毕业设计：动态路由RIP协议的配置及功能仿真.doc

石家庄邮电职业技术学院毕业设计动态路由RIP协议的配置及功能仿真 届 电信工程 系专业 移动通信技术 班级 电xxxxxxxx班 学号 x 姓名 指导教师 完成日期 石家庄邮电职业技术学院毕业设计任务书姓 名某某学号xxxxxxxx专 业移动通信技术班 级电xxxxxxxx班毕业设计题目动态路由RIP协议的配置及功能仿真 指导教师姓名 职称或职务讲师工作单位石家庄邮电职业技术学院一、毕业设计内容学习路由器动态路由RIP协议的配置，并在模拟器环境下通过实验达到熟练应用的目的。二、基本要求 独立完成路由器动态路由RIP协议的配置；掌握基本的路由协议知识，熟悉动态路由协议的配置及功能。三、重点研究问题在模拟器环境下实现动态路由RIP的配置以及检测四、主要设计方法（或步骤）（1）使用YS-RouteSim 路由器模拟器搭建出基本实验环境（2）整理分析相关资料；确定将要实现的目标；（3）制定配置方案；实施配置；（4）测试并验证主要参考文献、资料：1 周 昕， 数据通信与网络技术，清华大学出版社，2004 2 魏 亮， 路由器原理与应用，人民邮电出版社，20053 白建军，路由器原理与设计，人民邮电出版社，2002计划进度：2010年10月1日-2009年10月8日，确定毕业论文题目、下达毕业论文任务书2010年10月23日-2009年11月23日，完成毕业设计论文初稿2010年11月24日-2009年12月3日，进行毕业论文中期检查2010年12月4日-2009年12月18日，修改毕业论文初稿，提交最终稿2010年12月21日-2009年12月29日，准备毕业答辩指导教师签字： 年 月 日石家庄邮电职业技术学院毕业设计评定书姓 名某某学 号xxxxxxxx专 业移动通信技术班 级电xxxxxxxx班毕业设计题目动态路由RIP协议的配置及功能仿真指导教师评语：指导教师建议成绩（60）指导教师签字： 年 月 日答辩小组建议成绩（40）组长签字： 年 月 日答辩委员会最后审定成绩主任签字： 年 月 日备注摘 要由于网络的迅速发展，因特网已成为国家重要信息基础设施。路由器设备作为因特网的核心设备，其重要性必然或不可缺。配置路由协议是路由器配置中最重要的项目之一，通过启用某种路由协议完成相应的配置项目，路由器就能自动生成和维护路由表。 本设计主要以因特网的核心设备路由器为主线，在YS-ROUTERSIM模拟路由器环境下设计一个简单的动态路由RIP协议的拓扑图。利用RIP协议连通路由器和终端设备，让具有不同IP地址的终端通过多个路由器进行通信。目 录1 绪论11.1 路由器的概述11.1.1 路由器的定义11.1.2 路由器的功能要求11.2 相关路由协议的简介21.2.1 RIP路由协议21.2.2 IGRP路由协议31.2.3 OSPF路由协议31.3 设计内容32 RIP路由协议配置42.1 RIP的介绍42.1.1 RIPv1消息格式42.1.2 RIPv2消息格式52.2 网络拓扑结构72.2.1 网络拓扑结构概况72.2.2 设计依据72.2.3 路由器的配置模式72.3 RIP协议在模拟器环境下的基本配置92.3.1 具体实施步骤92.3.2 配置网络设备112.4 可能遇到的问题及解决方法143 验证143.1 验证方法143.2 实施步骤143.3 验证结果144 结论14参考文献151 绪论1.1 路由器的概述1.1.1 路由器的定义路由器是实现网络服务的设备，以不同的速度为大量的链路和子网提供接口，依靠转发网络层数据包来实现网络互联。路由器是有源的智能的网络节点，能够参与网络管理。路由器通常动态维护路由表来反映当前的网络拓扑。路由器通过与网络上其他路由器交换路由和链路信息来维护路由表，路由器是连接IP网的核心设备。路由器是工作在OSI参考模型第三层网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互联。虽然路由器可以支持多种协议（例如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议），但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP。路由器通常连接两个或多个IP子网或点协议标识的逻辑端口，至少拥有一个物理端口。路由器更具收到的数据包种的网络层地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一跳地址，并且重写链路层数据包头实现数据包的转发。1.1.2 路由器的功能要求路由器是IP网上最核心的设备，通过一条条光纤电缆将全世界连接在一起。因此路由器在网上处于至关重要的位置。通常路由器的主要功能可以概括如下：（1）服从因特网协议标准规定，包括IP，ICMP以及其他必须的协议。（2）连接到两个或多个数据包交换的网络。对每个连接到的网络，罗尤其必须实现该网络所要求的功能。这些功能典型地包括： 将IP数据包封装到链路层帧中，从链路层帧中取出IP数据包。例如将IP包封装到以太网数据帧。 按照网络所指定的最大数据包大小发送或接受IP数据包。其大小小于网络最大传输单元（MTU）。 在需要的情况下，将IP地址与相应网络的链路层地址相互转换。例如将IP地址转换成以太网硬件地址。 实现网络可能支持的流量控制和错误指示。（3）接收及转发数据包。在收发过程中处理缓冲区管理、拥塞控制以及公平性。