北邮计算机网络实践第三次实验报告.docx
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北邮计算机网络实践第三次实验报告
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VMwareWorkstation，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
二.实验目的
✧复习和进一步掌握实验一二的容。
✧ 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-pcvalue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telnet127.0.0.13001，登陆到RT1的命令为telnet127.0.0.13002
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。
noshutdown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：
RT1pingPC1：
PC1pingRT1：
RT1ping RT2：
RT2pingRT1：
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。
PC1pingPC4
PC4pingRT2
RT4pingRT1
RT4pingPC1
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）#noipsplit-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showiproute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：
R2.0.0.0/8[120/1]via7.1.242.2,00:
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PC1pingPC4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norouterrip
在特权模式下输入showiproute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showiproute，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PC1pingPC4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debugipospfevent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debugiposdfflood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RT3s1/2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：
shipospfneighbor。
其中，NeighborID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。
DeadTime表示最后学习到路由信息的时间。
Address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部动态路由协议。
其基本工作原理是：
每一个路由表维护一路由表，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，每个区域部维持一唯一的本域拓扑结构图，各域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DatabaseRequire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，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，严谨。
七.附录
物理拓扑结构
autostart=false
[localhost]
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udp=10000
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console=3008
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