一文萬字帶你入門智能路由器OpenWrt系統，并在虛拟中安裝配置OpenWrt

一、什麼是智能路由器

接入網絡的家庭使用者終端越來越多，路由器控制越來越複雜，是以需要一個智能網關來管理家庭的裝置，智能路由器就是這個網關。

另外，這個智能網關直接連在網際網路上，需要隔離家庭網和網際網路的 連接配接，是以需要帶有防火牆功能。

智能路由器就像智能手機一樣，其定義并非其字面含義所表現出的那樣（可以智能地選擇路由），而是其帶有可擴充功能，使用者自己可以安裝軟 件進行擴充。傳統的路由器僅可以更新廠商自己的作業系統版本，且未提供擴充接口。

OpenWrt的産生：公共場所無線接入是一個大的需求，是以無線接入市場越來越大。接入費用誰來負擔？ 一個思路是商家提供接入費用，另外一個思路是通過廣告來分擔接入費用。OpenWrt 就是這 樣一個智能路由器作業系統，它可以提供Web 認證等成熟的功能給這類使用者進行選擇。 OpenWrt 是一個針對嵌入式裝置的 Linux 發行版，有非常高的可擴充性，可以非常容 易地從零開始建構出全功能的智能路由或伺服器裝置。

二、OpenWrt成功的秘密

可以實作路由器功能的開源軟體很多，為什麼隻有OpenWrt 成功了？ OpenWrt 軟體成功的關鍵在于3個方面：

①上司者

②六大基礎設施

③實作軟體的技術

通常上司者是最重要 的，因為上司者決定着社群的規則和技術斱向，但是每個人都是獨特的而且是無法複制的， 是以通常無法借鑒。基礎設施和實作軟體的技術則是可以借鑒的。

社群采用六大基礎設施工具支撐整個社群的運轉，這六大基礎設施工具分别是： 代碼管理工具Git：可以跟蹤檔案和目錄的曆史資訊，包含4個W（Who、When、Why和What），即誰做了修改，什麼時間做了修改，為什麼修改以及修改的内容是什麼。此外，Git還支援分布式代碼倉庫，适合開源軟體項目的跨地域開發，這個工具可以讓每個人看 到代碼的變化過程。OpenWrt經過了12年的發展，代碼倉庫還保留了最初的送出記錄。 郵件清單：是代碼審查及代碼送出內建的地斱，開發人員将修改代碼生成更新檔發送給所 有的郵件訂閱者，每個人都可以迚行代碼評審，核心開發人員看到後會将代碼內建到代碼倉庫中。郵件内容可以永久儲存到郵件清單中。郵件清單和普通郵件的主要差別在于訂閱 機制和存檔機制，每個人都可以自由訂閱并檢視曆史郵件。 自動建構工具buildbot：工具的核心是一個作業排程系統，它會将任務排隊，當提供了任務所需的資源時，執行任務并報告結果。 buildbot不僅僅支援持續內建及自動化測試，還支援應用程式的自動化部署和軟體釋出的管理。同時在多個平台開發時，通常最後的編譯驗證都是重複的，編譯機器人（ buildbot）将這一部分接管過來，每日自動下載下傳代碼迚行編譯驗證，并将安裝包上傳到檔案伺服器上，如果編譯失敗則将用郵件通知感興趣的人。 文檔管理工具WiKi：特點是具有開放性，可以讓任何參與人員非常友善地進行編輯、 通路和搜尋。大多數軟體公司的軟體文檔均儲存為二進制栺式，在經過一段時間和人員流 動之後，這些文檔就會成為固定的資料，因為它會被遺落在某個角落而無法找到，而OpenWrt社群的軟體開發文檔和使用手冊均儲存到WiKi上。WiKi是一個協同寫作和分享平台，允許所有人修改頁面。WiKi使用簡化的文法來代替複雜的HTML語言，降低了内容維護的門檻。 Trac：是一個內建WiKi和問題跟蹤管理系統的項目管理平台，可以幫助開發人員更好地管理軟體開發過程，進而開發出高品質的軟體。仸何人都可以使用該系統來送出Bug查詢目前的進展。 Trac采用面向進度的項目管理模型，采用裡程碑的方式來組織開發。裡程碑是以 ticket（問題）來組織的，所有的問題都解決了，就到達了裡程碑。但社群并不完全遵從這個标準，因為其開發人員全部是志願者，通常到了一定時間會釋出一個版本。 技術論壇：是一個技術讨論的平台，每個注冊使用者均可發帖參與讨論。在開發過程中， 每個新版本的說明通過該平台釋出。 社群的運轉是通過以上所述的六大基礎設施工具來實作的，我們通過這些工具可以理 解到，開源軟體和社群的精髓在于其開放性，仸何人員均可以通過網絡自由地擷取其資訊并參與其中，這樣可以激勵每個人貢獻出自己的力量，開發人員同時也從社群獲得回報。 開源社群的工具大多都是相同的，掌握這些工具可以幫助你深入了解開源社群和OpenWrt。

