Frrouting快速入门——OSPF组网（一）

FRR简介

FRR是FRRouting的简称，是一个开源的路由交换软件套件。其作者源自老牌项目quaga的成员，也可以算是quaga的新版本。

frrouting

使用时一般查看此文档：https://docs.frrouting.org/projects/dev-guide/en/latest/index.html
dev-frr

FRR支持的协议众多，也有较为完备的北向接口。
frr-github
如需深入了解或进行二次开发，可直接查看它的源码，其github地址为：https://github.com/FRRouting/frr

FRR的安装方式多种多样，如仅仅把它当做工具使用，使用docker运行FRR是一个不错的选择。
docker方式运行frr时需要注意：较新版本FRR的docker仓库由quay.io维护，并没有在dockerhub中。

使用时拉一下对应的版本即可，如：

docker pull quay.io/frrouting/frr:10.0.0

frrouting+ospf快速组网

frr应用范围广泛，如：

  • 虚拟路由器/交换机
  • 路由交换套件开发/学习，sonic组件
  • frr组网，openwrt
  • 交换机路由器模拟器
  • ……

这里以FRR+OSPF为例，演示一下FRR+OSPF组网的丝滑过程。

ospf简单回顾

OSPF，全称为Open Shortest Path First，开放最短路径优先。
在笔者以前的文章《使用mininet快速入门ONOS路由交换技术与原理-路由篇》中有提到，OSPF属于IGP，是一种基于链路状态的动态路由协议，与RIP、ISIS协议相比具有快速收敛、简单易用的特点。

目前使用到的OSPF有OSPF-V2与OSPF-V3两个版本，OSPF-V2主要用于IPV4，OSPF-V3主要用于IPV6。
OSPF中常见术语有：

  • LSA，链路状态通告
  • LSDB，链路状态数据库
  • Router ID，唯一标识一个OSPF路由器
  • OSPF Area，标识一个OSPF区域
  • Area ID，OSPF区域号
  • Cost，路由度量值，默认算法为=100 Mbit/s/接口带宽
  • OSPF邻居，由OSPF Hello报文建立的邻居关系
  • OSPF DR/BDR，OSPF指定路由器/备份指定路由器

OSPF中的路由表项由SPF算法生成，底层使用Dijkstra算法(狄克斯特拉)。OSPF通过交换链路状态信息构建全网拓扑图，并使用Dijkstra算法计算每个路由器到其他路由器的最短路径，以生成高效且一致的路由表。

OSPF更多介绍，可移步《什么是OSPF？》

实验拓扑

frr-ospf

拓扑图如上，由3个不同网段的路由器组成，R1和R3使用R2间接连起来，且R1与R3位于不同的两个网段。

环境准备

路由器搭建

使用FRR模拟3台路由器

docker run -d --privileged --net=none --name frr-01 quay.io/frrouting/frr:10.0.0
docker run -d --privileged --net=none --name frr-02 quay.io/frrouting/frr:10.0.0
docker run -d --privileged --net=none --name frr-03 quay.io/frrouting/frr:10.0.0

查看网络信息

docker exec -it frr-01 ifconfig
docker exec -it frr-02 ifconfig
docker exec -it frr-03 ifconfig

上面使用的net为none，默认没有网卡信息，后续再手动配置网络拓扑。显示如下：

root@puhaiyang-Computer:/home/puhaiyang# docker exec -it frr-01 ifconfig
docker exec -it frr-02 ifconfig
docker exec -it frr-03 ifconfig
lo        Link encap:Local Loopback  inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)lo        Link encap:Local Loopback  inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)lo        Link encap:Local Loopback  inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

启动ospf
进入每个容器，开启R1、R2、R3中的ospf

vi /etc/frr/daemons
---
bgpd=no
ospfd=yes
ospf6d=no
ripd=no
ripngd=no

或用字符串替换：

sed -i ‘s/ospfd=no/ospfd=yes/g’ /etc/frr/daemons

配置文件修改好后再重启FRR服务：

#重启 FRR 服务
/etc/init.d/frr restart

输入ps -ef|grep ospf 验证一下
ospf-pid

ovs安装与验证

上面使用frr镜像仅完成了3台路由器容器的搭建，但还未配置网卡信息。为了实验方便，使用ovs完成容器网络搭建。
ovs

安装ovs
参考ovs官网链接：https://docs.openvswitch.org/en/latest/intro/install/

以ubuntu系统为例，执行如下命令进行安装

sudo apt-get install openvswitch-switch

验证ovs

root@ubuntu:~# ovs-vsctl -V
ovs-vsctl (Open vSwitch) 2.9.8
DB Schema 7.15.1
root@ubuntu:~#

绑定容器网络

frr容器与ovs就绪后，便可以将容器与ovs交换机连接起来了。

创建一个ovs网桥，命名为brConn

ovs-vsctl add-br brConn

如需删除执行此命令： ovs-vsctl del-br brConn

创建好后输入如下命令进行验证：

ovs-vsctl show

root@puhaiyang-Computer:/home/puhaiyang# ovs-vsctl show
99985505-5873-467d-be09-54cc3a5b6eb7Bridge brConnPort brConnInterface brConntype: internalovs_version: "2.17.9"

