如何搭建和使用GNS3服务器

GNS3 Remote Server

近期，我在学习使用GNS3的过程中发现，国内论坛关于GNS3的介绍较少，少数的几篇文章介绍的GNS3版本也比较低，已经不太实用了。因此，我想通过本文分享一些GNS3的使用经验，希望对大家能有所帮助。

GNS3简介：

GNS3是一款免费的开源软件，用于帮助网络工程师进行网络模拟、配置、测试和排错。它界面简洁，简单易用，且功能强大。目前，GNS3已经发展到了2.1.0版本，通过Dynamips、IOU、VMWare、Docker、VPCS、QEMU等软件，可以支持模拟来自不同供应商的多种网络设备（如Cisco N9K、ASA、F5 BIG-IP等）。详细的设备支持列表可以访问：https://gns3.com/marketplace/appliances 进行查询。

GNS3组件介绍：

GNS3是C/S架构的，分为客户端和服务器端。用户使用一般涉及到两个组件，分别是GNS3-all-in-one和GNS3-VM，下面简单介绍一下：

客户端：GNS3-all-in-one内包含了GNS3的客户端组件，安装运行在本地PC上，目前支持Windows、Mac、Linux。提供了图形化的用户交互界面（GUI），方便我们创建自己的网络拓扑，官方截图如下：
服务器端：GNS3的服务器端分为两类，分别是本地GNS3服务和GNS3 VM。

本地GNS3服务：会在安装了GNS3-all-in-one的本地PC上与GNS3 GUI、Dynamips等进程一同运行。仅能通过Dynamips模拟思科IOS系统设备，且资源占用较高；
GNS3 VM：顾名思义，它是GNS3服务器端的虚拟机版本。从部署上可以分为本地部署和远端部署。其中本地部署可以支持的虚拟化平台有VMware Workstation和Virtualbox。远端部署可以支持VMware ESXi，甚至可以部署在云平台上。

GNS3的安装（本文重点介绍GNS3的Remote Server安装）：

GNS3-all-in-one：由于官方的文档已经写得相当详细，图文并茂，甚至还提供了教学视频（YouTube！！！你们懂的），我就偷个懒直接分享下官方的文档链接（其实Windows和Mac两个系统版本的安装已经非常简单了）。

Windows系统：传送门
Mac系统：传送门
Linux系统：传送门

GNS3-all-in-one下载：https://gns3.com/software/download

GNS3-VM：官方分别针对VMware Workstation、VMware ESXi和Virtualbox三个虚拟化平台，发布了相应的部署模板，用户只需导入即可。

GNS3-VM下载：https://gns3.com/software/download-vm

GNS3 Remote Server：
先简单介绍一下，Remote Server是GNS3的云端服务器版，用户可以使用本地GNS3客户端，随时随地的连接至服务器，实时在线共享他们实验案例。

本次介绍的是基于Ubuntu 16.04 LTS系统的GNS3 Remote Server安装过程。

如果是在虚拟化环境下安装，我们需要先确认虚拟化平台是否放开了CPU虚拟化指令的访问

gns3@gns3srv:~$ lscpu
Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                8
On-line CPU(s) list:   0-7
Thread(s) per core:    1
Core(s) per socket:    4
Socket(s):             2
NUMA node(s):          1
Vendor ID:             GenuineIntel
CPU family:            6
Model:                 44
Model name:            Intel(R) Xeon(R) CPU           E5620  @ 2.40GHz
Stepping:              2
CPU MHz:               2394.000
BogoMIPS:              4788.00
Virtualization:        VT-x　　　　　　//确认此参数
Hypervisor vendor:     VMware
Virtualization type:   full
L1d cache:             32K
L1i cache:             32K
L2 cache:              256K
L3 cache:              12288K
NUMA node0 CPU(s):     0-7

