实验21-OSPF路由协议基本配置

('实验21OSPF路由协议基本配置21.1实验目的1．熟悉路由器动态路由的概念、动态路由与静态路由的区别、动态路由的设置方法；2．掌握OSPF动态路由协议的基本配置命令；3．掌握在路由器上配置OSPF单区域的方法；4．掌握通过动态路由协议学习产生的路由。21.2实验内容1．配置路由器的IP地址；2．在路由器上配置OSPF动态路由，并测试网络连通性；3．广域网线缆的连接方式。21.3相关知识点OSPF路由协议是因特网上最主要的内部网关路由协议，它是基于链路状态的最短路径优先算法的协议。1.OSPF协议概述20世纪80年代中期，RIP已不能适应大规模异构网络的互连，OSPF协议随之产生。它是IETF的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。OSPF目前有3个版本。OSPF具有下列特性：(1)OSPF是基于链路状态的路由协议。它通过传递链路状态来得到网络信息，维护一张网络有向拓扑图，利用最短路径优先算法（SPF算法）得到路由表。路由表的变化基于网络中路由器物理连接的状态与速度，链路状态一旦变化立即被广播到网络中的每一个路由器。(2)OSPF直接运行在IP协议上，它的协议号是89。IP服务类型为0，优先级为网络控制，并使用组播地址224.0.0.5来表示所有SPF路由器。这样，可以使它的链路状态通告在IP协议中投递时获得较高的优先级，进而加快算法的收敛速度。(3)路由器运行OSPF时，采用Dijkstra的最短路径优先算法计算最佳路由，需要占用较多的CPU资源。由于计算SPF树所需的时间取决于网络规模的大小，OSPF将一个自治系统再划分为区域（Area）。每一个区域都有着该区域独立的网络拓扑数据库及网络拓扑图，并且其网络拓扑结构在区域外是不可见的。区域中的路由器也无需了解其域外的其余网络1结构。2.OSPF协议的优势（1）OSPF支持大型异构网络的互连，提供了一个异构网络间通过同一种协议交换网络信息的途径，并且不容易出现错误的路由信息。（2）OSPF支持路由验证，只有互相通过路由验证的路由器之间才能交换路由信息；并且可以对不同的区域定义不同的验证方式，从而提高了网络的安全性。（3）OSPF支持费用相同的多条链路上的负载均衡。（4）OSPF路由信息不受跳数的限制，减少了因分级路由带来的子网分离问题。（5）OSPF支持VLSM和CIDR，有利于网络地址的有效管理。（6）OSPF使用区域对网络进行分层，减少了协议对CPU处理时间和内存的需求。虽然OSPF协议是RIP协议强大的替代品，但是它执行时需要更多的路由器资源。如果网络中正在运转的是RIP协议，并且没有发生任何问题，仍然可以继续使用。但是如果想在网络中利用基于标准协议的多余链路，OSPF协议是更好的选择。3.链路状态路由算法链路状态路由（Link-StateRouting）算法简称L-S算法，也称为最短路径优先（ShortestPathFirst，SPF）算法。该算法的目的是得到整个网络的拓扑结构，从而计算出最佳路由。L-S算法的基本思想是每个路由器中维持着一份最新的关于整个网络的拓扑数据库，即SPF树。树的根节点就是该路由器本身。各路由器定期地检查所有直接链路的状态（是否活动和可达），将获得的信息组成链路状态报文（Link-StatePacket，LSP）发给网上的所有其他路由器。每个路由器收到链路状态报文LSP时，按照其中的信息逐步建立或更新自己的网络拓扑数据库。再根据网络拓扑数据库判断每个目标网络是否可达，并计算最短路径，以更新路由表。在链路状态路由算法的操作过程中，每个路由器必须：（1）发现它的邻居路由器，获得它们的网络地址；（2）测量它到各个邻居路由器的传输代价（或延迟）；（3）组装一个LSP报文分组，包含它刚获得的链路状态信息；（4）将LSP报文发送给网络中的所有其他路由器；（5）计算它到每个网络的最短路径。4.OSPF的设置方法（1）启动OSPF协议Router(config)#routerospfprocess-id注意：process-id为OSPF在本路由器内的进程号，可以在1～65535之间设置。（2）在与该路由器相连的网络中指定参与OSPF的子网，说明该子网属于哪一个OSPF路由区域。Router(config-router)#networknetworkwildcard-maskareaarea-id其中，network是子网号，wildcard-mask是反掩码，area-id是区域号。