OpenWrt技術上成功的秘訣在于： 統一編譯架構：使得數千個軟體以相同的斱式迚行編譯，并且可以在幾十個平台編 譯。每個軟體子產品按照相同的步驟迚行代碼下載下傳、解壓縮、打更新檔、配置、編譯及生成安 裝包。 統一配置接口（Unified Configuration Interface，UCI）：使得數千個軟體在幾十個平台上以相同的斱式來存取配置資料，配置以統一栺式的文本檔案迚行管理。 開放的軟體包管理系統和讀寫分區系統：使得軟體管理非常斱便，并且能夠斱便地 處理軟體包的依賴關系。讀寫分區系統可以自由地安裝軟體，而不像大多數專有系統需要 全部重新編譯才能安裝新的軟體。 系統總線ubus：每個程序均可以注冊到系統總線上進行消息傳遞，并且提供指令 行工具來通路系統總線。 程序管理子產品procd：每一個程序交給procd來啟動，幵在意外退出之後再次調用。 所有的這些功能幵不是一次性設計出來的，而是随着時間的推迚，根據使用者和開發迚 展逐漸發展起來的，每一種技術都有其獨特的價值。

三、OpenWrt介紹

OpenWrt 是一個嵌入式裝置的 Linux 發行版，以 GPL 許可協定發行。

OpenWrt 項目始于 2004 年1月，其第一個版本采用了 LinkSys 的源碼。在 LinkSys 的 代碼收費後，改為采用正式釋出的 Linux 核心來內建，并将 OpenWrt 完全子產品化，不斷推 出更新檔和驅動。

OpenWrt 的主要特點在于其高擴充性，并且檔案系統可寫，開發者無需在每一次修改後完全重新編譯，隻要編譯自己的軟體包即可，這樣就加快了開發的進度。

另外OpenWrt提供了SDK，每個運作軟體均能夠以SDK來進行編譯，以軟體包形式進行安裝和解除安裝。

2016年3月，OpenWrt 已經從 SVN代碼倉庫切換到 Git 代碼倉庫了，是以不再支援 SVN。

OpenWrt技術參考手冊：https://oldwiki.archive.openwrt.org/doc/techref/start。

代碼裡不含第三方開源包，隻包含開源包位址連結 編譯時自動下載下傳源代碼、打更新檔來滿足指定平台要求，并編譯。還可以修改 Makefile 來下載下傳最新的軟體包。 使用 LuCI 作為最終使用者管理界面。LuCI以 Apache 許可協定釋出 Web 管理功能代碼 UCI通用配置管理方法 通過腳本來調用 iptables 來實作防火牆功能，配置儲存在 UCI 檔案中 開放和可擴充的 OPKG 格式安裝更新包

四、OpenWrt的曆史

OpenWrt 在 2004 年由邁克●貝克和格裡●羅澤馬創立，到今天為止已經發展了 12 個 年頭了。OpenWrt 定期釋出版本，發行版本以代碼線和日期作為版本号。它的第一個正式版為 Kamikaze 7.06，第二個正式版本為 Backfire 10.03。

2010年4月7日，OpenWrt釋出Backfire 10.03正式版。相對上一個穩定版本，其核心更新為Linux 2.6.32，使用了新的Web伺服器uhttpd，支援了一些新的平台硬體（如 TP-Link TL-WR1043ND 等），增加了機器可讀的版本資訊/etc/openwrt_release。 2011 年 12 月 21 日，OpenWrt 釋出了 Backfire 10.03.1 正式版。期間，OpenWrt 釋出了 6 個 RC 版本。這一版本将核心更新為 Linux 2.6.32.16，修正了很多 BUG，并增加了對 TP-Link、TL-MR3420 等的支援。

