Routing network with linux

Маршрутизация в Linux

Материал из Xgu.ru

Linux предоставляет большой набор функций для маршрутизации и инструменты для ее настройки. Ядро 2.6.x поддерживает:

• Простую статическую маршрутизацию.
• Equal Cost Multi Path маршруты (маршруты до одной сети с одинаковым весом, которые выбираются с равной вероятностью).
• Blackhole-маршруты.
• Множественные таблицы маршрутизации.
• Policy Based Routing

Содержание

[править] Команды

Для управления маршрутизацией применяются следующие команды: route, netstat, ip (последняя из пакета iproute2, возможно его придется установить).

Просмотреть таблицу можно следующими способами:

При этом следует учитывать, что доступ ко всем возможностям дает только ip. Используя route вы не только не сможете настроить «продвинутые» функции вроде политик маршрутизации, но и не увидите их существование в выводе команды просмотра, если они уже настроены в системе. Поэтому следует по возможности использовать ip.

Модификация таблицы маршрутизации:

[править] Использование route

[править] Использование ip

Синтаксис ip по структуре напоминает синтаксис Cisco IOS. Любые опции могут быть сокращены до потери двусмысленности, например «ip ro ad» вместо «ip route add».

Командой вида ip route add blackhole 10.56.50.0/27 можно добавить «зануленный» маршрут (аналог «ip route . null0» в Cisco). Пакеты в сеть с таким маршрутом будут удалены с причиной «No route to host». Может быть полезно для подавление DoS-атаки с хоста или иных подобных случаев.

[править] Действия с маршрутами

Кроме add также поддерживаются и другие действия:

• del — удалить маршрут.
• replace — заменить маршрут другим.
• change — изменить параметры маршрута.

[править] Equal Cost Multi Path

Если добавить два маршрута до одной и той же сети с одинаковой метрикой, ядро начнет распределять нагрузку между ними путем выбора того или другого с равной вероятностью. Работает и для более чем двух маршрутов. Предупреждение: это может вызвать проблемы со входящими соединениями, потому что иногда ответ может пойти по другому маршруту, чем пришел запрос. Будьте осторожны.

[править] IPv6

Настройка маршрутизации IPv6 почти идентична настройке для IPv4.

В некоторых дистрибутивах еще есть нерешенная проблема с маршрутом по умолчанию (например, старые версии RHEL), используйте

[править] Просмотр маршрутов до определенной сети

На маршрутизаторах с длинной таблицей может быть неудобно просматривать вывод «ip route show» в поисках нужного маршрута. В этом случае можно использовать команду вида:

которая выведет маршруты только до указанной сети.

[править] Пересылка пакетов между интерфейсами

Linux позволяет разрешить или запретить пересылку пакетов между интерфейсами (forwarding). На рабочих станциях и серверах приложений ее можно запретить, на маршрутизаторах или межсетевых экранах она, очевидно, должна быть разрешена.

За этот параметр для IPv4 отвечает переменная net.ipv4.ip_forward (1 = «разрешить», 0 = «запретить»).

Для IPv6 используйте net.ipv6.conf.all.forwarding

Чтобы настройки сохранились после перезагрузки, пропишите значения net.ipv4.ip_forward и net.ipv6.conf.all.forwarding в /etc/sysctl.conf.

[править] Конфигурационные файлы

Настройки статической маршрутизации находятся в различных файлах, в зависимости от дистрибутива.

• Debian GNU/Linux: /etc/network/interfaces
• RHEL/CentOS/Scientifix: etc/sysconfig/network-scripts/route-
• Gentoo: /etc/conf.d/net

(добавьте свои дистрибутивы, пожалуйста)

[править] Policy routing

Для хоста 192.168.1.1 используется особенная таблица маршрутизации (table 3), не такая как для всех остальных хостов. В ней указан единственный маршрут — маршрут по умолчанию.

Все будут ходить через шлюз 10.0.1.2, а 192.168.1.1 — через 10.0.3.4.

Источник

ip route add network command for Linux explained

H ow do I use ip route networking command to add a static route on Linux operating systems? Can you explain how to use the ip command?

