电子科大TCPIP第三次实验报告材料.docx

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电子科大TCPIP第三次实验报告材料

电子科技大学

实

验

报

告

学生姓名：

学号：

课程名称：

TCP/IP协议

指导教师：

日期：

2016年11月26日

实验项目名称：

OSPF协议的多区域特性

报告评分：

教师签字：

1、实验原理

OSPF 协议（RFC 2328）是一个基于链路状态路由选择的内部网关协议：

路由器仅 

在网络拓扑变化时使用洪泛法（flooding）将自己的链路状态更新信息扩散到整个自治系 统中。

为了增强 OSPF 协议的可伸缩能力（Scalability），OSPF 协议引入了区域的概念来有 效并及时的处理路由选择。

OSPF 区域是包含在 AS 中的一些网络、主机和路由器的集合， 自治系统中所有 OSPF 区域必须连接到一个主干区域（Area 0）上。

区域内的 OSPF 路由器（内部路由器，IR）使用洪泛法（flooding）传送本区域内的 链路状态信息，区域边界的 OSPF 路由器（区域边界路由器，ABR）将本区域的信息汇 总发给其他区域，自治系统边界的 OSPF 路由器（自治系统边界路由器，ASBR）将自治 

系统外的路由（外部路由）发布在自治系统中。

主干区域中的 OSPF 路由器也称为“主 干路由器”（BR）。

ABR 不能向 OSPF 残桩区域（Stub Area）通告外部路由。

在多址网络 中，为了避免不必要的链路状态洪泛，需要选举 1 个指定路由器（DR）和 1 个备份指定 路由器（BDR）。

OSPF 协议有 5 种类型的报文，它们被直接封装在 IP 分组中多播发送。

- 问候（Hello）报文：

用来建立并维护 OSPF 邻接关系。

在建立了邻接关系后，     OSPF 路由器会定期发送 Hello 报文，来测试邻站的可达性。

- 数据库描述（DBD）报文：

描述 OSPF 路由器的链路状态数据库的概要信息，     即数据库中每一行的标题，它在两台相邻路由器彼此建立邻接关系时发送的。

 - 链路状态请求（LSR）报文：

由需要若干条特定路由信息的路由器发送出的，     它的回答是 LSU 报文。

新接入的路由器在收到 DBD 报文后，可以使用 LSR     报文请求关于某些路由的更多信息。

- 链路状态更新（LSU）报文：

OSPF 的核心。

OSPF 路由器使用 LSU 报文通告 

    链路状态更新信息（即链路状态通告，LSA）每一个 LSU 报文可包含几个 LSA。

，     OSPF 协议的 LSA 有 5 种常用类型：

路由器链路 LSA、网络链路 LSA、汇总     链路到网络 LSA、汇总链路到 ASBR LSA 和外部链路 LSA。

 5 种类型的 LSA这     由不同类型的 OSPF 路由器产生，在特定类型的区域范围内扩散。

- 链路状态确认（LSAck）报文：

用来确认每一个收到的 LSU 报文，使得 OSPF     协议的路由选择更加可靠。

二、实验目的

1、掌握 OSPF 协议中区域的类型、特征和作用 

2、掌握 OSPF 路由器的类型、特征和作用 

3、掌握 OSPF LSA 分组的类型、特征和作用 

4、理解 OSPF 区域类型、路由器类型和 OSPF LSA 分组类型间的相互关系

三、实验内容

实验拓扑中Dynamips软件模拟实现的路由器R1～R6互联了2个自治系统（AS 10和AS 20），路由器之间使用OSPF协议进行路由选择。

AS 10中有5个子网，划分了3个区域：

Area 0、Area 1和Area 2，其中Area 2是一个Stub区域。

AS 20中有1个子网，其路由信息将以OSPF的外部路由方式发布到AS 10的OSPF网络中。

实验者使用Dynamips软件捕获子网1、2、3上传送的OSPF报文，使用Wireshark软件查看捕获的OSPF报文，分析OSPF协议的路由更新过程，考察OSPF协议中不同类型的区域、路由器和LSA的特征和作用。

