《计算机网络技术》-项目十 动态路由配置

知识准备知识拓展二IGMP协议OSPF路由协议项目实施任务1～

6本章主要内容知识拓展一ICMP协议路由的基本概念路由：是发现、比较、选择通过网络到达任何目的IP地址的路径的过程。路由包含两个基本的动作：确定最佳路径和通过网络传输信息。知识准备路由决策原则：在做路由选择时，先考虑最长匹配，即路由条目中目的网络与数据包中的目的地址匹配得越精确，选择的优先级越高。其次考虑管理距离，管理距离越小，路由条目的优先级越高，如果管理距离相等，就比较度量值，度量值越小，优先级越高。知识准备路由分两大类：一是静态路由，二是动态路由。知识准备静态路由：网络管理员手动配置优点：简单高效可靠性高，而且保密性好，对路由器中CPU占用率低。缺点：当网络规模较大时管理员工作量大，且易出错，而且当网络拓扑变化时都需要手动调整静态路由。应用场合：所以静态路由在较大网络中通常作为动态路由的补充。一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。知识准备动态路由：是由动态路由协议在路由器之间通过定期交换路由信息，然后按照一定的算法优化自动建立起来的路由。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。知识准备动态路由优点：一是增加或删除网络时，管理员维护路由配置的工作量较少。二是网络拓扑结构发生变化时，协议可以自动做出调整。三是配置不容易出错。四是扩展性好，网络增长时不会出现问题。动态路由缺点：一是需要占用路由器资源（CPU时间、内存和链路带宽）。二是管理员需要掌握更多的网络知识才能进行配置、验证和故障排除工作。知识准备动态路由协议类型：按使用场合分类：动态路由协议分为内部网关协议(IGP)和外部网关协议(EGP)。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、OSPF、IGRP、EIGRP等，其中IGRP和EIGRP为Cisco公司的私有协议；外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP和BGP-4。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。知识准备按算法分类：主要有距离-向量路由协议和链路-状态路由协议两大类。距离-向量路由路由协议算法会周期性地把自己的路由表拷贝传给与其直接相连的网络邻居。每一个接收者加上一个距离向量，或它自己的距离“值”到表上，并把它转发给它的直接邻居。这个过程无定向地发生在直接相连的路由器之间。最终每一个路由器得到了其他路由器的信息。常用的距离-向量路由路由协议有RIPv1，RIPv2，IGRP。知识准备距离-向量路由的缺点距离-向量路由当网络发生变化时收敛慢。且在收敛过程中，会产生不一致的路由，甚至路由环路。由于具有跳数的限制，距离-向量路由不适合于大的、复杂的广域网。距离-向量路由的优点一般地讲，距离-向量协议是非常简单的协议，容易配置、维护和使用。因此，它对于非常小的、几乎没有冗余路径且无严格性能要求的网络非常有用。知识准备链路-状态路由协议链路-状态路由算法，即最短路径优先(SPF)算法，维护一个复杂的网络拓扑数据库。链路-状态协议形成和维护网络路由器的全部信息，以及它们是如何互联的。可以通过和网络中的其他路由器交换链路-状态通告(LSA)来实现这一点。交换了LSA的每一个路由器于是使用收到的LSA建造一个拓扑数据库。再由SPF算法计算目的地的可达性。计算的信息用于更新路由表。知识准备链路-状态路由的优点链路-状态路由没有跳数的限制，可以适合任何大小的网络。当网络拓扑结构变化时收敛更快。链路-状态路由协议能更好地利用带宽，不像距离-向量路由协议那样，交换整个的路由表内容。知识准备链路-状态路由的缺点需要更复杂的网络规划和配置在初始发现过程中，链路-状态路由协议会在网络传输线路上进行洪泛(flood)，因此会大大削弱网络传输数据的能力。性能降低虽然只是暂时的，但是却非常显著。链路-状态路由对路由器的存储器和处理器敏感，需要占用更多的路由器资源。因此，要求配置更高的路由器支持链路-状态路由。知识准备OSPF（OpenShortestPathFirst）开放式最短路径优先协议，是由IETFIGP工作小组提出，属于无类的内部网关路由协议，是一种基于SPF算法的路由协议，目前，OSPFv3（OSPF第3版本）已经支持IPv6数据。OSPF路由协议OSPF工作过程概括为四个步骤：通过周期性发送Hello包，发现和维护邻居关系。产生DR和BDR，在广播型网络中，选择DR，以减少邻居关系的数量。选择具有最高优先级的路由器为DR。链路状态数据库的同步，OSPF在具有邻接关系的路由器之间进行数据库同步。建立路由表，路由器利用同步的数据库通过SPF算法将自己作为根来计算其到每一个目的地路由器的距离，构建最短路径树，并由此树形成本地的路由表。OSPF路由协议OSPF区域概念为了减少了链路状态信息数据库的大小和网络中链路状态数据包在全网范围内的广播，OSPF在一个自治系统里采用了划分区域的方法，相邻的网络和它们相连的路由器组成一个区域(Area)。每一个区域有该区域自己拓扑数据库，该数据库对于外部的区域是不可见的，每个区域内部路由器的链路状态信息数据库实际上只包含着该区域内的链路状态信息，他们也不能详细地知道外部的链接情况，在同一个区域内的路由器拥有同样的拓扑数据库。和多个区域相连的路由器拥有多个区域的链路状态信息库。OSPF路由协议OSPF区域概念在一个OSPF自治系统中只能有一个骨干区域,可以有多个非骨干区域，骨干区域的区域号为0。在扩展网络时，可以创建与区域0相邻的其它区域。可以为新建的这些区域分配任何编号（最大为65535）。每个区域中最多可以有50台路由器。OSPF路由协议OSPF区域划分