Introduction: The ip command is used to assign an address to a network interface and/or configure network interface parameters on Linux operating systems. This command replaces old good and now deprecated ifconfig command on modern Linux distributions. A static route is nothing but a way of specifying traffic that must not go through the default gateway. One can use the ip command for adding a static route to a different network that cannot be accessed through your default gateway. For example, VPN gateway or VLNAN might need to use the ip command.

Tutorial details
Difficulty level	Easy
Root privileges	Yes
Requirements	ip command on Linux
Est. reading time	3 minutes

ip route add network command examples

The syntax is pretty simple:
ip route add via
ip route add dev
ip route add default dev
ip route add default via

Add a static route on Linux

You must login as root user with the help of su command or sudo command:
$ su —
OR
$ sudo -i
Once become a root user, setup a temporary route using the ip command:
# ip route add 172.10.1.0/24 via 10.0.0.100 dev eth0
Verify it:
# ip r
Here is another example where I am setting up route for my VPN gateway:
# ip link set dev tun0 up mtu 1500
# ip addr add dev tun0 10.8.0.2/24 broadcast 10.8.0.255
# ip route add 139.59.2.125/32 via 192.168.2.254
# ip route add 0.0.0.0/1 via 10.8.0.1
# ip route add 128.0.0.0/1 via 10.8.0.1
Again view route with the ip command:
# ip r

Warning : Do not stop networking service over ssh session.

How to add a permanent static route using ip command on Linux

Edit config file such as /etc/sysconfig/network-scripts/route-eth0 on a CentOS/RHEL/Fedora Linux for interface eth0 using a text editor such as nano command or vim command:
# vim /etc/sysconfig/network-scripts/route-eth0
Append the following text:
172.10.1.0/24 via 10.0.0.100 dev eth0
Save and exit (close) the file in a vim text editor. Finally, restart your network service on a CentOS/RHEL/Fedora Linux so they take effect:
# systemctl restart network.service

Restarting network service on a CentOS/RHEL/Fedora Linux

A note about ip command and persistence static routing on a Debian/Ubuntu

Edit your /etc/network/interfaces file for say eth0:
# vi /etc/network/interfaces
Update it as follows:

Источник

Linux Set Up Routing with ip Command

C an you explain the ip command to setup routing on Linux based systems? How do I use the ip command to configure the routing table of the Linux kernel?

The ip command can be used for the following tasks on Linux:

Tutorial details
Difficulty level	Easy
Root privileges	Yes
Requirements	ip command
Est. reading time	10m

1. Show / manipulate routing
2. Show / manipulate devices
3. Policy routing
4. Tunnels

How to view or display Linux routing table

Type the following command:
$ ip route show
OR
$ ip route list
Sample Outputs:

Each entry is nothing but an entry in the routing table (Linux kernel routing table). For example, the following line represents the route for the local network. All network packets to a system in the same network are sent directly through the device ra0:

• No ads and tracking
• In-depth guides for developers and sysadmins at Opensourceflare✨
• Join my Patreon to support independent content creators and start reading latest guides:
  • How to set up Redis sentinel cluster on Ubuntu or Debian Linux
  • How To Set Up SSH Keys With YubiKey as two-factor authentication (U2F/FIDO2)
  • How to set up Mariadb Galera cluster on Ubuntu or Debian Linux
  • A podman tutorial for beginners – part I (run Linux containers without Docker and in daemonless mode)
  • How to protect Linux against rogue USB devices using USBGuard

Join Patreon ➔

Our default route is set via ra0 interface i.e. all network packets that cannot be sent according to the previous entries of the routing table are sent through the gateway defined in this entry i.e 192.168.1.1 is our default gateway.

How to set a route to the locally connected network eth0 on Linux

Type the following command to sent all packets to the local network 192.168.1.0 directly through the device eth0:, enter:
# ip route add 192.168.1.0/24 dev eth0
OR route traffic via 192.168.2.254 gateway for 192.168.2.0/24 network:
# ip route add 192.168.2.0/24 via 192.168.2.254 dev eth0

Set a default route

All network packets that cannot be sent according to the previous entries of the routing table are sent through the following default gateway:
# ip route add default via 192.168.1.254

Delete route from table

Type the following command
# ip route delete 192.168.1.0/24 dev eth0
Let us delete default route too:
# ip route add default via 192.168.1.254 dev eth0

Linux add a default route/static route or delete a route using the ip command.

