Veth 对OSPF基本配置
本页将详细介绍如何在 Linux 网络命名空间和 Veth 对环境中配置基本的 OSPF 路由。通过一个简单的实验，我们将展示 OSPF 如何自动发现路由并适应网络拓扑的变化。
实验环境准备
在开始实验之前，我们需要准备实验环境。这包括安装必要的软件包和创建网络拓扑。
安装必要的软件包
我们将使用 FRRouting (FRR) 作为 OSPF 路由软件。FRR 是一个功能强大的开源路由软件套件，支持多种路由协议，包括 OSPF。
# 添加 FRR 源
curl -s https://deb.frrouting.org/frr/keys.asc | sudo apt-key add -
echo deb https://deb.frrouting.org/frr $(lsb_release -s -c) frr-stable | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/frr.list
# 安装 FRR
sudo apt update
sudo apt install -y frr frr-pythontools
# 安装其他必要的工具
sudo apt install -y net-tools tcpdump traceroute
实验拓扑
我们将创建一个简单的拓扑，包含三个网络命名空间，形成一个三角形。每个命名空间都通过 Veth 对与其他两个命名空间相连。
- ns1：10.0.1.1/24 和 10.0.2.1/24，连接到 ns2 和 ns3
- ns2：10.0.1.2/24 和 10.0.3.1/24，连接到 ns1 和 ns3
- ns3：10.0.2.2/24 和 10.0.3.2/24，连接到 ns1 和 ns2
每个命名空间还有一个环回接口，用于模拟内部网络：
- ns1：192.168.1.1/24
- ns2：192.168.2.1/24
- ns3：192.168.3.1/24
创建网络拓扑
首先，我们需要创建网络命名空间和 Veth 对，并配置 IP 地址。
创建网络命名空间
# 创建三个网络命名空间
sudo ip netns add ns1
sudo ip netns add ns2
sudo ip netns add ns3
# 验证创建结果
ip netns list
创建 Veth 对
# 创建三对 Veth 设备
# ns1 和 ns2 之间的 Veth 对
sudo ip link add veth1-2 type veth peer name veth2-1
# ns1 和 ns3 之间的 Veth 对
sudo ip link add veth1-3 type veth peer name veth3-1
# ns2 和 ns3 之间的 Veth 对
sudo ip link add veth2-3 type veth peer name veth3-2
# 验证创建结果
ip link show type veth
分配 Veth 设备到网络命名空间
# 将 Veth 设备分配到相应的网络命名空间
# ns1 的设备
sudo ip link set veth1-2 netns ns1
sudo ip link set veth1-3 netns ns1
# ns2 的设备
sudo ip link set veth2-1 netns ns2
sudo ip link set veth2-3 netns ns2
# ns3 的设备
sudo ip link set veth3-1 netns ns3
sudo ip link set veth3-2 netns ns3
# 验证分配结果
sudo ip netns exec ns1 ip link show
sudo ip netns exec ns2 ip link show
sudo ip netns exec ns3 ip link show
配置 IP 地址
# 配置 ns1 的 IP 地址
sudo ip netns exec ns1 ip addr add 10.0.1.1/24 dev veth1-2
sudo ip netns exec ns1 ip addr add 10.0.2.1/24 dev veth1-3
sudo ip netns exec ns1 ip addr add 192.168.1.1/24 dev lo
sudo ip netns exec ns1 ip link set veth1-2 up
sudo ip netns exec ns1 ip link set veth1-3 up
sudo ip netns exec ns1 ip link set lo up
# 配置 ns2 的 IP 地址
sudo ip netns exec ns2 ip addr add 10.0.1.2/24 dev veth2-1
sudo ip netns exec ns2 ip addr add 10.0.3.1/24 dev veth2-3
sudo ip netns exec ns2 ip addr add 192.168.2.1/24 dev lo
sudo ip netns exec ns2 ip link set veth2-1 up
sudo ip netns exec ns2 ip link set veth2-3 up
sudo ip netns exec ns2 ip link set lo up
# 配置 ns3 的 IP 地址
sudo ip netns exec ns3 ip addr add 10.0.2.2/24 dev veth3-1
sudo ip netns exec ns3 ip addr add 10.0.3.2/24 dev veth3-2
sudo ip netns exec ns3 ip addr add 192.168.3.1/24 dev lo