OSPF路由协议

Area0Area2Area1Area3Area4ABRRRABRABRABRASBRASOSPF路由器分类内部路由器（R）：当一个OSPF路由器上所有直联的链路都处于同一个区域时，我们称这种路由器为内部路由器。区域边界路由器（ABR）：当一个路由器与多个区域相连时，我们称之为区域边界路由器。区域边界路由器运行与其相连的所有区域定义的OSPF运算法则。AS边界路由器(ASBR)：与AS外部的路由器互相交换路由信息的OSPF路由器，该路由器在AS内部广播其所得到的AS外部路由信息；这样AS内部的所有路由器都知道至AS边界路由器的路由信息。OSPF路由协议OSPF基本配置命令启用OSPFrouter(config)#routerospf<process-id>注意：进程ID由管理员选择，其编号范围为1到65535。进程ID只在本地使用，不必与其它OSPF路由器的ID相匹配。OSPF路由协议OSPF基本配置命令通告网络Router(config-router)#network<network-address><wildcard-mask>area<area-id>注意：OSPFnetwork命令结合使用了网络地址和通配符掩码共同指定要启用的OSPF接口地址。区域ID确定网络属于哪个OSPF区域。OSPF路由协议任务1：完成公司网络的物理连接步骤1：打开PacketTracer，步骤2：分别在两路由器上加入一个1端口串行广域网接口卡WIC-1T。并做如下连接项目实施任务2：为OSPF区域0制定IP编址方案

项目实施IP地址分配表设备主机名FastEthernet0/0Serial0/0Serial0/0接口类型北京RA192.168.1.1/24192.168.3.1/30DCE广州RB192.168.2.1/24192.168.3.2/30DTE主机名网卡IP网关PC0192.168.1.2/24192.168.1.1PC1192.168.2.2/24192.168.2.1任务3：为运行OSPF路由的设备配置IP地址

步骤1：配置各主机的IP地址及网关地址。项目实施项目实施配置网关步骤2：配置各路由器各接口的IP地址及掩码。项目实施Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#hostnameRARA(config)#interfacefastEthernet0/0RA(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0RA(config-if)#noshutdownRA(config-if)#exitRA(config)#interfaceserial0/0RA(config-if)#ipaddress192.168.3.1255.255.255.252RA(config-if)#noshutdown路由器A端口IP地址配置项目实施路由器B端口IP地址配置Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#hostnameRBRB(config)#interfacefastEthernet0/0RB(config-if)#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0RB(config-if)#noshutdownRB(config-if)#exitRB(config)#interfaceserial0/0RB(config-if)#ipaddress192.168.3.2255.255.255.252RB(config-if)#noshutdown步骤3：为同步串口配置时钟进入路由器A的serial接口，输入如下时钟配置命令RA(config)#interfaceserial0/0RA(config-if)#clockrate64000

项目实施任务4：启用OSPF路由协议并配置有关参数

项目实施步骤1：配置北京路由器有关OSPF参数RA>enableRA#configureterminalRA(config)#routerospf1RA(config-router)#network192.168.1.00.0.0.255area0RA(config-router)#network192.168.3.00.0.0.3area0任务4：启用OSPF路由协议并配置有关参数

项目实施步骤2：配置广州路由器有关OSPF参数。RB>enableRB#configureterminalRB(config)#routerospf1RB(config-router)#network192.168.2.00.0.0.255area0RB(config-router)#network192.168.3.00.0.0.3area0项目实施【注意事项】1．启用OSPF路由协议时的进程ID号取值范围1-65535，缺省值为1。进程号仅在本路由内有效，用以区分不同ospf进程，可以在同一个路由器上配置多个OSPF进程，但最好不这样做。多个OSPF进程需要多个OSPF数据库的副本，必须运行多个最短路径算法的副本，会增加路由器负担。2．宣告运行OSPF协议的端口时，可以用网络号，也可以用端口IP地址，实际工作中最好使用网络号。3．wildcard-mask，为通配符掩码，也叫反掩码。在反掩码中,相应位为1的地址在比较中忽略,。4．area-id号的取值范围：0—4294967295

