计算机通信与网络课程设计报告.docx

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计算机通信与网络课程设计报告

南京工程学院

课程设计

课程名称计算机通信与网络B

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2012.12.23--12.27

指导教师王志明/张苏平

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。

二、课程设计原理

1、RIP路由协议工作原理

RIP（RoutingInformationProtocol）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。

RFC1058文档中定义的RIPv1有许多不足，RFC1388提出了改进的RIPv2，并在RFC1723和RFC2453中进行了修订。

RIPv2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RIPv1报文为广播报文；而RIPv2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1~15，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。

0---------------------------------------------310---------------------------------------------31

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，RIPv1没有子网掩码，不能运行在含有子网的自治系统中。

RIPv2有子网掩码，可以运行在包含有子网的自治系统中。

Ø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。

Ø地址族：

表示地址类型，对于IP地址该字段的值为2。

ØIP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。

Ø度量值：

这里为站点计数。

以下是RIPv2不同于RIPv1的字段：

Ø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。

Ø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。

Ø子网掩码：

IP地址的子网掩码。

Ø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（SplitHorizon）、毒性逆转（PoisonReverse）、路由拒绝时间（Holddowntime）。

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（LinkStateAdvertisement）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。

0-------------7--------------15--------------31-------------------------------------------63

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：

Ø版本号：

定义所采用的OSPF路由协议的版本。

Ø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信息。

✧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Hello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。

Ø报文长度：

定义整个数据包的长度。

Ø路由器ID：

用于描述数据包的源地址，以IP地址来表示。

Ø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。

Ø校验和：

用于标记数据包在传递时有无误码。

Ø认证类型：

定义OSPF验证类型。

Ø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PacketTracer6.0,如下图

对左边路由器的相关接口进行配置，配置后，通过用showrunning-config对配置结果进行查看：

其他RIP路由配置步骤相同

通过ping命令验证连通性：

2.OSPF路由协议的配置

按图连好线路，

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

该协议主要包括两个命令：

Ørouterospf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1～65535，在同一个使用OSPF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。

Ønetwork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0～65535，0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

3.虚拟局域网的划分及跨交换机实现VLAN

如图连接好线路

交换机相关配置信息：

此时PC1与相同vlan中的上级路由能够互相ping通，而PC1与PC0不能互相ping同

4.综合设计

如图连好线路:

（1）最右边的route5为RIP协议配置，配置情况如下

（2）route4实现了OSPF和RIP两种协议的互连，配置信息如下

通过该路由器可以实现与RIP路由器相连的PC机与同OSPF路由器相连的PC直接互通

PC0和PC6可以互通

（3）其他路由器为OSPF协议，以route1为例，配置如下

可以看到PC5与PC3之间可以互通

（4）route0为一个单臂路由，他的fa0/0口被配置为fa0/0.1和fa0/0.2两个口

它下面接的交换机上连接着不同网段的PC机，可以通过路由器进行互通

PC0与PC5可以互通

（5）switch0和switch1两个交换机直接互连，需将两个互连的接口设置为Trunk模式，

PC2与PC1之间便可实现互连

（6）route6是把两个不与外网相连的局域网互相连接，路由器配置如下

两个局域网里面的PC机能够互相通信

四、课程设计总结

通过此次课程设计我学到了很多知识。

首先我学会了PacketTracer软件的使用，学会了如何用它去模拟路由器和交换机的配置。

学会了交换机和路由器的配置方法。

学会了OSPF协议和RIP协议的配置方法，以及它们的工作原理。

学会了单臂路由的配置方法，并且知道了如何将两个不同协议的网络互连起来。

学会了交换机的配置方法，以及如何在它上面建立vlan。

知道了同一台交换机上如果连的PC机不属于同一个网段，则它们互相之间不可互通。

总之，在这次课程设计中我学到了很多，对我以后的学习有很大帮助。