sudo ip netns exec ns3 ip link set veth3-1 up
sudo ip netns exec ns3 ip link set veth3-2 up
sudo ip netns exec ns3 ip link set lo up
# 验证配置
sudo ip netns exec ns1 ip addr
sudo ip netns exec ns2 ip addr
sudo ip netns exec ns3 ip addr
启用 IP 转发
# 在所有命名空间中启用 IP 转发
sudo ip netns exec ns1 sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
sudo ip netns exec ns2 sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
sudo ip netns exec ns3 sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
# 验证 IP 转发是否启用
sudo ip netns exec ns1 sysctl net.ipv4.ip_forward
sudo ip netns exec ns2 sysctl net.ipv4.ip_forward
sudo ip netns exec ns3 sysctl net.ipv4.ip_forward
配置 FRRouting
现在我们需要为每个网络命名空间配置 FRRouting，启用 OSPF。
为每个命名空间创建 FRR 配置目录
# 创建配置目录
sudo mkdir -p /etc/frr/ns1
sudo mkdir -p /etc/frr/ns2
sudo mkdir -p /etc/frr/ns3
# 复制默认配置文件
sudo cp /etc/frr/daemons /etc/frr/ns1/
sudo cp /etc/frr/daemons /etc/frr/ns2/
sudo cp /etc/frr/daemons /etc/frr/ns3/
# 创建空的 frr.conf 文件
sudo touch /etc/frr/ns1/frr.conf
sudo touch /etc/frr/ns2/frr.conf
sudo touch /etc/frr/ns3/frr.conf
# 设置权限
sudo chown -R frr:frr /etc/frr/ns1
sudo chown -R frr:frr /etc/frr/ns2
sudo chown -R frr:frr /etc/frr/ns3
sudo chmod 640 /etc/frr/ns1/frr.conf
sudo chmod 640 /etc/frr/ns2/frr.conf
sudo chmod 640 /etc/frr/ns3/frr.conf
启用 OSPF
# 编辑 ns1 的 daemons 文件
sudo sed -i 's/ospfd=no/ospfd=yes/' /etc/frr/ns1/daemons
# 编辑 ns2 的 daemons 文件
sudo sed -i 's/ospfd=no/ospfd=yes/' /etc/frr/ns2/daemons
# 编辑 ns3 的 daemons 文件
sudo sed -i 's/ospfd=no/ospfd=yes/' /etc/frr/ns3/daemons
创建 FRR 配置文件
# 创建 ns1 的 frr.conf 文件
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/frr/ns1/frr.conf
frr version 7.5
frr defaults traditional
hostname ns1
log syslog informational
service integrated-vtysh-config
!
router ospf
ospf router-id 192.168.1.1
network 10.0.1.0/24 area 0
network 10.0.2.0/24 area 0
network 192.168.1.0/24 area 0
!
line vty
!
EOF
# 创建 ns2 的 frr.conf 文件
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/frr/ns2/frr.conf
frr version 7.5
frr defaults traditional
hostname ns2
log syslog informational
service integrated-vtysh-config
!
router ospf
ospf router-id 192.168.2.1
network 10.0.1.0/24 area 0
network 10.0.3.0/24 area 0
network 192.168.2.0/24 area 0
!
line vty
!
EOF
# 创建 ns3 的 frr.conf 文件
cat << 'EOF' | sudo tee /etc/frr/ns3/frr.conf
frr version 7.5
frr defaults traditional
hostname ns3
log syslog informational
service integrated-vtysh-config
!
router ospf
ospf router-id 192.168.3.1
network 10.0.2.0/24 area 0
network 10.0.3.0/24 area 0
network 192.168.3.0/24 area 0
!
line vty
!
