Linux的高级路由和流量控制HOWTO中文版

Linux的高级和HOWTO中文版
Bert Hubert
Netherlabs BV
[email protected]
Gregory Maxwell (章节作者)
remco%virtu.nl
Remco van Mook (章节作者)
[email protected]
Martijn van Oosterhout (章节作者)
[email protected]
Paul B Schroeder (章节作者)
[email protected]
Jasper Spaans (章节作者)
[email protected]
Pedro Larroy (章节作者)
piotr%omega.resa.ed
一个非常上手的关于iproute2,流量整形和一点netfilter的指南.
2
译者序
可以说,翻译这篇文档的过程就是我重新学习Linux的过程.与原文的作者感受
相似,当我根据这篇文档大致了解了Linux在IP方面的功能后,绝对是"it really
blew me away!".才发现我以前一直是把Linux当成UNIX来用,Linux本身很
多精彩的功能都被我忽略了.
看来Linux在路由方面的设计的确非常独到.
但愿这篇文章的内容能够对您应用Linux有所帮助.
本文档的原作实际上还尚未完成,估计要等到Linux的2.6版内核发布之后才能
最终定稿.但是我已经等不及了,非常希望尽快与各位共享这篇文档.如果这篇
文档的原作完成,我会尽力追踪翻译.
这里是本HOWTO的正规出处.
由于本人的英语和语文都是业余水平,有两三处晦涩或者与技术无关的内容没有
翻译,希望英语高手予以指点.如有词不达意甚至理解错误之处,非常渴望您能
通过Email告知!谢谢!
2/15/2003 5:28 PM 译毕
JohnBull
3
目录
第1章 贡献 1
第2章 简介 2
2.1. 除外责任与许可 2
2.2. 预备知识 2
2.3. LINUX能为你做什么 3
2.4. 内务声明 3
2.5. 访问,CVS和提交更新 4
2.6. 邮件列表 4
2.7. 本文档的布局 4
第3章 介绍 IPROUTE2 6
3.1 为什么使用 IPROUTE2 6
3.2 IPROUTE2 概览 6
3.3 先决条件 6
3.4 浏览你的当前配置 7
3.4.1. 让ip显示的链路 7
3.4.2. 让ip显示我们的 IP 地址 7
3.4.3. 让ip显示路由 8
3.5. ARP 9
第4章 规则——路由策略数据库 11
4.1. 简单的源策略路由 11
4.2. 多重上连ISP的路由 12
4.2.1. 流量分割 13
4.2.2. 负载均衡 14
第5章 GRE 和其他隧道 15
5.1. 关于隧道的几点注释 15
5.2. IP-IN-IP 隧道 15
5.3. GRE 隧道 16
4
5.3.1. IPv4隧道 16
5.3.2. IPv6隧道 18
5.4. 用户级隧道 18
第6章 用CISCO和6BONE实现IPV6隧道 19
6.1. IPV6隧道 19
第7章 IPSEC:INTERNET上安全的IP 22
7.1. 从手动密钥管理开始 22
7.2. 自动密钥管理 25
7.2.1. 理论 26
7.2.2. 举例 26
7.2.3. 使用X.509证书进行自动密钥管理 29
7.3. IPSEC隧道 32
7.4. 其它IPSEC软件 33
7.5. IPSEC与其它系统的互操作 33
7.5.1. Windows 33
第8章 多播路由 34
第9章 带宽管理的队列规定 36
9.1. 解释队列和队列规定 36
9.2. 简单的无类队列规定 37
9.2.1. pfifo_fast 37
9.2.2. 令牌桶过滤器(TBF) 39
9.2.3. 随机公平队列(SFQ) 41
9.3. 关于什么时候用哪种队列的建议 42
9.4. 术语 43
9.5. 分类的队列规定 45
9.5.1. 分类的队列规定及其类中的数据流向 45
9.5.2. 队列规定家族:根,句柄,兄弟和父辈 45
9.5.3. PRIO队列规定 46
9.5.4. 著名的CBQ队列规定 48
9.5.5. HTB(Hierarchical Token Bucket, 分层的令牌桶) 54
5
9.6. 使用过滤器对数据包进行分类 55