2013年4月25日，OpenWrt釋出12.09正式版。相對于Backfire版本，Attitude Adjustment 将核心更新至 Linux 3.3，改進了并行編譯支援；使用密文存儲密碼；各種防火牆功能增強； 無線驅動更新及穩定性增強；新平台支援 ramips、bcm2708（樹莓派）等；釋出鏡像檔案 中支援網橋防火牆。

2014 年 7 月 31 日，OpenWrt 釋出 14.07 正式版。相對于 Attitude Adjustment 版本，核心更新到 3.10，增加了原生 IPv6 支援，檔案系統增強；UCI 配置增強，支援測試配置和回 滾最近工作狀态機制，增加配置更改按需觸發服務重新開機機制；網絡功能增強，可以支援動态防火牆規則，增加網橋的多點傳播傳輸到單點傳播傳輸的轉換等。

OpenWrt 于 2015 年 9 月 11 日釋出 15.05 正式版。Chaos Calmer 中間釋出了 3 個 RC 版 本。相對于 Barrier Breaker，其核心更新到了 3.18；網絡功能增強，添加了多個 3G/4G 路 由器支援，改進了 IPv6 等功能增強，增加了自管理網絡的支援；各種平台和驅動裝置的 支援，例如飛思卡爾 i.MX23/28 系列等各種品牌，增加了樹莓派的支援。這個版本在 64 位平台的 VirtualBox 下運作還存在問題。

五、開源作業系統簡介

開源嵌入式作業系統，其字面意思有 3 點：開放源代碼、嵌入式和作業系統。但實質上其流行的關鍵在于其可擴充性。

開源是指開放源代碼，是指軟體在開放源代碼許可證下釋出軟體，保障軟體使用者自由檢視軟體源代碼的權利。這同時也保障了用于修改、複制和再分發的權利，但仍需遵守開源許可協定中的一些限制。開放源代碼不僅僅指開放源代碼的軟體，也是一種軟體開發模式。

許可證”是指授權條款，是指使用、修改、複制和再分發的條款和條件的法律檔案。 最常見的開源許可證有幾種：GNU GPL許可證、Apache 許可證等。許可證通常也稱為許可協定。 Apache 許可證： “Apache 許可證”是著名非盈利開源組織 Apache 采用的協定。該協定鼓勵代碼共享和 尊重原作者的著作權，同樣允許代碼修改、再釋出（作為開源或商業軟體）。 獲得該許可證需要滿足以下 4 個條件： 需要給代碼的使用者一份 Apache 許可協定。 如果你修改了代碼，需要在被修改的檔案中說明。 在延伸的代碼中（修改和有源代碼衍生的代碼中）需要帶有原來代碼中的協定、 商标、專利聲明和其他原來作者規定需要包含的說明。 如果再釋出的産品中包含一個Notice檔案，則在Notice檔案中需要帶有 Apache 許 可證。你可以在 Notice 檔案中增加自己的許可内容，但不可以表現為對 Apache 許可證構成更改。 Apache許可協定是對商業應用友好的許可。使用者也可以在需要的時候修改代碼來滿足需要并作為開源或商業産品釋出和銷售。 GNU GPL許可證： GPL 是著名的開源軟體 Linux 采用的許可協定。GPL 許可證和 Apache 許可證等鼓勵 代碼重用的許可很不一樣。GPL 許可證的出發點是代碼的開源使用和引用/修改/衍生代碼 的開源使用，但不允許修改和衍生的代碼做為閉源的商業軟體釋出和銷售。這也就是為什 麼我們能用使用各種商業軟體公司釋出各種 Linux 系統以及他們的源代碼。 GPL 許可證主要有以下兩個特點： 程式運作不受許可協定的限制。 隻要在一個軟體中使用 GPL 許可證的産品，則該軟體産品釋出時也必須采用 GPL 許可證，即必須同時釋出其源代碼。這就是所謂的“傳染性”。并且在釋出任何 基于 GPL 許可的軟體時，不能添加任何限制性的條款。

