路由协议配置与分析毕业设计.docx

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路由协议配置与分析毕业设计

摘要

互联网的成功发展给人民生活带来巨大变化，它的影响已经渗透到社会的各个方面，并产生了巨大的经济效益和社会效益。

但随着互联网应用的发展，基于IPv4的互联网在实际应用中越来越暴露出其不足之处。

这些问题已经成为制约互联网发展的重要障碍，于是IPv6技术应运而生。

近年来，IPv6在世界范围内得到了广泛的关注和研究。

下一代路由协议中针对用于IPv6的路由信息协议（RIPng）和开放最短路径优先（OSPFv3）协议的研究与实验已成为IPv6协议栈研究的重要组成部分。

本文在深刻理解路由协议理论知识的基础上，对基于下一代网络协议IPv6的RIPng（路由信息协议）和OSPFv3（开放最短路径优先）路由选择协议的基本工作原理、报文格式等进行了具体介绍和分析,并采用CiscoPacketTracer模拟路由器实现RIPng和OSPFv3协议的多协议配置。

关键词:

路由器IPv6OSPFv3RIPng

Abstract

TheInternet'ssuccesstothepeople'slifedevelopmentproducehugechanges,itsinfluencehaspenetratedintoeveryaspectofsociety,andhasproducedgreateconomicbenefitsandsocialbenefit.ButastheInternetapplicationdevelopment,basedontheInternetinthepracticalapplicationofIPv4inmoreandmoreexposeditsdisadvantages.TheseproblemshavebecometheimportantobstacleofrestrictingtheInternetdevelopment,soIPv6technologyarisesatthehistoricmoment.

Inrecentyears,IPv6worldwidereceivedextensiveattentionandresearch.ThenextgenerationofroutingprotocoltoIPv6usedfortheroutinginformationprotocol（RIPng）andopenshortestpathfirst（OSPFv3）agreementwiththeexperimentalstudyofIPv6protocolstackhasbecomeanintegralpartofthestudyof.

Thisarticle,intheprofoundunderstandingroutingprotocoltheoryknowledge,onthebasisofnextgenerationnetworkprotocolbasedontheRIPngIPv6（routinginformationprotocol）andOSPFv3（openshortestpathispreferred）routingprotocol'sbasicworkingprinciple,messageformatetcareintroducedandanalyzedinthispaper,andtheCiscoPacketTracersimulationRIPngroutersandOSPFv3protocol.

Keywords：

routerIPv6OSPFv3RIPng

路由协议配置与分析

第一章绪论

随着互联网在社会生活各个领域的广泛应用和商业化的深入发展，现有的网络基础设施和网络服务已经难以满足和支持大规模的网络应用，如交互式远程实时教学、远程医疗（手术）、协同工作、科研、数字化图书馆、虚拟实验室等。

与此同时，随着网络规模的扩大，现有网络的管理和运营已经变得非常复杂，地址空间匮乏、带宽瓶颈、网络安全、数据保密、服务质量、新业务的盈利模式、对移动特性的支持等问题变得越来越突出。

为了更好地迎接挑战，必须建立IPv6下一代互联网络协议，为实现下一代互联网服务，搭建高性能、高质量、可靠、安全、经济与开放的舞台。

IPv6对我国具有重要的意义，因为我国的网络地址匮乏，面临现实的发展问题。

同时，从长远的观点看，我国是世界上的移动通信大国、家电大国、潜在的汽车大国等，对IP地址有着巨大的需求。

因此，尽管IPv6仅仅是一个协议，但从构建和发展具有可持续发展能力的国家信息基础设施,和为信息业务和应用提供强有力支撑的角度看，IPv6具有战略意义。

可以说，我们正面临全球发展基于IPv6的下一代因特网的历史性机遇。

抓住这个良机，对我国下一代网络的建设和发展至关重要。

而基于IPv6的路由信息协议（RIPng）和开放最短路径优先（OSPFv3）协议的研究与实验已成为IPv6协议栈研究的重要组成部分。

第二章路由协议现状分析

一、RIPng现状分析

（一）RIPng简介

RIPng协议即基于IPv6的路由信息协议（RoutingInformationProtoc01）。

它是距离向量协议的一种，属于内部网关协议。

运行RIPng协议的相邻路由器通过彼此之间交换路由信息的距离向量，从而知道网络的连接情况，实现各个网络之间的连通，这也是距离向量（DistanceVector）名称的由来。

运行RIPng协议的每个路由器都要维护一个到网络中可能目的地的路由表，该路由表是相应于与它直接相连和通过路由器相连的网络连接情况而动态变化的。

因此RIPng属于动态路由协议。

路由表包含目的地址和开销等信息。

路由器周期性地向它直接相连的网络邻居发送它的路由表，即<目的，度量>信息。

每个接收者都增加表中的距离矢量，并向它自己的邻居直接转发。

路由器根据路由表对发给它的IP包进行转发，从而实现路由功能。

RIPng路由器间交互信息的工作过程如图2-1所示。

图2-lRIPng路由器间信息交互过程

具体过程如下：

（1）当在RouterA路由器的某接口上启动RIP后，接口以多播形式向邻居发送路由表信息请求，请求邻居给自己发送路由表信息。

（2）邻居RouterB接收到路由表信息请求，发送整个路由表信息对请求进行响应。

（3）RouterA和RouterB在启动后就开始周期发送，周期更新。

（4）RouterA检测到路由变化时，以多播形式向邻居发送触发更新，通知邻居路由变化。

介绍RIPng的工作原理就不能不提到定时器，定时器在RIPng中起着非常重要的作用，RIPng使用定时器来实现路由表的更新、报文的发送。

周期性的报文广播是由定时器实现的，另外为防止路由表长时间未更新而失效，每个路由表项有两个定时器与之相联系，超时的路由表项最终将会被删除，以防止路由器广播和使用已经失效的路由。

