实验3：OSPF协议的多区域特性

1、电子科技大学实验报告学生姓名： 张 乐 中学号： 2012019020002指导教师： 苏 俭日期： 2014 年 11 月 13 日实验项目名称： OSPF协议的多区域特性 报告评分：教师签字：一、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地处理路由选择。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

2、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）和一个备份指定路由器（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

3、送。- 问候报文：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

4、。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。这5种类型的LSA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、实验内容子网1：172.16.1.0/24子网2：172.1

5、6.2.0/30子网3：172.16.3.0/29子网4：172.16.4.0/24子网5：172.16.5.0/24路由器ID：R11.1.1.1R22.2.2.2R33.3.3.3R44.4.4.4R55.5.5.5R66.6.6.6图A图C图BAS 2020.0.0.0/16子网1子网2R1R3子网4子网5R2.1.2.3R5R6R4Area 1Area 2（stub area）Area 0AS 10172.16.0.0/16.3.5.5.6.4S1/0F0/0F0/0.1.2子网3S1/0子网1子网2R1R3子网4子网5R2.1.2.3R5R6R4Area 1Area 2（stub a

6、rea）Area 0AS 10172.16.0.0/16.3.5.5.6.4S1/0F0/0F0/0.1.2子网3S1/0子网1子网2R1R3子网4子网5R2.1.2.3R5R6R4Area 1Area 2（stub area）Area 0AS 10172.16.0.0/16.3.5.5.6.4S1/0F0/0F0/0.1.2子网3S1/0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（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。

7、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）PC计算机一台五、实验步骤注意：为方便分阶段分析OSPF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R1R6，并分别进入R1和R6的CLI

8、：= start R1= start R2= start R3= start R4= start R5= start R6= con R1= con R42、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 routeR4 show ip route3、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

9、 R4 f0/0 4.cap= capture R5 f0/0 5.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”conf t对应的CLI提示符为“R1#”int f0/0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

10、示符为“R1”conf t对应的CLI提示符为“R1#”int f0/0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)#”说明：请根据R1 CLI的当前提示符输入对应的命令。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

11、 capture R3 s1/0= no capture R4 f0/0= no capture R5 f0/07、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Dynamips Server窗口：= stop /all= exit（2

12、）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？ 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R2R3R4R5IP分组首部源IP172.16.2.1172.16.3.2172.16.4.4172.

13、16.5.5目的IP224.0.0.5224.0.0.5224.0.0.5224.0.0.5OSPF报文首部路由器ID1.1.1.12.2.2.24.4.4.45.5.5.5区域ID0.0.0.10.0.0.10.0.0.00.0.0.2Hello报文网络掩码255.255.255.252255.255.255.248255.255.255.0255.255.255.0Hello间隔0x000a0x000a0x000a0x000a优先级0x010x010x010x01失效间隔0x000000280x000000280x000000280x00000028DR0.0.0.00.0.0.0172.

14、16.4.5172.16.5.6BDR0.0.0.00.0.0.0172.16.4.4172.16.5.5邻居12.2.2.23.3.3.35.5.5.56.6.6.6邻居2-3.3.3.3-说明：“路由器”拓扑图中的路由器编号，即R1，R2，R3，R4，R5，R6； “区域ID”十进制表示，所有IP地址点分十进制表示。【分析】1） 实验中的OSPF hello间隔是多少秒？10s2） 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？否，子网四上DR：172.16.4

15、.5.BDR：172.16.4.4，子网2和子网3是点到点连接，没有制定路由器和备份指定路由器， 在本实验的后续步骤中，各子网上的DR和BDR不会改变。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 OSPF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IDTime172.16.2.1224.0.0.5LSU2.2.2

16、.20.0.0.1128.828000172.16.2.1224.0.0.5Hello1.1.1.10.0.0.1130.000000172.16.2.2224.0.0.5LSA2.2.2.20.0.0.1131.328000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1134.593000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1140.031000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1144.578000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1150.0

17、15000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1154.593000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1160.000000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1164.578000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1170.015000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1174.593000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1180.015000172.16.

18、2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1184.593000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1190.015000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1194.593000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1200.031000172.16.2.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1204.578000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1210.015000172.16.2.2224.0.0.5

19、HELLO2.2.2.20.0.0.1214.578000172.16.2.1224.0.0.5LSU1.1.1.10.0.0.1218.093000172.16.2.1224.0.0.5HELLO1.1.1.10.0.0.1220.000000172.16.2.2224.0.0.5LSA2.2.2.20.0.0.1220.609000步骤 4 ：子网 3 OSPF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IDTime172.16.3.2224.0.0.5LSU2.2.2.20.0.0.1104.281000172.16.3.3224.0.0.5LSA3.3.3.30.0

