路由器交换机模拟网络互联和路由协议的实现

1南京工程学院通信工程学院课程设计说明书(论文)题目路由器/交换机模拟网络互联和路由协议的实现课程名称计算机网络与通信专业班级学生姓名学号设计地点信息楼C322指导教师设计起止时间：2014年12月15日至2014年12月19日成绩2目录一、RIP路由协议工作原理···················································1二、RI路由器协议的配置····················································2三、查看RIP路由协议的配置················································4RIP路由器协议的配置拓扑结构截图………………………….........................................6四、OSPF路由协议工作原理···················································9五、OSPF路由器协议的配置…………………………………………………………………..13六、查看OSPF路由协议的配置……………………………………………………………….13OSPF路由器协议的配置拓扑结构的截图………………………………………………16七、虚拟局域网（VLAN）的划分…………………………………………………………..23虚拟局域网（VLAN）的划分截图………………………………………………………26八、跨交换机实现VLAN………………………………………………………………………27跨交换机实现VLAN截图………………………………………………………………..31总截图……………………………………………………………………………………...32九、实验总结……………………………………………………………………………………34十、参考文献…………………………………………………………………………………353一、RIP路由协议工作原理RIP(RoutingInformationProtocol)路由协议是一种比较传统的距离向量路由协议，它已经在小型同介质网络中得到了广泛应用。RFC1058文档中定义的RIPv1有许多不足，RFC1388提出了改进的RIPv2，并在RFC1723和RFC2453中进行了修订。RIPv2定义了一套有效的改进方案，支持子网路由选择、CIDR、组播等，并提供了明文认证、MD5密文等验证机制。RIP使用UDP报文交换路由信息，UDP端口号为520。通常情况下RIPv1报文为广播报文；而RIPv2报文为组播报文，组播地址为224.0.0.9。RIP每隔30秒向外发送一次更新报文。如果路由器经过180秒没有收到来自对端的路由更新报文则将所有来自此路由器的路由信息标志为不可达，若在240秒内仍未收到更新报文就将这些路由从路由表中删除。RIP使用跳数来衡量到达目的地的距离，取值为1~15，跳数为16表示网络不可达。运行RIP路由协议的路由器，可以从邻居学到缺省路由，也可以自己产生缺省路由。RIP将向指定网络的接口发送更新报文，如果接口的网络没有与RIP路由进程关联，该接口就不会通告任何更新更新报文。对于相同距离路径的处理采用先入为主的原则，即当到达相同目标网络的路径有若干条距离相同时，采用广播报文先到的网关路径。0-----------------------------------------------310----------------------------------------------31命令版本全零命令版本路由选择地址族全零地址族路径标签IP地址IP地址全零子网掩码全零下一站的IP地址度量值度量值(1)RIPv1(2)RIPv2图.1RIP报头格式两种版本RIP协议的报头格式不同，如图.1所示。RIP是一个基于UDP协议的，所以受UDP报文的限制一个RIP的数据包不能超过512字节。从报文中格式看出，RIPv1没有子网掩码，不能运行在含有子网的自治系统中。RIPv2有子网掩码，可以运行在包含有子网的自治系统中。命令字段：范围是从1到5。1标识一个请求报文，2标识一个相应报文，3、4标识过时，5留作Sun公司内部使用。4地址族：表示地址类型，对于IP地址该字段的值为2。IP地址：包括网络类和IP地址在内，RIP报文中对每一网络共有14个字节的地址空间。度量值：这里为站点计数。以下是RIPv2不同于RIPv1的字段：路由选择域：与该报文相关的路由选择守护进程的标识符。在UNIX系统中，该字段是一个进程的标识符。一台机器通过使用路由选择域，就可以同时运行多个RIP。路径标签：表示路由是保留的还是重播的。它提供一种从外部路由中分离内部路由的方法，用于传播从外部网关协议(EGP)获得的路由信息。若干RIP支持（EGP），该字段包含一个自治系统号。子网掩码：IP地址的子网掩码。下一站的IP地址：如果该字段为0，则表明数据报应当发送到正在发送该RIP报文的机器，否则，该字段包含一个IP地址，指明应将数据报发往何处。为了防止形成环路路由，RIP采用了以下手段：水平分割（SplitHorizon）、毒性逆转（PoisonReverse）、路由拒绝时间（Holddowntime）。然而对于非广播多路访问网络（如帧中继、X.25网络），水平分割可能造成部分路由器学习不到全部的路由信息。在这种情况下，可能需要关闭水平分割。如果一个接口配置了次IP地址，也需要注意水平分割的问题。对于小型网络，RIP就所占带宽而言开销小，易于配置、管理和实现，因此应用较广。二、RIP路由器协议的配置运用PacketTracer5.0绘制如图.2所示的网络拓扑图。路由器的型号都选择Cisco2611，广域网端口都选择1个。