TCP IP 实验报告 RIP协议.doc

电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：日期： 2014年 11月 14日实验项目名称：RIP协议的路由更新报告评分：教师签字：一、实验原理IP 子网中使用一个 32 比特的掩码来标识一个 IP 地址的网络/子网部分和主机部分。将 IP 地址和掩码进行“位与”运算后可以得到该 IP 地址所在 IP 子网的子网地址，结合掩码中 0 比特个数可以确定该 IP 子网的 IP 地址空间范围。根据 IP 地址所在 IP 子网的子网地址及其掩码，可以判断这些 IP 地址是否属于同一个 IP 子网。 IP 地址空间中定义了一些特殊地址： l 网络/子网地址：标识一个 IP 网络或子网。 l 直接广播地址：表示该分组应由特定网络上的所有主机接收和处理。 l 受限广播地址：表示该分组应由源所在网络或子网上的所有主机接收和处理。 l 本网络上本主机地址：表示主机自己。 l 环回地址：用来测试机器的协议软件。 IP 分组被交付到最终目的地有两种不同的交付方式：直接交付和间接交付。交付时首先通过路由选择技术确定交付方式：如果 IP 分组的目的与交付者在同一个 IP 网络上，就直接交付该分组至目的站点；如果 IP 分组的目的与交付者不在同一个 IP 网络上，就间接交付该分组至下一个路由器（即下一跳站点）。 在以太网上，IP 分组是封装在以太帧中发送的，因此发送时除了要有接收站的 IP 地址（IP 分组中的目的 IP 地址）外，还需要接收站的 MAC 地址（以太网帧中的目的 MAC 地址）。ARP 协议（RFC 826）实现了 IP 地址（逻辑地址）到 MAC 地址（物理地址）的动态映射，并将所获得的映射存放在 ARP 高速缓存表中。 不同的交付方法将导致不同的 ARP 解析操作，获取不同的目的物理地址。直接交付时，交付者直接将 IP 分组交付给该分组的目的站点，因此交付者使用 ARP 协议找出 IP 分组中目的 IP 地址对应的物理地址。间接交付时，交付者需要将 IP 分组交付给下一跳站点，而不是该 IP 分组的目的端，因此交付者使用 ARP 协议找出下一跳站点 IP 地址对应的物理地址。 IP 网络是一个逻辑网络，一个物理网络可以被逻辑划分成若干个 IP 网络。两个 IP 网络之间的通信必须经由路由器中继，未经路由器互连的两个 IP 网络即使在同一物理网中也不能通信。主机的默认网关地址就是连接该主机所在 IP 网络的路由器接口的 IP 地址。 二、实验目的1、掌握 RIP 协议在路由更新时的发送信息和发送方式 2、掌握 RIP 协议的路由更新算法 三、实验内容子网1/24R1R2子网2/24子网3/24R.2.3R1R2R.3图A图B子网1/24子网2/24子网3/24F0/0F0/0F0/0F0/0F0/0F0/0实验拓扑中Dynamips软件模拟实现的路由器R1、R2和R3互联了的子网1、子网2和子网3，路由器之间使用RIPv1协议进行路由选择。实验者使用Dynamips软件捕获三个子网上传送的RIP报文，使用Wireshark软件查看捕获的RIP报文，分析RIP协议的路由更新过程。四、实验器材（设备、元器件）Dynamips软件及必要系统环境。五、实验步骤注意：为方便分阶段分析RIP路由更新过程，实验中请记录下步骤3、4、5、6的操作时间！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、R2和R3，并进入其CLI：= start R1= start R2= start R3= con R1= con R2= con R32、在R1的CLI提示符“R1”后输入“show ip route”命令查看路由器R1当前的路由表，确保实验网中的RIP协议已经收敛。R1 show ip route3、在Dynagen窗口中提示符“=”后输入以下命令捕获子网1、2和3中的分组：= capture R1 f0/0 1.cap= capture R2 f0/0 2.cap= capture R3 f0/0 3.cap4、2分钟后，在路由器R1的CLI中输入以下命令断开R1与子网2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、5分钟后，在路由器R1的CLI中输入以下命令将拓扑恢复成图A所示拓扑，即恢复路由器R1与子网2的连接。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)#”说明：请根据R1 CLI的当前提示符输入对应的命令。6、3分钟后，在Dynagen窗口中提示符“=”后输入以下命令停止捕获：= no capture R1 f0/0= no capture R2 f0/0= no capture R3 f0/07、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（1.cap、2.cap和3.cap）中的RIP报文，查看过滤条件为“rip”（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路由表中的哪些信息可以确保实验网中的RIP协议已经收敛？