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计算机网络实训报告 耿丹

发布时间:2013-10-27 12:50:52  

北京工业大学耿丹学院

课程设计报告

计算机网络技术实训

专 业: 通信工程 姓 名:

学 号:

指导教师: 高 岩 日 期:

摘 要

摘 要

互联网的影响已然渗透到社会的各个方面。与此同时,互联网的发展也成为国家信息化和现代化建设的重要部分,并产生了重大的经济效益和社会效益。但由于目前的互联网是基于IPv4协议的,互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),缩写为IP地址(IP Adress),在Internet上,一种给主机编址的方式。常见的IP地址,分为IPv4与IPv6两大类。随着互联网的飞速发展,在实际应用中越来越多的暴露了不足之处,同时IPv6成为下一代互联网协议已经成为定局,然而从IPv4过渡到IPv6还需要很长一段时间。

本次主要研究为TCP/IP协议集,配置路由器的设置。当前,TCP/IP已经成为网际互连事实上标准,它不同于OSI的七层模型,TCP/IP使用更为简单的五层模型,它主要为网络设备提供数据通路的作用。

计算机网络课程设计是计算机及相关专业的实践环节之一,是学习完《计算机网络》课程后进行的一次全面的综合练习。其目的在于加深对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解,掌握组建计算机网络的基本技术,

特别是网络规划、路由器等网络设备的基本功能与选型以及网络应用服务器的基本配置,提高学生的应用能力和动手实践能力。

关键字:TCP/IP;GNS3;OSPF;BGP;EIGRP

Abstract

Abstract

The successful development of the Internet has brought great changes topeople's life, the impact of the Internet has penetrated into every aspect of society. At the same time, the

development of the Internet has become an important part of the national informatization and modernization, and producedgreat economic benefits and social benefits. But because the Internet is based on the IPv4 protocol, with the rapid development of the Internet, in practice more and more exposed the shortcomings, and IPv6 as the next generation Internet protocol has become a foregone conclusion, however, the transition from IPv4 toIPv6 also need a long time.

The purpose of this study is to research, TCP/IP protocol set, at present, TCP/IP has become the de facto standard Internet Interconnection, seven layer modelwhich is different from OSI, TCP/IP is used more in five layer model is simple, itmainly provides

data access to network devices.

Keywords: TCP/IP; GNS3

Key word: TCP/IP;GNS3

目 录

目录

目录 .......................................................................................................................................................... 1

第1章 概论 ............................................................................................................................................ 1

1.1 研究背景和内容 ........................................................................................................................... 1

第2章.GNS3简介 ................................................................................................................................... 1

2.1 GNS3 功能 ..................................................................................................................................... 1

2.2 GNS3 模块 ..................................................................................................................................... 1

3 OSPF ..................................................................................................................................................... 1

3.1 OSPF ............................................................................................................................................. 1

3.2为什么用OSPF协议 .................................................................................................................... 1

3.3.1OSPF的cost和metric值 ................................................................................................... 1

3.3.1 COST ...................................................................................................................................... 2

3.3.2 Metric .................................................................................................................................. 2

3.3.3 OSPF的Metric计算 ........................................................................................................... 2

4 BGP ....................................................................................................................................................... 1

4.1 BGP .............................................................................................................. 错误!未定义书签。

4.2为什么用BGP协议 ....................................................................................................................... 1

5 EIGRP ..................................................................................................................................................... 1

5.1 EIGRP ............................................................................................................................................ 1

5.2 为什么用EIGRP ........................................................................................................................... 1

第6章MPLS-VPN .................................................................................................................................... 1

6.1 概述 ............................................................................................................................................... 1

6.2配置MPLS步骤: ......................................................................................................................... 1

总结分析 .................................................................................................................................................. 1

参考文献 .................................................................................................................................................. 1

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第1章 概论

1.1 研究背景和内容

互联网的成功发展给人民的生活带来了重大的变化,互联网的影响已经渗透到社会的各个方面。与此同时,互联网的发展也成为国家信息化和现代化建设的重要部分,并产生了重大的经济效益和社会效益。但由于目前的互联网是基于IPv4,随着互联网应用的飞速增长,当前的互联网协议IPv4的缺点已经越来越突出。IPv6作为IETF确定的下一代互联网协议,有望彻底解决IPv4存在的问题,因此受到人们的关注。IETF从1992年就开始着手研究IPv6。目前IPv6的相关标准和产品已经逐渐成熟。随着3G、NGN等潜在业务需求的增长,IPv6的市场前景日趋看好。2003年,我国启动了基于IPv6的“下一代互联网示范网CNGI工程”,更使得IPv6成为了国内业界关注的焦点。IPv6成为下一代互联网协议已经成为定局,然而从IPv4过渡到IPv6还有很长的一段过程。

