使用Quagga在Mininet节点上进行OSPF实验

本文使用Mininet生成虚拟网络节点，并在虚拟节点上运行Quagga进程，模拟路由器的OSPF协议进行网络实验。

GolemZ

3663人浏览 · 2021-06-06 22:46:38

GolemZ · 2021-06-06 22:46:38 发布

摘要：

本文使用Mininet生成虚拟网络节点，并在虚拟节点上运行Quagga进程，模拟路由器的OSPF协议进行网络实验。

本文参考了：

Quagga + Mininet实现简单的OSPF协议实验

对错误的部分进行了修正，对不足的部分进行了补充

实验环境：Ubuntu18.04 Server版，Mininet 2.3.0，Quagga 0.99 或者1.2.4

实验拓扑图：

一、Mininet安装配置：

使用apt直接安装：

sudo apt install mininet

Mininet缺省使用Python2，要使Mininet支持Python3，执行：

sudo pip3 install mininet

二、Quagga 安装配置：

1、Quagga 0.99，若使用Quagga 1.2.4可跳过此段

1.1、源码编译安装：

下载地址：Index of /repo/pkgs/quagga

这里下载的是 quagga-0.99.24.1.tar.xz

安装方法：参考：linux路由器Quagga的配置(一)：安装，依次执行下列命令

sudo apt install texinfo
tar xvf quagga-0.99.24.1.tar.xz
cd quagga-0.99.24.1
./configure --enable-vtysh --enable-user=root --enable-group=root --enable-vty-group=root
make
make install

1.2、Quagga 0.99 配置文件目录是：/usr/local/etc，因此执行：

sudo cp /usr/local/etc/zebra.conf.sample /usr/local/etc/zebra.conf
sudo cp /usr/local/etc/ospfd.conf.sample /usr/local/etc/ospfd.conf
sudo cp /usr/local/etc/zebra.conf.sample /usr/local/etc/r1zebra.conf
sudo cp /usr/local/etc/zebra.conf.sample /usr/local/etc/r2zebra.conf
sudo cp /usr/local/etc/ospfd.conf.sample /usr/local/etc/r1ospfd.conf
sudo cp /usr/local/etc/ospfd.conf.sample /usr/local/etc/r2ospfd.conf

1.3、拷贝Quagga运行库：

sudo cp /usr/local/lib/libzebra.* /lib
sudo cp /usr/local/lib/libospf.so.0 /lib

1.4、启动zebra：

sudo zebra -d

1.5、编辑/usr/local/etc/r1ospfd.conf：

hostname r1_ospfd
password 123
enable password 123

router ospf
  ospf router-id 10.0.3.10
  network 10.0.3.0/24 area 0
  network 10.0.1.0/24 area 0
debug ospf event
log stdout

1.6、编辑/usr/local/etc/r2ospfd.conf：

hostname r2_ospfd
password 123
enable password 123

router ospf
  ospf router-id 10.0.3.20
  network 10.0.3.0/24 area 0
  network 10.0.2.0/24 area 0
debug ospf event
log stdout

2、Quagga 1.2.4 安装配置：

2.1、直接使用apt下载安装：

sudo apt install quagga=1.2.4

2.2、Quagga 1.2.4 配置文件目录是：/etc/quagga，因此执行：

sudo cp /usr/share/doc/quagga-core/examples/zebra.conf.sample /etc/quagga/zebra.conf
sudo cp /usr/share/doc/quagga-core/examples/ospfd.conf.sample /etc/quagga/ospfd.conf
sudo cp /usr/share/doc/quagga-core/examples/zebra.conf.sample /etc/quagga/r1zebra.conf
sudo cp /usr/share/doc/quagga-core/examples/zebra.conf.sample /etc/quagga/r2zebra.conf
sudo cp /usr/share/doc/quagga-core/examples/ospfd.conf.sample /etc/quagga/r1ospfd.conf
sudo cp /usr/share/doc/quagga-core/examples/ospfd.conf.sample /etc/quagga/r2ospfd.conf

2.3、拷贝Quagga运行库：

sudo cp /usr/lib/quagga/* /lib

2.4、启动zebra：

sudo zebra -d

2.5、编辑/etc/quagga/r1ospfd.conf：

hostname r1_ospfd
password 123
enable password 123

router ospf
  ospf router-id 10.0.3.10
  network 10.0.3.0/24 area 0
  network 10.0.1.0/24 area 0
debug ospf event
log stdout

2.6、编辑/etc/quagga/r2ospfd.conf：

hostname r2_ospfd
password 123
enable password 123

router ospf
  ospf router-id 10.0.3.20
  network 10.0.3.0/24 area 0
  network 10.0.2.0/24 area 0
debug ospf event
log stdout

三、实验程序代码QuaggaOSPF.py：

路由器节点使用的普通host节点，与普通host的区别是：

1、打开路由转发功能：sysctl net.ipv4.ip_forward=1

2、运行quagga的两个进程，zebra, ospfd

#!/usr/bin/env python3
# coding: utf-8

from mininet.topo import Topo
from mininet.net import Mininet
from mininet.node import Node
from mininet.log import setLogLevel, info
from mininet.cli import CLI
import time
import os

class LinuxRouter( Node ):
    '''模拟路由器的节点'''
    def config( self, **params ):
        super( LinuxRouter, self).config( **params )
        # 启动时，打开路由转发功能
        self.cmd( 'sysctl net.ipv4.ip_forward=1' )

    def terminate( self ):
        # 结束时，关闭路由转发功能
        self.cmd( 'sysctl net.ipv4.ip_forward=0' )
        super( LinuxRouter, self ).terminate()

class NetworkTopo( Topo ):
    '''网络拓扑，A LinuxRouter connecting three IP subnets'''
    def build( self, **_opts ):
        defaultIP1 = '10.0.3.10/24'  # IP address for r1-eth0
        defaultIP2 = '10.0.3.20/24'  # IP address for r2-eth0
        
