基于RIP协议的主干网设计与实现

1、 基于RIP协议的主干网设计与实现第 PAGE 18页 共 NUMPAGES 18页基于RIP协议的主干网设计与实现学生姓名： 指导老师： 摘 要 计算机网络技课程设计是为了培养学生运用所学课程计算机网络技术的理论知识和技能，分析解决计算机网络应用实际问题的能力；培养学生掌握用计算机网络技术的知识，分析设计计算机课题的思想和方法；培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。通过本次课题的课程设计，要求学生学会用RIP协议配置动态路由，能够学习关于RIP一些基本知识，了解RIP协议的特点，明确RIP缺点和优点，学习如何配置基本RIP命令，知道使用RIP协议所带来的问题等。通

2、过调查研究和上机实习，收集和调查有关技术资料，掌握设计课题的基本步骤和方法，根据课题的要求进行上机实验调试。让学生在指导教师的指导下，完成设计课题的内容。关键词：RIP协议，eNSP，Wireshark抓包，路由器1 引 言在Internet网上，运行着很多网关协议，网关协议有内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）之分，Internet网上划分了很多自治系统（AS），每个自治系统里面运行着路由协议，在自治系统内部的路由协议，我们称之为内部网关协议。RIP是一种内部网关协议，是使用最广泛的距离向量协议，它采用的是距离矢量算法。它是由施乐（Xerox）在70年代开发的。当时，RIP是XNS

3、（Xerox Network Service，施乐网络服务）协议簇的一部分。RIP协议是V-D算法在局域网上直接实现，RIP将协议的参加者分为主动机和被动机两种，主动机主动地向外广播路径刷新报文，被动机被动地接受路径刷新报文，一般情况下，网关作为主动机，PC机作为被动机。RIP通过广播UDP报文来交换路由信息，30秒发送一次路由更新，RIP提供跳跃计算作为尺度来衡量路由距离，在实际的网络路由选择上并不总是由跳数决定的，还要结合实际的路径连接性能综合考虑。RIP通过用户数据报协议（UDP）报文交换路由信息，使用跳数来衡量到达目的地的距离。由于在RIP中大于15的跳数被定义为无穷大，所以RIP一般

4、用于采用同类技术的中等规模网络，如校园网及一个地区范围内的网络，RIP并非为复杂、大型的网络而设计。但由于RIP使用简单，配置灵活，使得他在今天的网络设备和互联网中被广泛使用。1.1本文主要内容本文第二节介绍了RIP的概念，RIP基本报文格式，RIP基本原理工作原理，RIP基本的特点。第三节详细描述了如何在eNSP模拟器中配置RIP，并实现RIP通信。第四节总结了这个课程设计的总结全文所写主要内容；设计过程中遇到的问题及其解决办法；还有对所设计的成果进行了最后的评价。1.2设计平台Windows xp操作系统 ，华为eNSP模拟器，Wireshark抓包软件。2 设计原理2.1 RIP概念路由

5、信息协议RIP (Routing Information Protocol)是一种较为简单的内部网关协议IGP (Interior Gateway Protocol)，主要用于规模较小的网络中，比如校园网以及结构较简单的地区性网络。对于更为复杂的环境和大型网络，一般不使用RIP。RIP是一种基于距离矢量（Distance-Vector）算法的协议，它通过UDP报文进行路由信息的交换，使用的端口号为520。RIP使用跳数（Hop Count）来衡量到达目的地址的距离，称为度量值。在RIP中，路由器到与它直接相连网络的跳数为0，通过一个路由器可达的网络的跳数为1，其余依此类推。为限制收敛时间，RI

6、P规定度量值取015之间的整数，大于或等于16的跳数被定义为无穷大，即目的网络或主机不可达。由于这个限制，使得RIP不可能在大型网络中得到应用。为提高性能，防止产生路由循环，RIP支持水平分割（Split Horizon）和毒性反转（Poison Reverse）功能。水平分割指的是RIP从某个接口学到的路由，不会从该接口再发回给邻居设备。这样不但减少了带宽消耗，还可以防止路由环路。毒性逆转指的是RIP从某个接口学到路由后，将该路由的开销设置为16（即指明该路由不可达），并从原接口发回邻居设备。利用这种方式，可以清除对方路由表中的无用路由。由于RIP的实现较为简单，在配置和维护管理方面也远比O

