课程设计III路由与路由协议.docx
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课程设计III路由与路由协议
课程设计III
设计说明书
路由与路由协议
学生姓名
樊佳佳
学号
1318064017
班级
网络1301班
成绩
指导教师
贾伟
数学与计算机科学学院
2015年3月10日
课程设计任务书
2014—2015学年第2学期
课程设计名称：
课程设计III
课程设计题目：
路由与路由协议
完成期限：
自2015年3月6日至2015年3月13日共2周
设计内容：
1.任务说明
（1）利用所给的拓扑图，使用PacketTracer仿真，使网络连通。
（2）对静态路由和动态路由进行配置，都可以达到连通网络的目的。
2.要求
查看路由器的路由表并做记录，观察路由器如何依据路由表来进行IP报文的转发；
分析某种路由协议（如RIP）的路由交换过程，理解其构建网络路由表的过程。
指导教师：
贾伟教研室负责人：
课程设计评阅
评语：
指导教师签名：
年月日
摘要
根据所给的拓扑图，实现网络防真。
首先，对网络中的设备进行正确的配置，特别是路由器的配置。
其次，注意区分静态路由与动态路由的不同配置。
最后，测试网络的连通性。
关键词：
拓扑图；动态路由；静态路由；路由配置
1．设计基础
1.1课程设计目的
本课程设计是为了让同学们了解学习计算机网络的作用和意义。
通过课程设计，掌握路由器接口IP地址配置以及rip路由协议的配置。
培养我们在网络实践中的能力，和团队合作的能力。
1.2课程设计的主要内容
（1）根据课程要求所给的拓扑图，实现网络仿真，使用静态路由协议进行路由器的配置，实现网络的仿真。
（2）根据课程要求所给的拓扑图，实现网络仿真，使用动态路由协议进行路由器的配置，实现网络的仿真。
1.3设计要求
查看路由器的路由表并做记录，观察路由器如何依据路由表来进行IP报文的转发；
分析某种路由协议（如RIP）的路由交换过程，理解其构建网络路由表的过程。
2．静态路由与动态路由
2.1静态路由协议的原理
在组网结构比较简单的网络中，只需配置静态路由就可以使路由器正常工作，仔细设置和使用静态路由可以改进网络的性能，并可为重要的应用保证带宽。
还有一种静态路由类型为称为接口静态路由，它用于表示那些直接连接到路由器接口上的目的网络。
接口静态路由优先级是0，这意味着它是直接连接网络的路由。
静态路由还有如下的属性：
可达路由：
正常的路由都属于这种情况，即路由器将去往该目的地的IP报文送往下一跳，这是静态路由的一般用法。
目的地不可达的路由：
当到某一目的地的静态路由具有“reject”属性时，任何去往该目的地的IP报文都将被丢弃，并且通过ICMP消息通知源主机目的地不可达。
目的地为黑洞的路由：
当到某一目的地的静态路由具有“blackhole”属性时，任何去往该目的地的IP报文都将被丢弃。
同“reject”的区别是不向源主机发送任何消息。
其中各参数的解释如下：
（1）ip-address、mask、masklen：
目的IP地址和掩码
IP地址为点分十进制格式，掩码可以用点分十进制表示，也可用掩码长度（即掩码中‘1’的位数）表示。
（2）interface-typeinterface-name、nexthop-address：
发送接口或下一跳地址
在配置静态路由时，可指定发送接口interface-typeinterfacce-name，如Serial2/0；也可指定下一跳地址nexthop-address，如10.0.0.2。
到底是指定发送接口还是指定下一跳地址要视具体情况而定。
实际上，所有的路由项都可以指定下一跳地址。
IP在发送报文时，首先根据报文的目的地址寻找路由表中与之匹配的路由。
只有路由指定了下一跳地址，链路层才能通过下一跳IP地址找到对应的链路层地址，然后按照该地址将报文转发。
但是，是否可以指定发送接口，视具体情况而定：
对于支持网络地址到链路层地址解析的接口（如以太网口支持ARP），当ip-address和mask（或masklen）指定了一个主机地址，而且该目的地址就在该接口的直接连接网络中，这时可以指定发送接口。
对于点到点接口，指定发送接口即隐含指定了下一跳地址，这时认为与该接口连
对端接口地址就是路由的下一跳地址。
如串口封装PPP协议，通过PPP协商获取对端的IP地址，这时可以不用指定下一跳地址，只需指定发送接口即可。
