Vagrant + VirtualBox + VyOSでeBGPによるルーティングをさくっと体験する

はじめに

大規模ネットワークを支える技術で登場する「BGP」を学びたい気持ちがあり、連休中に色々やってみました。
今回の記事では、下記のように異なるAS番号を持つルーター同士をeBGPでつなげ、pingパケットのルーティングをゴールにお話ができればと思います。
(Vagrantがあれば誰でもサクッと試せるように、検証環境構築方法が下にありますmm)

BGPとは？

BGPは、Border Gateway Protocolの略です。一言でいうと、通信をルーティングする為の仕組みの一つです。
今回は詳しい解説は飛ばしますが、インターネットの基幹に近い部分（通信プロバイダー等）やデータセンター内で主に利用されている仕組みです。

Border Gateway Protocol（ボーダ・ゲートウェイ・プロトコル、略称 : BGP）はインターネットの基幹となるルーティングプロトコルである。インターネットにおける最大の構成要素となる自律システム(Autonomous System:AS)の管理者のポリシーをAS間の経路制御に反映させる事を目的として設計された。
(出典元：https://ja.wikipedia.org/wiki/Border_Gateway_Protocol)

参考：インターネット10分講座：BGP
参考：データセンター内で使う BGP の基礎知識

必要なモノ

• Vagrant (2.2.3)
• VirtualBox (5.1.22)

環境作成

Vagrantを使って環境構築を進める前に、VyOSの設定・操作が可能になるプラグインを導入します。

$ vagrant plugin install vagrant-vyos

プラグインが導入できたら、下記を参考にVagrantfileを作成 & vagrant upします。
3つのVyOSのVMインスタンスが自動で作成され、Vagrantfileに書かれているIPアドレスが自動で付与されます。
※このファイルを変更する事によって、IPアドレスの初期値等を設定できます。

$ vim Vagrantfile
# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :

Vagrant.configure("2") do |config|
  config.vm.box = "higebu/vyos"

  config.vm.define :vyos1 do | vyos |
    vyos.vm.hostname = "vyos1"
    vyos.vm.network :private_network, ip: "192.168.33.1", virtualbox__intnet: "intnet1"
  end

  config.vm.define :vyos2 do | vyos |
    vyos.vm.hostname = "vyos2"
    vyos.vm.network :private_network, ip: "192.168.33.2", virtualbox__intnet: "intnet1"
    vyos.vm.network :private_network, ip: "192.168.34.1", virtualbox__intnet: "intnet2"
  end

  config.vm.define :vyos3 do | vyos |
    vyos.vm.hostname = "vyos3"
    vyos.vm.network :private_network, ip: "192.168.34.2", virtualbox__intnet: "intnet2"
  end
end
# VyOS1を起動
$ vagrant up vyos1
# VyOS2を起動
$ vagrant up vyos2
# VyOS3を起動
$ vagrant up vyos3

VyOSのProvision

VyOSにvagrant sshでログインし、configureモードでsetコマンドを叩く事でVyOSの設定がいじれます。
今回の設定では、最初にlo,dum0などのインターフェース設定＆BGPによるピアリング＆補助的なOSPFの設定をしています。

※ RT1,RT2,RT3が、192.168.33.0/24・192.168.34.0/24に対してルーティングできるようにOSPFをはっています。
これがないと、BGPでpingパケットがルーティングされても、帰り道でコケます。(RT3が192.168.33.0/24を知らないため)
StaticRoutingの設定をしても良いですが、横着しましたmm

VyOS1

$ vagrant ssh vyos1
vagrant@vyos1:~$ configure
# Interfaceの設定
vagrant@vyos1:~$ set interfaces loopback lo address 1.1.1.1/32
vagrant@vyos1:~$ set interfaces dummy dum0 address 11.11.11.11/32
# BGPの設定 (自AS番号=65121)
vagrant@vyos1:~$ set protocols bgp 65121 neighbor 192.168.33.2 remote-as '65122'
vagrant@vyos1:~$ set protocols bgp 65121 neighbor 192.168.33.2 soft-reconfiguration inbound
vagrant@vyos1:~$ set protocols bgp 65121 parameters router-id '1.1.1.1'
vagrant@vyos1:~$ set protocols bgp 65121 neighbor 192.168.33.2 update-source 192.168.33.1
vagrant@vyos1:~$ set protocols bgp 65121 network 11.11.11.11/32
# 192.168.33.0/24を広報する為の補助的なOSPF設定
# ※ StaticRoutingでも可能
vagrant@vyos1:~$ set protocols ospf area 0 network 192.168.33.0/24
vagrant@vyos1:~$ set protocols ospf passive-interface eth0
vagrant@vyos1:~$ set protocols ospf passive-interface lo
vagrant@vyos1:~$ set protocols ospf passive-interface dum0