7、SPF和IS-IS容易，因此在实际组网中仍有广泛的应用。RIP有两个版本：RIP-1和RIP-2。RIP-1是有类别路由协议（Classful Routing Protocol）。RIP-2是一种无分类路由协议（Classless Routing Protocol），并且使用224.0.0.9作为RIP路由器的组播地址。与RIP-1相比，RIP-2有以下优势：支持外部路由标记（Route Tag），可以在路由策略中根据Tag对路由进行灵活的控制。报文中携带掩码信息，支持路由聚合和CIDR（Classless Inter-Domain Routing）。支持指定下一跳，在广播网上可以选择到最优下

8、一跳地址。支持组播路由发送更新报文，只有支持RIP-2的设备才能收到协议报文，减少资源消耗。支持对协议报文进行验证，并提供明文验证和MD5验证两种方式，增强安全性。2.2 RIP报文格式图1所示为RIP2的报文格式，它和RIP1的首部相同，但后面的路由部分不一样。图1 RIP报文格式RIP报文由首部和路由部分组成。RIP的首部占4个字节，其中的命令字段指出报文的意义。例如，1表示“请求路由信息”，2表示对“请求路由信息”的响应或未被请求而发出的“路由更新”报文。首部后面的“必为0”是为了填满4个字节。RIP2报文中的路由部分由若干个路由信息元素组成。每个路由信息元素需要20个字节。地址族标识符

9、（又称为地址类别）字段用来标识所使用的地址协议。如采用IP地址就令这个字段的值为2(原来考虑RIP也可用于其他非TCP/IP的情况）。路由标记填人自治系统的号码，这是考虑使RIP有可能收到本自治系统以外的路由信息。再后面指出某个网络地址、该网络地址的掩码、下一跳路由器地址以及到此网络的距离。一个RIP报文最多可包括25个路由信息元素，因而RIP报文的最大长度是4+20 x25=504字节。如路由信息元素的数目超过25，则必须再用一个RIP报文来传送。2.3 RIP工作原理RIP协议使用的距离向量算法，该算法对每一个相邻的路由器发送来的RIP报文，进行以下步骤：（1）对地址为X 的相邻路由器发送

10、过来的RIP报文，先修改此报文中的所有项目：把 “下一跳”字段中的地址都改为X，并把所有的“距离”字段的值加1，每一个项目都 有三个关键数据，即：到目的网络N，距离是d，下一跳路由器是X。（2）对修改后的RIP报文中的每一个项目，进行下述步骤。若原来的路由表中没有目的网络N，则把该项目添加到路由表中。否则（路由表中有目的网络N，这是就查看下一跳路由器地址）若下一跳路由器地址是X，把收到的项目替换原路由表中的项目。否则（即这个项目是：到目的网络N，但下一跳路由器不是X）若收到的项目中的距离d小于路由表中的距离，则进行更新。否则什么也不做 。 （3）若三分钟没有收到相邻的路由器的更新路由表，则把相

11、邻路由器记为不可达路由器，即把距离置为16（距离为16表示不可达）。（4）返回。2.4 RIP协议特点 （1）仅和相邻的路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信不经过另外一个路由器，那么这两个路由器是相邻的。RIP协议规定，不相邻的路由器之间不交换信息。（2）路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息。即自己的路由表。（3）按固定时间交换路由信息，如，每隔30秒，然后路由器根据收到的路由信息更新路由表。3设计步骤3.1 RIP协议的主干网设计主干网是通过桥接器与路由器把不同的子网或LAN连接起来形成单个总线或环型拓扑结构。主干网有两种类型:一种是分布式主干网,它贯穿于建筑物或校园,为局域网