出现错误时应能辨认错误并产生ICMP错误及必要的错误消息。丢弃存在时间（TTL）域为0的数据包。当下一网络MTU较小时将部分数据包分段。（4）按照路由表信息，为每个IP数据包选择下一跳目的地。（5）通常支持至少一种内部网关协议（IGP）与其他同一自治域中路由器交换路由信息及可达性信息。另外，路由器可选支持外部网关协议（Exterior Gateway Protocol, EGP）,与其他自治域交换路由信息。（6）提供网络管理和系统支持机制，包括存储/上载配置、诊断、升级、状态报告、异常情况报告及控制等。1.2 相关路由协议的简介路由器根据路由协议选择最佳路径。不同的路由协议选择的度量值（metric）不同，这些度量值包括：跳数（hop count ）、带宽（bandwidth ）、延时（delay ）、负载（load ）、可靠性（reliability ）和最大传输单元（MTU）。路由协议通过选择度量值最小的路径来综合选择最佳路径。1.2.1 RIP路由协议路由选择信息协议（Routing Information Protocol ， RIP ）是一个纯距离矢量（distancevector）算法协议，以跳数作为计算标准，被广泛用于当前的互联网络环境中。RIP协议作为第一个内部网关协议，具有如下特征：（1） 是一个距离矢量算法协议。（2） 以跳数作为衡量到目标距离的度量值。数据包到达目的地址必须通过的路由数称为跳数。跳数越少，该路由越好。该路由经常被用作描述到达目的地址的跳数，其工作原则是： 最大跳数为15。 路由更新信息默认为每30秒更新一次。 最大能在6条相同开销（cost） 的路径上进行负载均衡（默认为4）。 要求所管辖内部网络使用统一的固定长度网络掩码。 每个路由每隔30秒更新一次路由信息，如果在180秒内未收到从目的路由器的响应包，他将认为该路由不可达。若在240秒内仍没有响应包，此路由器将会把有关该路径及该路由器的相关信息从路由表中删除。1.2.2 IGRP路由协议内部网关路由协议（Interior Gateway Routing Protocol,IGRP）是Cisco公司于20世纪八十年代中期开发的一种路由选择协议。IGRP协议的出现主要用于解决20世纪八十年代中期流行的RIP协议所存在的一些缺陷，特别是RIP协议的跳数最多只支持15跳，因此限制了RIP协议网络的规模和复杂性。IGRP协议则突破了RIP协议的限制，成为当时大型网络的首选协议，此协议仅适用于Cisco公司生产的路由器。1.2.3 OSPF路由协议随着技术的进步和网络规模的逐渐增加,距离向量协议的缺陷日益明显。这时出现了链路状态协议的尝试。其中所谓链路是指路由器之间的连接，状态是指连接的可用性、时延、带宽等属性。开放最短路径优先（OSPF）协议就是链路状态协议的典型实现。OSPF协议专门为IP所设计，不能用作其他协议的路由。OSPF基于IP数据包头中的IP地址来计算路径，不能计算非IP目的地的路由。另外OSPF消息都在IP包中直接发送，不需要UDP或TCP等传输层协议承载。与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。 1.3 设计内容RIP是一个用于路由器与主机间路由信息的向量协议，它基于Bellham-Ford算法（距离向量），此算法1969年被用于计算机路由选择。RIP使用广播用户数据报协议（User Datagram Protocol,UDP）数据报文的方式把路由表项发送到相邻路由器。因为RIP使用UDP作为其发送机制，所以发送到相邻路由器的路由表更新不能得到保证。路由器间RIP表项的发送缺省是在路由器初始启动后30秒。当一个路由器到另一个已经活动的路由器的连接上变成活动时，这种路由器的“公布”也会出现在路由器之间。使用RIP的路由器期待在180秒之内从邻接路由器获得更新。如果在这段时间内没有收到邻接路由器的路由表更新，则去往未更新路由器的网络路由被标识为不可用，强制把ICMP网络不可到达消息返回给通过未更新路由器而连接的资源请求者。一旦接收更新定时器到达240秒，未更新路由器的路由表项将被从路由表中移去。路由器现在接收到的要到达通过未更新路由器连接的报文，可以被重定向到次路由器的缺省网络路径上。“缺省路由”可以通过RIP学习或是用缺省RIP度量定义。目的网络在路由表中没有找到的报文被重定向到定义缺省路由的接口上。2 RIP路由协议配置2.1 RIP的介绍RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xerox parc通用协议而设计的，是Internet中常用的路由协议。RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。 RIP使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。2.1.1 RIPv1消息格式RIP运行在UDP（用户数据报协议）之上，所以RIP消息由UDP承载。RIP消息注册使用的UDP端口是530。RIP定义了一个消息来承载关于节点间距离的路由信息。该消息最长512字节，最多承载25个路由记录。RIPv1消息格式如图2-1所示：表 2-1 RIPv1消息格式命令版本全零地址族全零IP地址全零全零度量值最多25个路由记录（路由记录由地址族到度量值） 命令字段：指定该RIP消息的作用。命令字段值为1时表示请求：要求应答系统发送所有或者部分路由表。