基于Linux策略路由的多出口系統(tǒng)的設計與實現

摘要：策略路由是目前大多數硬件路由器支持的一種高級路由技術，路由器除了根據IP包的目的IP地址進行路由選擇外，還可以根據其他因素進行路由選擇，利用Linux 21x內核支持的策略路由高級功能，結合防火墻技術，用普通PC機構建一臺功能強大、高性價比的Linux軟件路由器，可以較好地解決校園網多出口網絡互聯及國內國際網絡訪問流量分離問題。首先，我們介紹了關于策略路由方面的知識，然后又通過對Linux操作系統(tǒng)下邊的路由技術進行了深入地分析和比較，最后結合實際配置的例子對多出口網絡互連以及流量負載分擔進行了實現。

關鍵詞：路由 負載分擔 多出口 Linux 策略

1 概述

網絡在當今社會中發(fā)揮著越來越重要的作用，因此在進行網間連接時必須考慮如何保證網絡傳輸的可靠性和持續(xù)性。目前較常采用的一種技術是雙線熱備，其中一條為主干線路，另一條為備份線路，當主干線路出現故障時網上數據傳輸自動切換到備份線路上。

目前在計算機網絡中采用的路由技術一般分為動態(tài)路由和靜態(tài)路由，這些路由算法都是根據IP包目的地址查找路由表進行路由選擇，然而在現實應用中經常有這樣的需求: 進行路由選擇時不僅僅根據數據報的目的地址，而且根據數據報的其他一些特性如:源地址、進入接口、傳輸層端口，甚至是數據包的負載部分內容，這種類型的路由選擇被稱作基于策略的路由。

2 技術基礎

2.1 Linux策略路由

計算機網絡中，傳統(tǒng)的路由過程往往是依據一個路由表，根據IP包的目的地址進行路由選擇。在實際的使用中，有時我們希望不僅僅根據IP包的目的地址進行路由，而且希望根據IP包的源地址或其它信息進行路由選擇。通常稱這種路由為基于策略的路由。Linux作為一個開源的操作系統(tǒng)，功能強大。Linux除了在服務器領域有用武之地外，它還可以擔當路由器。Linux實現了復雜的路由功能，其中包括策略路由功能。

在Linux中，從2.1.1版本的內核開始就實現了對基于策略的路由的支持(目前市場上大多數Linux發(fā)行版的內核已經直接支持基于策略的路由，無需重新編譯內核)，它是通過使用路由策略數據庫(RPDB，routing policy database)替代傳統(tǒng)的、基于目的地址的路由表來實現的。RPDB通過包含的一些規(guī)則來選定合適的IP路由。這些規(guī)則可能會包含很多各種不同類型的健值(key)，也沒有默認的特定次序，規(guī)則查找次序或規(guī)則優(yōu)先級都是由系統(tǒng)管理員設定的，可以方便地使用iproute2軟件包中的IP命令對RPDB進行設置。

2.2 DHCP技術

DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol之縮寫，它的前身是BOOTP。DHCP是BOOTP的擴展，是基于C/S模式的，它提供了一種動態(tài)指定IP地址和配置參數的機制。這主要用于大型網絡環(huán)境和配置比較困難的地方。DHCP服務器自動為客戶機指定IP地址，指定的配置參數有些和IP協(xié)議并不相關，但這并沒有關系，它的配置參數使得網絡上的計算機通信變得方便而容易實現了。DHCP使IP地址可以租用，對于許多擁有許多臺計算機的大型網絡來說，每臺計算機擁有一個IP地址有時候可能是不必要的。租期從1分鐘到100年不定，當租期到了的時候，服務器可以把這個IP地址分配給別的機器使用。客戶也可以請求使用自己喜歡的網絡地址及相應的配置參數。

DHCP是對BOOTP的擴展，它的包格式和BOOTP也一樣，這樣它就可以使用BOOTP的中轉發(fā)代理來發(fā)送DHCP包了，這使得BOOTP和DHCP之間可以實現互操作。對于BOOTP轉發(fā)代理來說，發(fā)的是DHCP包還是BOOTP包，它根本分不清楚。它們使用的服務器端口號是67和68，但是有些地方還有些不同：DHCP定義了一種可以使IP地址使用一段有限時間的機制，在客戶期限到了的時候可以重新分配這個IP地址。DHCP為用戶提供所有IP配置參數。

2.3 流量負載分擔

擁有大量的訪問量和用戶，并且可以讓用戶告訴上網是網管人員的目標，但是大量的訪問會給服務器帶來沉重的負擔，隨著出色的Internet應用服務的用戶人數不斷增加，服務器變得不勝負荷，如果無法及時處理大量的用戶服務請求，將出現服務中斷的情況。以往在解決這些問題的時候，只能采用更強計算能力的服務器來替換原來的服務器，舊的服務器只能淘汰掉。即使這樣，單臺服務器的負載能力也是有限的，不可能無限擴展，同時，高檔服務器的價格是隨著服務器的性能呈現指數型上升，因此，采用多臺廉價服務器組成負載分擔的系統(tǒng)模型日漸成為主流。

3 多鏈路路由實現

3.1 問題的提出、需求分析

作者在洛陽通信分公司工作期間，有的公司用戶為了保證整個公司網絡的正常運行，特申請了兩條上網線路，一條是ADSL，通過撥號方式接入互連網，另外一條通過局域網接入的方式接入互連網，但是公司有想在內部網絡中實現自動的鏈路切換和負載分擔的功能，簡單來說，有幾點要求：

①保持公司網絡的不間斷。（在任何一條鏈路連通的情況下）。

②保持公司網絡速度能夠進行負載分擔。

③保證公司內多臺計算機能夠同時上網，并且不需要任何特殊設置。

為了能保證公司的客戶不流失，必須提出實際的解決方法。

3.2平臺的選擇

用戶數量多，數據流量大是企業(yè)網絡的主要特點。所以在選擇系統(tǒng)平臺時，更加注重穩(wěn)定性、可靠性、可擴充性，當然安全、易維護性及性價比也是非常重要的。基于以上原因，我們選擇了基于Intel硬件平臺的Red Hat Linux 9.0操作系統(tǒng)。

Intel+Linux系統(tǒng)價格低廉，而且有大量的遵循GNU的軟件，對最終用戶來講，有很好的性能價格比。Intel+Linux系統(tǒng)功能強大，健壯，很適合互聯網應用。Linux針對數據庫應用，和數據庫產品生產廠商共同進行了許多優(yōu)化，保證了數據庫系統(tǒng)如Oracle、Sybase、DB2安全高效運行。由于Linux/Unix系統(tǒng)一貫的高可靠性和高性能，可以最大程度上保證客戶應用安全正常的連續(xù)運行，不需管理人員過多的干預。這一點尤為重要。結合Linux強大的Cluster系統(tǒng)和HA（高可用性）系統(tǒng)，可以對關鍵業(yè)務進行均衡負載，也可以進行雙機熱備份，保證業(yè)務的連續(xù)性和可靠性。

4 總結與展望

以上操作配置表明，通過策略路由方法，實現了內部網，電信網互聯互通，并有效地實現了流量的負載分擔，Linux2.4.20內核支持的高級路由功能已經遠遠超過了windows2000，其性能甚至已經接近很多高檔硬件路由器，同時由于Linux的免費性，其性價比更是其它產品無法比擬的。

負載分擔缺點：cache的存在導致服務器路由不更新，需要進一步改進。

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