路由器将限制只能在相同区域内交换子网信息，不同区域间不交换路由信息。另外，区域0为主干OSPF区域。不同区域交换路由信息必须经过区域0。一般地，某一区域要接入OSPF0路由区域，该区域必须至少有一台路由器为区域边界路由器，即它既参与本区域路由又参与区域0路由。（3）OSPF区域间的路由信息汇聚如果区域中的子网是连续的，则区域边界路由器向外传播路由信息时，采用路由汇聚功能后，路由器就会将所有这些连续的子网聚合为一条路由传播给其他区域，则在其他区2域内的路由器看到这个区域的路由就只有一条。这样可以节省路由交换时所需的网络带宽。设置对某一特定范围的子网进行路由汇聚的命令是：Router(config-router)#areaarea-idrangerange-mask其中，range-mask是子网范围掩码。（4）指明网络类型。在需要收发OSPF路由信息的接口中，设置：Router(config-if)#ipospfnetwork{broadcastnon-broadcastpoint-to–mutlipoint}通常，DDN、帧中继和X.25属于非广播型的网络，即non-broadcast。(5）对于非广播型的网络连接，需指明相邻路由器的节点地址：Router(config-router)#neighborip-address通过以上配置的路由器，可以相互交换OSPF的路由信息。21.4实验环境与设备1．实验拓扑和环境假设校园网通过一台三层交换机连到校园网出口路由器，路由器再和校园外的另一台路由器连接。作适当配置，实现校园网内部主机与校园网外部主机的相互通信。本实验的网络设备由一台三层交换机和两台路由器相连构成，其连接方式如图21-1所示。路由器分别命名为R1和R2，路由器之间通过串口采用V.35DCE/DTE电缆连接，选择R1的S1/2端口作为DCE端口。S3750上划分有VLAN10和VLAN20，其中VLAN10用于连接校园网主机PC1，VLAN20用于连接R1。图21-1OSPF实验拓扑图PC1的IP地址和缺省网关分别为10.1.1.2和10.1.1.1，PC2的IP地址和缺省网关分别为10.4.1.2和10.4.1.1，网络掩码都是255.255.0.0。路由器和主机直连时，需要使用交叉线，但如果路由器的以太网接口支持MDI/MDIX，使用直连线也可以连通。2．实验设备S3550三层交换机――1台R1762或R2632路由器――2台V.35线缆――1根交叉线或直连线――根3Area0S3750PC2R1R2PC1S3550：VLAN10=10.1.1.1/16VLAN20＝10.2.1.1/16R1：f1/0：10.2.1.2/16S1/2：10.3.1.1/16R2：f1/0：10.4.1.1/16S1/2：10.3.1.2/16VLAN20f0/9S1/2S1/2VLAN10f1/0f1/03．PC机的地址如表21-1所示。表21-1各PC机IP地址分配主机IP地址子网掩码缺省网关PC110.1.1.2255.255.0.010.1.1.1PC210.4.1.2255.255.0.010.4.1.121.5实验步骤步骤1：对S3750进行配置，在配置好各端口IP地址后激活该端口。各端口IP地址如下：Vlan10：ip地址10.1.1.1，子网掩码255.255.0.0。Vlan20：ip地址10.2.1.1，子网掩码255.255.0.0。Router#contfRouter(config)#hostnameS3750S3750(config)#vlan10S3750(config-vlan)#vlan20S3750(config-vlan)#exitS3750(config)#intvlan10S3750(config-if)#ipaddress10.1.1.1255.255.0.0S3750(config-if)#noshutdownS3750(config-if)#exitS3750(config)#intvlan20S3750(config-if)#ipaddress10.2.1.1255.255.0.0S3750(config-if)#noshutdownS3750(config-if)#exit步骤2：在S3750上配置OSPF动态路由。S3750(config)#iproutingS3750(config)#routerospf1S3750(config-router)#network10.0.0.00.255.255.255area0S3750(config-router)#exit步骤3：对R1进行配置，在配置好各端口IP地址后激活该端口。