在 Linux 上构建网络路由器

动态、健壮的路由对于 Internet 网络来说极其重要，因此任何一个初涉此领域的网络工程师不仅需要理解路由的概念，而且要有能力在真正的环境下驾驭它。但是，路由领域由高端网络设备供应商（比如 Cisco）提供的产品一统天下，这就意味着对于大多数人来说，只能在学校或者实验室环境中才能学习路由，而且还要一直受到实践时间和实践条件的困扰。

我们在组织一门关于 TCP/IP 路由的课程时就遇到了这样的困难。在一个小型的测试环境下，我们想演示在使用路由信息协议（RIP）和开放式最短路径优先协议（OSPF）时各种不同的负载平衡情形。但是，我们手头上的 Cisco 路由器数量有限。不过我们有一些 PC 机可以使用，于是我们开始想办法用 Linux 来仿真 Cisco 路由器以解决这个问题。

开始时我们尝试使用传统的路由和网关守护进程来构建我们的测试网络，但我们很快就发现对它们进行配置比较困难，而且它们的能力有限，我们的工作得不偿失。于是我们决定尝试使用更先进的方法来完成我们的测试网络，很幸运，我们找到了 Zebra。

什么是 Zebra？

Zebra 是一个 TPC/IP 路由软件，支持 BGP-4、BGP-4+、OSPFv2、OSPFv3、RIPv1、RIPv2 和 RIPng。它的发行遵循 GNU 通用公共许可协议，可以运行于 Linux 以及其他一些 Unix 变体操作系统上。Zebra 是那些系统最新的发行版本中的路由软件。最新版本的 Zebra 以及文档可以从 GNU Zebra 网站上下载（参阅 参考资料中的链接）。

最初的 Zebra 软件包由 Kunihiro Ishiguro 和 Yoshinari Yoshikawa 于1996年完成。现在，这个软件包主要由 IP Infusion――CTO 是 Ishiguro 先生――在多名网络工程师以及开源志愿者的帮助下来维持。

Zebra 的设计独特，采用模块的方法来管理协议。可以根据网络需要启用或者禁用协议。

Zebra 最为实用的一点是它的配置形式同 Cisco IOS 极其类似。尽管它的配置与 IOS 相比还是有一些不同，但是这对于那些已经熟悉 IOS 的网络工程师来说在这种环境下工作将相当自如。

虽然 Zebra 的版本还没有到 1.0――作者完成本文时版本到了 0.93b――但这个产品对于需要核心路由器的小型网络来说已经足够了。 [请注意本文中所用到的是版本 0.93b，新的版本的安装与配置可能会有所差异。－编辑注]

安装 Zebra

我们的 Zebra 测试平台是一台旧的但是依然很好用的 ThinkPad X20，其运行的是 Red Hat Linux 9。ThinkPad 有一个内置的以太网接口，我们又给它加了一块 PCMCIA 以太网卡，使之可以完成路由器的功能。在安装 Zebra 之前，我们确认两块网卡都已经被 Linux 认出并且正常工作。

在 Red Hat 9 中已经附带了 Zebra-0.93b 的 RPM 安装包。这个版本与 Zebra 网站上提供的版本相同，因此我们决定直接使用它，而不再去从网上下载并自己编译。Zebra RPM 将安装二进制文件、脚本和配置文件，以及必需的手册、例子和文档文件。

Zebra 基本配置

zebra 守护进程是实际的路由管理者，控制着其他模块；而且用户主要通过它进行交互。我们最先需要配置 Zebra 守护进程，对应的配置文件是 /etc/zebra/zebra.conf。

Zebra RPM 包中有一个完整的配置文件样例。不过，就最简化的情形来说，我们实际上只需要创建一个包含以下几行的 /etc/zebra/zebra.conf 文件：

清单 1.一个最简的 Zebra 配置文件

hostname 指定了当您进入交互式配置方式时的路由器名。它可以是任何一个标识，不一定要和机器的主机名相同。

password 指定了登录进入交互式 Zebra 终端时需要的密码。

enable password 指定了当您想要改变配置时以较高级别身份访问 Zebra 所需要的密码。

创建了 /etc/zebra/zebra.conf 文件以后，我们现在可以执行下面的命令来启动 zebra 守护进程：

# service zebra start

现在通过 telnet 到我们的机器的 2601 端口就可以进入 Zebra 交互式会话。

清单 2. 一个 Zebra 会话样例

在交互式终端中操作很简单。要获得可用命令的提示，您可以在任何时刻按 ？键，然后命令的选项就会出现在屏幕上。如果您正在构建您自己的 Zebra 路由器，而且您有配置 Cisco 路由器的经验的话，您会觉得这个配置过程非常熟悉。

