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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（RFC2328）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（Area0）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（StubArea）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ASBRLSA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OSPFLSA分组的类型、特征和作用4、理解OSPF区域类型、路由器类型和OSPFLSA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R1R6互联了2个自治系统（AS10和AS20），路由器之间使用OSPF协议进行路由选择。AS10中有5个子网，划分了3个区域：Area0、Area1和Area2，其中Area2是一个Stub区域。AS20中有1个子网，其路由信息将以OSPF的外部路由方式发布到AS10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DynamipsServer，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R1R6，并分别进入R1和R6的CLI：=startR1=startR2=startR3=startR4=startR5=startR6=conR1=conR62、分别在R1的CLI提示符“R1”以及R4的CLI提示符“R4”后输入“showiproute”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。R1showiprouteR4showiproute3、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：=captureR2s1/02.capHDLC=captureR3s1/03.capHDLC=captureR4f0/04.cap=captureR5f0/05.cap4、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”conft对应的CLI提示符为“R1#”intf0/1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AS20中子网/16的路由以外部路由的方式发布到AS10的OSPF网络中（如图C所示）：R1：en 对应的CLI提示符为“R1”conft对应的CLI提示符为“R1#”intf0/1对应的CLI提示符为“R1(config)#”noshut对应的CLI提示符为“R1(config-if)#”R4：en对应的CLI提示符为“R4”conft对应的CLI提示符为“R4#”routerospf1对应的CLI提示符为“R4(config)#”redisstaticsub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：=nocaptureR2s1/0=nocaptureR3s1/0=nocaptureR4f0/0=nocaptureR5f0/07、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DynamipsServer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OSPFHello报文的如下信息：步骤 3 ：子网 2、3、4、5路由器R2R3R4R5IP分组首部源IP目的IPOSPF报文首部路由器ID区域IDHello报文网络掩码5248Hello间隔10s10s10s10s优先级1111失效间隔40s40s40s40sDRBDR邻居邻居2--【分析】1）实验中的OSPFhello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2IP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IDTimeHello2.531000Hello6.859000Hello172.516000Hello176.875000LS Update180.766000LS Acknowledge183.297000Hello192.531000Hello196.859000LS Update360.078000LS Acknowledge362.594000步骤4：子网3IP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IDTimeHello140.000000Hello145.937000LS Update159.906000LS Acknowledge162.406000Hello170.015000Hello175.912000LS Update339.093000LS Acknowledge341.593000步骤4：子网4IP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IDTimeLS Update144.937000LS Update144.984000LS Acknowledge147.515000Hello260.015000Hello262.437000Hello267.312000LS Update318.546000LS Update319.046000LS Acknowledge321.046000LS Acknowledge321.046000步骤4：子网5IP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IDTimeLS Update128.203000LS Acknowledge130.734000Hello165.656000Hello171.500000LS Update210.609000LS Acknowledge213.140000【分析】 1） 为什么会在实验中捕获到两种不同目的IP地址（和）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 发送 LSU 报文，DR/BDR 路由器则以目的IP 地址 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2LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和11sRouter-LSA0x800000030x7c9a11sRouter-LSA0x800000040x4403步骤4：子网3LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和12sRouter-LSA0x800000030x7c9a12sRouter-LSA0x800000040x4403步骤4：子网4LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和13600sSummary-LSA(IP-network)0x800000020x9cd513600sSummary-LSA(IP-network)0x800000020x9cd5步骤4：子网5LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和13600sSummary-LSA0x800000020x7eed【分析】1）同一Area内不同发送者发送的LSU报文（例如：Area1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1LSA，在区域1中会出现R3始发的类型3LSA，在区域3中会出现R4始发的类型3LSA。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2LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器网络掩码度量13sAS-External-LSA(ASBR)2012sSummary(ASBR)1步骤5：子网3LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器网络掩码度量12sAS-External-LSA(ASBR)2011sSummary(ASBR)1步骤5：子网4LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器网络掩码度量11sSummary-LSA(IP-network)12912sSummary-LSA(IP-network)12911sRouter-LSA-111sAS-External-LSA(ASBR)20步骤5：子网5LSU首部LSA#1LSA#2LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器网络掩码度量11sSummary-LSA(IP-network)130【分析】1）为什么子网5上只有类型3的LSA？ 答：因为其本身拓扑没有改变，而且其并不在主干区域，并且其为残桩区域。2） Area1（子网2、子网3）中的类型1LSA所通告的拓扑变化，在Area0（子网4）和Area2（子网5）中分别使用哪种类型的LSA进行通告？ 答：两者都是广播和点到点。3） Area0（子网4）中的类型1LSA所通告的拓扑变化，在Area1（子网2、子网3）中使用哪种类型的LSA进行通告？ 答：广播和点到点。4） Area0（子网4）中的类型5LSA所通告的拓扑变化，在Area1（子网2、子网3）中使用哪种类型的LSA进行通告？ 答：广播和点到点。5） 子网2、3和4上的类型5LSA信息（包括LSA首部及其数据部分）是否完全一致？如有不同，请指出不同之处，并解释不同的原因？答：不是。其中有的有掩码的信息，有的没有。【思考题】 1、 OSPF协议有5种类型的报文，并能通告5种类型的LSA。本实验中捕获到了哪些类型的OSPF报文和哪些类型的LSA？请解释本实验中不能捕获到某些类型的OSPF报文和某些类型的LSA的原因。 答：1）本实验中只捕获到了OSPF 协议的Hello 报文、LSU 报文和LSAck 报文，没有捕获到DBD 报文和LSR 报文。这是因为DBD 报文只用在建立邻接关系的过程中。在本实验中，6 台路由器之间的邻接关系在第1 次捕获操作（步骤2）之前已经建立完毕，而随后的两次拓扑变化都并没有改变6 台路由器之间的邻接关系，所以路由器不会发送DBD 报文，因而在实验中捕获不到DBD 报文。LSR 报文是在链路状态数据库同步过程中根据收到的DBD 报文产生的，既然实验中捕获不到DBD 报文，当然也就不会捕获到LSR 报文。2）本实验中只捕获到了类型1、3、4、5 的LSA，没有捕获到类型2 的LSA。这是因为类型2 的LSA 只能由多路访问网络上的DR 始发，而且通告的是一个多路访问网络以及与该网络相连的所有路由器（包括DR）。实验步骤3 中发生变化的子网4 是一个末梢网络，步骤4 中发生变化的是路由器R6 和外部路由，因此都不可能产生类型2 的LSA。七、实验结论1、本实验中，路由器R1R6分别属于哪种类型的OSPF路由器？ 答：本实验中，R1、R2和R5都是内部路由器（IR）。R3和R4都既是主干路由器（BR