对于NBMA接口（如封装X.25或帧中继的接口、拨号口等），支持点到多点，这时除了配置IP路由外，还需在链路层建立二次路由，即IP地址到链路层地址的映射（如dialerroute、x.25mapip或frmapip等）。
这种情况下配置静态路由就不能指定发送接口，而应配置下一跳IP地址。
（3）value：
优先级
对优先级preference的不同配置，可以灵活应用路由管理策略。
如在配置到达网络目的地的多条路由时，若指定相同优先级，可实现负载分担；若指定不同优先级，则可实现路由备份。
在同一命令中优先级可以多次输入，但只有最后一个有效。
（4）其它参数
属性reject和blackhole分别指明不可达路由和黑洞路由。
2.2动态（rip）路由协议的原理
2.2.1.RIP工作原理
RIP协议是基于Bellham-Ford（距离向量）算法，此算法1969年被用于计算机路由选择，正式协议首先是由Xerox于1970年开发的，当时是作为Xerox的“NetworkingServices（NXS）”协议族的一部分。
由于RIP实现简单，迅速成为使用范围最广泛的路由协议。
路由器的关键作用是用于网络的互连，每个路由器与两个以上的实际网络相连，负责在这些网络之间转发数据报。
在讨论IP进行选路和对报文进行转发时，我们总是假设路由器包含了正确的路由，而且路由器可以利用ICMP重定向机制来要求与之相连的主机更改路由。
但在实际情况下，IP进行选路之前必须先通过某种方法获取正确的路由表。
在小型的、变化缓慢的互连网络中，管理者可以用手工方式来建立和更改路由表。
而在大型的、迅速变化的环境下，人工更新的办法慢得不能接受。
这就需要自动更新路由表的方法，即所谓的动态路由协议，RIP协议是其中最简单的一种。
在路由实现时，RIP作为一个系统长驻进程（daemon）而存在于路由器中，负责从网络系统的其它路由器接收路由信息，从而对本地IP层路由表作动态的维护，保证IP层发送报文时选择正确的路由。
同时负责广播本路由器的路由信息，通知相邻路由器作相应的修改。
RIP协议处于UDP协议的上层，RIP所接收的路由信息都封装在UDP协议的数据报中，RIP在520号UDP端口上接收来自远程路由器的路由修改信息，并对本地的路由表做相应的修改，同时通知其它路由器。
通过这种方式，达到全局路由的有效。
RIP路由协议用“更新（UNPDATES）”和“请求（REQUESTS）”这两种分组来传输信息的。
每个具有RIP协议功能的路由器每隔30秒用UDP520端口给与之直接相连的机器广播更新信息。
更新信息反映了该路由器所有的路由选择信息数据库。
路由选择信息数据库的每个条目由“局域网上能达到的IP地址”和“与该网络的距离”两部分组成。
请求信息用于寻找网络上能发出RIP报文的其他设备。
RIP用“路程段数”（即“跳数”）作为网络距离的尺度。
每个路由器在给相邻路由器发出路由信息时，都会给每个路径加上内部距离。
在如图9-31中，路由器3直接和网络C相连。
当它向路由器2通告网络142.10.0.0的路径时，它把跳数增加1。
与之相似，路由器2把跳数增加到“2”，且通告路径给路由器1，则路由器2和路由器1与路由器3所在网络142.10.0.0的距离分别是1跳、2跳。
图2.1RIP工作原理示例
然而在实际的网络路由选择上并不总是由跳数决定的，还要结合实际的路径连接性能综合考虑。
在如9-32所示网络中，从路由器1到网络3，RIP协议将更倾向于跳数为2的路由器1->路由器2->路由器3的1.5Mbps链路，而不是选择跳数为1的56Kbps，直接的路由器1->路由器3路径，因为跳数为1的56Kbps串行链路比跳数为2的1.5Mbps串行链路慢得多。
图2.2路由选择不仅限于“跳数”考虑的示例
3路由详细设计
3.1网络拓扑图的设计（静态路由）
设计一个使用静态路由网络，有三个路由器R1，R2，R3，三个路由器均使用静态路由配置，实现网络连通。
拓扑图如图3-1所示：
图3.1拓扑图（静态路由）
3.1.1静态路由配置信息
（1）以下为网络中各个部件的相应接口的IP配置表，其中详细写明了其IP号，子网掩码，默认网关，如表3.1IP配置表
表3.1IP配置表
设备/接口名
IP
掩码
网关
备注
pc1/F0
192.168.10.1
255.255．255.0
192.168.10.254
R1/F0/0
192.168.10.254
255.255．255.0
192.168.10.253
R1/F1/0
10.10.10.1
255.255．255.0
10.10.10.254
R1/E6/0
30.30.30.254
255.255．255.0
30.30.30.253
