北邮计算机网络实践第三次实验报告_北邮计算机网络实验
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计算机网络技术实践
实验报告
实验名称 RIP和OSPF路由协议的配置及协议流程
姓 名___(-…-)_____________实 验 日 期：2014年4月11日 学 号_ 242_______实验报告日期：2014年4月16日 报 告 退 发：(订正、重做)
一.环境（详细说明运行的操作系统，网络平台，网络拓扑图）1.运行操作系统
由于本人电脑上的操作系统是WIN7旗舰版，尝试直接安装Dynamips模拟器，但一直没有成功。于是在电脑上安装了VMware Workstation，并安装WINXP虚拟操作系统。在WINXP虚拟操作系统上安装Dynamips模拟器，才顺利完成了实验环境的搭建。2.网络平台 Dynamips模拟器 3.网络拓扑图
F0/0PC11.1.242.1 255.0.0.0网络 1.0.0.0F0/0F0/0PC33.1.242.1 255.0.0.01.1.242.2 255.0.0.0DTE PPP6.1.242.2 255.0.0.0RT1S1/0网络 6.0.0.0网络 3.0.0.0DCE PPPClockrate:1152007.1.242.1 255.0.0.0S1/1DCE PPPClockrate:1152006.1.242.1 255.0.0.0S1/0F0/03.1.242.2 255.0.0.0F0/0网络 4.0.0.0F0/0网络 7.0.0.0S1/2S1/0网络 8.0.0.0DCE PPPDTE PPPRT3Clockrate:115200RT4DTE PPP8.1.242.2 255.0.0.05.1.242.2 255.0.0.08.1.242.1 255.0.0.0S1/1网络 5.0.0.0S1/14.1.242.2 255.0.0.0PC44.1.242.1 255.0.0.0DTE PPPS1/07.1.242.2 255.0.0.0F0/0网络 2.0.0.0RT22.1.242.2 255.0.0.0DCE PPPClockrate:1152005.1.242.1 255.0.0.0F0/0PC2
二.实验目的 复习和进一步掌握实验一二的内容。
学会设计较复杂的网络物理拓扑和逻辑网段。
掌握路由器上RIP协议的配置方法，能够在模拟环境中进行路由器上RIP协议的配置，并能通过debug信息来分析RIP协议的工作过程，并观察配置水平分割和没有配置水平分割两种情况下RIP协议工作过程的变化。
掌握路由器上OSPF协议的配置方法，能够在模拟环境中上进行路由器上OSPF协议的配置，并能够通过debug信息分析OSPF协议的工作工程。
三.实验内容及步骤（包括主要配置流程，重要部分需要截图）
1.实验前的基础设置（实验一、二）
2.物理拓扑设计
修改.net 文件，设计物理拓扑，修改后的.net文件见附录。3.逻辑网段设计
3.1.用list命令列出所有网络成员，如下图所示。
3.2.输入命令start/all启动所有网络成员
配置路由器以及PC的idle-pc value并保存。
3.3.同过telnet登陆到主机或路由器
打开八个控制台窗口，每个窗口都使用telnet登陆到路由器或主机上。例如登陆到PC1 的命令为telnet 127.0.0.1 3001，登陆到RT1的命令为telnet 127.0.0.1 3002 3.4.配置路由器之间的串口并启动串口
配置从底层向高层配置，先配置物理层的时钟信息，再配置数据链路层协议，最后配置网络层的IP协议，并开启串口。
在配置串口时，已选需要配置成为DCE端，另一端要配置成为DTE端。DCE端提供时钟，DTE端跟随时钟。所以只要在DCE 端配置时钟即可，配置了时钟的那端就是DCE端，没有配置时钟的那端就是DTE端。
在此实验中我将所有的串口的数据链路层都配置成PPP协议。如果不配置，默认的数据链路层采用的是HDLC协议。IP协议方面，注意串口两端的IP地址要在同一网段。no shutdown 启动窗口。
具体步骤以RT1和RT2之间的串口连接的配置为例
用这种方法将其他路由器对之间的串口连接，具体参数参见网络拓扑图。
3.5.配置主机和路由器之间的以太网连接接口并启动
主机和路由器之间通过以太网相连，以太网不用配置物理层和数据链路层，只要配置网络层IP协议即可。
以PC1和RT1为例。
