Linux下使用Quagga搭建软路由-OSPFv2学习

一、背景

在学习路由协议如OSPF协议时，需要进行一个实操的练习，若手里又没有核心交换机，怎么破？

本文讲述了如何在Linux系统上搭建软路由环境，并使用OSPF路由协议完成路由表的学习。

二、相关知识

2.1 Quagga

Quagga是一款开源路由软件套件，它可以用来将你的Linux设备变成一个功能完备的路由器，支持RIP，RIPNG，OSPFv2，OSPFv3，BGP等路由协议[1]。

2.2 OSPF

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。

OSPF相关概念比较多，以下挑几个重要知识点进行说明。

LSA（Link-State Advertisement ） 是链接状态协议使用的一个分组，它包括有关邻居和通道成本的信息。 LSAs被路由器接收用于维护它们的路由选择表。

OSPF从报文的结构上划分，可以分为以下几种[2]：

1. Hello报文（Hello Packet）：周期性地发送，用于维护邻居关系以及DR/BDR选举；
2. DD报文（Database Description Packet）：用于两台路由器进行数据库同步，包含自己的LSDB（LSA集合）信息；
3. LSR报文（Link State Request Packet）：在交换DD报文后续，使用该报文向对方请求所需的LSA信息；
4. LSU报文（Link State Update Packet）：向对方发送所需的LSA信息集合。
5. LSAck报文（Link State Acknowledgment Packet）：用于对LSU报文进行确认。

另一个重要的知识点就是邻居建立过程，如下图所示：

、

对于图上的7种状态进行说明：

1. Down：在Down状态下，OSPF进程还没有与任何邻居交换信息。OSPF在等待进入Init状态；
2. Init：OSPF路由器以固定的时间间隔（缺省10s）发送Hello分组，以便与邻居路由器建立特殊的关系；
3. Two-Way：每台OSPF路由器都使用分组试图与同一个IP网络中的所有邻居路由器建立双向状态或双向通信。Hello分组中含有发送者已知的OSPF邻居列表。当路由器看到它自己出现在一个邻居路由器的Hello分组中时，它就进入了双向状态；
4. ExStart：当路由器与它的邻居进入到ExStart状态后，他们之间的会话就表征为一种毗邻关系，但这时路由器还没有变成全毗邻状态。ExStart状态是使用DD（数据库描述）分组建立的，两个路由器用Hello分组协商出“主从关系”；
5. Exchange：在交换状态下，邻居路由器使用类型2的DD分组来互相发送它们的链路状态信息，也就是说路由器相互描述它们的链路状态数据库。路由器将它们所学到的信息与其现存的链路状态数据库进行比较，并且单独确认每个DD分组，如果任何一台路由器接收到不在其数据库中的链路信息，该路由器就向其邻居请求有关该链路的完整更新信息。完整的路由信息在“Loading”状态下被交换；
6. Loading：在相互描述过各自的链路状态数据库之后，路由器可以用LSR（链路状态请求）分组来请求更完整的信息。当路由器接收到一个LSR的时候，它会用一个LSU（链路状态更新）分组进行回应。这些LSU分组含有确切的LSA，而LSA是链路状态型路由选择协议的核心，LSU分组由LSAck分组所确认；
7. Full Adjacency：加载状态结束之后，路由器就进入全毗邻状态。每台路由器都保存着一张毗邻路由器列表，它就是称为毗邻数据库。

三、配置过程

配置的拓扑如下，使用两个CentOS 分别模拟 Rt170、Rt171：

3.1 Quagga安装

CentOS下可以直接使用yum install quagga进行安装，也可以源码安装，但是要注意第三方库的依赖。

安装完成后，需要在 /etc/quagga 把 zebra.conf、vtysh.conf、ospfd.conf 拷贝出来。

启动命令使用 service zebra start、service ospfd start进行启动，若对端收不到报文，可能还需要关闭防火墙 iptables。

3.2 OSPF配置

进入vtysh进行初始配置，设置日志文件 /var/log/quagga/quagga.log

配置接口 分别对应拓扑

设置OSPF ，router ospf、route-id、network 192.168.50.0/24 area 0

配置成功后，查看邻居信息，可以看见状态分别从 init -> two-way ->... full 进行切换，最终可以看出主从关系

查看路由表，发现可以学习到各自对端的路由表信息

同时，使用 Wireshark 抓包，可以验证报文交换的过程

参考文章：

[1] Quagga安装 http://os.51cto.com/art/201410/453623.html

[2] OSPF报文格式 鸿鹄论坛

[3] OSPF邻居关系建立过程详解 http://blog.sina.com.cn/s/blog_77f868250101jbcb.html