OpenWrt 详细介绍

一、起源与发展背景

（一）起源契机

2002 年底，Linksys 公司推出的 WRT54G 路由器大受欢迎，其使用的 Linux 操作系统且软件核心基于 GPL 许可开发，需遵循开源标准。Linksys 公司在 2003 年开放了源代码，这为开源路由系统的发展提供了基础。2004 年 1 月，第一个基于 Linksys 源码、以 OpenWrt 命名的开源路由系统出现。最初它是为了解决当时市面上基于 Linksys 源码的固件存在的功能局限和缺乏整合等问题，开发者们希望打造一个更灵活、功能更强大且易于定制的路由器操作系统。

（二）发展历程中的重要版本

1. 早期版本：早期的“stable”版基于 Linksys 提供的 GPL 源码及 uClibc 中的 buildroot 项目，在网上有不少项目使用。之后的“experimental”版本则几乎完全舍弃了 Linksys 的 GPL 源码，开始走向独立发展的道路。
2. Whiterussian 版本：从 2005 年 7 月的 Whiterussian rc1 开始发展，不断迭代更新。该版本对 OpenWrt 的功能进行了进一步完善，为后续版本奠定了基础。
3. Kamikaze 版本：从 2007 年 6 月的 Kamikaze 7.06 开始，一直到 2010 年 1 月的 Kamikaze 8.09.2 结束。这期间 OpenWrt 进行了大量改进，系统的稳定性和功能都得到了提升。
4. Backfire 版本：2010 年发布，基于 Linux，功能强大，支持很多主流的平台和路由器，是学习和开发嵌入式的理想平台，并且不断进行更新和修复，提高了兼容性。
5. AttitudeAdjustment 版本：于 2013 年 4 月推出，内核更新至 Linux 3.3，改进了网络配置方法，添加了对 IPv6 的初步支持，改善了防火墙，更新了许多新的驱动，并增加了对多种新设备的支持。
6. BarrierBreaker 版本：2014 年 10 月发布，内核升级至 3.10，添加了原生 IPv6 支持；改进了文件系统，支持文件系统的快照和回滚；UCI 配置工具也得以改进，加强了网络功能。
7. 后续版本：不断有新的稳定版本推出，截至 2024 年 9 月，当前的稳定版本系列是 OpenWrt 23.05，最新的版本为 23.05.5。

二、系统特点

（一）高度可定制性

1. 功能定制：用户可以根据自己的具体需求选择安装或卸载特定的软件包，从而实现功能的定制。例如，如果用户只需要路由器具备基本的网络连接和共享功能，可以选择不安装一些较为复杂的网络监控或文件服务器等软件包；如果用户需要搭建一个家庭媒体中心，就可以安装相关的媒体服务器软件包。
2. 界面定制：不仅功能上可定制，用户还可以通过修改系统的配置文件或使用主题等方式对界面进行定制，使其符合自己的使用习惯和审美需求。比如，可以更改管理界面的颜色、字体大小、布局等。

（二）强大的软件包管理系统

1. 丰富的软件包资源：OpenWrt 拥有庞大的软件包仓库，截至 2023 年，大约有 8000 个软件包可供选择。这些软件包涵盖了各种功能，包括网络工具、服务器软件、安全工具、文件管理等。例如，有用于实现网络流量监控的软件包，如 ntopng；有用于搭建 VPN 服务器的软件包，如 OpenVPN；还有用于文件共享的软件包，如 Samba 等。
2. 便捷的安装与更新：通过内置的 Opkg 包管理工具，用户可以方便地从软件包仓库中搜索、下载、安装和更新软件包。只需要在命令行中输入简单的指令，就可以完成软件包的管理操作，大大降低了软件安装和更新的难度。

（三）优秀的性能优化

1. 资源高效利用：针对嵌入式设备的资源有限性，OpenWrt 进行了深度的优化，能够在较低的硬件配置下高效运行。它采用了轻量级的系统组件和高效的算法，减少了系统资源的占用，使得设备在运行 OpenWrt 系统时能够保持良好的性能表现。例如，在一些老旧的路由器设备上，安装 OpenWrt 系统后仍然能够稳定地运行，并且提供较好的网络服务。
2. 网络性能提升：在网络数据处理方面，OpenWrt 进行了优化，提高了网络数据包的转发速度和处理效率。它支持多种网络协议和技术，如 QoS（服务质量）技术，可以根据不同的应用需求对网络流量进行优先级划分和带宽分配，确保关键应用的网络带宽需求得到满足。

（四）高度的安全性

1. 内置安全功能：系统自带防火墙功能，可以对网络流量进行过滤和监控，阻止未经授权的访问和恶意攻击。用户可以根据自己的需求设置防火墙规则，例如允许或禁止特定的 IP 地址或端口的访问。
2. 支持加密技术：支持 VPN 等加密通信技术，用户可以通过搭建 VPN 服务器，实现远程安全访问家庭或企业网络。此外，在无线通信方面，支持 WPA/WPA2 等加密协议，保障无线网络的安全。