四、实验器材（设备、元器件）

装有相关软件的机房电脑

五、实验步骤

1、启动Dynamips Server，然后运行，在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令启动路由器R1～R6，并分别进入R1和R6的CLI：

=> start R1 

=> start R2

 => start R3 

=> start R4 

=> start R5 

=> start R6 

=> con R1 

=> con R6 

2、分别在R1的CLI提示符“R1>”以及R4的CLI提示符“R4>”后输入“show ip route”命令查看两台路由器当前的路由表，确保实验网的OSPF协议已经收敛。

R1> show ip route   

R4> show ip route 

3、在Dynagen窗口中提示符“=>”后输入以下命令捕获子网2、3、4和5中的分组：

=> capture R2 s1/0 2.cap HDLC

=> capture R3 s1/0 3.cap HDLC 

=> capture R4 f0/0 4.cap 

=> capture R5 f0/0 5.cap 

4、1分钟后，在路由器R1的CLI中输入以下命令断开R1与子网1的连接（如图B所示）：

en  对应的CLI提示符为“R1>” 

conf  t    对应的CLI提示符为“R1#” 

int  f0/1    对应的CLI提示符为“R1（config）#” 

shut  对应的CLI提示符为“R1（config-if）#” 

5、1分钟后，在路由器R1的CLI中输入以下命令恢复R1与子网1的连接，并在路由器R4的CLI中输入以下命令将到AS 20中子网20.0.0.0/16的路由以外部路由的方式发布到AS 10的OSPF网络中（如图C所示）：

R1：

en  对应的CLI提示符为“R1>” 

conf  t    对应的CLI提示符为“R1#” 

int  f0/1    对应的CLI提示符为“R1（config）#” 

no shut  对应的CLI提示符为“R1（config-if）#” 

 R4：

en  对应的CLI提示符为“R4>” 

conf  t  对应的CLI提示符为“R4#” 

router ospf 1   对应的CLI提示符为“R4（config）#” 

redis static sub 对应的CLI提示符为“R1（config-router）#”

6、1分钟后，在Dynagen窗口中提示符“=>”后输入以下命令停止捕获：

=> no capture R2 s1/0 

=> no capture R3 s1/0 

=> no capture R4 f0/0 

=> no capture R5 f0/0 

7、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（2.cap、3.cap、4.cap和5.cap）中的OSPF报文，查看过滤条件为“ospf”（在Wireshark主窗口界面“过滤工具栏”的“Filter：

”域中输入）。

8、实验结束后，按照以下步骤关闭实验软件、上传实验数据、还原实验环境：

（1）关闭R1、R4的CLI窗口，在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令关闭Dynagen窗口，然后再关闭Dynamips Server窗口：