9.6.1. 过滤器的一些简单范例 56
9.6.2. 常用到的过滤命令一览 57
9.7. IMQ(INTERMEDIATE QUEUEING DEVICE,中介队列设备) 58
9.7.1. 配置范例 58
第10章 多网卡的负载均衡 60
10.1. 告诫 61
10.2. 其它可能性 61
第11章 NETFILTER和IPROUTE——给数据包作标记 62
第12章 对包进行分类的高级过滤器 64
12.1. U32分类器 65
12.1.1. U32选择器 65
12.1.2. 普通选择器 66
12.1.3. 特殊选择器 67
12.2. 路由分类器 67
12.3. 管制分类器 68
12.3.1. 管制的方式 68
12.3.2. 越限动作 69
12.3.3. 范例 70
12.4. 当过滤器很多时如何使用散列表 70
第13章 内核网络参数 72
13.1. 反向路径过滤 72
13.2. 深层设置 73
13.2.1. ipv4一般设置 73
13.2.2. 网卡的分别设置 78
13.2.3. 邻居策略 79
13.2.4. 路由设置 80
第14章 不经常使用的高级队列规定 82
14.1. BFIFO/PFIFO 82
14.1.1. 参数与使用 82
6
14.2. CLARK-SHENKER-ZHANG算法 (CSZ) 82
14.3. DSMARK 83
14.3.1. 介绍 83
14.3.2. Dsmark与什么相关? 83
14.3.3. Differentiated Services指导 84
14.3.4. 使用Dsmark 84
14.3.5. SCH_DSMARK如何工作 84
14.3.6. TC_INDEX过滤器 85
14.4. 入口队列规定 87
14.4.1. 参数与使用 87
14.5. RED(RANDOM EARLY DETECTION,随机提前检测) 87
14.6. GRED(GENERIC RANDOM EARLY DETECTION,一般的随机提前检测) 88
14.7. VC/ATM模拟 89
14.8. WRR(WEIGHTED ROUND ROBIN,加权轮转) 89
第15章 方便菜谱 90
15.1. 用不同的SLA运行多个网站. 90
15.2. 防护SYN洪水攻击 90
15.3. 为防止DDOS而对ICMP限速 91
15.4. 为交互流量设置优先权 92
15.5. 使用NETFILTER,IPROUTE2和SQUID实现WEB透明代理 93
15.5.1. 实现之后的数据流图 96
15.6. 与PMTU发现有关的"基于路由的MTU设置" 96
15.6.1. 解决方案 97
15.7. 与PMTU发现有关的MSS箝位(给ADSL,CABLE,PPPOE和PPTP用户) 98
15.8. 终极的流量控制:低延迟,高速上/下载 98
15.8.1. 为什么缺省设置不让人满意 99
15.8.2. 实际的脚本(CBQ) 100
15.8.3. 实际的脚本(HTB) 102
15.9. 为单个主机或子网限速 103
15.10. 一个完全NAT和QOS的范例 104
7
15.10.1. 开始优化那不多的带宽 104
15.10.2. 对数据包分类 106
15.10.3. 改进设置 107
15.10.4. 让上面的设置开机时自动执行 108
第16章 构建网桥以及用ARP代理构建伪网桥 109
16.1. 桥接与IPTABLES的关系 109
16.2. 桥接与流量整形 109
16.3. 用ARP代理实现伪网桥 109
16.3.1. ARP和ARP代理 110
16.3.2. 实现 110
第17章 动态路由——OSPF和BGP 112
17.1. 用ZEBRA设置OSPF 112
17.1.1. 必要条件 113
17.1.2. 配置Zebra 113
17.1.3. 运行Zebra 115
第18章 其它可能性 117
第19章 进一步学习 119
第20章 鸣谢 120
8
第1章 贡献
本文档的成形得益于很多人的贡献,我希望能够回报他们.列出其中几个:
Rusty Russell
Alexey N. Kuznetsov
来自Google的一些好心人
Casema Internet的工作人员
1
第2章 简介
欢迎,亲爱的读者.
