计算机网络课程设计基于OSPF路由协议的网络互连.docx
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计算机网络课程设计基于OSPF路由协议的网络互连
课程设计报告
课程名称：
计算机网络
设计题目：
基于OSPF路由协议的网络互连
系别：
计算机与信息工程学院
专业：
网络工程
组别：
第五组
起止日期:
2012年12月26日~2013年1月5日
指导教师:
计算机科学与技术系二○一二年制
课程设计题目
基于OSPF路由协议的网络互连
组长
学号
班级
2011级网络工程
（1）班
系别
计算机与信息工程学院
专业
网络工程
组员
指导教师
刘进军
课程设计目的
（1）掌握子网划分，路由原理等网络基本知识。
（2）掌握OSPF协议的基本配置。
（3）掌握基本的组网方法，利用OSPF协议互联5个独立的局域网。
课程设计所需环境
CiscoPacketTracer
课程设计任务要求
利用OSPF协议互连5个独立的局域网，基于PacketTracer实现网络功能
课程设计工作进度计划
序号
起止日期
工作内容
分工情况
1
商讨问题的解决路径和初步实施方案。
2
划分子网和画出初步拓扑图。
3
路由器和交换机的配置。
4
进一步完善拓扑图
5
3
完成课程设计实验报告，并作出分析。
指导教师签字：
年月日
教研室审核意见：
教研室主任签字：
年月日
课程设计任务书
课程设计主要内容
1引言
本课程设计是为了让同学们了解学习计算机网络的作用和意义。
通过课程设计，掌握路由器接口IP地址配置以及OSPF路由协议的配置。
培养我们在网络实践中的能力，和团队合作的能力。
1.2课程设计背景
网络的发展离不开路由协议，OSPF路由协议是一种典型的链路状态的路由协议，一般用于同一个路由域内。
在这里，路由域是指一个自治系统，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。
在这个自治系统中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个自治系统结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。
作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（LinkStateAdvertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。
运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。
OSPF路由协议支持路由验证，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OSPF可以对不同的区域定义不同的验证方式，提高网络的安全性，因此，OSPF路由协议应用非常广泛。
1.3课程设计主要内容
路由选择协议可以将分布在不同地理位置的局域网连接成一个较大的网络。
利用OSPF协议互连5个独立的局域网，且每个局域网的计算机数量分别为10台、7台、25台、31台、62台，将每个局域网作为一个独立的子网；整个网络可用私有地址段为192.168.0.0/24，利用VLSM技术划分子网；每个子网分别连接一个路由器，5个路由器依次连接成环状，路由器间使用OSPF路由协议选择路径，并基于PacketTracer实现网络功能。
2需求分析
2.1实验环境
安装了模拟软件CiscoPacketTracer的计算机
2.2设计思路
利用OSPF协议互连5个单独成立的局域网，将每个局域网划分为一个独立的子网。
然后将5个路由器连成环状，由于拓扑为环形，没有层次之分，依次配置每一个路由器，拓扑主干如2-1所示：
图2-1拓扑主干图
2.3设计要求
利用OSPF协议互连6个独立的局域网，其中有4个局域网属于区域0,2个局域网属于区域1，区域0的计算机数量分别为10台、7台、25台、62台，将每个局域网作为一个独立的子网，网络可用私有地址段为192.168.0.0/24，区域1的计算机数量为31台、62台，网络可用私有地址段为192.168.1.0/24。
利用VLSM技术划分子网；每个子网分别连接一个路由器，区域0有5个路由器依次连接成环状，区域1和区域0的一个路由器相连，3个路由器连成环，路由间使用OSPF路由协议选择路径。
3概要设计
设计流程:
（1）根据需求划分子网；
（2）构造网络图谱图；
（3）配置路由器；
（4）查看路由；
（5）设计测试；
3.2OSPF路由协议的原理与配置
OSPF路由协议的原理
OSPF（OpenShortestPathFirst）是一个内部网关协议（InteriorGatewayProtocol,简称IGP），用于在单一自治系统（autonomoussystem,AS）内决策路由。
与RIP相对，OSPF是链路状态路有协议，而RIP是距离向量路由协议。
我们通过图3.2来概括网络互联主要的四种抽象模型。