任务5：查看路由表RA的路由表项目实施任务5：查看OSPF协议

项目实施任务5：查看OSPF邻居情况

项目实施任务5：查看广州路由器的路由表

RB的路由表项目实施任务6：验证网络连通性步骤1：在北京客户机上Ping广州客户机的IP地址项目实施ICMP（InternetControlMessageProtocol）Internet控制报文协议，它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指传递差错报文以及其他需要注意的信息。当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按当前的传输速率转发数据包等情况时，会自动发送ICMP消息。知识拓展一ICMP协议ICMP功能:侦测远端主机是否存在｡Ping是一种基于这种特性的通用网络管理工具。建立及维护路由资料｡某台主机或整个网络由于某些故障不可达。重导资料传送路径｡如果一个IP包的TTL降低到零，路由器就会丢弃此包，这时会生成一个ICMP包通告这一事实。流量控制｡当网络出现拥塞时，将会生成ICMP源结束信息。对于发送者，这些信息将会导致传输速度降低。当然，更多的ICMP源结束信息的生成也将引起更多的网络拥塞，所以使用起来较为保守。知识拓展一ICMP协议ICMP封装在IP数据报内部知识拓展一ICMP协议IP头部

ICMP报文知识拓展一ICMP协议ICMP报文的格式。8位类型8位代码序列号标识符ID选项（变长）16位校验和ICMP报文类型ICMP报文分成两类：差错报文和查询报文ICMP差错报文通常包含了引起错误的IP数据报的第一个分片的IP首部(和选项)，加上该分片数据部分的前8个字节。查询报文是用一对请求和回答定义的。不同的类型由报文中的类型字段和代码字段来共同决定。知识拓展一ICMP协议下面各种情况都不会导致产生ICMP差错报文：1)ICMP差错报文（但是，ICMP查询报文可能会产生ICMP差错报文）。2)目的地址是广播地址或多播地址（D类地址）的IP数据报。3)作为链路层广播的数据报。4)不是IP分片的第一片。5)源地址不是单个主机的数据报。这就是说，源地址不能为零地址、环回地址、广播地址或多播地址。知识拓展一ICMP协议ICMP差错报文的功能是提供差错报告。协议并不严格规定对差错应该采取什么方式处理，只是定义了ICMP差错报文的各种使用方式。路由器或目的端在处理IP报文时，如果发现错误，就向源端主机发送ICMP差错控制报文。知识拓展一ICMP协议ICMP控制报文:主要用于拥塞控制和路径控制。（1）拥塞控制和源抑制报文当输入到路由器的数据过多，使路由器的缓冲区占满时，就会出现网络拥塞现象。此时，IP协议可以采用源抑制措施控制源端发送速率，缓解网络拥塞。具体过程如下：首先，路由器定期检查每个输出端口，如果出现拥塞，则向导致拥塞的源端主机发送ICMP源抑制报文。源端收到抑制报文后，以一定的比例降低发送报文的速率，在降低速率后的一定时间间隔内，即使收到新的源抑制报文，也保持该速率不变。在间隔后，如果还收到源抑制报文，则要继续降低速率。恢复速率的过程，由主机自己完成，如果源端在一段时间之后没有收到新的源抑制报文，则可以缓慢地恢复其速率。知识拓展一ICMP协议（2）路由控制和重定向报文ICMP中定义的重定向报文，是主机和路由器之间交换路由信息的途径。在IP网络中，路由的选择是由路由器来完成的，主机只知道很少的路由信息，对于发往外网的信息，往往是送到缺省路由器上，即默认网关上。当网络上有多台路由器时，经过缺省路由器虽然可以把数据发送出去，但不能保证对于所有的目的地总是最优的。当缺省路由器检测到数据不是沿最优路径传输时，它会先把数据包转发出去，同时向源端主机发送一个重定向报文，告诉它到目的地的最优路径，使主机通过这种机制，保留一个小而优的路由表。知识拓展一ICMP协议请求/应答报文:用于网络的诊断。它们一般是成对发送的，每一个请求报文对应一种应答报文。命令ping就是使用ICMP请求/应答报文实现对网络的测试，如果能正确收到请求和应答，说明中间的传输系统和目的主机的IP协议栈工作正常。知识拓展一ICMP协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)Internet组管理协议，它是TCP/IP协议族中负责IP组播成员管理的协议，用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。组播技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，可以有效地节约网络带宽、降低网络负载，在实时数据传送、辅助其它网络协议传送控制信息、多媒体会议等诸多方面都有广泛的应用。知识拓展二IGMP协议IP组播是指在IP网络中数据包以尽力传送的形式发送到所有网络节点的某个确定组播组，其基本思想是源IP主机只发送一份数据，一个或多个接收者可接收相同数据的拷贝，即只有属于该组内的主机可以接收该分组，而网络中其它IP主机不能收到该分组。知识拓展二IGMP协议1．组播体系结构组播协议分为组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议，IGMP即为组成员关系协议。组播路由协议分为域内和域间组播路由协议。域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议。域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。知识拓展二IGMP协议1．组播体系结构IGMP建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息，域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转发，域间组播路由协议在各自治域间发布具有组播能力的路由信息以及组播源信息，以