20、.0.1106.812000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1106.922000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1110.015000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1116.922000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1120.000000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1126.906000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1130.0150

21、00172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1136.922000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1140.000000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1146.906000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1150.015000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1156.922000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1160.015000172.16.3.3

22、224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1166.906000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1170.015000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1176.906000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1180.000000172.16.3.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.1186.922000172.16.3.2224.0.0.5HELLO2.2.2.20.0.0.1190.000000172.16.3.2224.0.0.5LSU

23、2.2.2.20.0.0.1193.562000172.16.3.3224.0.0.5LSA3.3.3.30.0.0.1196.062000步骤 4 ：子网 4 OSPF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IDTime172.16.4.3224.0.0.6LSU3.3.3.30.0.0.095.922000172.16.4.5224.0.0.5LSU5.5.5.50.0.0.095.953000172.16.4.4224.0.0.5LSA4.4.4.40.0.0.098.469000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0102.

24、500000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0103.516000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0105.609000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0112.516000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0113.500000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0115.625000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0122.500000172.16

25、.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0123.516000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0125.609000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0132.516000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0133.500000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0135.609000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0142.500000172.16.4.3224.0.0.

26、5HELLO3.3.3.30.0.0.0143.516000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0145.609000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0152.516000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0153.500000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0155.609000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0162.516000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.

27、30.0.0.0163.500000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0165.594000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0172.500000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0173.516000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0175.625000172.16.4.4224.0.0.5HELLO4.4.4.40.0.0.0182.516000172.16.4.3224.0.0.5HELLO3.3.3.30.0.0.0183.

28、516000172.16.4.3224.0.0.6LSU3.3.3.30.0.0.0185.188000172.16.4.5224.0.0.5LSU5.5.5.50.0.0.0185.234000172.16.4.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.0185.625000172.16.4.4224.0.0.5LSA4.4.4.40.0.0.0187.750000步骤 4 ：子网 5 OSPF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IDTime172.16.5.5224.0.0.5LSU5.5.5.50.0.0.281.828000172.16.5.6

29、224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.283.484000172.16.5.6224.0.0.5LSA6.6.6.60.0.0.284.343000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.291.468000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.293.500000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.2101.484000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2103.484000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.

30、5.50.0.0.2111.484000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2113.484000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.2121.468000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2123.500000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.2131.468000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2143.500000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.215

31、1.468000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2153.500000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.2161.484000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2163.484000172.16.5.5224.0.0.5LSU5.5.5.50.0.0.2171.093000172.16.5.5224.0.0.5HELLO5.5.5.50.0.0.2171.480000172.16.5.6224.0.0.5HELLO6.6.6.60.0.0.2173.484000172.16

32、.5.6224.0.0.5LSA6.6.6.60.0.0.2173.625000说明：所有IP地址点分十进制表示，“区域ID”十进制表示。 “类型”Hello，DBD，LSR，LSU，LSAck； “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”。【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？DR/BDR路由器以目的地址224.0.0.5发送LSU报文，而非DR/BD

33、R路由器只能以目的地址224.0.0.6发送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？ OSPF路由器对收到的LSU报文进行确认的方式有两种：一是发送包含收到的LSU首部信息的LSAck报文进行显式确认，一是发送包含收到的LSU报文中LSA信息的LSU报文进行隐式确认。 在Area 0中，R3是DRothers，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，R3使用组播地址224.0.0.6发送更新报文，对收到的LSA采取的是隐式确认；R5是DR，使用组播

34、地址224.0.0.5发送更新报文，R4不需要再次洪泛更新报文，发送了一个LSAck报文，采取的是显式确认。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首部LSA #2首部LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和1111.1.1.11.1.1.10x800000030x7c9a1111.1.1.11.1.1.10x800000040x4403步骤 4 ：子网 3 LSU首部LSA #1首部LSA #2首部LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和1111.1.1.11.1.1.1

35、0x800000030x7c9a1211.1.1.11.1.1.10x800000040x4403步骤 4 ：子网 4 LSU首部LSA #1首部LSA #2首部LSA数量寿命类型值链路ID通告路由器序号校验和136003172.16.1.03.3.3.30x800000020x9cd5136003172.16.1.03.3.3.30x800000020x9cd5113172.16.1.03.3.3.30x800000010xad44123172.16.1.03.3.3.30x800000010xad44步骤 4 ：子网 5 LSU首部LSA #1首部LSA #2首部LSA数量寿命类型值链路I

36、D通告路由器序号校验和136003172.16.1.05.5.5.50x800000020x7eed113172.16.1.05.5.5.50x800000010x9951说明：如果1份LSU报文中携带有多条LSA，则需记录每条LSA的首部信息。 “No.”记录3-1中对应报文的No.值； “链路ID”和“通告路由器”点分十进制表示； “序号”和“校验和”十六进制表示。【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？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？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