How do I verify routing configurations?

Use the ping command or host command commands to make sure you can reach to your gateway:
ping Your-Gateway-Ip-Here
ping Your-DNS-Server-IP-Here
ping 192.168.1.254
ping www.cyberciti.biz
host www.cyberciti.biz

Linux Set Up Routing with ip command and save it to a configuration file

All routing settings made with the ip tool (or route command) are lost when you reboot Linux server. See our previous article about configuring static routes in a Debian/Ubuntu or CentOS/Red Hat Enteprise Linux systems.

How to add a static route on Ubuntu or Debian

Here is a sample for eth0 displayed using the cat command cat /etc/network/interfaces

Источник

Быстрый роутинг и NAT в Linux

Немного истории

Тема исчерпания адресного пространства IPv4 уже не нова. В какой-то момент в RIPE появились очереди ожидания (waiting list), затем возникли биржи, на которых торговали блоками адресов и заключались сделки по их аренде. Постепенно операторы связи начали предоставлять услуги доступа в Интернет с помощью трансляции адресов и портов. Кто-то не успел получить достаточно адресов, чтобы выдать «белый» адрес каждому абоненту, а кто-то начал экономить средства, отказавшись от покупки адресов на вторичном рынке. Производители сетевого оборудования поддержали эту идею, т.к. этот функционал обычно требует дополнительных модулей расширения или лицензий. Например, у Juniper в линейке маршрутизаторов MX (кроме последних MX104 и MX204) выполнять NAPT можно на отдельной сервисной карте MS-MIC, на Cisco ASR1k требуется лицензия СGN license, на Cisco ASR9k — отдельный модуль A9K-ISM-100 и лицензия A9K-CGN-LIC к нему. В общем, удовольствие стоит немалых денег.

IPTables

Задача выполнения NAT не требует специализированных вычислительных ресурсов, ее в состоянии решать процессоры общего назначения, которые установлены, например, в любом домашнем роутере. В масштабах оператора связи эту задачу можно решить используя commodity серверы под управлением FreeBSD (ipfw/pf) или GNU/Linux (iptables). Рассматривать FreeBSD не будем, т.к. я довольно давно отказался от использования этой ОС, так что остановимся на GNU/Linux.

Включить трансляцию адресов совсем не сложно. Для начала необходимо прописать правило в iptables в таблицу nat:

Операционная система загрузит модуль nf_conntrack, который будет следить за всеми активными соединениями и выполнять необходимые преобразования. Тут есть несколько тонкостей. Во-первых, поскольку речь идет о NAT в масштабах оператора связи, то необходимо подкрутить timeout’ы, потому что со значениями по умолчанию размер таблицы трансляций достаточно быстро вырастет до катастрофических значений. Ниже пример настроек, которые я использовал на своих серверах:

И во-вторых, поскольку по умолчанию размер таблицы трансляций не рассчитан на работу в условиях оператора связи, его необходимо увеличить:

Также необходимо увеличить и количество buckets для хэш-таблицы, хранящей все трансляции (это опция модуля nf_conntrack):

После этих нехитрых манипуляций получается вполне работающая конструкция, которая может транслировать большое количество клиентских адресов в пул внешних. Однако, производительность этого решения оставляет желать лучшего. В своих первых попытках использования GNU/Linux для NAT (примерно 2013 год) я смог получить производительность около 7Gbit/s при 0.8Mpps на один сервер (Xeon E5-1650v2). С того времени в сетевом стеке ядра GNU/Linux было сделано много различных оптимизаций, производительность одного сервера на том же железе выросла практически до 18-19 Gbit/s при 1.8-1.9 Mpps (это были предельные значения), но потребность в объеме трафика, обрабатываемого одним сервером, росла намного быстрее. В итоге были выработаны схемы балансировки нагрузки на разные серверы, но всё это увеличило сложность настройки, обслуживания и поддержания качества предоставляемых услуг.