嵌入式系統，是指嵌入到硬體系統内部，為特定應用功能而設計的專用軟體系統。與個 人計算機的通用作業系統不同，嵌入式系統通常隻針對特殊的用途。是以可以對它進行優化， 并裁剪到最小。現在通用的硬體系統發展非常迅速，是以出現了在通用硬體系統上的嵌入式操 作系統。目前在嵌入式領域廣泛使用的作業系統有：Linux、Windows Embedded 和 VxWorks 等。

基于Linux核心也衍生出很多作業系統發行版本。Linux 基金會負責Linux核心的開發、 發行及維護工作。對于各個基于 Linux 核心的發行版本來說，可以選擇某款 Linux 核心長 期支援版（LFS）作為自己作業系統的核心。如果對主幹版本進行修改，可以将修改回報 給上遊。等到下次更新核心版本時，就會得到包含自己修改代碼的核心了。

相對于專有的閉源作業系統，如 Windows 和 Mac，開源 Linux 作業系統最大的特點就 是其可擴充性非常好。但如果從頭開始建構作業系統，則會因為使用者的技術水準、軟體 包的依賴關系、軟體包的版本等出現很多不可預知的相容性問題。這就要求個人和企業用 戶在選擇作業系統時需要注意根據自己的實際情況來選擇，這也是目前使用開源 Linux 操 作系統較為困難的最主要原因。還好有些技術社群組織已經針對某些領域做了一些特殊的 定制和優化。例如，針對防火牆的作業系統有 IPFire；針對智能路由器領域通常使用的嵌 入式作業系統有 Tomato 和 OpenWrt 等；針對個人桌面領域作業系統有 Ubuntu 和 Fedora 等；針對手機有 Android 和 Firefox OS 等。它們均是基于 Linux 核心的作業系統。

六、OpenWrt與其他開源作業系統的比較

Android 是谷歌研發的一款智能終端作業系統，是一種基于 Linux 的開放源代碼的操 作系統，主要使用于移動裝置，如智能手機、平闆計算機等，也應用于智能電視等。它由 谷歌公司和開放手機聯盟上司開發。Android 作業系統最初由安迪·魯賓開發，最初目的 是用于數位相機的作業系統。2005 年 8 月谷歌全資收購了 Android 作業系統。2007 年 11 月，谷歌與 84 家硬體制造商、軟體開發商及電信營運商組建開放手機聯盟，共同研發改 良 Android 系統。随後谷歌以 Apache 開源許可協定的授權方式釋出了 Android 的源代碼， Android 以 JAVA 層封裝了系統層提供給應用開發者統一的 API 接口。第一部 Android 智能 手機釋出于 2008 年 10 月。目前，Android 已逐漸擴充到平闆計算機及其他領域，如電視、 智能手表、數位相機和遊戲機等。2015 年，Android 以 85%的市場占有率占據移動操作系 統市場之首。下表為 OpenWrt 和 Android 的比較。

Android 作業系統已經演化為一個移動裝置開發平台，其軟體層次大體上分為 4 層， 即作業系統核心、中間層、應用程式架構層和應用程式。應用程式架構層為應用程式開發者提供了功能強大的 API，包括圖形顯示的各種元件，如視圖、清單、文本框、按鈕以及 嵌入式的 Web 浏覽器等。

Tomato 是一種小型的 LinkSys 的 WRT54G 是博通路由器的另外一種可選的替換固件。 它有一個新的易于使用的 GUI，一個新的帶寬監控工具，更為先進的服務品質（QoS）和訪 問限制，使用新的無線功能，如 WDS 和無線用戶端模式，P2P 最大連接配接上的限制，允許你 運作自定義腳本或者 Telnet、SSH 登入到路由器，在做各種各樣的事情。例如重新程式設計的 SES/AOSS 按鈕，添加無線站點調查來檢視你的 Wi-Fi 鄰居，等等 Tomato 有以下特點： 代碼壓縮包 35.4MB，僅提供必要的代碼，其他代碼需要自己手動下載下傳。 LinkSys 提供的源碼上僅做少量修改，核心還是采用 2.4 版本。 在編譯時需要特别注意設定環境變量，例如：Export LC_ALL=en_US.UTF-8。 編譯時代碼有時間依賴，複制時需要保留時間，使用指令“cp –a”。 “www.polarcloud.com/tomato”提供源代碼及二進制包，源代碼和思科釋出的代碼 相近，僅修改一些必須的代碼。編譯時需要首先下載下傳思科的代碼，并替換相應的檔案。 代碼位址為 git://repo.or.cz/tomato.git， 最新版本為 Tomato1.28，更新日期為 2010-6-29。 它有一些明顯缺點，例如僅有釋出說明，沒有詳細修改記錄；最近不再更新等。

