# Quagga_Docker_Sim

**Repository Path**: coolmoon327/quagga_docker_sim

## Basic Information

- **Project Name**: Quagga_Docker_Sim
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Python
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2021-11-29
- **Last Updated**: 2022-11-07

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 通信网络系统基础课程实验

## 一、任务要求

​	将Linux系统配置成为一台IPv4路由器，具备RIP、OSPF（单区域）和路由重分配功能。搭建至少6个路由器节点的实验测试网络。



## 二、实验环境

​	开发环境：macOS 12.0.1（i9 9880H，16 GB DDR4，Radeon Pro 5500M）

​	部署环境：ubuntu 20.04（40 CPUs x Intel(R) Xeon(R) Gold 6133 CPU @ 2.50GHz，256 GB DDR4 ECC）

​	实验工具：Docker-20.10.11，quagga-1.2.4，Termius-7.26.2，telnet，python-3.8

​	配置方案：在 ubuntu 服务器上，打包一个配置有 Quagga 的 Docker 镜像，并基于该镜像部署数个 Docker 容器，每个容器作为一个路由器。

​	网络拓扑：

<div align="center"><img src="http://assets.processon.com/chart_image/61a58b9b0791296e0a20b959.png" style="zoom: 67%;"></div>

## 三、环境配置

1. Docker 配置

```bash
# 安装 docker
curl -sSL https://get.daocloud.io/docker | sh

# 拉取 ubuntu 镜像
sudo docker pull ubuntu

# 安装 doker compose
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.24.1/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
sudo ln -s /usr/local/bin/docker-compose /usr/bin/docker-compose

# 安装 python
sudo apt update
sudo apt install python3.8
```



2. Quagga 安装

```bash
# 依赖环境安装
sudo apt update 
sudo apt install -y wget net-tools automake autoconf gcc make libtool texinfo gawk libreadline6-dev pkg-config libc-ares2 libc-ares-dev python3.8 telnet inetutils-ping tcpdump traceroute

# 下载并编译 Quagga
cd ~/Downloads
wget https://github.com/Quagga/quagga/releases/download/quagga-1.2.4/quagga-1.2.4.tar.gz
tar -xzvf ./quagga-1.2.4.tar.gz
cd ./quagga-1.2.4
./configure --enable-vtysh --enable-user=root --enable-group=root --enable-vty-group=root
sudo make
sudo make install

# 配置文件设置
sudo cp ./lib/.libs/libzebra.so.1 /lib
sudo cp ./ospfd/.libs/libospf.so.0 /lib
sudo cp ./ospfd/ospfd.conf.sample /usr/local/etc/ospfd.conf
sudo cp ./ripd/ripd.conf.sample /usr/local/etc/ripd.conf
sudo cp ./zebra/zebra.conf.sample /usr/local/etc/zebra.conf
```



3. Dockerfile 快速构建镜像

```dockerfile
# ./Dockerfile
FROM ubuntu
WORKDIR /code
ENV TIME_ZONE Asia/Shanghai
ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
COPY . .
RUN apt update \
	&& apt install -y wget net-tools automake autoconf gcc make libtool texinfo gawk libreadline6-dev pkg-config libc-ares2 libc-ares-dev python3.8 telnet inetutils-ping tcpdump traceroute \
	&& wget https://github.com/Quagga/quagga/releases/download/quagga-1.2.4/quagga-1.2.4.tar.gz \
	&& tar -xzvf ./quagga-1.2.4.tar.gz \
	&& cd ./quagga-1.2.4 \
	&& ./configure --enable-vtysh --enable-user=root --enable-group=root --enable-vty-group=root \
	&& make \
	&& make install \
	&& cp ./lib/.libs/libzebra.so.1 /lib \
	&& cp ./ospfd/.libs/libospf.so.0 /lib \
	&& cp ./ospfd/ospfd.conf.sample /usr/local/etc/ospfd.conf \
	&& cp ./ripd/ripd.conf.sample /usr/local/etc/ripd.conf \
	&& cp ./zebra/zebra.conf.sample /usr/local/etc/zebra.conf \
	&& zebra -d
```

​	使用 Dockerfile 创建 Docker 镜像：

```bash
~/Code/Quagga_Docker_Sim$ sudo docker build -t router:v1 .
```