各端口IP地址如下:f1/0：IP地址10.1.1.2，子网掩码255.255.0.0。s1/2：IP地址10.3.1.1，子网掩码255.255.0.0。s1/2端口的时钟频率都设置为64000。Router#contfRouter(config)#hostnameR1R1(config)#intf1/0R1(config-if)#ipaddress10.2.1.2255.255.0.0R1(config-if)#noshutdownR1(config-if)#exitR1(config)#ints1/24R1(config-if)#ipaddress10.3.1.1255.255.0.0R1(config-if)#clockrate64000R1(config-if)#noshutdownR1(config-router)#exit步骤4：在R1上配置OSPF动态路由。R1(config)#iproutingR1(config)#routerospf1R1(config-router)#network10.0.0.00.255.255.255area0R1(config-router)#exit步骤5：对R2进行配置，在配置好各端口IP地址后激活该端口。各端口IP地址如下:s1/2：ip地址10.3.1.2，子网掩码255.255.0.0。f1/0：ip地址10.4.1.1，子网掩码255.255.0.0。Router#contfRouter(config)#hostnameR2R2(config)#intf1/0R2(config-if)#ipaddress10.4.1.1255.255.0.0R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#exitR2(config)#ints1/2R2(config-if)#ipaddress10.3.1.2255.255.0.0R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#exit步骤6：在R2上配置OSPF动态路由。R2(config)#iproutingR2(config)#routerospf1R2(config-router)#network10.0.0.00.255.255.255area0R2(config-router)#exit步骤7：查看S3750的路由表。S3750#showiproute步骤8：查看R1的路由表。R1#showiproute步骤9：查看R2的路由表。R2#showiproute步骤10：测试PC机之间的连通性。测试两台PC机之间的连通性，结果表明可以ping通。【注意事项】1、在串口上配置时钟频率时，一定要在电缆DCE端的路由器上配置，否则链路不通。2、在申明直连网段时，注意要写该网段的反掩码。3、在申明直连网段时，必须指明所属的区域。521.6思考题和实训练习21.6.1思考题1．子网掩码与通配符掩码有什么区别和联系？2．OSPF路由协议的配置与RIP路由协议的配置有何不同？3．OSPF路由协议的配置最主要的部分是什么？4．验证R1、R2是否自动学习了其他网段的路由信息；如果学习不到其他网段的路由信息，什么原因？5．如果两台路由器OSPF设置不在同一个区域，是否能相互学习到对方的路由信息？21.6.2实训练习【实训背景描述】学校有新旧两个校区，每个校区是一个独立的局域网，为了使新旧校区能够正常相互通讯，共享资源。每个校区出口利用一台路由器进行连接，两台路由器间学校申请了一条2M的DDN专线进行相连，为了简化网管的管理维护工作，学校决定采用OSPF协议实现两校区路由互通。【实训内容】（1）在路由器R1、R2上配置接口的IP地址和R1串口上的时钟频率；（2）查看路由器生成的直连路由；（3）在路由器R1、R2上配置OSPF协议；（4）验证R1、R2是否自动学习了其他网段的路由信息；（5）将PC1、PC2主机默认网关分别设置为与路由器接口F1/0IP地址；（6）PC1、PC2主机之间可以互相通信。【实训拓扑图】621.7实验报告完成实训练习，并撰写实验报告。实验报告的内容包括：（1）实验目的（2）实验要求和任务（3）实验步骤（4）实验源码及注释（5）实验中未解决的问题（6）实验小结7',)