=> stop /all 

=> exit 

（2）运行所在目录下的“reset.bat”文件。

六、实验数据及结果分析

1、 步骤2中根据R1路由表和R4路由表中的哪些信息可以确保实验网中的OSPF协议已经收敛？

为什么？

答：

两个路由器的表项对应路径相符合。

因为OSPF是各个路由器将自己的路由信息广播给其他路由器，所以当R1和R4的表项信息相符的时候就能够确定其已经收敛了。

2、 分析执行步骤4之前在4个子网上捕获的OSPF报文。

记录子网2、3、4和5上每一台路由器发送的1个OSPF Hello报文的如下信息：

步骤3：

子网2、3、4、5

路由器

R2

R3

R4

R5

IP分组首部

源IP

172.16.2.2

172.16.3.3

172.16.4.4

172.16.5.6

目的IP

224.0.0.5

224.0.0.5

224.0.0.5

224.0.0.5

OSPF报文首部

路由器ID

2.2.2.2

3.3.3.3

4.4.4.4

6.6.6.6

区域ID

0.0.0.1

0.0.0.1

0.0.0.0

0.0.0.2

Hello报文

网络掩码

255.255.255.252

255.255.255.248

255.255.255.0

255.255.255.0

Hello间隔

10s

10s

10s

10s

优先级

1

1

1

1

失效间隔

40s

40s

40s

40s

DR

0.0.0.0

0.0.0.0

172.16.4.5

172.16.5.6

BDR

0.0.0.0

0.0.0.0

172.16.4.4

172.16.5.5

邻居1

1.1.1.1

2.2.2.2

5.5.5.5

5.5.5.5

邻居2

-

-

3.3.3.3

-

【分析】 

1） 实验中的OSPF hello间隔是多少秒？

答：

  10s。

2） 是否4个子网上都选举有DR和BDR？

为什么？

根据记录中的DR和BDR信息，用路由器编号写出图A中子网4上的DR和BDR。

在本实验的后续步骤中，各子网上的DR和BDR是否会改变？

答：

 不是，因为指定路由接口不一定存在，如上表中路由器R2和R3就没有。

不会，因为子网路由拓扑并没有改变，只是在R4外添加了AS2。

3、分析从执行步骤4开始到执行步骤5之前在4个子网上捕获的OSPF报文。

按报文的捕获顺序记录每个子网上捕获到的OSPF报文概要，要求：

从第1个非类型1（即hello报文）的OSPF报文开始记录，包括后续的类型1（hello）报文，一直记录到最后1个非类型1的OSPF报文。

记录的信息如下：

步骤4：

子网2

IP分组首部

OSPF报文首部

捕获时间

源IP

目的IP

类型

路由器ID

区域ID

Time

172.16.2.1

224.0.0.5

Hello

1.1.1.1

0.0.0.1

2.531000

172.16.2.2

224.0.0.5

Hello

2.2.2.2

0.0.0.1

6.859000

172.16.2.1

224.0.0.5

Hello

1.1.1.1

0.0.0.1

172.516000

172.16.2.2

224.0.0.5

Hello

2.2.2.2

0.0.0.1

176.875000

172.16.2.1

224.0.0.5

LSUpdate

1.1.1.1

0.0.0.1

180.766000

172.16.2.2

224.0.0.5

LSAcknowledge

2.2.2.2

0.0.0.1

183.297000

172.16.2.1

224.0.0.5

Hello

1.1.1.1

0.0.0.1

192.531000

172.16.2.2

224.0.0.5

Hello

2.2.2.2

0.0.0.1

196.859000

172.16.2.2

224.0.0.5

LSUpdate

2.2.2.2

0.0.0.1

360.078000

172.16.2.1

224.0.0.5

LSAcknowledge

1.1.1.1

0.0.0.1

362.594000

步骤4：

子网3

IP分组首部

OSPF报文首部

捕获时间

源IP

目的IP

类型

路由器ID

区域ID

Time

172.16.3.3

224.0.0.5

Hello

3.3.3.3

0.0.0.1

140.000000

172.16.3.2

224.0.0.5

Hello

2.2.2.2

0.0.0.1

145.937000

172.16.3.2

224.0.0.5

LSUpdate

2.2.2.2

0.0.0.1

159.906000

172.16.3.3

224.0.0.5

LSAcknowledge

3.3.3.3

0.0.0.1

162.406000

172.16.3.3

224.0.0.5

Hello

3.3.3.3

0.0.0.1

170.015000

172.16.3.2

224.0.0.5

Hello

2.2.2.2

0.0.0.1

175.912000

172.16.3.3

224.0.0.5

LSUpdate

3.3.3.3

0.0.0.1

339.093000

172.16.3.2

224.0.0.5

LSAcknowledge

2.2.2.2

0.0.0.1

341.593000

步骤4：

子网4

IP分组首部

OSPF报文首部

捕获时间

源IP

目的IP

类型

路由器ID

区域ID

Time

172.16.4.3