图中，抽象模型Model1表示路由器的一个以太网接口不连接其他路由器，只连接了一个以太网段。
此时，对于运行OSPF的路由器R1，只能识别本身，无法识别该网段上的设备（主机等）；抽象模型Model2表示路由器R1通过点对点链路（如PPP、HDLC等）连接一台路由器R2；抽象模型Model3表示路由器R1通过点对多点（如FrameRelay、X.25等）链路连接多台路由器R3、R4等，此时路由器R5、R6之间不进行互联；抽象模型Model4表示路由器R1通过点对多点（如FrameRelay、X.25等）链路连接多台路由器R5、R6等，此时路由器R5、R6之间互联。
以上抽象模型着重于各类链路层协议的特点，而不涉及具体的链路层协议细节。
该模型基本表达了当前网络链路的连接种类。
对于抽象模型Model1（以太网链路），使用LinkID（连接的网段）、Data（掩码）、Type（类型）和Metric（代价）来描述。
此时的LinkID即为路由器R1接口所在网段，Data为所用掩码，Type为3，Metric为代价值。
对于抽象模型Model2（点对点链路），先使用LinkID（连接的网段）、Data（掩码）、Type（类型）和Metric（代价）来描述接口路由，以上各参数与Model1相似。
接下来描述对端路由器R2，四个参数名不变，但其含义有所不同。
此时LinkID为路由器R2的RouterID，Data为路由器R2的接口地址，Type为1（Router），Metric仍为代价值。
对于抽象模型Model3（点对多点链路，不全连通），先使用LinkID（连接的网段）、Data（掩码）、Type（类型）和Metric（代价）来描述接口路由，以上各参数与Model1相似。
接下来分别描述对端路由器R3、R4的方法，与在Model2中描述R2类似。
对于抽象模型Model4（点对多点链路，全连通），先使用LinkID（网段中DR的接口地址）、Data（本接口的地址）、Type（类型）和Metric（代价）来描述接口路由。
此时Type值为2（Transnet），然后是本网段中DR（指定路由器）描述的连接通告。
路由器在通报其获知的链路状态（即上面所述的参数）前，加上LSA头（LinkStateAdvertisementHead），从而生成LSA（链路状态广播）。
到此，路由器通过LSA完成周边网络的拓扑结构描述，并发送给网络中的其他路由器。
图3-2路由协议原理图
OSPF路由协议的配置
OSPF路由协议配置中的全局设置的有关命令如表3-3：
表3-3全局设置的命令表
任务
命令
指定使用OSPF协议
routerospfprocess-id1
指定与该路由器相连的网络
networkaddresswildcard-maskareaarea-id2
指定与该路由器相邻的节点地址
neighborip-address
OSPF路由进程process-id必须指定范围在1-65535，多个OSPF进程可以在同一个路由器上配置，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。
process-id只在路由器内部起作用，不同路由器的process-id可以不同。
wildcard-mask是子网掩码的反码,网络区域IDarea-id在0-4294967295内的十进制数，也可以是带有IP地址格式的x.x.x.x。
当网络区域ID为0或.0时为主干域。
不同网络区域的路由器通过主干域学习路由信息。
4详细设计
4.1子网的划分
利用OSPF协议互连6个独立的局域网，由于每个局域网的计算机数量分别为10台、7台、25台、62台、31台、62台，将每个局域网作为一个独立的子网，区域0的网络用私有地址段为192.168.0.0/24，区域1网络用私有地址段为192.168.1.0/24；利用VLSM技术划分子网，划分结果如表：
表4-1区域0的子网划分
子网名
主机数
划分子网IP地址
子网IP地址范围
LAN0
10台计算机
192.168.0.1—
LAN1
7台计算机
192.168.0.17—
LAN2
25台计算机
192.168.0.33—
LAN3
62台计算机
—
表4-2区域1的子网划分
子网名
主机数
划分子网IP地址
子网IP地址范围
LAN4
31台计算机
—
LAN5
62台计算机
/26
—
4.2网络拓扑图的设计
区域0：
5个路由器R0、R1、R2、R3、R4连接成一个环，区域1:
3个路由器互联成环，
每一个路由器的接口IP如表4-2所示：
表4-3区域0的路由器的接口IP
路由器名
F0/0接口IP
S0/0接口IP
S0/1接口IP
R0
R1
S0
R2
R3
R4
区域1的路由表：
表4-4区域1的路由器的接口IP
路由器名
F0/0接口IP
F0/1接口IP
S0/0接口IP
R3
F0/0:
192.168./28
F0/1:
192.168./28
R5
F0/0:
192.168./28
F0/1:
192.168.