DD-WRT 是一個基于 Linux 的開源固件，适合各種各樣的無線路由器和嵌入式操作系 統。其重點在于提供最簡單的處理，同時在各種硬體平台的架構内支援大量的功能。它是 另外一款路由器代碼發行版，從 2006 年 2 月開始開發，沒有分支穩定版本。代碼庫包含 所有的代碼，包含 SVN 資訊共大約 18GB。其代碼始終在更新，2015 年 10 月也有代碼提 交。有一個缺點是 SVN 上包含所有的代碼，沒有分支及标簽，無法區分穩定版本。用在 私人用途，DD-WRT 是免費的，如果用在商業用途則需要擷取軟體許可。

下表為開源路由器各種發行版本的對比：

比較結果：OpenWrt 相對于其他幾個無線路由器作業系統來說，版本管理最為規範，社群最活躍， 是最适合選為基礎來進一步開發的。當然，OpenWrt 也适合初學者來學習。本書中采用了 OpenWrt 來論述智能路由器的開發過程，非常有利于初學者快速上手。

七、參考資料

OpenWrt官方網站（https://openwrt.org/）。

OpenWrt 版本曆史（http://wiki.openwrt.org/about/history [2015-10-07]）。

DD-WRT 介紹（http://dd-wrt.com/site/content/about [2015-07-12]）。

GNU 通用公共許可證（http://www.copu.org.cn/node/24 [2016-01-23]）。

Apache 許可協定（2.0 版）（http://www.copu.org.cn/node/366 [2016-01-23]）。

5 種開源協定的比較（http://www.copu.org.cn/node/25 [2016-01-23]）。

八、整體架構

路由器的典型架構劃分為：管理平面、控制平面、資料轉發平面。

管理平面是提供網絡管理人員使用 UCI、Web、SNMP 和 TR069 等方式來管理路由器， 以及執行這些管理功能所需的配置指令等，管理平面提供了控制平面正常運作所需的配置參數。

控制平面用于控制和管理所有網絡協定的運作，例如 ARP、DHCP、DNS 及多點傳播協定 的管理和控制。

轉發平面用于處理和轉發不同網絡接口上各種類型的資料，例如進行網絡位址轉換、 路由、ACL 等。典型路由器在資料轉發平面占用最多的系統資源。轉發平面應用控制平面 提供的路由資訊對資料封包的接收，進行網絡位址轉換，查找路由表，從出接口發出封包 等工作。如果找不到路由，則發送 ICMP 不可達消息，我們可以使用 route 指令檢視路由 轉發資料庫。路由器的 3 平面劃分僅是邏輯意義上的功能劃分，在實際的功能子產品并沒有 完全區分。

九、功能元件

OpenWrt 是一個基于 Linux 的智能路由器作業系統。使用者可以自定義安裝各種應用軟 件。OpenWrt 提供各種功能插件，使使用者可以自定義安裝來管理路由器；預設内置了一些基礎功能。

其主要功能可以分為3個部分：網絡功能、系統管理功能、狀态監控功能。

網絡功能是路由器的核心功能。 主要包含以下幾個功能： 網絡接口設定和管理。 DHCP 協定支援，家庭網内作為 DHCP 伺服器，在廣域網作為 DHCP 用戶端。 主機及 DNS 功能，可以加快 DNS 響應和減少廣域網 DNS 流量。 靜态路由及多點傳播路由功能。 便捷的網絡問題診斷工具 ping、traceroute 和 nslookup 等。 防火牆功能（IPv4 網絡位址轉換、DMZ、封包過濾及防洪水攻擊等）。 IP 帶寬控制（QoS）。 裝置即插即用（UPnP）。 例如下圖輸入OpenWrt IP位址之後進入的Web化管理界面，使用其中的靜态路由管理功能。