NFTables

Сейчас модным направлением в программном «перекладывании пакетиков» является использование DPDK и XDP. На эту тему написана куча статей, сделано много разных выступлений, появляются коммерческие продукты (например, СКАТ от VasExperts). Но в условиях ограниченных ресурсов программистов у операторов связи, пилить самостоятельно какое-нибудь «поделие» на базе этих фреймворков довольно проблематично. Эксплуатировать такое решение в дальнейшем будет намного сложнее, в частности, придется разрабатывать инструменты диагностики. Например, штатный tcpdump с DPDK просто так не заработает, да и пакеты, отправленные назад в провода с помощью XDP, он не «увидит». На фоне всех разговоров про новые технологии вывода форвардинга пакетов в user-space, незамеченными остались доклады и статьи Pablo Neira Ayuso, меинтейнера iptables, про разработку flow offloading в nftables. Давайте рассмотрим этот механизм подробнее.

Основная идея заключается в том, что если роутер пропустил пакеты одной сессии в обе стороны потока (TCP сессия перешла в состояние ESTABLISHED), то нет необходимости пропускать последующие пакеты этой сессии через все правила firewall, т.к. все эти проверки всё равно закончатся передачей пакета далее в роутинг. Да и собственно выбор маршрута выполнять не надо — мы уже знаем в какой интерфейс и какому хосту надо переслать пакеты пределах этой сессии. Остается только сохранить эту информацию и использовать ее для маршрутизации на ранней стадии обработки пакета. При выполнении NAT необходимо дополнительно сохранить информацию об изменениях адресов и портов, преобразованных модулем nf_conntrack. Да, конечно, в этом случае перестают работать различные полисеры и другие информационно-статистические правила в iptables, но в рамках задачи отдельного стоящего NAT или, например, бордера — это не так уж важно, потому что сервисы распределены по устройствам.

Конфигурация

Чтобы воспользоваться этой функцией нам надо:

• Использовать свежее ядро. Несмотря на то, что сам функционал появился еще в ядре 4.16, довольно долго он было очень «сырой» и регулярно вызывал kernel panic. Стабилизировалось всё примерно в декабре 2019 года, когда вышли LTS ядра 4.19.90 и 5.4.5.
• Переписать правила iptables в формат nftables, используя достаточно свежую версию nftables. Точно работает в версии 0.9.0

Если с первым пунктом всё в принципе понятно, главное не забыть включить модуль в конфигурацию при сборке (CONFIG_NFT_FLOW_OFFLOAD=m), то второй пункт требует пояснений. Правила nftables описываются совсем не так, как в iptables. Документация раскрывает практически все моменты, также есть специальные конверторы правил из iptables в nftables. Поэтому я приведу только пример настройки NAT и flow offload. Небольшая легенда для примера: , — это сетевые интерфейсы, через которые проходит трафик, реально их может быть больше двух.

— начальный и конечный адрес диапазона «белых» адресов.

Конфигурация NAT очень проста:

С flow offload немного сложнее, но вполне понятно:

Вот, собственно, и вся настройка. Теперь весь TCP/UDP трафик будет попадать в таблицу fastnat и обрабатываться намного быстрее.

Результаты

Чтобы стало понятно, насколько это «намного быстрее», я приложу скриншот нагрузки на два реальных сервера, с одинаковой начинкой (Xeon E5-1650v2), одинаково настроенных, использующих одно и тоже ядро Linux, но выполняющих NAT в iptables (NAT4) и в nftables (NAT5).

На скриншоте нет графика пакетов в секунду, но в профиле нагрузки этих серверов средний размер пакета в районе 800 байт, поэтому значения доходят до 1.5Mpps. Как видно, запас производительности у сервера с nftables огромный. На текущий момент этот сервер обрабатывает до 30Gbit/s при 3Mpps и явно способен упереться в физическое ограничение сети 40Gbps, имея при этом свободные ресурсы CPU.

Надеюсь, этот материал будет полезен сетевым инженерам, пытающимся улучшить производительность своих серверов.

Источник