理员手动设置路由服务时的操作流程：登入路由、进入configure模式、进行配置、提交配置、保存配置、退出configure模式、登出路由。使用者可以通过status函数查询此时的状态。
具体的文档和使用相关可以访问项目的github主页。

结语

实际上，官方文档只有对这些设置的命令例子，并没有通过具体的例子进行实践的资料。透过这篇文章，算是对VyOS的功能有进一步的研究和应用，而不是只限于文档上的几个命令例子。
本文通过实验介绍了如何在模拟的环境中应用VyOS解决网络问题，细心的读者可能会发现，VyOS其实和Cisco IOS的操作方式很类似，比如设置RIP，我觉得，熟悉IOS的管理人员应该能很快上手VyOS。在后面的文章中，还会继续在模拟环境中对VyOS的其他功能进行实践。本人水平有限，如有缺点和漏洞，请各位读者指出。
最后我提供了一个实现VyOS路由服务的自动化和可编程的库，如果有Bug存在或要改进的地方，还请各位指出。
参考资料：
**作者简介： **
何智刚，2015至今，准大学生一枚，主要研究Docker，OpenStack，SDN，对各种领域都有所涉猎，目标是迈向full stack。
qq：1097225749
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本文系《SDNLAB原创文章奖励计划》投稿文章，该计划旨在鼓励广大从业人员在SDN/NFV/Cloud网络领域创新技术、开源项目、产业动态等方面进行经验和成果的文字传播、分享、交流。有意向投稿的同学请通过官方唯一指定投稿通道进行文章投递，投稿细则请参考《SDNLAB原创文章奖励计划》
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