同理配置好其他三个主机和路由器之间的以太网连接接口并启动。至此，同一网段中的设备已经可以进行数据传输了。测试同意网段中的设配的传输数据情况。以PC1和RT1以及RT1和RT2之间为例：
RT1 ping PC1：
PC1 ping RT1：
RT1 ping RT2：
RT2 ping RT1：
4.配置RIP协议。
4.1.为拓扑图中的主机配置默认路由
由于拓扑图中的网络比较复杂，主机采用配置默认路由的方式可以减少工作量，默认路由配置如下例。
4.2.配置RIP协议
以RT1为例，配置RIP协议，network为与RT1直连的网络，neighbor为
RT1的邻居路由器。
让窗口打印RIP协议调试信息，我们发现RT1在更新路由表。
4.3.检测不同网段中网络的联通情况
各路由器均已开启RIP协议，即各个路由器之间已经交换过信息。PC1 ping PC4
PC4 ping RT2
RT4 ping RT1
RT4 ping PC1
各网段路由器经过动态学习，已经获得了整个网络的拓扑，所以拓扑中的模块均能够ping通。
4.4.分析RIP协议工作过程。RT1:
RT2:
RIP协议基于距离矢量路由算法，它的基本工作原理是：每一个路由器维护一张路由表，该路由表以每一个目标网络为索引，记录到达该目标网络的时间开销或距离开销，以及对应的输出接口。所有使用RIP协议的路由器周期性地向外发送路由刷新报文，再接收到来自各个邻居路由器的路由表后，根据这些路由表来重新计算自己到达各个网络的最佳路由。
从上面的调试信息，我们可以看到RT2接收来自各个邻居路由的路由表，RT1向外发送路由刷新报文，更新路由表的三个最重要的动作。
4.5.比较禁止水平分割和打开水平分割两种情况下RIP协议交互过程的变化。
进入RT1的s1/0接口的配置模式，禁止水平分割（默认打开水平分割）。命令行为：RT1(config-if)#no ip split-horizon 有水平分割RT1的调试信息
禁止水平分割后RT1的调试信息
水平分割方法让路由器记住每一条路由信息的来源，也就是标记收到该路由信息的端口号，当本路由器向外广播路由信息时，不会将该路由信息向收到这条信息的端口上发送，从而可以避免一些路由循环产生。
有上面两个截图的比较，我们发现关闭水平分割后，从s1/0传来的网段1,2，3,4,5,6,7,8的信息又发给s1/0。此外，对于有水平分割的s1/0接口，传送的是已经筛选过的距离表。这就是关闭水平分割的区别。
虽然在上图中没有明显的区别，但是当链路出现故障时，水平分割就是一种防止出现无穷计算问题的高效同步的方法。
4.6.采用show ip route 观察路由器在RIP协议中学到的路由表项
我们以R1为例进行分析。RIP协议配置前的R1的路由表
我们发现路由表中只有与它直接相连的路由信息且都标注为C。启动RIP协议后RT1的路由信息。
比较学习前和学习后的路由表，我们发现多了标记为R的表项，并且现在路由知道了与其不相连的网段、主机和路由。
我们以第二行：R 2.0.0.0/8[120/1]via 7.1.242.2,00:00:08,Serial1/0为例说明： R表示此路由表项是通过RIP协议学习到的，而时间00:00:08表示学习到这个路由表项距离现在的时间，时间越小表示路由表项越新，它的可信度也就越高。而时间较大时表示这个路由表项是很久之前学习到的，现在网络状况可能已经发生了变化。
4.7.跟踪路由，观察RIP协议实验结果
我们观察PC1 ping PC4 的包所经过的路径，由下图可知路径为：1.1.242.1->1.1.242.2->6.1.242.1->8.1.242.2->4.1.242.1 *表示失败。
5.OSPF 协议配置和实验
5.1.删除各路由器上的RIP协议
在配置模式下输入no router rip
在特权模式下输入show ip route 查看删除RIP协议后的路由信息，由下图可知删除RIP协议后，路由器只认识和它直连的网络信息。
5.2.在路由器上配置OSPF协议
以RT1为例配置OSPF协议。
具体步骤为：进入OSPF配置模式->配置与RT1直连的网络并指明该网络所在的区域->进入路由串口（s）分别配置从接口发送hello包的时间间隔和认为通过该接口相连的邻居已经不存在的时间间隔。
当网络中所有路由器都已经配好OSPF协议后，在RT1中输入show ip route，如下图可知RT1已经知道了所有没有直接相连的网络。
5.3.检测OSPF路由结果
以PC1 ping PC4为例
开始时丢了两包，收到了三包，说明网络连接没有问题。