尽管目前我国已经开始了较大规模的IPv6网络建设,但IPv6业务的发展还将是个漫长的过程,IPv4向IPv6的过渡需要相当长的时间才能完成。在IPv6完全取代IPv4之前,两种协议不可避免地有很长一段共存期。因此,有必要制定相应的方案保证IPv4和IPv6的互操作性和平滑过渡。在这方面,IETF的IPv6过渡工作组已经提出了许多建议方案,并定义了多种IPv4/IPv6过渡技术,以实现IPv4向IPv6的过渡。这些技术各有不同的特点和适用场合。

本次主要是研究ipv4过渡到ipv6时,主要的三种过渡协议进行理论分析,然后对其中的隧道技术进行深入分析和研究,实验方面采用GNS3模拟器,导入C7200路由器进行模拟各种过渡情况,并且着重对ipv6过渡技术中的隧道技术进行重点分析和实验,采集结果数据,并对不同技术之间的结果进行数据比较。

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第2章.GNS3简介

2.1 GNS3 功能

GNS3是一款优秀的具有图形化界面可以运行在多平台(包括

Windows, Linux, and MacOS等)的网络虚拟软件。Cisco网络设备管理员或是想要通过CCNA,CCNP,CCIE等Cisco认证考试的相关人士可以通过它来完成相关的实验模拟操作。同时它也可以用于虚拟体验Cisco网际操作系统IOS或者是检验将要在真实的路由器上部署实施的相关配臵。

GNS3整合了如下的软件:

Dynamips:一款可以让用户直接运行Cisco系统(IOS)的模拟器 Dynagen:是Dynamips的文字显示前端 Qemu:PIX防火墙设备模拟器。

Winpcap:windows平台下一个免费,公共的网络访问系统。开发winpcap这个项目的目的在于为win32应用程序提供访问网络底层的能力。1.设计优秀的网络拓扑结构 2.模拟Cisco路由设备交换机和PIX防火墙等 3.仿真简单的Ethernet, ATM和帧中继交换机 4.能够装载和保存为Dynamips的配臵格式,也就是说对于使用dynamips内核的虚拟软件具有较好的兼容性 5.支持一些文件格式(JPEG, PNG, BMP and XPM)的导出 重要提示: 用户必须自行准备需要使用的IOS文件。

2.2 GNS3 模块

GNS3软件所支持的模块包括路由器C1700系列,C2600系列,C2961系列,C3600系列,C3700系列,C7200系列;Pix和asa系列防火墙;atm网桥,ethernet和atm系列交换机;qemu和virtualbox系列服务器以及用户主机等。

GNS3主界面分为四个主要区域。在最左边部分列出了支持的节点类型(node type),可以看到有不同平台的路由器图标、一个PIX防火墙、Ethernet交换机、ATM bridge、Frame relay交换机和一个Cloud(云)。 最右边部分提供了所创建网络拓扑的汇总信息,在创建复杂的网络拓扑时,拓扑汇总将帮助你更好的理解网络拓扑。

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第3章 OSPF

3.1 OSPF

1.Open Shortest Path First。

2.它是一种动态路由协议,国际标准,参考资料为RFC2328。

3.Link-State,基于链路状态的一种协议。

4.收敛快,带宽占用少,支持CLSM & CIDR。

5.三个版本:版本1咋实验室;版本2是为IPv4服务;版本3为IPv6服务。

6.Link-State:链路状态;对网络的认识来自于是发路由器,具有全局拓扑,在邻居间可靠传输(洪泛)LSA。

7.Distance-Vector:距离矢量;对网络的认识来自于直连邻居。简单但不可避免循环。 划分区域---减轻协议压力:通过区域限制LSA的不必要洪泛。

3.2为什么用OSPF协议

OSPF适用于较大的网络规模,把自治系统(AS)分为若干个区域,通过系统内外路由的不同处理,区域内和区域间路由的不同处理方法,减少网络数据量的传输。OSPF对应RIP的"距离",引入了"权"(metric)的概念。OSPF还把其他协议路由或者静态或核心路由作为AS外部路由引入,处理能力相当大。

3.3.1OSPF的cost和metric值

ospf的cost计算公式Metric=100000000/(带宽*1000) 计算实例:

