安全云環(huán)境下Zebra軟件路由器的研究與實(shí)現(xiàn)

鄧 榮

（南通科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南通 226007）

安全云環(huán)境下Zebra軟件路由器的研究與實(shí)現(xiàn)

鄧 榮

（南通科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南通 226007）

本論文提出了一種使用安全云環(huán)境下軟件路由器替代網(wǎng)絡(luò)中硬件路由器的解決方案，通過(guò)實(shí)踐證實(shí)了在云環(huán)境下使用Zebra軟件路由器替換真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中硬件路由器的可行性，使用Chariot 測(cè)試工具對(duì)兩種不同環(huán)境中硬件路由器和Zebra軟件路由器的性能進(jìn)行測(cè)試并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和分析，證明云環(huán)境下Zebra軟件路由器可以很好的與硬件路由器協(xié)同工作，是小型網(wǎng)絡(luò)中替換硬件路由器的一種廉價(jià)、可行的解決方案。

云計(jì)算；GNU Zebra；開(kāi)放最短路徑優(yōu)先；Chariot

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的技術(shù)逐漸成熟，功能日益強(qiáng)大，在企事業(yè)單位網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程中，使用路由器建立動(dòng)態(tài)路由是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。目前，路由器主要使用Cisco、H3C等公司生產(chǎn)的硬件路由器，這些產(chǎn)品一般價(jià)格都比較昂貴，受到資金的制約，可能會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)無(wú)法充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源。

為了解決上述問(wèn)題，傳統(tǒng)的做法是使用單臺(tái)服務(wù)器或者PC機(jī)來(lái)配置軟路由來(lái)代替硬件路由器，但這種解決方案的主要瓶頸是硬件的性能無(wú)法滿足軟件路由的要求。隨著云計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，云環(huán)境下硬件、軟件、計(jì)算等資源可以以更低的成本和更快捷的方式獲取，本文提出了一種在安全云環(huán)境下軟件路由器的實(shí)現(xiàn)方法，可以很好的解決這一問(wèn)題。

2 相關(guān)概念

2.1 云計(jì)算

云計(jì)算，也被稱(chēng)為按需計(jì)算，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算，提供共享處理資源和數(shù)據(jù)到電腦和其他設(shè)備的需求，是一個(gè)實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的模式，按需訪問(wèn)一個(gè)可配置的計(jì)算資源共享池（例如，網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、服務(wù)器、應(yīng)用和服務(wù)）。云計(jì)算使企業(yè)避免前期基礎(chǔ)設(shè)施投資的成本，并專(zhuān)注于他們的業(yè)務(wù)而不是基礎(chǔ)設(shè)施。云計(jì)算使企業(yè)的應(yīng)用程序的啟動(dòng)和運(yùn)行速度更快，具有改進(jìn)的可管理性和更少的維護(hù)，使其能夠更迅速地調(diào)整資源以滿足業(yè)務(wù)需求的變化。

2.2 CAS云平臺(tái)

CAS（Cloud Automation System）云計(jì)算管理平臺(tái)為數(shù)據(jù)中心云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)提供虛擬化管理解決方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心云計(jì)算環(huán)境的集中管理和控制，該平臺(tái)基于第三代虛擬化架構(gòu)，采用高性能的虛擬化內(nèi)核，真正實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全虛擬化的全面融合，是面向企業(yè)和行業(yè)數(shù)據(jù)中心推出的一款全融合虛擬化軟件。

2.3 服務(wù)器深度安全防護(hù)系統(tǒng)

服務(wù)器深度安全防護(hù)系統(tǒng)（Deep Security for CAS）是適用于CAS虛擬化環(huán)境的全方位安全平臺(tái)，用戶(hù)可以通過(guò)緊密集成的模塊輕松擴(kuò)展該平臺(tái)，以覆蓋到虛擬和云服務(wù)器以及虛擬桌面，確保服務(wù)器、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的安全；可以任何方式結(jié)合包括防惡意軟件、IDS/IPS、虛擬補(bǔ)丁、防火墻在內(nèi)的安全模塊，定制專(zhuān)屬的無(wú)代理安全防護(hù)；可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)全面、高效、自適應(yīng)的虛擬化安全平臺(tái)，以防止關(guān)鍵業(yè)務(wù)中斷和數(shù)據(jù)泄露，避免造成巨大損失。