为什么？ 答：根据它到达各自子网的条数，收敛了之后R1到其他子网的条数会与实验拓扑图相符.2、汇总3个子网上捕获的RIP报文。按照报文的捕获顺序，分阶段分析记录每个子网中每台路由器在两次拓扑变化（第1次拓扑变化：图A图B，第2次拓扑变化：图B图A）过程中发出的RIP报文信息：1）阶段1：第1次拓扑变化开始前（RIP已收敛）的2个周期的RIP报文；2）阶段2：第1次拓扑变化时RIP收敛过程中的所有RIP报文；3）阶段3：第1次拓扑变化时RIP完成收敛后的2个周期的RIP报文；4）阶段4：第2次拓扑变化时RIP收敛过程中的所有RIP报文；5）阶段5：第2次拓扑变化时RIP完成收敛后的2个周期的RIP报文。提示：RIP已收敛是指路由表中已经获得所有可达网络的RIP路由，并且已删除所有不可达（跳数16）的RIP路由。具体记录的报文信息如下：子网 1 ：路由器 R1IP分组首部UDP数据报首部源IP目的IP55源端口520目的端口520RIP报文阶段命令路由信息项1路由信息项2捕获时间网络地址跳数网络地址跳数1Response12 13:12:03.904028Response1213:12:27.5280282Response161613:14:57.6220283Response161613:15:20.4090284Response1213:22:50.7040285Response1213:23:46.798028子网 2 ：路由器 R1IP分组首部UDP数据报首部源IP目的IP55源端口520目的端口520RIP报文阶段命令路由信息项1路由信息项2捕获时间网络地址跳数网络地址跳数1Response1-13:12:13.973028Response1-13:12:45.7020282-3Request16-13:20:32.3470284Response1-13:21:06.1520285Response1-13:23:21.719028子网 2 ：路由器 R2IP分组首部UDP数据报首部源IP目的IP55源端口520目的端口520RIP报文阶段命令路由信息项1路由信息项2捕获时间网络地址跳数网络地址跳数1Response1-13:11:40.977028Response1-13:12:09.1160282Response1-13:16:30.9520283Response16113:18:20.1990284Response1-13:22:11.4940285Response1-13:23:49.582028子网 3 ：路由器 R2IP分组首部UDP数据报首部源IP目的IP55源端口520目的端口520RIP报文阶段命令路由信息项1路由信息项2捕获时间网络地址跳数网络地址跳数1Response2113:11:50.171028Response2113:12:41.8750282Response2113:15:26.1890283Response16113:17:01.7370284Response16113:17:30.1950285Response2113:23:47.903028子网 3 ：路由器 R3IP分组首部UDP数据报首部源IP目的IP55源端口520目的端口520RIP报文阶段命令路由信息项1路由信息项2捕获时间网络地址跳数网络地址跳数1-2-_-3Response16-13:17:11.9260284Response16-13:17:53.4620285-说明：每个子网中的每台路由器一张RIP报文信息记录表； “命令”请求，响应； “捕获时间”Wireshark窗口分组列表栏中的“Time”值要求：“Time”查看格式为菜单“ViewTime Display FormatSeconds Since Beginning of Capture”。2、RIP计时器分析：- 在本实验中，RIP的定期计时器、截止期计时器和无用信息收集计数器实际上是多少秒？答: RIP的定期计时器是2530 秒之间的一个随机值，截止期计时器是180 秒，无用信息收集计数器是60 秒。- 为什么定期计时器并不是RFC中规定的固定值，而是一个时间范围内的随机值？答：为了避免出现整个互联网中的路由器同时更新而引起的过载问题。3、阶段1分析：- 该阶段中为什么在子网3上捕获不到路由器R3的RIP报文？答:路由器R3 路由表的所有路由全都是从连接子网3 的接口上获得， R3 不能从该接口上发送任何获得自该接口的路由，所以在子网3上捕获不到R3 的RIP 报文。 4、阶段2分析：- 分析子网1中路由器R1的RIP报文信息记录，根据哪一个RIP报文，可以推断出R1大约何时断开与子网2的连接的？为什么？答：根据RIP报文3,可以推断出R1与子网2断开连接时间大概是13:14:57。