Interface編集部
2022年11月号 特集 第1部サポート・ページ
●このページで解説すること
本サポート・ページでは，2022年11月号 特集 第1部「仮想ルータ作りで学ぶネットワークの基本」で作成するルータ・プログラムを動かす仮想ネットワーク環境の構築手順と，通信実験の手順を解説します．基本的には本誌と同じ内容ですが，ここではルータ・プログラムを試す手順に焦点を当てて，コマンドやプログラムの実行方法についてより詳しく説明します．
ここでは，Windows 10（ビルド番号19041以上）のWSL（Windows Subsystem for Linux）機能を使った場合を想定して説明します．WSLによるLinuxの仮想マシンには，Ubuntu 20.04を使用します．
●仮想ネットワーク環境の構築手順
▼手順1：WSL機能のインストール
Windowsのスタート・ボタンを右クリックして，［Windows Power Shell（管理者）］を選択し，コマンドを入力するターミナルを起動します．起動したら，次のコマンドを実行します．
> wsl --install |
▼手順2：Linuxディストリビューションのインストール
Windows Power Shellで次のコマンドを実行します．
> wsl --install -d Ubuntu |
インストールが完了すると，新しいターミナルが立ち上がり，ユーザ名の入力が求められます．ここでユーザ名とパスワードを登録するとLinux環境が利用できるようになります．
▼【補足】一括実行シェル・スクリプト
手順3～手順6のコマンドは，一括実行のシェル・スクリプトを用意しています．下記のコマンドを実行すれば，手順3～手順6をスキップできます．
$ git clone https://github.com/kametan0730/interface_2022_11.git
|
▼手順3：namespaceを作成する
ここからは，図1に示す実験用のネットワークを仮想的に構築します．Ubuntuのターミナルで次のコマンドを実行して，4つのnamespaceを作成します．
$ sudo ip netns add host1
|
図1 仮想的に構築する実験用ネットワークの構成
▼手順4：リンクを作成する
次のコマンドを実行して，リンクを作成します．
$ sudo ip link add name host1-router1 type veth peer name router1-host1
|
▼手順5：作成したリンクをnamespaceに接続する
手順4で作成したリンクを，手順3で作成したnamespaceに接続します．
$ sudo ip link set host1-router1 netns host1
|
▼手順6：リンクの設定
次のコマンドを実行して，各namespaceのリンクを設定します．ここでは，ip netns execコマンドを使ってnamespace内でコマンドを実行します．IPアドレスの設定，リンクのアップ，ネットワーク・インターフェースのオフローディングの無効化，経路の設定，ルータでのIPフォワーディングの有効化を行います．
# host1のリンクの設定
|
▼手順7：namespace同士で通信してみる
次のコマンドでhost1のbashを実行します．
$ sudo ip netns exec host1 bash |
host1からhost2のIPアドレスである192.168.2.2に向けてpingを打ってみます．
(host1):~# ping 192.168.2.2
|
正しくnamespaceの設定ができていれば，pingが疎通します．シェルを実行したnamespaceから抜けるときはexitコマンドを使います．
▼手順8：router1のルータ機能を無効化する
次のコマンドを実行して，router1のルータ機能を無効化します．
$ sudo ip netns exec router1 sysctl -w net.ipv4.ip_forward=0 |
▼手順9：namespace名をプロンプトに表示する
次のコマンドを実行して，rootユーザのホーム・ディレクトリにある.bashrcを開きます．
$ sudo nano /root/.bashrc |
.bashrcを開いたら，ファイルの最後に次の内容を追加します．
if [ `ip netns identify| wc -m` -gt 1 ]; then |
追加したら，次のコマンドを実行して，プロンプトにnamespace名が表示されるか確認します．
$ sudo ip netns exec router1 bash root@asus1(router1):/home/daiya# |
以上で環境構築は完了です．
●第1章実験…受信プログラムを動かしてみる
先ほど構築した仮想ネットワーク環境を使って，実際にプログラムを動かしてみます．第1章で作成した受信プログラムのソースコードは，次のURLからも入手できます．
https://github.com/kametan0730/interface_2022_11
▼手順1：プログラムを入手する
次のコマンドを実行して，受信プログラムのソースコードをダウンロードします．
$ git clone https://github.com/kametan0730/interface_2022_11.git |
▼手順2：プログラムをビルドする
次のコマンドを実行して，受信プログラムのソースコードが入っているディレクトリに移動します．
$ cd interface_2022_11/chapter1/ |
次のコマンドを実行して，受信プログラムのソースコードをビルドします．
$ make all |
▼手順3：router1のnamespaceから受信プログラムを実行する
次のコマンドを実行して，router1のbashを実行します．
$ sudo ip netns exec router1 bash |