R3选择一块2个Serial接口的广域网插卡，R1、R2、R4选择一块1个Serial接口的广域网插卡。接口之间的连接方式如表.1所示。图.2RIP协议实验网络拓扑结构表.1RIP协议实验设备接口IP地址与连接对应表设备与接口编号IP地址所连设备与接口编号IP地址子网掩码5R1Ethernet0192.168.12.1R2Ethernet0192.168.12.2255.255.255.0R3Serial0（DCE）192.168.23.3R2Serial0（DTE）192.168.23.2R3Serial1（DCE）192.168.34.3R4Serial0（DTE）192.168.34.4对R1进行如下配置：上述过程中，前面的步骤对接口E0进行了配置，后面的步骤在路由器上启动了RIP路由协议，该协议主要包括两个命令：routerrip：启动RIP路由协议，进入路由器配置模式；network网络地址：发布与路由器所有接口相连的使用RIP协议的网段，将该网段的地址放入路由更新包中发送给邻居路由器，以使得其它路由器可以学习到该网段的路由，如果发布与自己不直接连接的地址会使得网络学习到错误的路由。R1只打开了一个接口，相连的网络也只有一个。路由器R2的配置过程如下：R2的E0和S0两个接口都打开了，相连的网络有两个。路由器R4的配置过程如下：6路由器R3的配置过程如下：R3的S0和S1两个接口都是DCE，需要设置时钟。配置完成后切换到R1，输入“ping192.168.34.4”，测试与R4的连通性。如果测试为连通，配置完成。三、查看RIP路由协议的配置（1）显示路由器配置使用“showrunning-config”命令查看4个路由器的配置，以下是R3的主要配置信息：7这说明上节R3两个接口和RIP协议的配置已经生效。（2）查看路由表信息使用“showiproute”命令查看各个路由器的路由表。以下是R1的路由表，可以看出，网络192.168.12.0与E0接口直接相连；网络192.168.23.0可以通过与E0接口相连的、下一跳地址为192.168.12.2的接口到达，跳数为1；网络192.168.34.0也可以通过与E0接口相连的、下一跳地址为192.168.12.2的接口到达，跳数为2。后面的两条路由记录是通过RIP路由协议，从相邻路由器学习到的动态路由信息。以下是R3的路由表，可以看出，网络192.168.23.0和192.168.34.0分别与S0、S1接口直接相连；网络192.168.12.0可以通过与S0接口相连的、下一跳地址为192.168.23.2的接口到达，跳数为1，该记录通过RIP路由协议学习获得。8（3）查看路由公告信息使用“showipprotocols”命令查看各个路由器的路由公告详细信息。以下是R3的路由信息公告。从以上公告中的如下信息需要说明：sendingupdatesevery30seconds,nextduein14seconds表示RIP每隔30秒发布一次路由信息，下次发布在14秒后进行，即16秒前已经发布了一次。Invalidafter180seconds,holddown180,flushedafter240表示R3如果连续180秒没有收到某一个路由器的更新，它将把该路由器标记为不可用；如果连续240秒没有收到更新信息，它将把该路由器从路由表删除。Defaultversioncontrol:sendversion1,receiveanyversion表示S0和S1接口RIP的缺省配置是发送RIPv1版本的更新报文，接收RIPv1和RIPv2版本的更新报文。RoutingInformationSource:192.168.23.212000:00:03表示RIP协议的网关为192.168.23.2，管理距离为120，上次收到更新的时间是3秒以前。9RIP路由器协议的配置拓扑结构截图Router1截图：路由表信息截图：10Router2截图：11路由表信息截图：Router3的路由公告信息：12四、OSPF路由协议工作原理OSPF是一种常用的链路状态路由协议，它可以在很短的时间里使路由选择表收敛，并能够防止回路。OSPF需要将链路状态通过广播数据包LSA（LinkStateAdvertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，而距离矢量路由协议只要将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器即可，这是两类内部网关路由协议一个重要不同之处。在运行OSPF的每个路由器中都维护一个描述自治系统拓扑结构的统一的数据库，该数据库由每一个路由器的局部状态信息（该路由器可用的接口信息、邻居信息）、路由器相连的网络状态信息（该网络所连接的路由器）、外部状态信息（该自治系统的外部路由信息）等组成。每一个路由器在自治系统范围内扩散相应的状态信息。所有的路由器运行同样的算法，根据该路由器的拓扑数据库构造出以它自己为根节点的最短路径树，该最短路径树的叶子节点是自治系统内部的其它路由器。当到达同一目的路由器存在多条相同代价的路由时，OSPF能够实现在多条路径上分配流量。与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。0--------------7--------------15------------------------31------------------------------------------------63版本号类型报文长度路由器ID区域ID校验和认证类型认证字图.3OSPF报头格式OSPF的报头长度为24字节，格式如图.3所示，以下说明了各个字段的含义：版本号：定义所采用的OSPF路由协议的版本。类型：定义OSPF数据包类型。OSPF使用五种类型的数据包在各路由器间交换信息。类型1：Hello协议包，用