5.4.利用debug ip ospf event 打开调试信息，分析OSPF协议工作过程
以RT1为例
OSPF是基于链路状态算法的分层路由协议。在开启OSPF协议之后路由器之间交互的是链路状态信息，不过上图只有相邻链路Hello包的交互，这是因为OSPF的主要协议交互过程是在刚配置完OSPF协议时就进行了，而在网络运行过程中，如果没有链路状态的变化就没有交互链路状态信息。也就是说，一旦网络稳定，信息不再更新，则只会有Hello包。只有链路发生变化时，相应路由器才会广播改变的信息给其余路由器。
Hello协议是OSPF协议中比较重要的部分，用于检测邻居并维护邻接关系。
5.5.修改链路状态，观察广播信息的交互
5.5.1.通过debug ip osdf flood 打开RT1的洪泛状态
打开后，维持下面状态不变，知道链路状态出现变化。
可靠洪泛机制是OSPF的重要部分，在其某条链路状态发生变化时，会将变化的信息发送给同一域中的所有OSPF路由器，从而确保整个域内的路由器始终具有一致的链路状态数据库。
5.5.2.观察路由器端口失效时信息的交互
关闭与RT1直连的RT3的s1/0接口
RT1反应部分截图
我们发现，RT3的接口一关闭后，就收到了来自RT3的11.1.1.2的洪泛信息。OSPF路由器收到链路状态更新报文时，更新自己的链路状态数据库，然后采用SPF算法重新计算路由表。在重新计算过程中，路由器继续使用旧路由表，直到SPF完成新路由表的计算。
最终RT1端又会恢复链路改变前的平静状态，不会再有信息输出。但是即使链路状态没有发生变化，OSPF路由信息也会自动更新，默认时间为30分钟。
5.5.3.观察IP地址失效时信息的交互
删除与RT1直连的RT3的s1/0的IP地址
观察RT1的变化
我们发现RT1收到来自RT3 s1/2的洪泛信息。
5.6.利用各个路由器的OSPF的邻居路由器
命令行为：sh ip ospf neighbor。其中，Neighbor ID 表示邻居路由器的路由ID，路由ID是路由器在OSPF网络中的唯一标识。（是该路由器各IP地址中的一个）。Pri标识路由器的优先级，默认为1。State标识路由器的状态，FULL即开着。DOWN即该端口被shutdown了。Dead Time表示最后学习到路由信息的时间。Addre标识邻居路由器与本路由器相连的接口的IP地址。Interface标识连接邻居路由器的本地接口。
四.实验结果（包括最终实验结果，需要截图）
详细实验结果见三中的实验步骤、分析与截图。
a)RIP协议
通过实验，我深入理解了RIP协议的工作原理。
RIP协议是基于距离矢量算法的内部动态路由协议。其基本工作原理是：每一个路由表维护一张路由表，记录到达该目标网络的时间开销或距离开销，以及对应的输出接口。所有路由器通过周期性地向外发送路由刷新报文，在接收到来自各个邻居路由器的路由表后，根据这些路由表来重新计算自己到达各个网络的最佳路由。
通过对比水平分割关闭前后的交互变化，真切理解到RIP协议通过水平分割来优化，避免路由循环的产生，提高效率。
b)OSPF协议
OSPF协议基于链路状态路由算法。在分层次的网络结构中，每个区域内部维持一张唯一的本域拓扑结构图，各域内部的路由器根据所在域的拓扑图各自计算路由，域边界路由器把本域的内部路由总结后向其他域进行扩散。
实验中还着重研究了OSPF的Hello协议和可靠泛洪机制。Hello协议用于检测邻居并维护邻接关系，可靠泛洪机制在链路状态发生变化时更新状态。
我们从邻居路由表中可以发现，路由器标识为端口IP中最大的IP地址。
debug时，可以看到OSPF协议中路由器先和邻居交互链路状态信息，交互描述信息DBD而非具体的路由信息，然后当路由器知道自己没有哪些信息而对方有时，会启动Database Require请求交互，然后再Exchange真正的路由信息，知道达到同步为止。
在点到点链路中，常选择IP地址较大的作为主路由，或者通过elect选举出多个成员中的主路由，其他路由需与主路由进行数据库同步。
五.实验中的问题及心得（需要认真写，不要写空话、套话）a)试验中遇到的问题
在创建物理链路状态时，由于没有经验，每个PC机的端口也写了slot0 = PA-C7200-IO-FE，导致系统根本启动不起来。经历数次失败的后，终于发现了问题。程序顺利启动。
在配置RIP协议后，发现各个路由器之间能够ping通而但PC与PC或者PC与非直连路由器之间无法传送数据。仔细回想实验步骤，发现PC没有配置路由，刚开始采用配置静态路由的方法，比较繁琐；后来学到配置默认路由来减少工作量。