S0/0:
192.168./27
R6
F0/0:
192.168./26
F0/1:
192.168./28
S0/0:
192.168./27
利用DNS服务器实现域名解析进而访问web服务器；
网络拓扑图如图4-3:
图4-1网络拓扑图
⑴路由器R0的配置信息：
hostnameR0//将路由器命名为R0
interfaceFastEthernet0/0
//对接口F0/0分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceFastEthernet0/1//对接口F0/1分配IP地址
noipaddress//删除接口F0/1分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
shutdown//激活接口
interfaceSerial0/0//对接口S0/0分配IP地址
clockrate64000//设置时钟频率
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
clockrate64000//设置时钟频率
routerospf1//启动ospf进程
log-adjacency-changes
//,反码为.15ospf区域为骨干区域area0
network192.168.0.0.15area0
network192.168.0.192.3area0
network192.168.0.208.3area0
ipclassless
linecon0
linevty04
login
⑵路由器R1的配置信息：
hostnameR1//将路由器命名为R1
interfaceFastEthernet0/0//对接口F0/0分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceFastEthernet0/1//对接口F0/1分配IP地址
noipaddress//删除接口F0/1分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
shutdown//激活接口
interfaceSerial0/0//对接口S0/0分配IP地址
ipaddress192.168.0.205
clockrate64000
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
ipaddress192.168.0.210
routerospf1//启动ospf进程
log-adjacency-changes
network192.168.0.208.3area0
network192.168.0.204.3area0
network192.168.0.16.15area0
linecon0
linevty04
login
⑶路由器R2的配置信息：
hostnameR2//将路由器命名为R2
interfaceFastEthernet0/0//对接口F0/0分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceFastEthernet0/1//对接口F0/1分配IP地址
noipaddress//删除接口F0/1分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
shutdown
interfaceSerial0/0//对接口S0/0分配IP地址
6
clockrate64000//设置时钟频率
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
ipaddress192.168.0.201
routerospf1//启动ospf进程
log-adjacency-changes
network192.168.0.204.3area0
network192.168.0.208.3area0
network192.168.0.321area0
linecon0
linevty04
login
⑷路由器R3的配置信息：
hostnameR3//对路由器R3进行命名
interfaceFastEthernet0/0//对接口F0/0分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceFastEthernet0/1//对接口F0/1分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceSerial0/0//对接口S0/0分配IP地址
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
clockrate64000//设置时钟频率
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
log-adjacency-changes
network192.168.0.200.3area0
network192.168.0.196.3area0
network192.168.1.0.15area1
network192.168.1.16.15area1
ipclassless
linecon0
linevty04
login
⑸路由器R4的配置信息：
hostnameR4//将路由器命名为R4
interfaceFastEthernet0/0//对接口F0/0分配IP地址
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceFastEthernet0/1//对接口F0/1分配IP地址
noipaddress
