南京工程学院课程设计课程名称院（系、部、中心）通信工程学院专业通信工程班级姓名学号起止日期指导教师目录一、课程设计目的3二、课程设计原理31、 RIP 路由协议工作原理 32、OSPF 路由协议工作原理 5三、课程设计内容71.RIP 路由协议的配置 72.OSPF 路由协议的配置 83虚拟局域网的划分及跨交换机实现VLAN94.综合设计11四、课程设计总结15一、课程设计目的通过计算机通信与网络课程设计，更加深入理解计算机通信网的基本原理和 应用技术，提高在计算机通信网设计和实际操作的能力；按照教学计划的要求， 利用一周时间，综合应用所学知识，规划、设计或建立有一定功能的实际计算机 通信网，或计算机通信应用软件项目，或应用网络协议分析器的使用和各种协议 数据单元的格式的分析等。通过本课程设计，培养学生一定的自学能力和独立分 析问题、解决问题的能力，包括学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的 问题，能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，寻找解决方案。、课程设计原理1、 RIP 路由协议工作原理RIP (Routing Information Protocol) 路由协议是一种比较传统的距离向量路由协议， 它已经在小型同介质网络中得到了广泛应用。RFC 1058文档中定义的RIP vl有许多 不足，RFC 1388提出了改进的RIP v2,并在RFC 1723和RFC 2453中进行了修订。RIP v2定义了一套有效的改进方案，支持子网路由选择、CIDR、组播等，并提供了明文 认证、MD5密文等验证机制。RIP使用UDP报文交换路由信息，UDP端口号为520。通常情况下RIP vl报文为 广播报文；而RIP v2报文为组播报文，组播地址为224.0.0.9。RIP每隔30秒向外发 送一次更新报文。如果路由器经过180秒没有收到来自对端的路由更新报文则将所有 来自此路由器的路由信息标志为不可达，若在240 秒内仍未收到更新报文就将这些 路由从路由表中删除。 RIP 使用跳数来衡量到达目的地的距离，取值为115，跳数 为16表示网络不可达。运行 RIP 路由协议的路由器，可以从邻居学到缺省路由，也可以自己产生缺省路由。RIP将向指定网络的接口发送更新报文，如果接口的网络没有与RIP路由进程关联, 该接口就不会通告任何更新更新报文。对于相同距离路径的处理采用先入为主的原 则，即当到达相同目标网络的路径有若干条距离相同时，采用广播报文先到的网关路径。031031命令版本全零命令版本路由选择地址族全零地址族路径标签IP地址IP地址全零子网掩码全零下一站的IP地址度量值度量值图.1RIP报头格式两种版本RIP协议的报头格式不同，如图.1所示。RIP是一个基于UDP协议的，所以 受UDP报文的限制一个RIP的数据包不能超过512字节。从报文中格式看出，RIPvl 没有子网掩码，不能运行在含有子网的自治系统中。RIP v2有子网掩码，可以运行 在包含有子网的自治系统中。 命令字段：范围是从1到5。1标识一个请求报文，2标识一个相应报文，3、4标识过时，5留作Sun公司内部使用。 地址族：表示地址类型，对于IP地址该字段的值为2。 IP地址：包括网络类和IP地址在内，RIP报文中对每一网络共有14个字节的地址空间。 度量值：这里为站点计数。以下是RIP v2不同于RIP v1的字段： 路由选择域：与该报文相关的路由选择守护进程的标识符。在UNIX系统中，该 字段是一个进程的标识符。一台机器通过使用路由选择域，就可以同时运行多个RIP。A 路径标签：表示路由是保留的还是重播的。它提供一种从外部路由中分离内部 路由的方法，用于传播从外部网关协议(EGP)获得的路由信息。若干RIP支持(EGP), 该字段包含一个自治系统号。子网掩码：IP地址的子网掩码。 下一站的IP地址：如果该字段为0,则表明数据报应当发送到正在发送该RIP报 文的机器，否则，该字段包含一个IP地址，指明应将数据报发往何处。为了防止形成环路路由，RIP采用了以下手段：水平分割(Split Horizon)、毒性逆 转(Poison Reverse)、路由拒绝时间(Holddown time)。然而对于非广播多路访问 网络(如帧中继、 X.25 网络)，水平分割可能造成部分路由器学习不到全部的路由 信息。在这种情况下，可能需要关闭水平分割。如果一个接口配置了次IP地址，也 需要注意水平分割的问题。对于小型网络， RIP 就所占带宽而言开销小，易于配置、管理和实现，因此应用较 广。2、OSPF 路由协议工作原理OSPF是一种常用的链路状态路由协议，它可以在很短的时间里使路由选择表收敛， 并能够防止回路。OSPF需要将链路状态通过广播数据包LSA(Link State Advertisement)传送给在某一区域内的所有路由器，而距离矢量路由协议只要将部 分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器即可，这是两类内部网关路由协议一个 重要不同之处。在运行OSPF的每个路由器中都维护一个描述自治系统拓扑结构的统一的数据库，该 数据库由每一个路由器的局部状态信息(该路由器可用的接口信息、邻居信息)、 路由器相连的网络状态信息(该网络所连接的路由器)、外部状态信息(该自治系 统的外部路由信息)等组成。每一个路由器在自治系统范围内扩散相应的状态信息。 所有的路由器运行同样的算法，根据该路由器的拓扑数据库构造出以它自己为根节 点的最短路径树，该最短路径树的叶子节点是自治系统内部的其它路由器。