b)实验总结
本次实验建立在实验一二的基础上，通过仿真环境下做具体的配置实践和观察，很好地复习了上学期计算机网络课程中所学的距离矢量路由（RIP）和链路状态路（OSPF）由算法。
通过实验，对运行在网络中各层的协议也有了更进一步的认识，知道了网络协议的分工与合作。对网络的分层结构有了具体的认识，过去书本上学到的知识很抽象，动手实践后认识更加深刻，有些理解错误的地方也更正了过来。
六.实验思考（需要认真写，不要写空话、套话）
本次实验做的时间较长，由于我的电脑装软件总是装不上，无奈之下装了虚拟机+XP操作系统。其间由于不熟悉虚拟机使用规范，虚拟机还死掉一次，无奈又重装。在做实验时，一步步跟着实验步骤来，一点点熟悉指令。也犯过致命的错误，仔细检查实验流程重要发现了问题并顺利解决了问题。到网上查找资料，实验过程也优化了很多。实验大概做了三遍，收获颇丰。对网络的分层结构有了更深的认识，明白了网络各层协议的分工合作。从物理层到数据链路层再到网络层，对数据的传输脑海中形成了清晰的流程。
在书写实验报告的过程中，学会了用Visio绘制精美的网络拓扑图，报告层次也更加规范，严谨。
七.附录
物理拓扑结构 autostart = false
[localhost] port = 7200
udp = 10000 workingdir =..tmp
[[router R1]]
image =..iosunzip-c7200-is-mz.122-37.bin
model = 7200
console = 3002
npe = npe-400
ram = 64
confreg = 0x2102
exec_area = 64
mmap = false
slot0 = PA-C7200-IO-FE
slot1 = PA-4T
f0/0 = PC1 f0/0
s1/0 = R2 s1/0
s1/1 = R3 s1/0
[[router R2]]
image =..iosunzip-c7200-is-mz.122-37.bin
model = 7200
console = 3004
npe = npe-400
ram = 64
confreg = 0x2102
exec_area = 64
mmap = false
slot0 = PA-C7200-IO-FE
slot1 = PA-4T
f0/0 = PC2 f0/0
s1/1 = R3 s1/1
[[router R3]]
image =..iosunzip-c7200-is-mz.122-37.bin
model = 7200
console = 3006
npe = npe-400
ram = 64
confreg = 0x2102
exec_area = 64
mmap = false
slot0 = PA-C7200-IO-FE
slot1 = PA-4T
f0/0 = PC3 f0/0
s1/2 = R4 s1/0
[[router R4]]
image =..iosunzip-c7200-is-mz.122-37.bin
model = 7200
console = 3007
npe = npe-400
ram = 64
confreg = 0x2102
exec_area = 64
mmap = false
slot0 = PA-C7200-IO-FE
slot1 = PA-4T
f0/0 = PC4 f0/0
[[router PC1]] model = 2621 ram = 20 image =..iosunzip-c2600-i-mz.121-3.T.bin mmap = False confreg = 0x2102 console = 3001
[[router PC2]] model = 2621 ram = 20 image =..iosunzip-c2600-i-mz.121-3.T.bin mmap = False confreg = 0x2102 console = 3003
[[router PC3]] model = 2621 ram = 20 image =..iosunzip-c2600-i-mz.121-3.T.bin mmap = False confreg = 0x2102 console = 3005
[[router PC4]] model = 2621 ram = 20 image =..iosunzip-c2600-i-mz.121-3.T.bin mmap = False confreg = 0x2102 console = 3008