到现在为止，还只有 Zebra 被配置好并且运行起来了，但是还没有任何其他的协议。接下来将开始配置的实质内容，我们将向您介绍我们的这一过程。

MRLG 的配置和使用

Multi-Router Looking Glass，简称 MRLG，由 EnterZone 的 John Frazier 开发，是一个基于 Web 的工具，可以用来显示 Zebra 识别出来的接口和路由。MRLG 其实仅仅是 Zebra shell 的一个 Web 界面，只能使用有限的命令集，但是在我们的测试过程中，我们发现使用它是显示路由的一个快速而有效的途径。所以，在开始配置 Zebra 协议之前，我们先向您介绍如何安装 MRLG。

MRLG 需要 Net::Telnet Perl 软件包的支持才能与 Zebra shell 通信。不过，这个软件包没有包含在常规的 Red Hat 9 发行版本中，所以我们只好自己去下载它（参阅 参考资料中的链接）。

由于 MRLG 是作为一个 CGI 应用程序来运行，因此我们还需要安装一个 Web 服务器。如果您是自己在尝试这些事情，您可以直接使用 Red Hat 9 自带的 httpd RPM。

我们将 /usr/share/doc/zebra-0.93b/tools 目录中的 mrlg.cgi 文件拷贝到 /var/www/cgi-gin 目录下。然后，我们修改 mrlg.cgi 文件的第36行，将

$url="http://www.sample.com/mrlg.cgi";

修改为：

$url="http://127.0.0.1/cgi-bin/mrlg.cgi";

我们还修改了第168行到第174行的部分内容，如下所示：

if ($Form{'router'} eq 'router1') { $server = '127.0.0.1'; $login_pass = 'zebra'; $bgpd = "2605"; $zebra = "2601"; $full_tables=1;

为了访问 MRLG，将浏览器定向到 http://127.0.0.1/cgi-bin/mrlg.cgi。

图 1. Multi-Router Looking Glass

基本的实验室配置

我们的实验室配置包括两个 Cisco 3620 路由器和一个 ThinkPad X20(有一个内置的以太网接口和一个 Home-and-Away PCMCIA 以太网卡)。两个路由器通过串行线联接起来，并且每个路由器通过以太网连接到 ThinkPad。见我们的连接图：

图 2. 实验室连接图

使用 Zebra 配置接口

我们首先从 RIP 协议开始讲述使用 Zebra 来管理路由。如前所述，我们已经在 ThinkPad 上安装了 Zebra。由于我们在 ThinkPad 上还需要另一个网络接口，我们安装了一个虚拟的网络设备，如下：

我们 telnet 到 Zebra 端口来开始配置。我们按照以下顺序与 Zebra 会话：

清单 3. 配置 IP 接口

要注意的是我们没有用常规的方法设置 ThinkPad 的 IP 地址；而是通过 Zebra 来设置它们。这些设置保存在 /etc/zebra/zebra.conf 配置文件中，因此每次当 Zebra 服务启动时，这些设置就会生效。

Zebra.conf 文件中由 Zebra 修改的部分如下：

清单 4. 由 Zebra 修改过的 /etc/zebra/zebra.conf 文件

我们还可以用 MRLG 来检查接口的状态，方法是：选择默认值，"router1"，选中单选按钮 "show interface"，然后点击 "Execute"。

使用 Zebra 安装配置 RIP 路由

我们已经在 ThinkPad/router 上安装配置了网络接口，接下来我们再对它进行配置，使之可以与 RIP 更新协同工作。正如我们已经提到过的，Zebra 使用单独的守护进程来实现路由协议，所以我们必须首先为 RIP 守护进程在/etc/zebra 目录下创建一个简单的配置文件ripd.conf。

清单 5. 一个基本的 /etc/zebra/ripd.conf 文件

然后我们启动 ripd 守护进程 ：

# service ripd start

完成后，我们可以 telnet 到我们的 Zebra 路由器的 2602 端口来配置 RIP 守护进程。

清单 6. 配置 RIP

生成的 ripd.conf 配置文件如下所示：

清单 7. 生成的 /etc/zebra/ripd.conf 文件

在 Cisco 路由器上安装配置 RIP 路由

我们将两个 Cisco 路由器称为 "A" 和 "B"，为了简化这两个路由器的配置，我们只配置了一些让路由器能正常运行的基本设置，包括设置接口的 IP 地址、环回地址，以及用于串口通信的串口时钟频率。