pc0/F0
192.168.20.1
255.255．255.0
192.168.20.254
R2/F0/0
10.10.10.2
255.255．255.0
10.10.10.254
R2/F1/0
192.168.20.254
255.255．255.0
192.168.20.253
R2/E6/0
20.20.20.1
255.255．255.0
20.20.20.254
Server0/F0
30.30.30.2
255.255．255.0
30.30.30.254
pc3
30.30.30.1
255.255．255.0
30.30.30.254
R3/F0/0
20.20.20.2
255.255．255.0
20.20.20.254
R3/F1/0
192.168.30.254
255.255．255.0
192.168.30.253
R3/E6/0
30.30.30.253
255.255．255.0
30.30.30.252
R3/E7/0
192.168.40.254
255.255．255.0
192.168.40.253
pc4/F0
192.168.40.1
255.255．255.0
192.168.40.254
pc2/F0
192.168.30.1
255.255．255.0
192.168.30.254
（2）下表为网络中路由器的目的网络IP，以及下一跳IP，如表3.2
表3.2目的网络IP
路由器
目的网络/下一条
备注
R1
192.168.40.0/30.30.30.253;192.168.20.0/10.10.10.2;192.168.30.0/30.30.30.253
R1到pc4,pc0,pc2
R2
192.168.10.0/10.10.10.1;192.168.40.0/20.20.20.2;192.168.30.0/20.20.20.2
R2到pc1,pc4,pc2
R3
192.168.20.0/20.20.20.1192.168.10.0/30.30.30.254
R3到pc0,pc1
（3）观察路由转发过程
表3.3路由转发
IP报文（发送IP/接收IP）
路由器的接收端口
路由器的送出端口
说明
10.10.10.1/192.168.20.1
R1/F0/0;R2/F0/0;
R1/F1/0;R2/F1/0
实现pc1到pc0的数据传输
30.30.30.254/192.168.30.1
R1/F0/0;R3/E6/0
R1/E6/0;R3/F1/0
实现pc1到pc2的数据传输
30.30.30.254/192.168.40.1
R1/F0/0;R3/E6/0
R1/E6/0;R3/E7/0
实现pc1到pc4的数据传输
3.2网络拓扑图的设计（动态路由）
设计一个使用动态路由网络，有三个路由器R0，R1，两个路由器均使用动态路由配置，实现网络连通。
拓扑图如图3-2所示：
图3.2动态网络拓扑图
3.2.1动态路由配置信息
下表为动态路由网络中各部件使用接口的IP地址，子网掩码，以及默认网关，表3.4
表3.4IP配置表
设备/接口名
IP
掩码
网关
备注
Pc0/F0
192.168.5.2
255.255．255.0
192.168.5.254
R1/F0/0
192.168.10.1
255.255．255.0
192.168.10.254
R1/S0/1/0
192.168.0.1
255.255．255.0
192.168.0.254
R2/S0/1/0
192.168.10.6
255.255．255.0
192.168.10.254
R2/S0/1/1
192.168.20.8
255.255．255.0
192.168.20.254
R3/F0/0
192.168.7.9
255.255．255.0
192.168.7.254
R3/S0/1/1
192.168.34.65
255.255．255.0
192.168.34.254
4路由调试与操作说明
4.1查看动态路由
利用路由显示命令showiproute，依次查看每一个路由器的路由信息。
路由器R1的路由表如图4.1：
图4.1路由器R1的路由表
192.168.0.0是直连网段，接口为S0/1/0
192.168.10.0是直连网段。
接口为F0/0
路由显示命令showiproute，查看路由器的路由信息。
路由器R2的路由表如图4.2：
图4.2路由器R2的路由表
192.168.0.0是直连网段，接口为S0/1/0
192.168.20.0是直连网段。