命令字段为2时表示响应：该消息包含发送者所有或者部分路由表。响应消息可以响应请求者的请求及轮询或者发送者更新路由而发送。命令字段值为3或者4（traceon,traceoff）已废弃，路由器一般应当忽略命令字段为3或4的消息。命令字段值为5由SUN系统保留使用。扩展的新命令值由6开始。版本字段：版本字段包含该RIP消息的版本号。该字段由RIP节点用作识别当前正在运行的RIP版本号。到目前为止IETF只分配了1和2两个版本号。全零字段：在RIP消息中大量的全零字段中多数是RFC1058用作兼容在此前出现的大量类似协议。地址族（AFI）字段：AFI代表地址类型。RIP可以用作传输多种协议的路由信息，所以必须有一种机制即一个字段来指示如何解释消息中所包含的地址类型。IP地址字段：4字节的IP地址域用作存放网络地址。该地址可以是主机地址、网络地址或者默认地址代码。在请求消息中该字段通常存放消息的源地址，在相应消息中该字段存放目标网络或主机IP的地址。度量值字段：路由记录的最后一个字段，存放路由的距离信息。通常路径中增加一个路由器则该值加1.度量值字段有效值为015.度量值字段为16表示IP地址所代表的网络或主机不可达，路由无效。2.1.2 RIPv2消息格式RIPv2是1993年1月在RFC1388中首次提出的，RIPv2的建立并不是为了代替RIPv1，而是作为RIPv1的扩展提供更多的功能。由于RIPv2兼容RIPv1，所以RIPv2消息与RIPv1消息类似。RIPv2消息格式如图2-2所示：表2-2 RIPv2消息格式命令版本未使用地址族路由标签IP地址子网掩码下一跳度量值最多25个路由记录（路由记录由地址族到度量值）命令字段：指定该RIP消息的作用。功能与RIPv1相同。命令字段值为1时表示请求：要求应答系统发送所有或者部分路由表。命令字段为2时表示响应：该消息包含发送者所有或者部分路由表。响应消息可以响应请求者的请求及轮询或者发送者更新路由而发送。版本字段：版本字段包含该RIP消息的版本号。该字段由RIP节点用作识别当前正在运行的RIP版本号。在RIPv2中版本字段为2。未使用字段：由于未能对该字段具体含义达成共识，RFC1388中对该字段的定义在RFC1723中被废除，RIPv2路由器将忽略该字段，RIP节点将该字段置零。地址族（AFI）字段：AFI代表地址类型。标识携带的事哪一种路由协议的地址。路由标签字段：用作区分内部路由和外部路由。内部路由表示该路由是从自治系统内部学到的路由，外部路由则反之。当AFI置为0XFFFF时，该字段表示认证类型。子网掩码字段：标识网络地址的子网掩码。如果没有子网掩码，该字段为全零。下一跳字段：包含到达网络地址字段所包含目的地的下一跳IP地址。度量值字段：路由记录的最后一个字段，存放路由的距离信息。通常路径中增加一个路由器则该值加1.度量值字段有效值为015.度量值字段为16表示IP地址所代表的网络或主机不可达，路由无效。2.2 网络拓扑结构 2.2.1 网络拓扑结构概况图2-1网络拓扑结构这是由四台路由器和三台PC机组成的一个小型局域网，其中PCB连接到路由器RB上，PC连接到路由器RD上，PCD到路由器RC上，路由器RB、RD、RC通过路由器RA连通。2.2.2 设计依据路由信息协议RIP是一种典型的距离向量协议，它是基于到达目的地的距离（经过的跳数）来选择路由的。具体做法简单说就是将自身所知道的所有路由信息告诉相邻路由器，并根据相邻路由器发送的路由信息计算路由。2.2.3 路由器的配置模式PCA login: root ；使用root用户password: linux ；口令是linux# shutdown -h now ；关机# init 0 ；关机# logout ；用户注销# login ；用户登录# ifconfig ；显示IP地址# ifconfig eth0 netmask ；设置IP地址# ifconfig eht0 netmask down ；禁用IP地址# route add 0.0.0.0 gw ；设置网关# route del 0.0.0.0 gw ；删除网关# route add default gw ；设置网关# route del default gw ；删除网关# route ；显示网关# ping ；发ECHO包# telnet ；远程登Routerenable ；进入特权模式Router#conf term ；进入全局配置模式Router（config）#interface e0/1 ；进入接口配置模式Router（config）#route rip ；进入特殊配置模式Router（config-line）#exit ；退出特殊配置模式 Router（config-if）# exit ；退出接口配置模式Router（config）# exit ；退出全局配置模式动态路由：Quidwayrip ；设置动态路由Quidwayrip work ；设置工作允许Quidwayrip input ；设置入口允许Quidwayrip output ；设置出口允许Quidway-ripnetwork 1.0.0.0 ；设置交换路由网络Quidway-ripnetwork all ；设置与所有网络交换Quidway-ripsummary ；路由聚合Quidwayrip version 1 ；设置工作在版本1Quidwayrip version 2 multicast ；设版本2，多播方式Quidway-Ethernet0rip split-horizon ；水平分隔Quidwayrouter id A.B.C.D ；配置路由器的IDQuidwayospf enable ；启动OSPF协议Quidway-ospfimport-route direct ；引入直联路由Quidway-Serial0ospf enable area ；配置OSPF区域2.3 RIP协议在模拟器环境下的基本配置使用YS-RouteSim 模拟路由器的基本命令配置2.3.1 具体实施步骤(1)搭建动态路由仿真网络如拓扑图 2-1说明搭建过程，添加路由器RouterA、RouterB、RouterC 、RouterD添加主机PCB、PC、PCD。