因为子网2是R1的直连子网，因此R1能及时检测到子网2的可达性，触发更新机制。报文3便是触发更新的报文。- 该阶段中记录的哪些RIP报文是触发更新报文？是如何推断出来的？答：触发更新的RIP报文分别是：R1在子网1上发送的RIP报文3，R2在子网2上发送的RIP报文12，R2在子网3上发送的RIP报文10以及R3在子网3上发送的RIP 报文11。 R1、R2发送的触发更新报文是根据它们与前一个相邻报文之间的间隔时间大约10S,均小于定期计时器而推断出来的。而R3发送的触发更新报文根据R2在子网3上发送的触发更新报文时间推断出来的。 - 产生这些触发更新报文的原因分别是什么？答： R1在子网1上发送触发更新报文的原因是：R1与子网2断开后造成该路由无效，因而在子网1上通告有关子网2和子网3路由无效的触发更新信息。R2 在子网2 和子网3 上发送触发更新报文的原因是：R2路由表中子网1 的路由因截止期计时器超时而无效，所以R2 更新自己的路由表，并在子网2和子网3上通告有关子网1 路由无效的触发更新信息。R3 在子网3上发送触发更新报文的原因是：R3收到R2发来的有关子网1 的无效路由通告，所以R3根据该通告信息更新自己的路由表，并在子网3上通告有关子网1 路由无效的触发更新信息。 - RIP的触发更新报文和定时更新报文在通告的路由信息数量上有何不同？ 答：触发更新报文只通告有变化的路由信息，定时更新报文通告路由表中的所有路由信息。6、阶段3分析：- 路由器R1、R2和R3在第1次拓扑改变时的RIP收敛时间大概分别是多少秒钟？整个网络的RIP收敛时间是多少秒钟？答：R1在第1次拓扑改变时的RIP收敛时间大概是60秒，R2和R3在第1 次拓扑改变时的RIP收敛时间大概240秒。整个网络的RIP 收敛时间大概是240 秒.- 为什么R1的收敛时间明显短于R2和R3？答： R1 的收敛时间只是无效路由的无用信息收集计时器的时间。R2和R3的收敛时间是截止期计时器的时间加上无用信息收集计时器的时间。7、阶段4分析：- 分析子网2中路由器R1的RIP报文信息记录，根据哪一个RIP报文，可以推断出R1大约何时恢复与子网C的连接的？为什么？答：根据R1在子网2上发送的RIP报文16，可以推断出R1恢复与子网2的连接时间大概是13:19:19。路由器刚接入到一个子网上时，它会在这个子网上发送一个询问所有路由信息的RIP请求报文，R1在子网2上发送的RIP报文16就是这样一个RIP请求报文。 - 该阶段中记录的哪些RIP报文是触发更新报文？答：该阶段中触发更新的RIP报文分别是：R1在子网1上发送的RIP报文6，R1在子网2上发送的RIP报文17以及R2在子网3上发送的RIP 报文17。- 产生这些触发更新报文的原因分别是什么？- 答： R1在子网1和子网2上发送触发更新报文的原因是：R1与子网2恢复连接后即在子网2上发送请求所有路由信息的RIP 请求报文。收到R2 的响应报文后，R1就在子网1上通告新增的子网2和子网3路由的触发更新信息，并在子网2上通告子网1路由的触发更新信息。 R2 在子网3 上发送触发更新报文的原因是：R2收到R1通告的子网1 路由的触发更新信息后，更新自己的路由表，并在子网3上通告子网1路由的触发更新信息。- 该阶段中为什么路由器R2会在子网2上发送单播和广播这两种RIP响应分组？ 答： R2单播发送响应报文给R1，由于交换机的帧过滤功能，所以只能捕获到路由器之间的广播或多播帧，但捕获不到路由器之间的单播帧。8、阶段5分析：- 路由器R1、R2和R3在第2次拓扑改变时的RIP收敛时间分别是多少秒钟？整个网络的RIP收敛时间是多少秒钟？答：R1、R2 和R3在第2次拓扑改变时的RIP收敛时间大概是2秒，R2和R3在第2次拓扑改变时的RIP收敛时间大概是5秒。整个网络的RIP收敛时间大概是5 秒。- 比较2次拓扑变化时RIP的收敛时间，分析RIP协议对好消息（网络可达）和坏消息（网络不可达）的传递哪一种更快？并分析产生这种现象的原因。答：第1次拓扑改变时RIP传递的是关于网络不可达的坏消息，整个网络大约240 秒收敛；而第2次拓扑改变时RIP传递的是关于网络可达的好消息，整个网络大约5秒收敛。由于RIP 协议获得坏信息的手段之一是等待截止期计时器期满，而对于好消息的获得却没有任何时间上的等待限制，因此RIP协议对好消息的传递要快于对坏消息的传递。七、实验结论1、总结RIP协议的路由通告机制，即路由器何时发送RIP路由通告？发送哪些内容？发送方式？说明：询问响应不是路由通告机制。答：RIP 协议的路由通告机制有2 种：定期更新和触发更新。定期更新是路由器根据定期计时器发送RIP 路由通告，即每隔2530 秒广播发送一个RIP 响应报文，该报文携带了本路由表中除水平分割法则抑制的RIP 路由之外的所有RIP 路由信息。触发更新是路由器仅在网络变化时发送RIP 路由通告，该路由通告是一个广播发送的RIP 响应报文，仅携带本路由表中有变化的RIP 路由信息。2、 总结RIP协议的路由更新算法，即路由器收到RIP