系統管理是路由器除了網絡管理之外的其他管理功能。 系統管理主要包含以下幾個功能： 主機名稱設定、日志伺服器設定、NTP（網絡時間）和密碼設定等。 遠端安全登入設定（SSH）。 軟體管理/配置備份等，如下圖所示。 程序啟動管理及定時任務管理。 系統屬性設定。如時區、時間設定及語言設定等。

狀态監控主要用于監控路由器的目前狀态，并且隻能檢視目前的路由器狀态。 狀态監控主要包含以下幾個功能： 檢視系統固件版本、運作時間、平均負載及記憶體占用等。 網絡狀态、DHCP 使用者及無線使用者等。 防火牆狀态統計、路由轉發表及 ARP表。 系統日志和核心啟動日志。 系統程序負載狀态，包括 CPU 使用率及記憶體使用率。 例如下面的“Overview”标簽是檢視路由器的系統狀态和記憶體占用情況。

此外 OpenWrt 還為開發人員提供了一些開發支撐功能以及代碼調試工具等，例如：

編譯工具鍊（gcc、binutils 和 libc）。

build 固件工具（mksquashfs、mkcramfs）。

編譯 SDK 功能，不用完全編譯整個系統，即可編譯單獨子產品。

可寫磁盤分區，便于安裝驗證功能。

十、OpenWrt的下載下傳

下載下傳網址：http://archive.openwrt.org

進入網址之後選擇自己需要的版本，此處我們選擇下面這個版本：（此處我們為什麼選擇ext4檔案系統類型而不選擇squashfs檔案系統類型：ext4是可以自己編輯的檔案系統，squashfs是壓縮的、隻讀的檔案系統，不可以編輯。我們下載下傳ext4類型可以自己進行編輯開發，編輯開發完成之後還可以轉換為squashfs的格式進行釋出）。

下載下傳完成之後，是一個鏡像檔案。

combined：檔案系統+核心（此篇文章我們選擇這種） rootfd：隻有檔案系統，無核心 vmlinuz：隻是核心，沒有檔案系統 備注：上面的.img字尾代表鏡像檔案，而不是圖檔

十一、将.img鏡像檔案轉換為.vmdk檔案

本片文章介紹在在VMware Workstaiton Pro中安裝OpenWrt，由于上面下載下傳的OpenWrt鏡像檔案為.img檔案類型，不能夠在VMware虛拟機中運作，是以我們需要使用一個StarWindConverter軟體将.img鏡像檔案轉換為VMware虛拟機可以運作的.vmdk檔案類型。

StarWindConverter軟體的下載下傳與使用見文章：javascript:void(0)。

選擇我們剛才下載下傳的.img鏡像檔案。

轉換完成之後，生成一個.vmdk檔案，這個就是可以在VMware Workstaiton Pro虛拟機中運作的檔案。

十二、在VMware Workstaiton Pro中安裝OpenWrt

提示此資訊，點選繼續

選擇目錄中的.vmdk檔案：

點選轉換：

點選開啟虛拟機：

第一次開啟時會安裝系統，安裝完成之後按下回車，安裝完成。嘗試輸入ls指令檢視檔案。

十三、密碼設定

第一次安裝時，root使用者時沒有密碼的，是以可以使用passwd指令來為root使用者設定一個密碼。會讓你輸入第一次密碼，然後再确認輸入一次密碼。

十四、OpenWrt初次安裝後的網絡配置（/etc/config/network）

OpenWrt初次安裝之後，系統的網絡配置資訊是靜态的，系統預先配置好的（見下圖），可能與我們主機的IP網絡配置不同，是以不能與主機之間進行網絡通信，是以我們需要進行一些配置。

這些配置資訊在/etc/config/network檔案中。

為了細心起見，我們在配置網絡檔案之前，先将該檔案複制保留一份

然後使用vim編輯網絡配置檔案（/etc/config/network），将後面的幾行删除，然後将靜态配置參數設定為HDCP自動配置模式

配置儲存之後，将網絡服務重新啟動

備注：/etc/init.d目錄下有很多的腳本，這些是系統的服務腳本，例如我們的network就是網絡服務的腳本

此時再檢視網絡資訊，與我們的主機所在的一緻了（備注：OpenWrt虛拟機采用橋接模式與我們的主機處于同一區域網路中）

我是小董，V公衆點選"筆記白嫖"解鎖更多OpenWrt資料内容。