EOF
启动 FRRouting
现在我们需要在每个网络命名空间中启动 FRRouting。
创建运行脚本
# 创建运行脚本
cat << 'EOF' | sudo tee /tmp/start_frr.sh
#!/bin/bash
# 停止主机上的 FRR
sudo systemctl stop frr
# 在 ns1 中启动 FRR
sudo ip netns exec ns1 /usr/lib/frr/zebra -d -f /etc/frr/ns1/zebra.conf -z /tmp/ns1_zebra.sock -i /tmp/ns1_zebra.pid
sudo ip netns exec ns1 /usr/lib/frr/ospfd -d -f /etc/frr/ns1/ospfd.conf -z /tmp/ns1_zebra.sock -i /tmp/ns1_ospfd.pid
# 在 ns2 中启动 FRR
sudo ip netns exec ns2 /usr/lib/frr/zebra -d -f /etc/frr/ns2/zebra.conf -z /tmp/ns2_zebra.sock -i /tmp/ns2_zebra.pid
sudo ip netns exec ns2 /usr/lib/frr/ospfd -d -f /etc/frr/ns2/ospfd.conf -z /tmp/ns2_zebra.sock -i /tmp/ns2_ospfd.pid
# 在 ns3 中启动 FRR
sudo ip netns exec ns3 /usr/lib/frr/zebra -d -f /etc/frr/ns3/zebra.conf -z /tmp/ns3_zebra.sock -i /tmp/ns3_zebra.pid
sudo ip netns exec ns3 /usr/lib/frr/ospfd -d -f /etc/frr/ns3/ospfd.conf -z /tmp/ns3_zebra.sock -i /tmp/ns3_ospfd.pid
EOF
# 设置执行权限
sudo chmod +x /tmp/start_frr.sh
# 运行脚本
sudo /tmp/start_frr.sh
验证 FRR 是否运行
# 检查进程
ps aux | grep frr
验证 OSPF 配置
现在我们需要验证 OSPF 是否正常工作。
检查 OSPF 邻居
# 在 ns1 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns1 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
# 在 ns2 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns2 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
# 在 ns3 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns3 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
检查 OSPF 路由
# 在 ns1 中检查 OSPF 路由
sudo ip netns exec ns1 vtysh -c "show ip ospf route"
# 在 ns2 中检查 OSPF 路由
sudo ip netns exec ns2 vtysh -c "show ip ospf route"
# 在 ns3 中检查 OSPF 路由
sudo ip netns exec ns3 vtysh -c "show ip ospf route"
检查 IP 路由表
# 在 ns1 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns1 ip route
# 在 ns2 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns2 ip route
# 在 ns3 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns3 ip route
测试连通性
现在我们需要测试网络连通性，验证 OSPF 是否正确地发现了所有路由。
测试直接连接
# 从 ns1 ping ns2
sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 10.0.1.2
# 从 ns1 ping ns3
sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 10.0.2.2
# 从 ns2 ping ns3
sudo ip netns exec ns2 ping -c 3 10.0.3.2
测试环回接口
# 从 ns1 ping ns2 的环回接口
sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.168.2.1
# 从 ns1 ping ns3 的环回接口
sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.168.3.1
# 从 ns2 ping ns3 的环回接口
sudo ip netns exec ns2 ping -c 3 192.168.3.1
使用 traceroute 查看路径
# 从 ns1 到 ns2 的环回接口
sudo ip netns exec ns1 traceroute 192.168.2.1
# 从 ns1 到 ns3 的环回接口
sudo ip netns exec ns1 traceroute 192.168.3.1
# 从 ns2 到 ns3 的环回接口
sudo ip netns exec ns2 traceroute 192.168.3.1
模拟链路故障
现在我们将模拟链路故障，观察 OSPF 如何自动调整路由。