注：如果不能访问CPU虚拟化指令，将会导致需要QEMU运行的应用无法使用。

安装remote server，以root权限执行以下命令
```
1 cd /tmp
2 curl https://raw.githubusercontent.com/GNS3/gns3-server/master/scripts/remote-install.sh > gns3-remote-install.sh
3 bash gns3-remote-install.sh --with-openvpn --with-iou --with-i386-repository
```
注：GNS3在使用过程中，需要将设备的控制台开放给用户进行远程访问。而在公有云环境中，这些控制台将直接暴露在互联网上。为了提高安全性，官方建议通过VPN连接服务器。如果是在内网环境部署，可以选择不安装"OpenVPN"。

配置防火墙策略，以root权限执行以下命令

1 ufw allow 3080/tcp            //GNS3客户端默认使用3080端口与服务器通信
2 ufw allow 5000:5100/tcp    　　//开通GNS3模拟设备控制台端口，GNS3默认起始端口为5000，用户可以根据使用需求开放范围端口
3 ufw enable                    //启用防火墙

注：以上仅开通了GNS3所使用的服务端口，如需通过SSH或VPN连接服务器，相关服务端口也需一并开启。

上面防火墙中所开启的GNS3服务端口均为系统默认端口，用户可以通过编辑GNS3的配置文件进行修改，配置文件位置：/etc/gns3/gns3_server.conf，以下是官方给出的配置示例：

 1 [Server]
 2 ; IP where the server listen for connection
 3 host = 127.0.0.1
 4 ; HTTP port for controlling the servers
 5 port = 3080
 6 ; Path where images of devices are stored
 7 images_path = /home/gns3/GNS3/images
 8 ; Path where user project are stored
 9 projects_path = /home/gns3/GNS3/projects
10 ; Send crash to the GNS3 team
11 report_errors = True
12 ; First port of the range allocated to devices telnet console
13 console_start_port_range = 2001
14 ; Last port of the range allocated to devices telnet console
15 console_end_port_range = 5000
16 ; First port of the range allocated to communication between devices. You need two port by link
17 udp_start_port_range = 10000
18 ; Last port of the range allocated to communication between devices. You need two port by link
19 udp_start_end_range = 20000
20 ; Path of the ubridge program
21 ubridge_path = /Applications/GNS3.app/Contents/Resources/ubridge
22 ; Boolean for enabling HTTP auth
23 auth = True
24 ; Username for HTTP auth
25 user = bob
26 ; Password for HTTP auth
27 password = alice
28 
29 [VPCS]
30 ; Path of the VPCS binary
31 vpcs_path = /usr/local/bin/vpcs
32  
33 [Dynamips]
34 allocate_aux_console_ports = False
35 mmap_support = True
36 ; Path of the dynamips path
37 dynamips_path = /usr/local/bin/dynamips
38 sparse_memory_support = True
39 ghost_ios_support = True
40  
41 [IOU]
42 ; Path of the iouyap binary
43 iouyap_path = /usr/local/bin/iouyap
44 ; Path of your .iourc file. If empty we search in $HOME/.iourc
45 iourc_path = /home/gns3/.iourc
46 ; Validate if the iourc is correct. If you turn off and your licence is invalid iou will crash without errors
47 license_check = True
48  
49 [VirtualBox]
50 ; Path of the VBoxManage command
51 vboxmanage_path = /usr/local/bin/VBoxManage
52 ; Run VirtualBox with sudo as vbox_user
53 vbox_user =
54 
55 [VMware]
56 ; Type of Virtualization product (fusion, player, workstation)
57 host_type = fusion
58 ; First vmnet adapter controlled by GNS3
59 vmnet_start_range = 2
60 ; Last vmnet adapter controlled by GNS3
61 vmnet_end_range = 50
62 ; Path of the vmrun executable
63 vmrun_path = /Applications/VMware Fusion.app/Contents/Library/vmrun

注：如非必要，不建议修改配置文件。配置文件中部分参数可通过客户端的GUI界面进行配置。

GNS3的使用

连接GNS3服务器：
- 第一次进入GNS3客户端，会弹出配置向导界面，该界面也可以通过点击"Help"菜单中的"Setup Wizard"打开。通过该向导完成与Remote Server的连接配置，如下图：
- 向导最后会询问是否添加设备模板，如下图：
  