希望这篇文档能对你更好地理解Linxs2.2/2.4的路由有所帮助和启发.不被大
多数使用者所知道的是,你所使用工具,其实能够完成相当规模工作.比如route
和ifconfig,实际上暗中调用了非常强大的iproute 2的底层基本功能.
我希望这个HOWTO能够象Rusty Russell的作品那样通俗易懂.
你可以随时给HOWTO工作组发电子邮件来找到我们.但是如果您的问题并不
直接与这个HOWTO文档相关,请首先考虑发给邮件列表(参考相关章节).我们
可不是免费的帮助平台,但我们经常会在邮件列表上回答问题.
在钻研这个HOWTO之前,如果您想做的只是一点简单的流量整形,不妨直接
去看看其它可能性这一章里面的CBQ.init.
2.1. 除外责任与许可
这个文档依着对公众有利用价值的目的而发布,但不提供任何担保,即使是在经
销或者使用在特定场合时的潜在担保.
简单地说,如果您的STM-64骨干网瘫痪,并向您尊敬的客户们散布黄色图片,
对不起,那绝对不关我的事.
Copyright (c) 2002 所有:bert hubert,Gregory Maxwell,Martijn van Oosterhout,
Remco van Mook,Paul B. Schroeder等等.这份材料可以在遵从Open Publication
License, v1.0(或更新版)各项条款的前提下发布.Open Publication License的最新
版可以在http://www.opencontent.org/openpub/ 得到.
请随意复制并发布(出售或者赠送)本文档,格式不限.只是请求将纠正和/或注解
转发给文档的维护者.
还希望如果你出版本HOWTO的硬拷贝,请给作者们发一份以备复习之用.
2.2. 预备知识
就像标题所暗示的,这是一个"高级"HOWTO.虽然它不是终极的航天科技,
但还是要求一定的基础知识.
这里是一些可能对你有帮助的参考文献:
2
Rusty Russell的networking-concepts-HOWTO
非常精彩的介绍,解释了什么是网络以及一个网络如何与其它网络互联.
Linux Networking-HOWTO (以前叫做Net-3 HOWTO)
好东西,虽然非常冗长.它讲授的内容就是你连接到Internet所需的的配置内
容.应该在/usr/doc/HOWTO/NET3-4-HOWTO.txt中,也可以在线阅读.
2.3. Linux能为你做什么
一个小列表:
管制某台计算机的带宽
管制通向某台计算机的带宽
帮助你公平地共享带宽
保护你的网络不受DoS攻击
保护Internet不受到你的客户的攻击
把多台服务器虚拟成一台,进行负载均衡或者提高可用性
限制对你的计算机的访问
限制你的用户访问某些主机
基于用户账号(没错!),MAC地址,源IP地址,端口,服务类型,时间
或者内容等条件进行路由.
现在,很多人都没有用到这些高级功能.这有很多原因.比如提供的文档过于冗
长而且不容易上手,而且流量控制甚至根本就没有归档.
2.4. 内务声明
关于这个文档有些事情要指出.当我写完这个文档的绝大部分的时候,我真的不
希望它永远就是那个样子.我是一个坚信开放源代码的人,所以我希望你能够给
我发回反馈,更新,补丁等等.所以你应该尽可以告知我你的手稿或者指出一些
哪怕是无关紧要的错误,不必犹豫.如果我的英语有些晦涩,请原谅那不是我的
母语,尽可以给我建议.
如果你认为自己更有资格维护某个章节,或者认为自己可以写作并维护一个新的
章节,请您一定不要客气.这个HOWTO的SGML可以通过CVS得到,我估计
肯定有很多人还在为它出力.
作为请求援助,你会在文档中发现很多"求助"的字样.我们永远欢迎您的补丁!