        # 添加两个路由节点router1, router2, 并配置IP
        router1 = self.addNode( 'r1', cls=LinuxRouter, ip=defaultIP1 )
        router2 = self.addNode( 'r2', cls=LinuxRouter, ip=defaultIP2 )

        #添加两个主机节点h1, h2，并配置IP，缺省网关
        h1 = self.addHost( 'h1', ip='10.0.1.100/24', defaultRoute='via 10.0.1.10')
        h2 = self.addHost( 'h2', ip='10.0.2.100/24', defaultRoute='via 10.0.2.20')

        # 添加router1与router2之间的链路
        self.addLink(router1,router2,intfName1='r1-eth0',intfName2='r2-eth0')
        
        # 添加h1与router1之间的链路
        self.addLink(h1,router1,intfName2='r1-eth1',params2={ 'ip' : '10.0.1.10/24' })#params2 define the eth1 ip address
        # 添加h2与router2之间的链路
        self.addLink(h2,router2,intfName2='r2-eth1',params2={ 'ip' : '10.0.2.20/24' })

def run():
    '''Test linux router'''
    
    # 创建网络拓扑
    topo = NetworkTopo()
    # 启动mininet
    net = Mininet(controller = None, topo=topo )  # controller is not used
    net.start()
    info( '*** Routing Table on Router:\n' )

    r1=net.getNodeByName('r1')
    r2=net.getNodeByName('r2')

    info('starting zebra and ospfd service:\n')
    # 启动路由节点zebra，ospf进程
    r1.cmd('zebra -f /etc/quagga/r1zebra.conf -d -z /tmp/r1zebra.api -i /tmp/r1zebra.interface')
    r2.cmd('zebra -f /etc/quagga/r2zebra.conf -d -z /tmp/r2zebra.api -i /tmp/r2zebra.interface')
    time.sleep(1)#time for zebra to create api socket
    r1.cmd('ospfd -f /etc/quagga/r1ospfd.conf -d -z /tmp/r1zebra.api -i /tmp/r1ospfd.interface')
    r2.cmd('ospfd -f /etc/quagga/r2ospfd.conf -d -z /tmp/r2zebra.api -i /tmp/r2ospfd.interface')

    # 启动网络命令行
    CLI( net )
    net.stop()

    # 清理ospf, zebra进程，删除临时文件
    os.system("killall -9 ospfd zebra")
    os.system("rm -f /tmp/*.api")
    os.system("rm -f /tmp/*.interface")

if __name__ == '__main__':
    setLogLevel( 'info' )
    run()

运行代码：

sudo python3 QuaggaOSPF.py

等一分钟左右，运行pingall，即可ping通：

root@ubuntu1804:~# python3 QuaggaOSPF.py
*** Creating network
*** Adding hosts:
h1 h2 r1 r2
*** Adding switches:

*** Adding links:
(h1, r1) (h2, r2) (r1, r2)
*** Configuring hosts
h1 h2 r1 r2
*** Starting controller

*** Starting 0 switches

*** Routing Table on Router:
starting zebra and ospfd service:
*** Starting CLI:
mininet> pingall
*** Ping: testing ping reachability
h1 -> h2 r1 r2
h2 -> h1 r1 r2
r1 -> h1 h2 r2
r2 -> h1 h2 r1
*** Results: 0% dropped (12/12 received)
mininet>

四、注意：

QuaggaOSPF.py代码中61到65行的 zebra命令的参数 -f 为配置文件路径，上述代码为Quagga 1.2.4的目录，如使用Quagga 0.99可修改为对应的目录/usr/local/etc。
QuaggaOSPF.py代码中61到65行的 zebra命令的参数-z 和 -i 指定的文件，是供zebra和ospfd进程通讯用，放在/tmp目录下可正常运行，其他很多目录都试过不行。
QuaggaOSPF.py代码中第77行 setLogLevel( 'info' ) 可以改为setLogLevel( 'debug' )，方便执行QuaggaOSPF.py时，打印错误信息，我也是通过这个手段，改正了大多数错误，最终正常运行的。

五、补充：

节点上运行的非后台进程有时间限制，超过一定时间（一两分钟），Mininet会自动结束该进程（文档中没有提到，调试好久才发现的），若要在节点上运行长时间存在的进程，比如http服务器，ftp服务器等，需要使用一点技巧。如：在节点h1上运行server.py，可以使用：
```
h1.cmd('nohup python3 server.py > /dev/null 2>&1 &')
```
这样server.py可以长时间运行，但是h1被终止时，server.py并不会自动结束，因此需要在退出Mininet之前（run函数的最后）调用kill命令杀死之，可以使用
```
os.system("ps -ef | grep server.py | grep -v grep | awk '{print $2}' | xargs kill -9")
```
自动杀死所有含有server.py命令的进程。

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