接口为F0/0
路由显示命令showiproute，查看路由器的路由信息。
路由器R3的路由表如图4.3
图4.3路由器R3的路由表
192.168.34.0是直连网段，接口为S0/1/1
4.2查看静态路由
路由显示命令showiproute，查看路由器的路由信息。
路由器R1的路由表如图4.4
图4.4路由器R1的路由表
10.0.0.0/24包括1个网段
10.10.10.0是直接网段，接口为F1/0
30.30．30.0/24包括一个网段
30.30．30,0是直接网段，接口为E6/0
192.168.10.0是直连网段，接口为F1/0
192.168.20.0是直连网段，接口为F1/0
192.168.30.0是直连网段，接口为E6/0
192.168.40.0是直连网段，接口为E6/0
路由显示命令showiproute，查看路由器的路由信息。
路由器R2的路由表如图4.5
图4.5路由器R2的路由表
10.0.0.0/24包括1个网段
10.10.10.0是直接网段，接口为F0/0
20.0.0.0/24包括一个网段
20.20.0.0是直接网段，接口为E6/0
30.30．30.0/24包括一个网段
30.30．30,0是直接网段，接口为F0/0
192.168.10.0是直连网段，接口为F0/0
192.168.20.0是直连网段，接口为F1/0
192.168.30.0是直连网段，接口为E6/0
192.168.40.0是直连网段，接口为E6/0
路由显示命令showiproute，查看路由器的路由信息。
路由器R3的路由表如图4.6
图4.6路由器R3的路由表
20.0.0.0/24包括一个网段
20.20.0.0是直接网段，接口为F0/0
30.30．30.0/24包括一个网段
30.30．30,0是直接网段，接口为E6/0
192.168.10.0是直连网段，接口为E6/0
192.168.20.0是直连网段，接口为F0/0
192.168.30.0是直连网段，接口为F1/0
192.168.40.0是直连网段，接口为E7/0
4.2使用CiscoPacketTracer调试与模拟
4.2.1测试各个PC机是否能Ping通
如图4.7为静态路由网络拓扑图
图4.7拓扑图（静态路由）
静态路由网络
测试PC0是否能Ping通，测试结果如图4.8
图4.8测试PC0是否能Ping通
测试PC1是否能Ping通，测试结果如图4.9：
图4.9测试PC1是否能Ping通
测试PC2是否能Ping通，测试结果如图4.10：
图4.10测试PC2是否能Ping通
测试PC3是否能Ping通，测试结果如图4.11：
图4.11测试PC3是否能Ping通
测试PC4是否能Ping通，测试结果如图4.12：
图4.12测试PC4是否能Ping通
如图4.13为动态路由网络拓扑图
图4.13拓扑图（动态路由）
测试PC0是否能Ping通，测试结果如图4.14：
图4.14测试PC0是否能Ping通
测试PC1是否能Ping通，测试结果如图4.15：
图4.15测试PC1是否能Ping通
5总结
这次实验，我基本掌握了路由器的安全配置及应用，了解了这个领域的基本知识，加强实践动手能力，提高快乐和成功感，也使我学到了不少实用的知识，更重要的是，在做实验的过程，使我们学会更加理性的思考问题，解决问题，这与做其他的实验是通用的，真正使我们受益匪浅。
通过该次实验我首先感到的是：
问题分析、处理能力的重要。
本来看似比较复杂的问题起初我不知如何着手，不过再仔细分析，逐步解决每块网络，把每块的联系处理好。
而每块网路之间的联系不外是IP地址分配、路由协议等，把这些联系细节做足，问题也就迎刃而解了。
再者就是通过这次实验能够把这学期比较重要的网络配置较系统地的回顾了一遍为我们做网络实践拓扑做了较好的铺垫不过我们还有很多协议配置参数没接触，而这些配置也是很有实践意义的，因此在今后的学习中还多多浏览相关资料。
同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致整项工作的失败。
课程设计过程中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。
参考文献
[1]谢希仁.计算机网络[J].第六版.北京:
电子工业出版社，2013年1月
[2]陈国君.计算机网络实验教程[J].北京:
清华大学出版社，2008年11月
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