无论您在哪里发现"求助",都应该明白您正在踏入一个未知的领域.这并不是
说在别的地方就没有错误,但您应该倍加小心.如果您确认了某些事情,请您一
3
定通知我们,以便我们能够把"求助"的标记去掉.
关于这个HOWTO,I will take some liberties along the road. For example, I postulate
a 10Mbit Internet connection, while I know full well that those are not very common.
2.5. 访问,CVS和提交更新
本HOWTO的规范位置在这里.
我们现在向全球开放了匿名CVS访问.从各个角度来说这都是一件好事.你可
以轻松地升级到本HOWTO的最新版本,而且提交补丁也不再成为问题.
另外的好处是,这可以让作者在源码上独立地继续工作.
$ export CVSROOT=:pserver:[email protected]:/var/cvsroot
$ cvs login
CVS password: [enter 'cvs' (without 's)]
$ cvs co 2.4routing
cvs server: Updating 2.4routing
U 2.4routing/lartc.db
如果您做了修改并希望投稿,运行:
cvs -z3 diff -uBb
然后把输出用电子邮件发给,我们就可以很轻松地把它集成进去
了.谢谢!请确认你修改的是.db文件,其它文件都是通过它生成的.
提供了一个Makefile帮助您生成postscript,dvi,pdf,html和纯文本格式的文件.
你可能需要安装docbook,docboot-utils,ghostscript和tetex等等支持软件才能生
成各种格式的文本.
注意,不要更改2.4routing.sgml!那里面有旧版本的HOWTO.正确的文件是
lartc.db.
2.6. 邮件列表
作者已经开始收到关于这个HOWTO越来越多的邮件了.为了把大家的兴趣条
理化,已经决定启动一个邮件列表,让大家在那里互相探讨有关高级路由和流量
控制的话题.你可以在这里进行订阅.
需要指出的是,作者们对于列表中没有问及的问题不可能及时回答.我们愿意让
列表的归档成为一个知识库.如果你有问题,请搜索归档,然后在post到邮件
列表里.
2.7. 本文档的布局
我们几乎马上就要做一些有趣的实验,也就意味着最开始部分的基本概念解释并
不完整或者不完善,请您不必管它,后面会一点点说清楚.
4
路由和包过滤是完全不同的概念.关于过滤的问题,Rusty的文档说得很清楚,
你可以在这里找到:
Rusty出色的不可靠指南
我们则将致力于netfilter与iproute2相结合后能做什么.
5
第3章 介绍 iproute2
3.1 为什么使用 iproute2
现在,绝大多数 Linux 发行版和绝大多数 UNIX都使用古老的arp, ifconfig和
route命令.虽然这些工具能够工作,但它们在Linux2.2和更高版本的内核上显
得有一些落伍.比如,现在GRE隧道已经成为了路由的一个主要概念,但却不
能通过上述工具来配置.
使用了iproute2,隧道的配置与其他部分完全集成了.
2.2 和更高版本的Linux 内核包含了一个经过彻底重新设计的网络子系统.这些
新的代码让Linux在操作系统的竞争中取得了功能和性能上的优势.实际上,
Linux新的路由,过滤和分类代码,从功能和性能上都不弱于现有的那些专业的
路由器,防火墙和流量整形产品.
随着新的网络概念的提出,人们在现有操作系统的现有体系上修修补补来实现他
们.这种固执的行为导致了网络代码中充斥着怪异的行为,这有点像人类的语言.
过去,Linux模仿了SunOS的许多处理方式,并不理想.
这个新的体系则有可能比以往任何一个版本的Linux都更善于清晰地进行功能
表达.
3.2 iproute2 概览
Linux有一个成熟的带宽供给系统,称为Traffic Control(流量控制).这个系统
支持各种方式进行分类,排序,共享和限制出入流量.
我们将从 iproute2 各种可能性的一个简要概览开始.
