Linux IP Forwarding路由转发实验

linux 路由转发功能

Linux 操作系统具备路由转发功能，路由功能是指 Linux 操作系统提供的路由管理和转发功能，它允许 Linux 主机在网络中正确地转发数据包，并确保数据包能够达到其目的地。

出于安全考虑，Linux系统默认是禁止数据包转发的，会丢掉不属于本机IP的数据包。所谓转发即当主机拥有多于一块的网卡时，其中一块收到数据包，根据数据包的目的ip地址将数据包发往本机另一块网卡，该网卡根据路由表继续发送数据包。这通常是路由器所要实现的功能。

要让Linux系统具有路由转发功能，需要配置一个Linux的内核参数net.ipv4.ip_forward，这个参数指定了Linux系统当前对路由转发功能的支持情况，其值为0时表示禁止进行IP转发；如果是1，则说明IP转发功能已经打开。

将net.ipv4.ip_forward设置为1后，会开启路由功能，Linux会像路由器一样对不属于本机的IP数据包进行路由转发。

下面基于 vmware workstation 虚拟机搭建测试环境，验证linux路由转发功能。

测试环境准备

整体拓扑结构如下:

准备三台linux 虚拟机，其中 Server-B 作为路由器，分配两块网卡，连接并转发 Server-A 和 Server-C 本地网络的流量。

服务器名称	网卡	LAN区段	IP地址	OS版本	角色
Server-A	ens33	lan1	192.168.1.2	Ubuntu 22.04	客户端
Server-B	ens33	lan1	192.168.1.1	Ubuntu 22.04	路由器
	ens37	lan2	192.168.2.1
Server-C	ens33	lan1	192.168.2.2	Ubuntu 22.04	客户端

配置说明

虚拟机 Server-A 网卡配置为LAN区段模式，指定为 lan1
虚拟机 Server-B 网卡配置为LAN区段模式，网卡1指定 lan1，网卡2指定 lan2
虚拟机 Server-A 网卡配置为LAN区段模式，指定 lan2

说明： vmware workstation 网卡的LAN区段特性，不同LAN区段为隔离网络，仅相同LAN区段的网卡能够通信，无法与其他LAN区段或宿主机进行直接通信。

Server-A 虚拟机网络适配器配置：

Server-B 虚拟机网络适配器配置：

Server-C 虚拟机网络适配器配置：

测试目的：通过为Server-B启用路由转发功能，实现处于不同网络的Server-A 和 Server-C能够相互通信。

虚拟机网卡配置

Server-A 网卡配置

yaml 复制代码

root@Server-A:~# cat /etc/netplan/00-installer-config.yaml 
# This is the network config written by 'subiquity'
network:
  ethernets:
    ens33:
      addresses:
      - 192.168.1.2/24
      routes:
      - to: default
        via: 192.168.1.1
  version: 2

Server-A 默认路由

bash 复制代码

root@Server-A:~# ip a show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:0f:26:b9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp2s1
    inet 192.168.1.2/24 brd 192.168.1.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe0f:26b9/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@Server-A:~# 
root@Server-A:~# ip route
default via 192.168.1.1 dev ens33 proto static 
192.168.1.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.1.2

Server-B 网卡配置

yaml 复制代码

root@Server-B:~# cat /etc/netplan/00-installer-config.yaml 
# This is the network config written by 'subiquity'
network:
  ethernets:
    ens33:
      addresses:
      - 192.168.1.1/24
    ens37:
      addresses:
      - 192.168.2.1/24
  version: 2

Server-B 默认路由

bash 复制代码

root@Server-B:~# ip a show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:50:56:3a:b4:d8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp2s1
    inet 192.168.1.1/24 brd 192.168.1.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::250:56ff:fe3a:b4d8/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@Server-B:~# 
root@Server-B:~# ip a show ens37
3: ens37: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:18:d6:5b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp2s5
    inet 192.168.2.1/24 brd 192.168.2.255 scope global ens37
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe18:d65b/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@Server-B:~# 
root@Server-B:~# ip route
192.168.1.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.1.1 
192.168.2.0/24 dev ens37 proto kernel scope link src 192.168.2.1

Server-C 网卡配置

yaml 复制代码

root@Server-C:~# cat /etc/netplan/00-installer-config.yaml 
# This is the network config written by 'subiquity'
network:
  ethernets:
    ens33:
      addresses:
      - 192.168.2.2/24
      routes:
      - to: default
        via: 192.168.2.1
  version: 2

Server-C 默认路由

bash 复制代码

root@Server-C:~# ip a show ens33
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:9b:ff:f8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp2s1
    inet 192.168.2.2/24 brd 192.168.2.255 scope global ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe9b:fff8/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@Server-C:~# 
root@Server-C:~# ip route
default via 192.168.2.1 dev ens33 proto static 
192.168.2.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.2.2

启用路由转发功能

在 Server-B 上启用路由转发功能

bash 复制代码

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/ip_forward.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF
sudo sysctl --system

存在net.ipv4.ip_forward = 1 说明启用成功。

bash 复制代码

root@Server-B:~# sysctl -a | grep net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.ip_forward_update_priority = 1
net.ipv4.ip_forward_use_pmtu = 0

测试路由转发功能

测试 Server-A 访问 Server-C

bash 复制代码

root@Server-A:~# ping 192.168.2.2 -c  4
PING 192.168.2.2 (192.168.2.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.2: icmp_seq=1 ttl=63 time=2.04 ms
64 bytes from 192.168.2.2: icmp_seq=2 ttl=63 time=1.04 ms
64 bytes from 192.168.2.2: icmp_seq=3 ttl=63 time=2.58 ms
64 bytes from 192.168.2.2: icmp_seq=4 ttl=63 time=1.03 ms

--- 192.168.2.2 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3005ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.025/1.671/2.584/0.667 ms

测试 Server-C 访问 Server-A

bash 复制代码

root@Server-C:~# ping 192.168.1.2 -c  4
PING 192.168.1.2 (192.168.1.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=1 ttl=63 time=2.42 ms
64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=2 ttl=63 time=2.66 ms
64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=3 ttl=63 time=0.915 ms
64 bytes from 192.168.1.2: icmp_seq=4 ttl=63 time=3.32 ms

--- 192.168.1.2 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3005ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.915/2.330/3.322/0.880 ms

在Server-B启用路由转发功能后，处于两个不同网络的 Server-A 与 Server-C 能够成功相互通信。