RIPng中使用的定时器主要有以下三个：

（1）启动周期性广播的定时器。

此定时器被设置成25s到35s之间的任一随机数。

这样设置的目的是为了避免网络上所有路由器以相同的定时发送更新报文，利用随机间隔可以均衡通信量，从而减少路由器之间发生冲突的可能性。

（2）期满定时器。

路由器只要收到通往特定信宿路由，就对通往该信宿的期满定时器初始化。

期满定时器被设定为180s，如果一条路由在期满定时器超时前未得到相关报文的更新，则该条路由不再有效，但仍保留在路由表中，以便通知其他路由器这条路由已经失效。

（3）垃圾收集定时器。

路由器对无效路由打上尺度为无穷大的无效标记并将垃圾收集定时器初始化。

此时，定时器被设置为120s，在这段时间内这些路由仍然会被路由器周期性地广播，这样相邻路由器就能迅速从路由表中删除该路由。

（二）RIPng的报文格式比较分析

RIPng是基于UDP的协议，并且使用端口号521发送和接收数据报。

RIPng报文大致可分为两类：

选路信息报文和用于请求信息的报文。

它们都使用相同的格式，由固定的首部和路由表项RTE（RouteTableEntry）组成，其中路由表项可以有多个。

首部包括命令字段和版本号字段。

同RIP一样，命令字段用来区分报文要实现的各种操作。

其中命令号1表示请求部分或全部选路信息，命令号2表示响应，其中包含一个或多个RTE。

路由器或主机可以通过发送请求命令向另一个路由器请求选路信息。

路由器使用响应命令回答。

版本号字段包含了协议的版本号（目前的版本号值为1），接收方会检测该字段，以确定对方运行的RIPng协议本地是否能进行正确的解释。

报文的剩余部分是一个RTE序列，其中每一个RTE由目的IPv6前缀、路由标记、前缀的有效长度以及到目的网络的花费等4部分组成。

IPv6的地址为128bit，因此在RTE中占用16字节。

路由标记字段是从RIP中保留下来的，其最主要的用途是用来对外部路由做标志，以区分内部路由和外部路由，供外部网关路由协议（如EGP或BGP）使用。

该字段也可用于其他目的，只要网络内所有运行RIPng的路由器对其解释是一致的。

前缀长度字段指明了前缀中有效位的长度，IPv6中使用了前缀长度的概念代替了IPv4中的子网掩码。

由于IPv6地址的意义很明确，因此RIPng中不再区分网络路由、子网路由或主机路由。

路由花费字段指明到目的网络的花费，由于RIPng的最大工作直径为15跳，因此该字段可以为1和15之间的任意值，16即意味着目的地不可达。

RIPng中仍然使用固定的度量方式，即该字段的含义只能是跳数，路由器不能对其进行其他的解释。

RIPng并没有限制报文的大小，RIPng报文所能携带的最大RTE的数目是由物理介质的MTU所决定的，计算公式如下：

报文长度=RTE数目×20+4

其中RTE数目的计算公式如下：

RTE数目=INT[（MTU-IPv6首部长度-UDP首部长度-RIPng首部长度）/RTE长度]

与RIPv2不同的是，RIPng的下一跳字段是由一个单独的RTE指定的。

RIPng使用单独的RTE表示下一跳的原因是IPv6的地址多达128bit，若将下一跳字段与目的网络地址放在同一个RTE中，则RTE的大小几乎将会增加一倍，因此RIPng中采取目的网络地址和下一跳分开的方法来减小RTE的长度。

在表示下一跳的RTE中，路由标记和前缀长度字段必须为零，而度量字段为0xFF。

（三）RIPv1、RIPv2和RIPng的比较

根据上面的介绍，我们应该看到RIPng的目标并不是创造一个全新的协议，而是对RIP进行必要的改造以使其适应IPv6下的选路要求，因此RIPng的基本工作原理同RIP是一样的，其主要的变化在地址和报文格式方面。

下面列举了一些RIPv1、RIPv2与RIPng之间的主要区别：

（1）地址版本。

RIPv1、RIPv2是基于IPv4的，地址域只有32bit，而RIPng基于IPv6，使用的所有地址均为128bit。

（2）子网掩码和前缀长度。

RIPv1被设计成用于无子网的网络，因此没有子网掩码的概念，这就决定了RIPv1不能用于传播变长的子网地址或用于CIDR的无类型地址。

RIPv2增加了对子网选路的支持，因此使用子网掩码区分网络路由和子网路由。

IPv6的地址前缀有明确的含义，因此RIPng中不再有子网掩码的概念，取而代之的是前缀长度。

同样也是由于使用了IPv6地址，RIPng中也没有必要再区分网络路由、子网路由和主机路由。

（3）协议的使用范围。

RIPv1