VyOS2

$ vagrant ssh vyos2
vagrant@vyos2:~$ configure
# Interfaceの設定
vagrant@vyos2:~$ set interfaces loopback lo address 2.2.2.2/32 
vagrant@vyos2:~$ set interfaces dummy dum0 address 22.22.22.22/32
# BGPの設定 (自AS番号=65122)
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 neighbor 192.168.33.1 remote-as '65121'
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 neighbor 192.168.33.1 soft-reconfiguration inbound
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 neighbor 192.168.33.1 update-source 192.168.33.2
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 neighbor 192.168.34.2 remote-as '65123'
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 neighbor 192.168.34.2 soft-reconfiguration inbound
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 neighbor 192.168.34.2 update-source 192.168.34.1
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 parameters router-id '2.2.2.2'
vagrant@vyos2:~$ set protocols bgp 65122 network 22.22.22.22/32
# 192.168.33.0/24及び192.168.34.0/24を広報する為の補助的なOSPF設定
vagrant@vyos2:~$ set protocols ospf area 0 network 192.168.33.0/24
vagrant@vyos2:~$ set protocols ospf area 0 network 192.168.34.0/24
vagrant@vyos2:~$ set protocols ospf passive-interface eth0
vagrant@vyos2:~$ set protocols ospf passive-interface lo
vagrant@vyos2:~$ set protocols ospf passive-interface dum0

VyOS3

$ vagrant ssh vyos3
vagrant@vyos3:~$ configure
# Interfaceの設定
vagrant@vyos3:~$ set interfaces loopback lo address 3.3.3.3/32 
vagrant@vyos3:~$ set interfaces dummy dum0 address 33.33.33.33/32
# BGPの設定 (自AS番号=65123)
vagrant@vyos3:~$ set protocols bgp 65123 neighbor 192.168.34.1 remote-as '65122'
vagrant@vyos3:~$ set protocols bgp 65123 neighbor 192.168.34.1 soft-reconfiguration inbound
vagrant@vyos3:~$ set protocols bgp 65123 parameters router-id '3.3.3.3'
vagrant@vyos3:~$ set protocols bgp 65123 neighbor 192.168.34.1 update-source 192.168.34.2
vagrant@vyos3:~$ set protocols bgp 65123 network 33.33.33.33/32
# 192.168.34.0/24を広報する為の補助的なOSPF設定
vagrant@vyos3:~$ set protocols ospf area 0 network 192.168.34.0/24
vagrant@vyos3:~$ set protocols ospf passive-interface eth0
vagrant@vyos3:~$ set protocols ospf passive-interface lo
vagrant@vyos3:~$ set protocols ospf passive-interface dum0

設定確認

VyOS1

RT2,RT3のdum0がBGP経由で広報され、ルーティングテーブルに入っている事が確認できます。
（あと、OSPF経由で192.168.34.0/24も)

vagrant@vyos1:~$ show ip bgp
BGP table version is 0, local router ID is 1.1.1.1
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, R Removed
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

   Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
*> 11.11.11.11/32   0.0.0.0                  1         32768 i
*> 22.22.22.22/32   192.168.33.2             1             0 65122 i
*> 33.33.33.33/32   192.168.33.2                           0 65122 65123 i

Total number of prefixes 3
vagrant@vyos1:~$ show ip route
Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
       I - ISIS, B - BGP, > - selected route, * - FIB route

S>* 0.0.0.0/0 [210/0] via 10.0.2.2, eth0
C>* 1.1.1.1/32 is directly connected, lo
C>* 10.0.2.0/24 is directly connected, eth0
C>* 11.11.11.11/32 is directly connected, dum0
B>* 22.22.22.22/32 [20/1] via 192.168.33.2, eth1, 01:47:36
B>* 33.33.33.33/32 [20/0] via 192.168.33.2, eth1, 01:41:05
C>* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
O   192.168.33.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 01:01:09
C>* 192.168.33.0/24 is directly connected, eth1
O>* 192.168.34.0/24 [110/20] via 192.168.33.2, eth1, 01:00:24

VyOS2

RT1,RT3のdum0がBGP経由で広報され、ルーティングテーブルに入っている事が確認できます。

vagrant@vyos2:~$ show ip bgp
BGP table version is 0, local router ID is 2.2.2.2
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, R Removed
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

   Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
*> 11.11.11.11/32   192.168.33.1             1             0 65121 i
*> 22.22.22.22/32   0.0.0.0                  1         32768 i
*> 33.33.33.33/32   192.168.34.2             1             0 65123 i

Total number of prefixes 3
vagrant@vyos2:~$ show ip route
Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
       I - ISIS, B - BGP, > - selected route, * - FIB route

S>* 0.0.0.0/0 [210/0] via 10.0.2.2, eth0
C>* 2.2.2.2/32 is directly connected, lo
C>* 10.0.2.0/24 is directly connected, eth0
B>* 11.11.11.11/32 [20/1] via 192.168.33.1, eth1, 01:49:20
C>* 22.22.22.22/32 is directly connected, dum0
B>* 33.33.33.33/32 [20/1] via 192.168.34.2, eth2, 01:42:23
C>* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
O   192.168.33.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 01:01:48
C>* 192.168.33.0/24 is directly connected, eth1
O   192.168.34.0/24 [110/10] is directly connected, eth2, 01:01:48
C>* 192.168.34.0/24 is directly connected, eth2

VyOS3

RT1,RT2のdum0がBGP経由で広報され、ルーティングテーブルに入っている事が確認できます。
（あと、OSPF経由で192.168.33.0/24も)

vagrant@vyos3:~$ show ip bgp
BGP table version is 0, local router ID is 3.3.3.3
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
              r RIB-failure, S Stale, R Removed
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

   Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path
*> 11.11.11.11/32   192.168.34.1                           0 65122 65121 i
*> 22.22.22.22/32   192.168.34.1             1             0 65122 i
*> 33.33.33.33/32   0.0.0.0                  1         32768 i

Total number of prefixes 3
vagrant@vyos3:~$ show ip route
Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
       I - ISIS, B - BGP, > - selected route, * - FIB route

S>* 0.0.0.0/0 [210/0] via 10.0.2.2, eth0
C>* 3.3.3.3/32 is directly connected, lo
C>* 10.0.2.0/24 is directly connected, eth0
B>* 11.11.11.11/32 [20/0] via 192.168.34.1, eth1, 01:43:17
B>* 22.22.22.22/32 [20/1] via 192.168.34.1, eth1, 01:43:17
C>* 33.33.33.33/32 is directly connected, dum0
C>* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
O>* 192.168.33.0/24 [110/20] via 192.168.34.1, eth1, 01:01:00
O   192.168.34.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 01:01:50
C>* 192.168.34.0/24 is directly connected, eth1

Ping疎通テスト

VyOS1⇢dum0 on VyOS3

vagrant@vyos1:~$ ping 33.33.33.33
PING 33.33.33.33 (33.33.33.33) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 33.33.33.33: icmp_req=1 ttl=63 time=0.578 ms
64 bytes from 33.33.33.33: icmp_req=2 ttl=63 time=0.540 ms
64 bytes from 33.33.33.33: icmp_req=3 ttl=63 time=0.596 ms
^C
--- 33.33.33.33 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 1998ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.540/0.571/0.596/0.030 ms
vagrant@vyos1:~$ traceroute  33.33.33.33
traceroute to 33.33.33.33 (33.33.33.33), 30 hops max, 60 byte packets
 1  192.168.33.2 (192.168.33.2)  0.797 ms  0.639 ms  0.576 ms
 2  33.33.33.33 (33.33.33.33)  1.650 ms  1.674 ms  1.631 ms

VyOS3⇢dum0 on VyOS1

vagrant@vyos3:~$ ping 11.11.11.11
PING 11.11.11.11 (11.11.11.11) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 11.11.11.11: icmp_req=1 ttl=63 time=0.652 ms
64 bytes from 11.11.11.11: icmp_req=2 ttl=63 time=0.581 ms
64 bytes from 11.11.11.11: icmp_req=3 ttl=63 time=0.624 ms
^C
--- 11.11.11.11 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.581/0.619/0.652/0.029 ms
vagrant@vyos3:~$ traceroute  11.11.11.11
traceroute to 11.11.11.11 (11.11.11.11), 30 hops max, 60 byte packets
 1  192.168.34.1 (192.168.34.1)  0.252 ms  0.203 ms  0.210 ms
 2  11.11.11.11 (11.11.11.11)  0.479 ms  0.404 ms  0.615 ms

最後に

無事、BGPを使ったパケットのルーティング動作について確認する事ができました。
Vagrant + VirtualBox + VyOSの活用で、サクッとネットワーク周りの仮想環境が構築できるので、ぜひコレを種に色々遊んで頂ければと思います。