Metric=100000000/(1544*1000)=64 (串口)OSPF因为是链路状态路由协议,所以里面有用的只有COST ---代价值是根据带宽和其他因所得到的而metrics被称作度量值(不同于RIP)是用来确定最优路由的实际上metric是包括cost的其中metrics除了cost还包括跳数、tick(链路延时)、负载、mtu、可靠性等等。

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3.3.1 COST

OSPF因为是链路状态路由协议,所以里面有用的只有COST ---代价值 是根据带宽和其他因所得到的 而metrics被称作度量值(不同于RIP)是用来确定最优路由的 实际上metric是包括cost的

其中metrics除了cost还包括跳数、tick(链路延时)、负载、mtu、可靠性等等

3.3.2 Metric

Metric为路由指定所需跃点数的整数值(范围是1~9999),它用来在路由表里的多个路由中选择与转发包中的目标地址最为匹配的路由。所选的路由具有最少的跃点数。跃点数能够反映跃点的数量、路径的速度、路径可靠性、路径吞吐量以及管理属性

3.3.3 OSPF的Metric计算

1.带宽:10的7次方除以源和目标之间最低的带宽乘以256

2.延迟(delay):接口的累积延迟乘以256,单位是微秒

3.可靠性(reliability):根据keepalive而定的源和目的之间最不可靠的可靠度的值 (数字越大越可靠)

4.负载(loading):根据包速率和接口配置带宽而定的源和目的之间最不差的负载的值

5.最大传输单元(MTU):路径中最小的MTU.MTU包含在EIGRP的路由更新里,但是一般不参与EIGRP度的运算

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第4章 BGP

4.1为什么用BGP协议

服务器只需要设置一个IP地址,最佳访问路由是由网络上的骨干路由器根据路由跳数与其它技术指标来确定的,不会对占用服务器的任何系统资源。服务器的上行路由与下行路由都能选择最优的路径,所以能真正实现高速的单IP双线访问。

由于BGP协议本身具有冗余备份、消除环路的特点,所以当IDC服务商有多条BGP互联线路时可以实现路由的相互备份,在一条线路出现故障时路由会自动切换到其它线路。 使用BGP协议还可以使网络具有很强的扩展性可以将IDC网络与其他运营商互联,轻松实现单IP多线路,做到所有互联运营商的用户访问都很快。这个是双IP双线无法比拟的。

虽然BGP方案是最好的解决方案但由于此方案需要IDC提供商的设备投入与带宽投入方面较大并且技术上较为复杂,所以目前国内采用此方案仅限于实力较强的专业IDC服务商。

综上所述,以上各种双线实现的方式各有优缺点,双IP双线成本较低,但网络不够稳定并且占用大量的服务器资源,普通单IP双线路只是实现了部分双线路的效果所以访问速度不佳,CDN方式对静态网页效果很好但对交互性很强的网页效果不太理想,BGP单IP双线路解决了以上所有的问题是最好的实现方式但国内采用此种方案的IDC服务商较少,如果能将BGP单IP双线与CDN加速结合起来将会是最优的解决方案。目前全国已有不少合用BGP技术方案的数据中心,但大多为特殊客户提供服务,很少有针对普通用户和IDC商的机房。

4.2 EBGP与IBGP

它是用于在自治网络中网关主机(每个主机有自己的路由)之间交换路由信息的协议,它使管理员能够在已知的路由策略上配置路由加权,可以更方便地使用无级内部域名路由(CIDR),它是一种在网络中可以容纳更多地址的机制,它比外部网关协议(EGP)更新。BGP4经常用于网关主机之间,主机中的路由表包括了已知路由的列表,可达的地

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址和路由加权,这样就可以在路由中选择最好的通路了。BGP在局域网中通信时使用内部BGP(IBGP),因为IBGP不能很好工作。

1、IBGP之间是TCP连接,也就意味着IBGP邻居采用的是逻辑连接的方式,两个IBGP连接不一定存在实际的物理链路。所以需要有IGP来提供路由,以完成BGP路由的递归查找。

2、BGP协议本身实际上并不发现路由,BGP将路由发现的工作全部移交给了IGP协议,它本身着重于路由的控制。因此,如果没有IGP,那么BGP也就毫无用处了。 EBGP与IBGP的区别:

1、路由环路的避免措施不一样,IBGP强制规定ibgp speaker不允许把从一个ibgp邻居学习到的前缀传递给其它ibgp邻居,因此IBGP要求逻辑全连接。EBGP没有这样的要求,EBGP对路由环路的避免是通过AS_PATH属性来实现的。