（五）跨平台支持

OpenWrt 支持多种硬件架构，包括 ARM、MIPS、PowerPC、x86 等，这使得它可以在不同类型的嵌入式设备上运行。无论是常见的家用路由器，还是工业控制设备、小型机器人、智能家居设备等，都可以使用 OpenWrt 系统进行功能扩展和定制。

（六）高度模块化

系统的功能被分解为多个独立的模块，每个模块都具有明确的功能和接口。这种模块化的设计使得系统的开发和维护更加方便，用户可以根据需要选择启用或禁用特定的模块，减少系统的资源占用，同时也提高了系统的可扩展性和可维护性。

三、应用场景

（一）家庭网络

1. 智能路由器：在家庭中，用户可以将普通路由器刷成 OpenWrt 系统，使其具备更强大的功能。例如，实现智能的设备管理，根据设备的类型或使用需求为不同设备分配不同的网络带宽；设置家长控制功能，限制孩子上网的时间和访问的网站；还可以实现远程管理，用户可以通过手机或电脑在外面远程访问家里的路由器，查看网络状态或进行设置。
2. 家庭媒体中心：通过安装相关的媒体服务器软件包，如 Plex、Emby 等，将路由器变成一个家庭媒体中心，用户可以在家庭局域网内的其他设备上播放存储在路由器上的视频、音乐和图片等媒体文件。
3. 智能家居控制中心：OpenWrt 可以与智能家居设备进行连接和通信，作为智能家居系统的控制中心。用户可以通过路由器对智能家居设备进行集中管理和控制，实现智能化的家居场景，如定时开关灯光、自动调节温度等。

（二）企业网络

1. 小型企业网络解决方案：对于小型企业来说，OpenWrt 可以作为一种低成本的网络解决方案。它可以实现企业内部的网络连接和共享，提供防火墙、VPN 等安全服务，保护企业网络的安全。同时，还可以根据企业的需求进行定制化开发，如实现网络流量监控、员工上网行为管理等功能。
2. 分支机构网络连接：对于拥有分支机构的企业，OpenWrt 可以用于搭建 VPN 网络，实现分支机构与总部之间的安全通信。通过在分支机构的路由器上安装 OpenWrt 系统，并配置 VPN 服务器或客户端，企业可以建立起安全的虚拟专用网络，方便地进行数据传输和资源共享。

（三）物联网和嵌入式项目

1. 物联网设备：在物联网领域，OpenWrt 可以为各种物联网设备提供操作系统支持。例如，智能摄像头、智能门锁、智能传感器等设备都可以使用 OpenWrt 系统，实现设备的联网和数据传输。OpenWrt 的高度可定制性和低资源占用特点，使其非常适合在资源有限的物联网设备上运行。
2. 工业自动化控制：在工业自动化领域，OpenWrt 可以用于工业控制器、工业网关等设备。它可以实现工业设备之间的通信和数据交换，支持工业协议的转换和解析，为工业自动化系统提供可靠的网络连接和数据处理能力。

四、配置与使用

（一）配置方式

1. 命令行配置：对于熟悉 Linux 命令行的用户，可以通过 SSH（Secure Shell）连接到设备，在命令行界面下进行系统配置。这种方式具有较高的灵活性和效率，可以进行各种复杂的操作和调试。例如，用户可以通过命令行安装软件包、修改系统配置文件、查看系统日志等。
2. Web 界面配置（Luci）：Luci 是 OpenWrt 系统的一个轻量级、可扩展的网页 GUI 配置界面。它提供了直观的图形化操作界面，方便用户进行系统配置。用户可以通过浏览器访问路由器的 IP 地址，进入 Luci 界面，进行网络设置、软件包管理、防火墙设置等操作。

（二）硬件支持与固件安装

1. 硬件支持列表：在使用 OpenWrt 之前，需要确认设备是否在其支持的硬件列表中。OpenWrt 官方网站提供了支持的设备列表，用户可以根据设备的品牌、型号或处理器等信息进行查询。
2. 固件安装方法：下载适用于设备的 OpenWrt 固件，固件文件格式可能有不同的类型，如带有 ext4 字样的文件为搭载 ext4 文件系统固件，适合熟悉 Linux 系统的用户；带有 squashfs 字样的文件为搭载 squashfs 文件系统固件，适合“不折腾”的用户。安装过程因设备而异，一般可以通过将固件刷入设备的存储介质（如路由器的闪存）来完成安装。

五、社区与生态

1. 活跃的开发者社区：OpenWrt 拥有一个活跃的开发者社区，开发者们不断为系统贡献代码、修复漏洞、添加新功能。用户可以在社区中获取最新的信息和技术支持，与其他开发者交流经验和心得。社区还会定期举办技术交流活动和研讨会，促进 OpenWrt 技术的发展。
2. 第三方项目与衍生版本：除了官方的 OpenWrt 项目，还有一些基于 OpenWrt 进行修改和定制的第三方项目，如 Lienol、Lean、ImmortalWrt 等。这些项目在官方版本的基础上，进行了更好的本地化适配，加入了一些国内环境中可能会用到的软件功能，满足了不同用户的需求。