次のコマンドを実行して，受信プログラムを実行します．
(router1):# sudo make run
|
▼手順4：host1からpingコマンドを実行してみる
別のターミナル・ウィンドウを起動して，次のコマンドを実行します．host1からpingコマンドを実行してみます．
$ sudo ip netns exec host1 bash
|
すると，router1のターミナルに，次のような標準出力が表示されます．
Received 98 bytes from router1-host1: 223bab6b40fa224f8cb562b…Received 98 bytes from router1-host1: 223bab6b40fa224f8cb562b…… |
以上で受信プログラムの動作確認は完了です．
●第2章実験…ルータ・プログラムによるARPの解決
▼手順1：環境構築用シェル・スクリプトの実行
次のコマンドを実行して，実験用の仮想ネットワーク環境を構築します．
$ cd interface_2022_11/netns-scripts/
|
▼手順2：arpingコマンドでARPリクエストを生成する
次のコマンドを実行して，arpingコマンドをインストールします．
$ sudo apt install arping |
router1のnamespace でルータ・プログラムを動かします．
$ cd interface_2022_11/chapter2/
|
host1のnamespaceで次のコマンドを実行し，ARPリクエストを生成します．
$ sudo ip netns exec host1 bash
|
次に示すようなARPの応答が返ってきたら成功です．
ARPING 192.168.1.1 |
●第3章 実験1…pingコマンドの実行
実験用の仮想ネットワーク環境は，第2章で構築したものと同じです．
▼手順1：ルータ・プログラムの実行
router1のnamespace でルータ・プログラムを動かします．
$ cd interface_2022_11/chapter3/
|
▼手順2：pingコマンドの実行
host1のnamespaceでpingコマンドを実行します．
$ sudo ip netns exec host1 bash
|
ping応答が無事返ってきたら成功です．
●第3章 実験2…tracerouteコマンドを実行する
実験用の仮想ネットワーク環境は，第2章で構築したものと同じです．
第3章 実験1のときにrouter1で実行したルータ・プログラムは，実行したままにします．
▼手順1：tracerouteコマンドをインストールする
次のコマンドを実行して，tracerouteコマンドをインストールします．
$ sudo apt install traceroute |
▼手順2：tracerouteコマンドを実行してみる
host1のnamespaceで，tracerouteコマンドを実行します．
（本誌のp.61 ↓10行目のコマンドは誤りです．お詫びして訂正します）
(host1):~# traceroute 192.168.1.1 -n
|
●第4章 実験①…分岐の無いネットワークでルーティング機能を試す
実験用の仮想ネットワーク環境は，第2章で構築したものと同じです．
▼手順1：ルータ・プログラムの実行
router1のnamespace でルータ・プログラムを動かします．
$ cd interface_2022_11/chapter4/
|
▼手順2：ping/tracerouteコマンドを打ってみる
host1のnamespaceでpingコマンドを実行します．
$ sudo ip netns exec host1 bash
|
host1のnamespaceでtracerouteコマンドを実行します．
(host1):~# traceroute 192.168.2.2 -n |
●第4章 実験②…分岐のあるネットワークでルーティング機能を試す
▼手順1：環境構築用シェル・スクリプトの実行
次のコマンドを実行して，実験用の仮想ネットワーク環境を構築します．
$ cd interface_2022_11/netns-scripts/
|
図2 ルーティング機能を試す実験の仮想ネットワーク環境構成
▼手順2：ルータの設定を変更する
main.cppを編集して，ルータの設定を変更します．
【変更前】
void configure(){
configure_ip_address(
get_net_device_by_name("router1-host1"),
IP_ADDRESS(192, 168, 1, 1),
IP_ADDRESS(255, 255, 255, 0));
configure_ip_address(
get_net_device_by_name("router1-router2"),
IP_ADDRESS(192, 168, 0, 1),
IP_ADDRESS(255, 255, 255, 0));
configure_ip_net_route(
IP_ADDRESS(192, 168, 2, 0), 24,
IP_ADDRESS(192, 168, 0, 2));
}
|
【変更後】
void configure(){
|
▼手順3：ルータ・プログラムの実行
router1のnamespace でルータ・プログラムを動かします．
$ cd interface_2022_11/chapter4/
|
▼手順4：pingコマンドを打ってみる
host1のnamespaceでhost2に対するpingコマンドを実行します．
$ sudo ip netns exec host1 bash
|
続いて，host1のnamespaceでhost3に対するpingコマンドを実行します．
(host1):~# ping 192.168.4.2… |
★第5章の実験手順については近日中に公開します★