224.0.0.6

LSUpdate

3.3.3.3

0.0.0.0

144.937000

172.16.4.5

224.0.0.5

LSUpdate

5.5.5.5

0.0.0.0

144.984000

172.16.4.4

224.0.0.5

LSAcknowledge

4.4.4.4

0.0.0.0

147.515000

172.16.4.3

224.0.0.5

Hello

3.3.3.3

0.0.0.0

260.015000

172.16.4.5

224.0.0.5

Hello

5.5.5.5

0.0.0.0

262.437000

172.16.4.4

224.0.0.5

Hello

4.4.4.4

0.0.0.0

267.312000

172.16.4.4

224.0.0.5

LSUpdate

4.4.4.4

0.0.0.0

318.546000

172.16.4.4

224.0.0.5

LSUpdate

4.4.4.4

0.0.0.0

319.046000

172.16.4.5

224.0.0.5

LSAcknowledge

5.5.5.5

0.0.0.0

321.046000

172.16.4.3

224.0.0.6

LSAcknowledge

3.3.3.3

0.0.0.0

321.046000

步骤4：

子网5

IP分组首部

OSPF报文首部

捕获时间

源IP

目的IP

类型

路由器ID

区域ID

Time

172.16.5.5

224.0.0.5

LSUpdate

5.5.5.5

0.0.0.2

128.203000

172.16.5.6

224.0.0.5

LSAcknowledge

6.6.6.6

0.0.0.2

130.734000

172.16.5.5

224.0.0.5

Hello

5.5.5.5

0.0.0.2

165.656000

172.16.5.6

224.0.0.5

Hello

6.6.6.6

0.0.0.2

171.500000

172.16.5.5

224.0.0.5

LSUpdate

5.5.5.5

0.0.0.2

210.609000

172.16.5.6

224.0.0.5

LSAcknowledge

6.6.6.6

0.0.0.2

213.140000

【分析】

1）为什么会在实验中捕获到两种不同目的IP地址（224.0.0.6和224.0.0.5）的LSU报文？

答：

在多路访问网络中，非DR/BDR路由器只能以目的IP地址224.0.0.6发送LSU报文，DR/BDR路由器则以目的IP地址224.0.0.5发送LSU报文。

因此会在实验中捕获到两种不同目的IP地址的LSU报文。

2）OSPF要求路由器确认收到的LSA，即对收到的每个LSU报文进行确认。

为什么在子网4上捕获到了2个LSU报文，但LSAck报文却只有1个？

答：

OSPF路由器对收到的LSU报文进行确认的方式有两种：

一种是发送包含收到的LSU报文中LSA首部信息的LSAck报文进行显式确认，另一种则是发送包含收到的LSU报文中LSA信息的LSU报文进行隐式确认。

在子网1中，R5是DR，需要将收到的LSU报文中携带的LSA洪泛给本子网上的所有OSPF路由器，包括R3，因此R3对收到的LSA采取了隐式确认的方式。

R2不需要再次洪泛收到的LSU报文中的LSA，所以R4采取了显式确认的方式，发送了1个LSAck报文。

4、按报文捕获顺序，记录从执行步骤4开始到执行步骤5之前在4个子网上捕获到的所有LSU报文的如下信息：

步骤4：

子网2

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

序号

校验和

…

1

1s

Router-LSA

1.1.1.1

1.1.1.1

0x80000003

0x7c9a

1

1s

Router-LSA

1.1.1.1

1.1.1.1

0x80000004

0x4403

步骤4：

子网3

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

序号

校验和

…

1

2s

Router-LSA

1.1.1.1

1.1.1.1

0x80000003

0x7c9a

1

2s

Router-LSA

1.1.1.1

1.1.1.1

0x80000004

0x4403

步骤4：

子网4

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

序号

校验和

…

1

3600s

Summary-LSA（IP-network）

172.16.1.0

3.3.3.3

0x80000002

0x9cd5

1

3600s

Summary-LSA（IP-network）

172.16.1.0

3.3.3.3

0x80000002

0x9cd5

步骤4：

子网5

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

序号

校验和

…

1

3600s

Summary-LSA

172.16.1.0

5.5.5.5

0x80000002

0x7eed

【分析】 

1） 同一Area内不同发送者发送的LSU报文（例如：

Area 1中子网2上R1发送的LSU报文和子网3上R2发送的LSU报文）中携带的LSA内容是否完全一致？

在LSU报文中，1个LSA首部中的通告路由器、该LSU报文的OSPF首部中的路由器ID，以及封装该OSPF报文的IP分组首部中的源IP地址，它们指的是什么路由器？