  直接点击“OK”完成向导，稍后我会详细介绍如何导入设备模板。
- 向导完成后，我们会在右边的Servers Summary窗口看到服务器的资源使用情况（如下图），这表明我们已经成功连接到了服务器。
使用Dynamips运行思科路由器IOS镜像：
跟我们以前使用的第三方模拟器一样，GNS3可以通过Dynamips软件，运行未经修改的思科IOS系统镜像。这种方式虽然可以保留完整的IOS功能，但仅能支持部分型号路由器的早期版本，且运行时资源占用较高。GNS3官方给出了目前Dynamips可以支持的路由器型号和IOS版本，大家可以通过访问http://docs.gns3.com/1-kBrTplBltp9P3P-AigoMzlDO-ISyL1h3bYpOl5Q8mQ/index.html进行查询。
下面说一下在GNS3中，思科IOS镜像的导入方法：
- 点击"Edit"菜单中的"Preferences..."，如下图：
- 弹出"Preferences"窗口后，点击左侧列表"Dynamips"中的"IOS routers"，然后点击右侧的"New"按钮，如下图：
- 在弹出窗口中选择"New Image"，然后点击"Browse..."按钮（如下图），然后选取要导入的IOS镜像文件
- 选取完镜像文件后，GNS3会将镜像上传至服务器，并对镜像文件进行识别，识别后会弹出新窗口，让用户确认，如下图：
- 确认相关设备运行内存大小（如下图），相关内存数据可以在之前那个GNS3官方提供的设备支持列表中找到
- 选择扩展模块，用户可以根据使用需求，添加不同类型接口的扩展模块，如下图：
- 计算Idle值，如果使用的是GNS3官方推荐的IOS版本，这里会自动识别。如果不是，则需要通过点击"Idle-PC finder"按钮，生成一个，如下图：
- 这样我们就完成了一个设备的添加，如果我们想要修改该设备的配置信息，可以在"Preferences"界面（如下图）选中要修改的设备，然后点击"Edit"按钮进行编辑
- 在使用过程中，也可以通过选中设备，点击鼠标右键，选择"Configure Template"（如下图），进行编辑
GNS3设备模板导入方法：
- 在GNS3中，官方为所有能够支持的设备均制作了模板，不管是使用Dynamips、IOU、VIRL还是QEMU，都可以通过统一的模板导入的方式添加设备，所有模板可以在“这里”下载，如下图：
- 下载的文件后缀为".gns3a"，下载完成后，我们打开GNS3的"File"菜单，点击"Import appliance"，如下图：
- 在弹出窗口中，选取刚才下载的gns3a文件，点击“打开”，进入"add appliance"界面，如下图：
- 选择服务器类型，因为我们只添加了一个服务器，故这里仅一项可选，如下图：
- 这时，GNS3会列出该模板所需的文件列表，并扫描本地磁盘是否有相应的文件，如果找到则显示状态为"Found"，如所需文件没有找到，用户可以选中相应的文件，然后点击"Import"按钮手动导入。当所需的文件均已找到后，该项会显示为"Ready for install"，这时我们就可以点击"Next"按钮了，根据提示完成导入，如下图：
- 完成后我们就可以在设备列表中看到该设备（如下图），如需修改配置，同样可以选中设备，点击鼠标右键，选择"Configure Template"进行编辑
其它关于设备模板使用的注意事项
1. 在使用IOU、VIRL模拟思科网络设备时，需具有思科相关授权许可才能使用，其模板中所需文件均可在思科官网进行下载。
2. IOU的授权可以在"Preferences..."界面的"IOS on UNIX"中进行导入，具体界面如下：
  
  注：由于涉及授权问题，本文不提供相关授权许可内容，大家可以去找“度娘”问问
3. 在使用remote server时，导入IOU授权后，可能不会马上生效，这时需要你去服务器上重启一下GNS3的服务即可
项目的创建及使用
1. 项目的创建
  在完成了服务器连接后，GNS3客户端会要求建立实验项目，如下图：
2. 如果想读取remote server上已建立的实验项目，可以点击“Projects library”选项卡，查看并选取实验项目，如下图：
  
  注：remote server上的实验项目允许多个客户端同时读取，这样可以实现实时的在线共享，适合应用于培训