12、提供连接点:另一种是紧缩主干网,它以网络集线器和交换机的形式存在。为了方便描述我们使用eNSP软件工具绘小型主干网拓扑结构图如下：图2 主干网络拓扑图图中分别有3台路由器，采用的是常用的华为AR2220路由器。我们需要为每台路由器进行一些基本的设置。各个路由基本设置如下表：表1 路由基本设置Router NameGE0/0/0GE0/0/1GE0/0/2RIPAR1192.168.1.1192.168.4.1192.168.1.0192.168.4.0AR2192.168.2.1192.168.4.2192.168.5.2192.168.2.0192.168.5.0192.168.4.0AR3

13、192.168.3.1192.168.5.1192.168.3.0192.168.5.0为了使网络能互相通信，同样的需要为每台PC机进行一些基本的设置。各个PC基本设置如下表：表2 PC基本设置PC NameIP地址掩码网关CLIENT1192.168.1.2255.255.255.0192.168.1.1CLIENT2192.168.1.3255.255.255.0192.168.1.1CLIENT3192.168.2.2255.255.255.0192.168.2.1CLIENT4192.168.2.3255.255.255.0192.168.2.1CLIENT5192.168.3.225

14、5.255.255.0192.168.3.1CLIENT6192.168.3.3255.255.255.0192.168.3.13.2路由器配置步骤(1)首先为每一个每一个路由器命名，以便分辨各台路由器的在命令行中的配置。配置路由器的命令行代码为sysname路由器名字，在执行这条命令前必须先执system-view命令，进入系统视图。为路由器AR1，AR2，AR3命名分别如下：图3 路由器AR1命名图4 路由器AR2命名图5 路由器AR3命名通过观察上图可以发现，在输入完sysname命令后，本来是Huawei的前缀分别变成了AR1，AR2，AR3。说明命名已经成功了。(2) 配置各路由器各

15、接口地址，配置的操作步骤为：1.执行命令system-view，进入系统视图。请根据接口的类型选用不同的命令进入相应的接口视图。2.执行命令interface interface-type interface-number，进入接口视图。3.执行命令ip address命令用来配置各种接口的IP地址。4.执行命令display this，查看当前接口信息。路由器AR1，AR2，AR3接口分别如下图：图6 路由器AR1接口配置图7 路由器AR2接口配置图8 路由器AR3接口配置上图中，在执行display this命令后，各接口显示出来的IP地址和子网掩码和表1一致，说明路由器AR1，AR2，A

16、R3接口已配置成功。配置完接口各路由器后，路由器的每个接口就有一个IP地址，只要为路由器继续配置路由协议就可以互相通信了。(3) 为各路由器配置RIP协议的操作步骤：1.执行命令rip process-id ，启动RIP，进入RIP视图。2.执行version 1 | 2 命令，指定全局RIP版本。3.执行命令network network-address，在指定网段能使用RIP协议。4.执行命令display this，查看当前RIP信息。路由器AR1，AR2，AR3的RIP配置分别如下图：图9 路由器AR1的RIP配置图10 路由器AR2的RIP配置图11 路由器AR3的RIP配置上图中，

17、各接路由器的RIP配置是按照各路由器接口所在的网段配置的，AR2有三个接口也就是需要配置3个网段，分别为192.168.2.0和192.168.4.0，192.168.5.0。同理AR1的RIP配置网段为192.168.1.0和192.168.4.0。AR3的RIP配置网段为192.168.3.0和192.168.5.0。配置完RIP协议后，RIP协议的路由器广播自己的路由信息到周边路由器，此时各路由器就可以学习到其他路由器的路由信息到此，各路由器的配置已经完成，让我们进入下面的测试阶段。4测试结果配置完以后，还应进行相应的检查，检查RIP协议是否成功有两种检查方法。最简单的检查命令是PING

18、命令。 如果PING成功那么配置就算完成了，如果没有成功PING通的话，则需要再做具体的检测通过，检查一下物理连接，协议配置是否成功等等的问题。另一种方法就是使用Wireshark软件抓包，通过解析数据包看是否封装了RIP协议。测试一：图12 无设置RIP协议PING结果上图是，路由器只设置了端口地址而没有设置RIP协议时，PC1号机分别PING 192.168.1.2（PC2号机）和PING 192.168.2.2（PC3号机）的结果图。PING 192.168.1.2能成功说名路由器端口地址设置成功了。但是PING 192.168.2.2时却超时，说明路由器没有设置协议。下面让我们看一下，