是否是同一台路由器？

答：

同1 个子网上捕获到的不同发送者发送的LSU 报文中携带的LSA 内容完全一致。

LSA 的通告路由器指的是始发这条LSA 通告的路由器，携带该LSA 通告的LSU报文中OSPF 首部的路由器ID 和封装该OSPF 报文的IP 分组首部中的源IP 地址指的都是发送这个LSU 报文的路由器。

发送LSU 报文的路由器不一定是携带在该报文中的LSA 通告路由器。

 2） 每个子网上捕获到的LSU报文中的LSA是哪种类型的LSA？

每种类型的LSA是由图B中的哪台路由器始发的？

该路由器属于哪种类型的OSPF路由器？

这些LSA分别在图B的哪些区域中洪泛？

通告的是其洪泛区域内部的链路信息还是该区域外部的链路信息？

答：

子网1 上捕获到的LSU 报文中的LSA 是路由器链路LSA，它由内部路由器R1 始发，在区域1 中洪泛，通告的是区域1 内部的链路信息。

 子网2 上捕获到的LSU 报文中的LSA 是汇总链路到网络LAS，它由区域边界路由器R3 始发，在区域0 中洪泛，通告的是区域0 外部的链路信息。

 子网3 上捕获到的LSU 报文中的LSA 是汇总链路到网络LAS，它由区域边界路由器R4 始发，在区域3 中洪泛，通告的是区域3 外部的链路信息。

3） 除路由器R1外，其它路由器可以根据收到的LSA中的什么信息判定子网1不可达？

（提示：

对比记录6的信息） 

答：

路由器R2 和R3 在拓扑改变前已获知R1 有连接子网1 和子网4 的2 条链路，而拓扑改变后R1 始发的路由器链路LSA 中只通告了连接子网1 的1 条链路，因此它们即可判定子网4 不可达。

汇总链路到网络LSA 中的度量值如果是0xffffff，则表示该LSA 通告的网络不可达。

区域0 和区域3 中各路由器收到的汇总链路到网络LSA 的链路ID 是子网4，度量值是0xffffff，因此它们根据该度量值即可判定子网4 不可达。

4） 如果在图B中，将子网1接到R3上，并且让子网1处于区域0中，那么此时在各个区域中会出现哪些路由器始发的哪些类型的LSA？

答：

如果在图B 中，将子网4 接到R3 上，并且使其处于区域0 中，那么此时在区域0中会出现R3 始发的类型1 LSA，在区域1 中会出现R3 始发的类型3 LSA，在区域3 中会出现R4 始发的类型3 LSA。

5、按报文捕获顺序，记录从执行步骤5开始到执行步骤6之前在4个子网上捕获到的所有LSU报文，记录信息如下：

步骤5：

子网2

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

网络掩码

度量

…

1

3s

AS-External-LSA（ASBR）

20.0.0.0

4.4.4.4

255.255.0.0

20

1

2s

Summary（ASBR）

4.4.4.4

3.3.3.3

0.0.0.0

1

步骤5：

子网3

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

网络掩码

度量

…

1

2s

AS-External-LSA（ASBR）

20.0.0.0

4.4.4.4

255.255.0.0

20

1

1s

Summary（ASBR）

4.4.4.4

3.3.3.3

0.0.0.0

1

步骤5：

子网4

LSU首部

LSA#1

LSA#2

LSA数量

寿命

类型值

链路ID

通告路由器

网络掩码

度量

…

1

1s

Summary-LSA（IP-network