2.4 Zebra

Zebra是一個(gè)路由的軟件套件，可以在UNIX平臺(tái)特別是FreeBSD，Linux，Solaris等操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn) OSPFv2、OSPFv3、RIP V1和V2，RIPng和BGP-4等路由協(xié)議。Zebra 軟件包由最初由Kunihiro Ishiguro開(kāi)發(fā)，遵循GPL（GNU通用公共許可證），該軟件項(xiàng)目現(xiàn)在由多名工程師和開(kāi)源軟件愛(ài)好者共同維護(hù)。它采用模塊化的架構(gòu)，整個(gè)程序由一系列的守護(hù)進(jìn)程構(gòu)成，每個(gè)路由協(xié)議都有自己?jiǎn)为?dú)的路由處理進(jìn)程，同時(shí)，它提供一個(gè)管理內(nèi)核路由表的zebra 守護(hù)進(jìn)程。路由處理程序通過(guò)Zebra 守護(hù)程序管理內(nèi)核路由表。

3 安全云平臺(tái)下軟件路由器的實(shí)現(xiàn)

3.1 CAS云平臺(tái)部署

在物理服務(wù)器上安裝CAS前，需要配置服務(wù)器的陣列信息，如果是Flex系列服務(wù)器，可以通過(guò)iLO進(jìn)行配置。Flex Server服務(wù)器的iLO地址默認(rèn)使用DHCP方式獲取。通過(guò)DHCP方式獲取iLO地址時(shí)，需要部署DHCP服務(wù)器，F(xiàn)lexServer R390服務(wù)器和DHCP服務(wù)器在相同局域網(wǎng)中。配置好iLO地址后配置iLO用戶(hù)，就可以通過(guò)iLO遠(yuǎn)程控制臺(tái)界面來(lái)安裝部署CAS云平臺(tái)并在云平臺(tái)下配置生成Linux虛擬機(jī)。

3.2 Deep Security for CAS部署

服務(wù)器深度安全防護(hù)系統(tǒng)與CAS虛擬化系統(tǒng)集成，可以直接部署在Flex Server物理CAS服務(wù)器上，既可以對(duì)CAS云平臺(tái)上創(chuàng)建的虛擬機(jī)提供透明防護(hù)，又可以保護(hù)CAS系統(tǒng)的安全；它通過(guò)多個(gè)集

成選項(xiàng)提供詳細(xì)的服務(wù)器級(jí)安全事件，同時(shí)具備企業(yè)級(jí)目錄進(jìn)行目錄集成的功能。

3.3 Zebra的安裝與調(diào)試

在云平臺(tái)生成的Linux虛擬機(jī)中可以根據(jù)需要安裝Linux操作系統(tǒng)，本文使用的Linux發(fā)行版本為CentOS 5.5，Zebra使用YUM命令安裝：

#yum -y install quagga

安裝完成后在CentOS 5.5操作系統(tǒng)中使用vi命令打開(kāi)/etc/services文件做如下修改：

Zebra服務(wù)啟動(dòng)要依賴(lài)對(duì)應(yīng)的配置文件，可使用如下命令進(jìn)行設(shè)置：

配置文件完成后就可以通過(guò)以下命令啟動(dòng)Zebra進(jìn)程：

3.4 OSPF在Zebra上的實(shí)現(xiàn)

在Zebra的架構(gòu)中，Zebra作為一個(gè)守護(hù)進(jìn)程來(lái)維護(hù)linux路由信息，OSPF的模塊守護(hù)進(jìn)程ospfd和Zebra守護(hù)進(jìn)程通過(guò)消息通信來(lái)更新和獲取路由信息。本測(cè)試在安全云環(huán)境下的兩臺(tái)Linux虛擬機(jī)之間實(shí)現(xiàn)，通過(guò)搭建簡(jiǎn)單拓?fù)鋪?lái)驗(yàn)證OSPF協(xié)議能否在基于Linux的Zebra軟件路由器上正常工作，具體實(shí)驗(yàn)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 Zebra軟件路由器測(cè)試拓?fù)?/p>

配置完成后Zebra-RA路由器的路由表如圖2所示：

圖2 Zebra-RA路由表

通過(guò)Zebra-RA路由表的顯示信息“0>*20.0. 0.0/24 [110/20] via 192.168.1.2,eth0,00:00:21”可以看到，Zebra-RA通過(guò)OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議從Zebra-RB的接口192.168.1.2獲得了20.0.0.0/24網(wǎng)段的路由信息，可以確定測(cè)試已經(jīng)成功。