清单 8. 配置路由器 A

类似地，我们配置好路由器 "B"。

清单 9. 配置路由器 B

在 3620 路由器上配置 RIP 与 Zebra 中的命令极其类似。我们通过控制台线缆访问两台3620，执行如下命令：

清单 10. 在路由器 A 上完成 RIP 所需的配置

然后是路由器 B：

清单 11. 在路由器 B 上完成 RIP 所需的配置

router rip 命令启动配置 RIP 的过程。network 命令告诉路由器哪些是 RIP 要传播的网段。

RIP 传播路由

现在 Cisco 路由器和 Zebra 都已经配置好，我们接下来检验传播的路由。在 MRLG 中，我们选择 "show ip route" 然后点击 "Execute"。生成如下报告：

清单 12. Zebra 反映的 RIP 路由

通过 RIP 得到的路由用一个 R 来标记。

要注意的是，通过路由器 A 和路由器 B 的广播，Zebra 现在知道了 10.0.0.0/24 和 10.0.1.0/24 两个网段。测试时，我们从 ThinkPad Zebra 路由器上 ping 10.0.0.1 和 10.0.1.1，并从两个路由器上 ping 10.0.2.1（ThinkPad 的虚拟网络接口）。

为了测试路由的 failover，我们把连接网段 10.0.0.0/24 的路由器 A 上的网络连接断开。经过总计约两分钟的过期时间以后，Zebra 得到了另一个可达 10.0.0.0/24 的路由，这个新的路由是通过路由器 B 得到的。注意在下面的清单中，Zebra 通过 192.168.1.2 到达 10.0.0.0/24，而不是先前的路径。

清单 13. Zebra 反映的 RIP 路由

为什么总的过期时间大于两分钟？RIP 默认的过期时间是 30 秒，但是 RIP 协议指定了在确认一个路由已经失效之前要进行 3 次重试（共 90 秒），并且还要有一段时间来清空无效的路由（还需要 240 秒）。众所周知，RIP 协议对连接失败反应迟钝，这一点在这里得到了明确的论证。

这里是在 failover 发生之前路由器 A 的路由表的输出。

清单 14. Failover 之前路由器 A 的路由表

failover 之后：

清单 15. Failover 之后路由器 A 的路由表

使用 Zebra 配置 OSPF 路由

完成 RIP 的配置后，我们开始配置 OSPF 路由。尽管 OSPF 和 RIP 可以同时使用，不过为了配置的简化，我们现在只使用 OSPF。我们只需要把 ripd 服务停掉，就可以在 Zebra 中将 RIP 禁用。

# service ripd stop

和前面一样，我们从 OSPF 的一个基本的配置文件开始，这次是 ospfd.conf，文件所在目录仍是 /etc/zebra。

清单 16. 一个基本的 /etc/zebra/ospfd.conf 文件

然后，我们启动 OSPF 服务:

# service ospfd start

对 OSPF 的配置比 RIP 简单：基本上我们仅仅需要告诉 OSPF 去广播所有它知道的路由。

配置 OSPF 的端口是 2604。

下面是我们配置 OSPF 的会话。

清单 17. OSPF 配置会话

ospfd.conf 配置文件的修改结果如下：

清单 18. Zebra 修改后的 /etc/zebra/ospfd.conf 文件

在 Cisco 路由器上配置 OSPF

我们用以下命令来移除 RIP 协议并添加 OSPF 协议：

清单 19. 移除 RIP 协议，添加 OSPF 协议

我们在路由器 A 和路由器 B 上执行同样的步骤。

使用 OSPF 传播路由

我们的 MRLG 报告是这样的：

清单 20. Zebra 反映的 OSPF 路由

请注意 10.0.0.1/32 和到 10.0.1.1/32 的路由被标记为 O，说明这些路由是通过 OSPF 得到的。

当我们把从 Zebra 路由器到路由器 A 的连接断开时，路由自动更新。MRLG 生成的报告如下：

清单 21. Failover 之后 Zebra 反映的 OSPF 路由

由于 OSPF 是基于链路状态的，所以 failover 速度快得多：新的路由在 30 秒内就可以传播完成。

结束语

我们的出发点是一个简单的需求，那就是我们的网络课程受设备条件所限，需要寻找一个 Cisco 路由器的替代品。Zebra 是一个明智的选择，它在网络上得到了诸多的好评。正如前面我们的实验所示，Zebra 在简单网络环境中完全可以取代 Cisco 路由器，可能也能用于一些更复杂的情形。

无可否认，要转而使用 Zebra 需要一定程度的学习。使用单独的守护进程及单独的配置文件在刚开始时令人费解，但是当我们把这些理顺了以后，感觉它几乎和 Cisco IOS 没什么区别。

总的来说，Zebra 使得在 Linux 上实现动态路由成为一项简单的任务。如果您需要尽快构建一个路由器，而您的预算却有限，不妨试试 Zebra。