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
shutdown
interfaceSerial0/0//对接口S0/0分配IP地址
ipaddress192.168.0.194
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
ipaddress192.168.0.198
clockrate64000//设置时钟频率
routerospf1//启动ospf进程
log-adjacency-changes
network192.168.0.128.63area0
network192.168.0.192.3area0
network192.168.0.196.3area0
linecon0
linevty04
Login
⑹路由器R11的配置信息：
hostnameR11//对R11进行命名
interfaceFastEthernet0/0
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceFastEthernet0/1
duplexauto//双工的协商模式为自动
speedauto//速率为协商模式为自动
interfaceSerial0/0//对接口S0/0分配IP地址
interfaceSerial0/1//对接口S0/1分配IP地址
noipaddress
shutdown
routerospf1//启动ospf进程
log-adjacency-changes
network192.168.1.16.15area1
network192.168.1.32.31area1
network192.168.1.128.63area1
ipclassless
linecon0
linevty04
login
interfaceFastEthernet0/2
switchportaccessvlan2//划分vlan2
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/3
switchportaccessvlan3//划分vlan3
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/4
switchportaccessvlan4//划分vlan4
switchportmodetrunk
5调试与操作说明
5.1查看路由
利用路由显示命令showiproute，依次查看每一个路由器的路由信息。
路由器R3的路由表如图5-1：
图5-1路由器R3的路由表
路由器R4的路由表如图5-2：
图5-2路由器R4的路由表
路由器R10的路由表如图5-2
图5-3路由器R10的路由表
路由器R11的路由表如图5-2
图5-4路由器R11的路由表
5.2使用CiscoPacketTracer调试与模拟
故障测试
⑴配置故障测试，由于配置错误，导致路由器没有选择最优路径，测试结果，如下图所示：
图5-5配置故障测试图
由于R2的ospf的配置错误，导致了路径选择错误，系统没有选择最优路径。
⑵人为故障测试
图5-6人为故障测试图
在修改好ospf配置错误之后，我们测试成功了，在人为的操作下，删除了一条最短路径，系统自动的选择了剩下的唯一的一条路径。
测试各个PC机是否能Ping通
测试PC0是否能Ping通，测试结果如图5-7
图5-7测试PC0是否能Ping通
测试PC1是否能Ping通，测试结果如图5-8：
图5-8测试PC1是否能Ping通
测试PC2是否能Ping通，测试结果如图5-9：
图5-9测试PC2是否能Ping通
测试PC3是否能Ping通，测试结果如图5-10：
图5-10测试PC3是否能Ping通
测试PC4是否能Ping通，测试结果如图5-11：
图5-11测试PC4是否能Ping通
测试PC5是否能Ping通，测试结果如图5-12：
图5-12测试PC4是否能Ping通
使用CiscoPacketTracer进行模拟，如图5-13所示：
图5-13模拟发信过程
通过利用CiscoPacketTracer模拟的方法，依次测试每一台计算机之间的通信，测试结果如图5-14：
图5-14利用CiscoPacketTracer测试结果
DNS域名解析测试
PC3的IP配置：
图5-15IP配置图
服务器的DNS配置如图所示：
图5-16服务器DNS配置图
通过DNS域名解析可以在PC3机上访问网页c:
\，PC3首先通过Server1域名解析，找到了地址，返回给PC3，再查找路由器找到最短路径，访问Server0，测试结果如下图所示：
图5-17测试结果图
6结束语
此次的课程设计我们较为快速的完成了，这与各个组员之间密不可分的合作是分不开的，团队之间的合作使得我们的课程设计相对的做的还是比较成功的，有许多的地方，大家一起想点子，想办法，是的一切的问题也因此迎刃而解，当然这一些还是与老师平时教诲我们的东西是不可分，这次的ospf设计中，我们先是上网查询大量的ospf设计成功的实例进行参考，再在网络上学习利用CiscoPacketTracer的合理使用，怎样才能完美的运行，在制作拓扑图的时候，我们也明确的分工，将其分为画图，连接，配置，运行，测试，四大部分，一些细节性的工作都是由大家一起来完成的。
所以这次课程设计，感谢我们做友好的组员，我们一起的努力才换回现在的成果，谢谢你们。
参考文献
[1]谢希仁.计算机网络[J].第五版.北京:
电子工业出版社，2008年1月
[2]陈国君.计算机网络实验教程[J].北京:
清华大学出版社，2008年11月
致谢
在此感谢我们的戴支祥老师，在课程设计中对我们的帮助，以及平时
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