4 安全云環(huán)境下Zebra軟件路由器的性能測(cè)試

本文選擇IXIA的性能測(cè)試軟件Chariot來(lái)對(duì)安全云環(huán)境下Zebra軟件路由器的性能進(jìn)行測(cè)試。Chariot是應(yīng)用非常廣泛的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備性能測(cè)試軟件，該軟件可以通過(guò)腳本產(chǎn)生模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的流量，使用端到端（End to End）的方法測(cè)試網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備在實(shí)際真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的性能。

為了客觀的測(cè)試Zebra軟件路由器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，本文用同樣的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)兩臺(tái)硬件路由器工作的網(wǎng)絡(luò)、使用Zebra軟件路由器替換一臺(tái)硬件路由器后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，拓?fù)鋱D可參考圖1。

測(cè)試是在兩臺(tái)安裝了Chariot Endpoint的PC之間傳輸一段長(zhǎng)度的文件，通過(guò)測(cè)試的結(jié)果可以得出系統(tǒng)的吞吐率、響應(yīng)時(shí)間等性能參數(shù)。具體測(cè)試結(jié)果如下：

圖3 硬件路由器網(wǎng)絡(luò)TCP連接下的吞吐量

圖4 混合路由器網(wǎng)絡(luò)TCP連接下的吞吐量

測(cè)試結(jié)果如表1所示：

表1 TCP連接下兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境吞吐量測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果如表2所示：

通過(guò)上述測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析，可以看出安全云環(huán)境下Zebra路由器可以比較好的完成預(yù)期的任務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)路由器的基本功能，是網(wǎng)絡(luò)中替換硬件路由器的一個(gè)很好的解決方案，但在吞吐量方面、響應(yīng)時(shí)間等方面與硬件路由器還有一的差距，需要進(jìn)一步優(yōu)化和提高。

表2 TCP連接下兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境響應(yīng)時(shí)間測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

圖5 硬件路由器網(wǎng)絡(luò)TCP連接下的響應(yīng)時(shí)間

本文提出了一種在安全云環(huán)境下使用Linux操作系統(tǒng)開(kāi)源路由軟件Zebra配置軟件路由器的方法，可以用來(lái)替換網(wǎng)絡(luò)中原有的硬件路由器實(shí)現(xiàn)路由功能。但在性能上還有優(yōu)化和提高的空間。

下一步的工作要對(duì)安全云環(huán)境下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)通信、對(duì)Zebra開(kāi)源路由軟件的整套路由函數(shù)體系結(jié)構(gòu)、Zebra在復(fù)雜云環(huán)境下的應(yīng)用原理和機(jī)制、軟件路由器與硬件路由器共存的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化等做進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)和研究。

圖6 混合路由器網(wǎng)絡(luò)TCP連接下的響應(yīng)時(shí)間

[1] 安寧剛, 李國(guó)棟, 覃尊穎, 李衛(wèi), 黃旭昌. OSPF協(xié)議DD報(bào)文的脆弱性分析與驗(yàn)證[J]. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī), 2015, 12(02).

[2] 司廣濤, 李程程. 基于Zebra的IPv6路由的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代, 2011(1).

[3] Gillian B. VYATTA: Linux IP Routers, Dec 2007[J]. 2005.

[4] 范倫挺, 王之梁, 尹霞, 等. OSPFv3路由監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)工程, 2008, 27(24).

Research and Implementation of Zebra Software Router in Secure Cloud Environment

DENG Rong
(Nantong College of Science and Technology, Nantong, Jiangsu 226007)

This paper presents a solution using a software router in the secure cloud environment to replace the hardware router in the network，the feasibility of using Zebra software router to replace hardware router in real network in cloud environment was proved.use the Chariot test tool to test the function and performance of the hardware router and the Zebra software router in two different environments. It is proved that the cloud environment zebra software router can be a good hardware router and collaborative work, it is a cheap and feasible solutions for replace hardware router in a small network environment.

Cloud computing; GNU Zebra; OSPF; Chariot

TP311

: ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.033

鄧榮(1983-)，男，碩士，講師，研究方向：云計(jì)算、下一代互聯(lián)網(wǎng)。

本文著錄格式：鄧榮. 安全云環(huán)境下Zebra軟件路由器的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件，2016，37（12）：157-161