关闭 ns1 和 ns2 之间的链路
# 关闭 ns1 和 ns2 之间的链路
sudo ip netns exec ns1 ip link set veth1-2 down
sudo ip netns exec ns2 ip link set veth2-1 down
# 等待 OSPF 收敛
sleep 30
检查 OSPF 邻居
# 在 ns1 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns1 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
# 在 ns2 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns2 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
检查 IP 路由表
# 在 ns1 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns1 ip route
# 在 ns2 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns2 ip route
测试连通性
# 从 ns1 ping ns2 的环回接口
sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.168.2.1
# 使用 traceroute 查看路径
sudo ip netns exec ns1 traceroute 192.168.2.1
你应该看到 ns1 到 ns2 的流量现在通过 ns3 转发，这是因为 OSPF 检测到直接链路故障，自动切换到备用路径。
恢复链路
现在我们将恢复链路，观察 OSPF 如何再次调整路由。
启用 ns1 和 ns2 之间的链路
# 启用 ns1 和 ns2 之间的链路
sudo ip netns exec ns1 ip link set veth1-2 up
sudo ip netns exec ns2 ip link set veth2-1 up
# 等待 OSPF 收敛
sleep 30
检查 OSPF 邻居
# 在 ns1 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns1 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
# 在 ns2 中检查 OSPF 邻居
sudo ip netns exec ns2 vtysh -c "show ip ospf neighbor"
检查 IP 路由表
# 在 ns1 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns1 ip route
# 在 ns2 中检查 IP 路由表
sudo ip netns exec ns2 ip route
测试连通性
# 从 ns1 ping ns2 的环回接口
sudo ip netns exec ns1 ping -c 3 192.168.2.1
# 使用 traceroute 查看路径
sudo ip netns exec ns1 traceroute 192.168.2.1
你应该看到 ns1 到 ns2 的流量现在又通过直接链路转发，这是因为 OSPF 检测到链路恢复，自动切换回最优路径。
清理实验环境
实验完成后，我们需要清理环境。
清理 FRRouting
# 创建清理脚本
cat << 'EOF' | sudo tee /tmp/stop_frr.sh
#!/bin/bash
# 停止 ns1 中的 FRR
sudo kill $(cat /tmp/ns1_ospfd.pid) $(cat /tmp/ns1_zebra.pid)
# 停止 ns2 中的 FRR
sudo kill $(cat /tmp/ns2_ospfd.pid) $(cat /tmp/ns2_zebra.pid)
# 停止 ns3 中的 FRR
sudo kill $(cat /tmp/ns3_ospfd.pid) $(cat /tmp/ns3_zebra.pid)
# 删除 PID 文件
sudo rm -f /tmp/ns*_*.pid
# 删除 socket 文件
sudo rm -f /tmp/ns*_*.sock
# 重启主机上的 FRR
sudo systemctl start frr
EOF
# 设置执行权限
sudo chmod +x /tmp/stop_frr.sh
# 可选：如果需要，运行清理脚本
# sudo /tmp/stop_frr.sh
删除网络命名空间
# 删除网络命名空间
sudo ip netns delete ns1
sudo ip netns delete ns2
sudo ip netns delete ns3
# 验证删除结果
ip netns list
删除配置文件
# 删除配置文件
sudo rm -rf /etc/frr/ns1
sudo rm -rf /etc/frr/ns2
sudo rm -rf /etc/frr/ns3
sudo rm -f /tmp/ns*
sudo rm -f /tmp/start_frr.sh
sudo rm -f /tmp/stop_frr.sh
总结
在这个实验中，我们成功地在 Linux 网络命名空间环境中配置了 OSPF 路由。我们观察到 OSPF 如何自动发现路由，并在链路故障和恢复时自动调整路由。这展示了 OSPF 作为一种动态路由协议的强大功能。
主要收获：
- OSPF 可以自动发现网络拓扑，无需手动配置路由
- OSPF 可以在链路故障时自动切换到备用路径
- OSPF 可以在链路恢复时自动切换回最优路径
- 在 Linux 网络命名空间环境中配置 OSPF 需要一些特殊的步骤，但基本原理与物理网络相同
下一步，你可以尝试更复杂的 OSPF 配置，如区域划分、路由汇总、路由重分发等。这些高级配置将在 OSPF 高级配置 页面中介绍。