19、在为路由器设置了RIP协议后是否PC3也能PING成功。图13 设置RIP协议PING结果上图是，路由器设置了端口地址也设置RIP协议时，PC1号机分别PING 192.168.2.2（PC3号机）和PING 192.168.3.3（PC6号机）的结果图。发现都可以PING通，说明路由器配置无误，并且整个网络可以通信。测试二：在eNSP软件中有一个抓包选项。右键选择的路由器就会出现下图：图14 eNSP软件抓包选项为了验证是数据包中是否有封装RIP协议，选择AR2的GE0/0/1端口进行抓因为RIP协议都是在路由器之间传输的。选择完接口后将会弹出Wireshark抓包窗口，前提是电脑中必须装有

20、Wireshark软件才会弹出Wireshark抓包窗口。弹出窗口2分钟后我们可以看到结果，如下图：图15抓包结果上图中一共抓到8个数据包，发送者(Source)分别为192.168.4.1（AR1端口GE0/0/1）和192.168.4.2（AR2端口GE0/0/1）。目的地址(Destination)都是224.0.0.9也就是RIP第2版组播地址。协议类型为RIP第二版。发送间隔是30秒左右，源端口号（Src Port）和目的端口号（Dst Port）为520，是封装在UDP协议中。由此可以确定路由器设置正确，且协议内容和第二节所述的RIP概念一致，说明实验成功了。5结束语通过这次的课程

21、设计，我学到了很多知识。一个星期下来，把这学期分散学习的计算机网络技术知识点系统地复习与应用了一遍，并且能具体的用到了简单的网络连接的实际问题中去，顺利地完成该课程设计，收获颇多。计算机网络技术是计算机专业课中重要的一门课程，是一门实践性和综合性比较强的课程。在日程生活中，有很大的帮助。通过此次的这几天课程设计，使我明白一个道理，只要努力，就会有收获。也使我更加熟悉了计算机网络的理论知识，通过实际操作,对这学期所学的计算机网络课程有了更深层次的了解。在课程设计中，遇到了很多困难，例如路由的配置，抓包软件的使用等方面问题，通过老师的帮助和同学的讨论交流后，自己反复试验解决了所遇问题。感谢指导这一

22、过程反映出自己的对所学的知识点掌握不是牢固，还存在很多盲点。让我认识到了自身的不足，明确了奋斗的目标。让我对网络探索的脚步不能停歇。本次的课程设计，培养了我综合应用设计与课程的理论知识相结合、理论联系实际和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力。在今后的学习工作过程中我们会更加努力。参考文献1 谢希仁计算机网络第六版 M北京：电子工业出版社，2013：152-157.2 赵治东，张东亮路由交换技术 M北京：清华大学出版社，2011.：107-110.3 金光网络技术实践教程 M北京：电子工业出版社，2009：89-95.附件 1 ：路由器配置代码system-view Huaweisysnam

23、e AR1AR1interface GigabitEthernet 0/0/0AR1-GigabitEthernet0/0/0ip address 192.168.1.1 255.255.255.0AR1-GigabitEthernet0/0/0display thisAR1-GigabitEthernet0/0/0quitAR1interface GigabitEthernet 0/0/1AR1-GigabitEthernet0/0/1ip address 192.168.4.1 255.255.255.0AR1-GigabitEthernet0/0/1display thisAR1-Gig

24、abitEthernet0/0/1quitAR1ripAR1-rip-1version 2AR1-rip-1network 192.168.4.0AR1-rip-1network 192.168.1.0AR1-rip-1display thissystem-view Huaweisysname AR2AR2interface GigabitEthernet 0/0/0AR2-GigabitEthernet0/0/0ip address 192.168.2.1 255.255.255.0AR2-GigabitEthernet0/0/0display thisAR2-GigabitEthernet0/0/0quitAR2interface GigabitEthernet 0/0/1AR2-GigabitEthernet0/0/1ip address 192.168.4.2