2、使用的BGP属性不同,例如IBGP可以传递LOCAL_PREF(本地优先属性),而EBGP不行。

3、IBGP有同步的要求,而EBGP没有同步的要求

4、IBGP不需要IBGP邻居之间有物理连接,只需要逻辑连接即可,而EBGP下一般情况下都要求EBGP邻居之间存在物理连接

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第5章 EIGRP

5.1 EIGRP

EIGRP: Enhanced Interior Gateway Routing Protocol 即 增强内部网关路由线路协议。也翻译为加强型内部网关路由协议。 EIGRP是Cisco公司的私有协议。Cisco公司是该协议的发明者和唯一具备该协议解释和修改权的厂商。 EIGRP结合了链路状态和距离矢量型路由选择协议的Cisco专用协议,采用弥散修正算法(DUAL)来实现快速收敛,可以不发送定期的路由更新信息以减少带宽的占用,支持Appletalk、IP、Novell和NetWare等多种网络层协议。

5.2 为什么用EIGRP

通过发送和接收Hello包来建立和维持邻居关系,并交换路由信息;

采用组播(224.0.0.10)或单播进行路由更新;

EIGRP的管理距离为90或170;

采用触发更新,减少带宽占用;

支持可变长子网掩码(VLSM),默认开启自动汇总功能;

支持IP、IPX和AppleTalk等多种网络层协议;

对每一种网络协议,EIGRP都维持独立的邻居表、拓扑表和路由表;

EIGRP使用Diffusing Update算法(DUAL)来实现快速收敛并确保没有路由环路; 存储整个网络拓扑结构的信息,以便快速适应网络变化;

10.支持等价和非等价的负载均衡;

11.使用可靠传输协议(RTP)保证路由信息传输的可靠性。

12.无缝连接数据链路层协议和拓扑结构,EIGRP不要求对OSI参考模型的2层协议进行特别的配置。

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第6章MPLS-VPN

6.1 概述

以下面一张图为拓朴,详细介绍配置MPLS_VPN,其中R1、R2、R3上均已配置loopback0,地址分别为1.1.1.1/32,2.2.2.2/32,3.3.3.3/32,并且已经配置好OSPF,让MPLS区域内所有直连接口和loopback口互通。

6.2配置MPLS步骤:

说明:因为MP-BGP是配置MPLS_VPN的必须协议,在开始配置MPLS_VPN之前,应该先将MPLS区域的相关接口实现标签交换,如各自的直连口,loopback口均可看见已经通过标签进行交换。

配置MPLS_VPN时,需要在边缘路由器R1和R3之间使用MP-BGP协议,我们使用路由器的loopback口作为源地址来建立邻居,首先测试双方loopback口已经实现标签交换。

r1#traceroute 3.3.3.3

Type escape sequence to abort. Tracing the route to 3.3.3.3

1 12.1.1.2 [MPLS:Label17 Exp 0]104 msec 120 msec 140 msec

2 23.1.1.3 72 msec * 112 msec

r1#

r3#traceroute 1.1.1.1

Type escape sequence to abort.

Tracing the route to 1.1.1.1

1 23.1.1.2 [MPLS: Label 16 Exp 0]100 msec 140 msec 196 msec

2 12.1.1.1 160 msec * 224 msec

r3#

在R1上配置普通BGP:

r1(config)#router bgp 100

r1(config-router)#neighbor 3.3.3.3 remote-as 100

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r1(config-router)#neighbor 3.3.3.3 update-source loopback 0

在R2上配置普通BGP:

r3(config)#router bgp 100

r3(config-router)#neighbor 1.1.1.1 remote-as 100

r3(config-router)#neighbor 1.1.1.1 update-source loopback 0

(1) R1上确认与R3的普通BGP邻居关系已建立:

r1#sh ip bgp summary

BGP router identifier 1.1.1.1, local AS number 100

BGP table version is 1, main routing table version 1

Neighbor V AS MsgRcvd MsgSent TblVer InQ OutQ Up/Down State/PfxRcd 3.3.3.3 4 100 3 3 1 0 0 00:00:51 0

r1#

(4)在R3上确认与R1的普通BGP邻居关系已建立:

r3#sh ip bgp summary

BGP router identifier 3.3.3.3, local AS number 100

BGP table version is 1, main routing table version 1

Neighbor V AS MsgRcvd MsgSent TblVer InQ OutQ Up/Down State/PfxRcd1.1.1.1 4 100 4 4 1 0 0 00:01:07 0 r3#

总 结 总 结

参考文献

参考文献

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[4]王相林.IPv6核心技术[M].科学出版社.2009年1月.

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