当到达 同一目的路由器存在多条相同代价的路由时，OSPF能够实现在多条路径上分配流量。与 RIP 不同， OSPF 将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方 式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则 采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区 内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的 管理、维护带来方便。07153163版本号类型报文长度路由器ID区域ID校验和认证类型认证字图.2OSPF报头格式OSPF的报头长度为24字节，格式如图.2所示，以下说明了各个字段的含义: 版本号：定义所采用的O SPF路由协议的版本。 类型：定义OSPF数据包类型。OSPF使用五种类型的数据包在各路由器间交换类型1： Hello协议包，用于寻找和维护路由器所连网络上的邻居关系。通过周期性地发出H ello包，来确定和维护邻居路由器接口是否仍在起作用。 类型2：数据库描述包，用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF初始化时发 送。路由器在交换的过程中建立主从关系，主路由器发送包，而从路由器通过序列 号认可接收到的包。 类型3：链路状态请求包，用于向相邻的OSPF路由器请求部分或全部的数据， 这种数据包是在当路由器发现其数据已经过期时才发送的。 类型4：链路状态更新包，用于实现LSA的传播。每个链路状态更新包包含一个 或多个LSA，而每个包通过使用链路状态确认包来认可。 类型5：链路状态确认包，用于对LSA数据包的响应。这些包发送到三个地址之一：多点传送地址AllDRouters,多点传送地址AllSPFRouters,或单点传送地址。 报文长度：定义整个数据包的长度。 路由器ID :用于描述数据包的源地址，以IP地址来表示。 区域ID:用于区分OSPF数据包所属区域，所有OSPF数据包都属于一个特定区 域。 校验和：用于标记数据包在传递时有无误码。 认证类型：定义OSPF验证类型。 认证字：包含OSPF验证信息，长为8个字节。三、课程设计内容1.RIP 路由协议的配置使用 Packet Tracer 6.0,如下图对左边路由器的相关接口进行配置，配置后，通过用 show running-config 对配置结果进行查 看：duplex autospeed autoshutdown口terface Serial2/0ip address 192.168.12.2 255.255.2S5.0口匸Serial3/0ip address 132.1S8.23.2 25&.255.2SiEi.Oul口uk rate 4000 口 ter face Fas tE theme 14/0口口 ip addressshutdownrouter ripnetw 口 i:k 192.168.12.0netw 口 i:k 192.1SS.23-0ip claaslesa其他RIP路由配置步骤相同 通过 ping 命令验证连通性：R2ping 192.1SS.23.3Type escape sequence to 日h口rt.Sending 5 F 100-byte ICHF Echos to 192168233F timeout is 2 sec口 nd日 r r Success rate is 100 percent (5/5)r round-trip min/avg/max = 5/6/9 msR22.OSPF 路由协议的配置以 Router1 为例配置过程先在 config 窗口中配置四个口的 ip 及波特率，然后通过命令配置 ospf 协议匕口utsr aspf 1leg-adj ace口匚-亡hmng总勻network 192-168.12.0 0.0.0.255 area 0network 192 -1S8.13.0 0.0.0.255 area 0netw口i:k 192 - 1S8 1.0 0 0 - 0 .255 azsa 0netwDrk 192-168-3.0 0.0.0.2S5 area 0工口uter rip严该协议主要包括两个命令： router ospf进程号：启动OSPF路由协议，进入路由器配置模式。process-id 是进程号，范围是165535，在同一个使用OSP F协议的网络中的不同路由可以使用 不同的进程号，一台路由器可以启动多个进程。 net work网络地址通配符掩码area区域号：发布与路由器所有接口相连的使用 OSPF协议的网段。通配符掩码与子网掩码正好相反，但是作用是一样的，区域号的 范围是065535, 0号是骨干区域，OSPF路由协议在发布网段的时候必须指明其所属 区域，单区域OSPF里区域号必须是0。查看网络互连信息rat snow ip i: 口 uteC口des: C - u口nnectedr S - staticp I - IGRPF R - RIPp M - mobileF B - BGPD - EIGBPr EX - EIGRF external, O - OS PF,工盘一OS PF inter arsaMl 一 OSPF NSSA external 匸ypm 1p N2 - OSFF NSSA external 匸ypm 2El - OSPF externallp E2 - OSPF external typ旨 2