(2)、首先为主机PCB、PC、PCD分配不同的IP地址。图2-2 PCB、PC、PCD分配不同的IP地址同理，主机PC的IP为192.168.2.1,主机PCD的IP地址为10.2.0.1。(3)然后为路由器分配IP地址。以RB为例，RB有两个不同的接口，所以就要按接口分配不同的IP，连接PCB的接口为FASTETHERNET0/0接口所以就做如图的配置图2-3路由器分配IP地址连接RA的接口为SERIAL0/0/1，对此接口要做不同的配置，如图:图2-4连接RA的接口同理RouterA、RouterC 、RouterD都做类似配置，如图：图2-5网络拓扑结构2.3.2 配置网络设备（1）配置路由器C的IP地址及动态路由RoutercenRouterc#conf tEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Routerc(config)#int F0/0Routerc(config-if)#ip address 10.2.0.1 255.255.0.0Routerc(config-if)#no shutdownclock ?routerc(config-if)#clock rate 64000routerc(config-if)#int s1/1/1routerc（config-if)#ip address 10.3.0.1 255.255.0.0routerc(config-if)#no shutdownclock ?routerc(config-if)#clock rate 64000routerc(config-if)#exitrouterc(config)#ip routingrouterc(config)#router riprouterc(config-router)#network 10.0.0.0routerc(config-router)#end（2）配置路由器A的IP地址及动态路由routerenablerouter#conf tEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.router(config)#int f0/0router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.0.0router(config-if)#no shutdownrouter(config-if)#int S1/1/1router(config-if)#ip address 10.3.0.1 255.255.0.0router(config-if)#no shutdownrouter(config-if)#int s1/1/0router(config-if)#ip address 172.16.4.2 255.255.0.0router(config-if)#no shutdownrouter(config-if)#exitrouter(config)#ip routingrouter(config)#router riprouter(config-router)#network 10.0.0.0router(config-router)#end（3）配置路由器D 的IP地址及动态路由routerenrouter#conf tEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.router(config)#int f0/0router(config-if)#ip address 10.69.1.2 255.255.0.0router(config-if)#no shutdownrouter(config-if)#int f0/1router(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.0.0router(config-if)#no shutdownrouter(config-if)#int F0/0router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.0.0router(config-if)#no shutdownrouter(config-if)#exitrouter(config)#ip routingrouter(config)#router riprouter(config-router)#network 10.0.0.0router(config-router)#end(4) 配置PC IP地址及网关PCA login: rootPassword