3.3 先决条件
你应该确认已经安装了用户级配置工具.这个包的名字在RedHat和Debian中都
叫作"iproute",也可以在这个地方找到:
ftp://ftp.inr.ac.ru/ip-routing/iproute2-2.2.4-now-ss .tar.gz
你也可以试试在这里找找最新版本.
iproute 的某些部分需要你打开一些特定的内核选项.应该指出的是,RedHat6.2
及其以前的所有发行版中所带的缺省内核都不带有流量控制所需要的绝大多数
功能.
6
而RedHat 7.2在缺省情况下能满足所有要求.
另外,确认一下你的内核支持netlink ,Iproute2需要它.
3.4 浏览你的当前配置
这听上去确实让人惊喜:iproute2已经配置好了!当前的ifconfig和route命令已
经正在使用新的系统调用,但通常使用了缺省参数(真无聊).
新的工具ip成为中心,我们会让它来显示我们的网卡配置.
3.4.1. 让ip显示我们的链路
[ahu@home ahu]$ ip link list
1: lo: mtu 3924 qdisc noqueue
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: dummy: mtu 1500 qdisc noop
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: eth0: mtu 1400 qdisc pfifo_fast qlen 100
link/ether 48:54:e8:2a:47:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: eth1: mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
link/ether 00:e0:4c:39:24:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3764: ppp0: mtu 1492 qdisc pfifo_fast qlen 10
link/ppp
你的结果可能有所区别,但上述显示了我家里NAT路由器的情况.我将只解释
输出中并非全部直接相关的部分.因为并不是所有部分都与我们的话题有关,所
以我只会解释输出的一部分.
我们首先看到了 loopback 接口. While your computer may function somewhat
without one, I'd advise against it. MTU (最大传输单元)尺寸为 3924 字节,并且不
应该参与队列.这是因为 loopback 接口完全是内核想象出来的,并不存在的接
口.
现在我们跳过这个无关的接口,它应该并不实际存在于你的机器上.然后就是两
个物理网络接口,一个接在我的 cable modem 上,另一个接到我家里的以太网
端上.再下面,我们看见了一个 ppp0 接口.
应该指出,我们没有看到 IP 地址.iproute 切断了"链路"和"IP 地址"两个
概念的直接联系.当使用 IP 别名的时候,IP地址的概念显得更加不相关了.
尽管如此,还是显示出了标识以太网卡硬件的 MAC 地址.
3.4.2. 让ip显示我们的 IP 地址
[ahu@home ahu]$ ip address show
1: lo: mtu 3924 qdisc noqueue
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 brd 127.255.255.255 scope host lo
2: dummy: mtu 1500 qdisc noop
7
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: eth0: mtu 1400 qdisc pfifo_fast qlen 100
link/ether 48:54:e8:2a:47:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.0.0.1/8 brd 10.255.255.255 scope global eth0
4: eth1: mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
link/ether 00:e0:4c:39:24:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3764: ppp0: mtu 1492 qdisc pfifo_fast qlen 10
link/ppp
inet 212.64.94.251 peer 212.64.94.1/32 scope global ppp0
这里包含了更多信息.显示了我们所有的地址,以及这些地址属于哪些网卡.
"inet"表示Internet (IPv4).还有很多其它的地址类型,但现在还没有涉及到.
让我们先就近看看eth0.上面说它与IP地址10.0.0.1/8相关联.这是什么意思呢?
"/8"表示IP地址表示网络地址的位数.因为一共是32个bit,所以我们的这个
网络有了24 bit的主机空间. 10.0.0.1 的开始8bit是10.0.0.0,也就是我们的网络
地址,我们的子网掩码是255.0.0.0.
其它的bit直接连接在这个网卡上,所以10.250.3.13可以直接通过eth0联络到,
就象10.0.0.1一样.
对于ppp0,仍是相同的概念,虽然数字看上去有所不同.它的地址是
212.64.94.251,不带子网掩码.这意味着这是一个点到点的连接,而且除了
212.64.94.251之外的地址是对端的.当然,还有很多信息.它还告诉我们这个链