Bridge成功显示后，便可以让3台路由器进行连线了，让其全连到同一个交换机(brConn)中。使用到的工具为ovs中自带的ovs-docker命令

ovs-docker add-port brConn eth1 frr-01 --ipaddress=11.11.0.2/24
ovs-docker add-port brConn eth1 frr-02 --ipaddress=11.11.0.3/24
ovs-docker add-port brConn eth2 frr-02 --ipaddress=12.12.0.2/24
ovs-docker add-port brConn eth1 frr-03 --ipaddress=12.12.0.3/24

关于ovs-docker的更多细节可参考其源码，地址为：https://github.com/openvswitch/ovs/blob/main/utilities/ovs-docker

上面的ovs-docker命令执行好后，再次查看网桥信息

ovs-vsctl show

    Bridge brConnPort brConnInterface brConntype: internalPort "6f8e9c82aa0a4_l"Interface "6f8e9c82aa0a4_l"Port "0f93da6550474_l"Interface "0f93da6550474_l"Port "3e62b26da9b94_l"Interface "3e62b26da9b94_l"Port "9852a04bd3214_l"Interface "9852a04bd3214_l"

可以看到添加了3个口，每个口和前面创建的frr容器进行了连接。

未学到路由前网络验证

进入容器，尝试让R1与R2、R3进行通信
R1 ping R2

docker exec -it frr-01 bash
ping 11.11.0.3
---
e603f681209f:/# ping 11.11.0.3
PING 11.11.0.3 (11.11.0.3): 56 data bytes
64 bytes from 11.11.0.3: seq=0 ttl=64 time=0.837 ms
64 bytes from 11.11.0.3: seq=1 ttl=64 time=0.118 ms
---
e603f681209f:/# ping 12.12.0.3
PING 12.12.0.3 (12.12.0.3): 56 data bytes
ping: sendto: Network unreachable

R1到R2的同网段ip可达，R1到R3不可达，因为处于不同网段且无路由记录。

R2 ping R3

docker exec -it frr-02 bash
ping 12.12.0.3
---
40757abcdc0c:/# ping 12.12.0.3
PING 12.12.0.3 (12.12.0.3): 56 data bytes
64 bytes from 12.12.0.3: seq=0 ttl=64 time=0.072 ms
64 bytes from 12.12.0.3: seq=1 ttl=64 time=0.090 ms
---
40757abcdc0c:/# ping 11.11.0.2
PING 11.11.0.2 (11.11.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 11.11.0.2: seq=0 ttl=64 time=0.466 ms
64 bytes from 11.11.0.2: seq=1 ttl=64 time=0.111 ms

R2作为中间节点，到R1和R3均可达

进入frr-01控制台查看接口信息

e603f681209f:/# vtysh
e603f681209f# show interface brief 
Interface       Status  VRF             Addresses
---------       ------  ---             ---------
eth1            up      default         11.11.0.2/24
lo              up      default

进入frr-02查看路由器信息

40757abcdc0c:/# vtysh
40757abcdc0c# show interface brief 
Interface       Status  VRF             Addresses
---------       ------  ---             ---------
eth1            up      default         11.11.0.3/24
eth2            up      default         12.12.0.2/24
lo              up      default         40757abcdc0c# show ip route
Codes: K - kernel route, C - connected, L - local, S - static,R - RIP, O - OSPF, I - IS-IS, B - BGP, E - EIGRP, N - NHRP,T - Table, v - VNC, V - VNC-Direct, A - Babel, F - PBR,f - OpenFabric, t - Table-Direct,> - selected route, * - FIB route, q - queued, r - rejected, b - backupt - trapped, o - offload failureC>* 11.11.0.0/24 is directly connected, eth1, 00:14:42
L>* 11.11.0.3/32 is directly connected, eth1, 00:14:42
C>* 12.12.0.0/24 is directly connected, eth2, 00:14:41
L>* 12.12.0.2/32 is directly connected, eth2, 00:14:41

ospf配置

依次进入R1、R2、R3容器，输入vtysh进入frrouting控制台进行ospf配置，详细配置如下：

R1

conf t
router ospf
network 11.11.0.2/24 area 0
end
show ip ospf neighbor

R2

conf t
router ospf
network 11.11.0.3/24 area 0
network 12.12.0.2/24 area 0
end
show ip ospf neighbor

R3

conf t
router ospf
network 12.12.0.3/24 area 0
end
show ip ospf neighbor

配置完毕后可以随时使用如下命令进行验证

#查看路由  
show ip route  
#查看ospf邻居  
show ip ospf neighbor

ospf-neighbor

网络连通性验证

R1

ping 11.11.0.3
ping 12.12.0.2
ping 12.12.0.3

R2

ping 11.11.0.2
ping 12.12.0.3

R3

ping 11.11.0.2
ping 12.12.0.2

pingall
通信成功，自动添加路由记录

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