4. Docker Compose 快速配置多个容器

```yaml
version: '3'
services:
  router:
    container_name: R_
    build: .
    image: quagga_ubuntu
    cap_add:
      - ALL
  
  device:
    container_name: D_
    build: .
    image: quagga_ubuntu
    cap_add:
      - ALL
```

​	 使用 Docker Compose 从镜像中创建容器：

```bash
~/Code/Quagga_Docker_Sim$ sudo docker-compose up -d
```

​	使用 Docker Compose 从镜像中创建指定数量的容器：

```bash
~/Code/Quagga_Docker_Sim$ sudo docker-compose up --scale router=#number_r -d
~/Code/Quagga_Docker_Sim$ sudo docker-compose up --scale device=#number_d -d
```

​	**已弃用：Docker Compose 不能依次创建指定的 docker container name。**



## 四、创建拓扑

> ifconfig 学习：https://www.howtoing.com/ifconfig-command-examples/
>
> Quagga 文档：https://www.quagga.net/docs/quagga.html#Starting-and-Stopping-ripd
>
> Docker 学习：https://www.runoob.com/docker/docker-command-manual.html
>
> ip link 学习：https://www.kancloud.cn/chunyu/php_basic_knowledge/2137337

​	**整个流程分为三个步骤：**

1. 创建 docker 容器
2. 使用 ip link 工具在宿主机上为所有 docker 来配置虚拟网络
3. 为 docker 容器配置网络

​	细枝末节不多做赘述，在此介绍 quagga 的配置方法。

- RIP 路由器设置：

```bash
# 1. 启动守护进程
zebra -d
ripd -d

# 2. 使用 telnet 配置 ripd 守护进程（端口 2602）
telnet 127.0.0.1 2602
	zebra 											# 输入密码：zebra
	en													# 进入特权模式
	config t										# 修改配置文件
	router rip									# 设置为 rip 路由器
	network x.x.x.x/24					# 声明当前路由器相连的网络号
	...
	end
```

- OSPF 路由器设置：

```bash
# 1. 启动守护进程
zebra -d
ospfd -d

# 2. 使用 telnet 配置 ospfd 守护进程（端口 2604）
telnet 127.0.0.1 2604
	zebra 											# 输入密码：zebra
	en													# 进入特权模式
	config t										# 修改配置文件
	router ospf									# 设置为 ospf 路由器
	network x.x.x.x/24 area 0		# 声明当前路由器相连的网络号与 ospf 区域号（单区域，指定为 0）
	...
	end
```

- 中介路由器（路由重分配）设置：

```bash
# 1. 启动守护进程
zebra -d
ripd -d
ospfd -d

# 2. 使用 telnet 配置 ripd 守护进程（端口 2602）
telnet 127.0.0.1 2602
	zebra 											# 输入密码：zebra
	en													# 进入特权模式
	config t										# 修改配置文件
	router rip									# 设置为 rip 路由器
	network x.x.x.x/24					# 声明当前路由器相连的网络号
	...
	redistribute ospf metric 10	# 路由重分发到 ospf 网络中，权重为 10
	end

# 3. 使用 telnet 配置 ospfd 守护进程（端口 2604）
telnet 127.0.0.1 2604
	zebra 											# 输入密码：zebra
	en													# 进入特权模式
	config t										# 修改配置文件
	router ospf									# 设置为 ospf 路由器
	network x.x.x.x/24 area 0		# 声明当前路由器相连的网络号与 ospf 区域号（单区域，指定为 0）
	...
	redistribute rip metric 10	# 路由重分发到 rip 网络中，权重为 10
	end
```



## 五、执行脚本

​	我将网络配置过程整理到了 `build_networks.py` 文件中，只需要简单执行该 python 脚本即可：

```bash
sudo python3 build_networks.py
```

​	`build_networks.py` 文件需要引用 `config.py` 与 `build_router.py`，前者用于记录各终端与路由器的配置信息，后者用于配置单个机器（使用设备名称来指定机器类型，如 Dn 表示编号为 n  的终端，Rm 表示编号为 m 的路由器）。**我们规定容器名称与设备名称统一。**因此可以用以下代码来配置 docker 容器的网络，以及路由器的 Quagga 环境：

```bash
sudo docker exec -itd 容器名称 /bin/python3.8 ./build_router.py 容器名称
```

​	为了方便操作，我还提供了**一键清理**的脚本：

```bash
sudo python3 build_networks.py
```

​	该脚本能自动删除所有 docker 容器与创建的虚拟链路，注意是所有 docker 容器，因此慎用。