课程设计RIP路由协议的设计与实现

1、i纟乂咪乂蓉课程设计课程设计（论文）RIP路由协议的设计与实现院（系）名称电子与信息工程学院专业班级学号学生姓名指导教师起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室:课程设计论文任务串 路 O 自含行Ea亠司 ， MVVRPt界22334455 计 外交能 真 设 口 由与 的性 仿指导教师评语及成绩日月 绩?:年 指成辩成轨 时 成 平 总注：平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。RIP协议是一种内部网管协议（IGP），是一种动态路由选择协议，用于自治 系统（AS）内的路由信息的传递。RIP协议基于距离矢量算法（DistanceVectorAlgor

2、ithms），使用“跳数”（即metric）来衡量到达目标地址的路 由距离。这种协议的路由器只关心自己周围的世界，只与自己相邻的路由器交换 信息，范围限制在15跳（15 度）之内，再远，它就不关心了。 RIP应用于OSI网 络七层模型的应用层。各厂家定义的管理距离（AD，即优先级）如下：华为定义 的优先级是100，华三定义优先级是100，思科定义的是120。随着OSPF和IS-IS的出现，许多人认为RIP已经过时了。但事实上RIP也有它 自己的优点。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，并且RIP还在大量使用中。但RIP也有明显的不足，即当有多个网络时会出 现环路问

3、题。为了解决环路问题，IETF提出了分割范围方法，即路由器不可以通 过它得知路由的接口去宣告路由。分割范围解决了两个路由器之间的路由环路问 题，但不能防止3个或多个路由器形成路由环路。触发更新是解决环路问题的另 一方法，它要求路由器在链路发生变化时立即传输它的路由表。这加速了网络的 聚合，但容易产生广播泛滥。总之，环路问题的解决需要消耗一定的时间和带宽。 若采用RIP协议，其网络内部所经过的链路数不能超过 15,这使得RIP协议不适 于大型网络。关键词：RIP协议；网络；路由器AbstractRIP protocol is an internal gateway protocol (IGP),

4、 which is a kind of dynamic routing protocol, which is used to transfer the routing information in the autonomous system (AS). RIP protocol based on dista nee vector algorithm (Dista nceVectorAlgorithms), using the hop coun t (that is, metric) to measure the dista nee to reach the dest in ati on add

5、ress of the rout ing dista nee. This protocol router on ly cares about the world around them, and their adjace nt routers excha nge information, the scope of the 15 jump (15 degrees), and then far, it does not care. Application layer of RIP applied to seven layer model of OSI network. Each manufactu

6、rer defines the management distance (AD, that is, the priority) is as follows: the priority of HUAWEI defi ni tion is 100, the defi ni tion of Chi na three priority is 100, CISCO is defi ned by 120.With the appearance of OSPF and IS-IS, many people think that RIP is out of date. But in fact RIP also

7、 has its own advantages. For small networks, RIP is small, easy to con figure, man age, and impleme nt, and RIP is still being used in a large nu mber of uses. But RIP also has obvious shortco min gs, that is, whe n there are multiple n etworks will appear loop problem. In order to solve the loop pr

8、oblem, IETF proposes a partition method, that is, the router can not know the route through the in terface to declare the route. The split range solves the rout ing loop problem betwee n the two routers, but can not prevent the 3 or more routers from forming a routing loop. Trigger update is ano the

9、r way to solve the loop problem, which requires the router to tran smit its routi ng table when the link is changed. This accelerates the aggregation of the network, but it is prone to broadcast flooding. In short, the solution of the loop problem needs to con sume a certa in amount of time and ban

10、dwidth. If the RIP protocol is adopted, the number of links in the network can not be more than 15, which makes the RIP protocol not suitable for large n etworks.Key words : RIP protocol; intern al; Router第1章绪论11.1 RIP路由协议开发背景11.2 RIP路由协议的设计内容及要求 1第2章需求分析22.1调研情况22.2模块划分22.3 RIP路由协议的特性 32.4系统的需求分析 4

11、第3章RIP路由协议的设计53.1 RIP路由协议的设计原理 53.2 RIP路由协议的功能描述与模块划分 5第4章RIP路由协议的详细设计与编码 64.1 RIP路由协议的网络拓扑图 64.2 RIP路由协议的编码 6第5章设计过程关键问题及其解决办法 125.1如何实现广播本地路由及更新动态更新路由表 125.2如何在网络拓扑结构改变后实现动态更新维护路由表 12第6章程序设计结果界面演示 13第7章总结15参考文献16第1章绪论1.1 RIP路由协议开发背景RIP （Routi ng In formation Protocols,路由信息协议）是应用较早、使用较普遍的IGP （Inter

12、ior Gateway Protocol,内部网关协议），适用于小型同类网络，是典型的距离矢 量（distance-vecto）协议。RIP把每经过一个路由器称为经过了一跳，而每经过一跳，RIP就会将他的度量值（metric）力卩1，这样的话，跳数越多的则路径越长，而 RIP会优先选择一条到达目标 网络跳数少的路径，他支持的最大跳数是 15跳，超过则被认为是不可达。RIP在构造路由表时会使用到3种计时器：更新计时器、无效计时器、刷新计时器。 它让每台路由器周期性地向每个相邻的邻居发送完整的路由表。路由表包括每个网络或 子网的信息，以及与之相关的度量值。1.2 RIP路由协议的设计内容及要求设计

13、内容完成交换式以太网的拓扑结构设计，至少包含2台以上路由器（含串口）以及交换机，完成设备选型。规划IP地址以及VLAN划分，进行路由器及交换机的配置。配置 路由器信息，必须包括RIP路由协议的配置。与外网连接部分可以自行设计。不同网络 间通过RIP协议进行路由信息的交换，从而实现互连互通。性能指标及技术要求1、在Cisco Packet Trace中完成程序的编写与仿真；包括设计程序，仿真界面， 网络连通性测试等。2、分析设计要求，构建总体设计方案。3、给出相关设备工作原理、系统设计说明。4、完成系统配置与仿真结果分析说明。5、按照要求完成设计报告。第2章需求分析2.1调研情况使用R I P报

14、文中列出的项，RIP主机可以彼此之间交流路由信息。这些信息存储 在路由表中，路由表为每一个知道的、可达的目的地保留一项。每个目的地表项是到达 那个目的地的最低开销路由。注意每个目的地的表项数可以随路由生产商的不同而变化。生产商可能选择遵守规范，也可以对标准进行他们认为合适的“强化”。所以，用户很可能会发现某个特殊商 标的路由器为每一个网络中的目的地存储至多4条相同费用的路由。每个路由表项包括以下各域：目的IP地址域距离-向量度量域下一跳IP地址域路由变化标志域路由计时器域注意虽然RFC 1058是一个开放式标准，能支持大量互连网络地址结构，然而它是 由IETF设计用于In ternet中自治系

15、统内的协议。如此，使用这种形式RIP的自然是网络 互联协议。2.2模块划分1. 目的IP地址任何路由表中所包含的最重要信息是到所知目的地的I P地址。一旦一台RIP路由器收到一个数据报文，就会查找路由表中的目的I P地址以决定从哪里转发那个报文。2. 度量标准域路由表中的度量域指出报文从起始点到特定目的地的总耗费。路由表中的度量是从路由器到特定目的地之间网络链路的耗费总和。3. 下一跳IP地址域下一跳IP地址域包括至目的地的网络路径上下一个路由器接口的IP地址。如果目的IP地址所在的网络与路由器不直接相连时，路由器表中才出现此项。4. 路由变化标志域路由变化标志域用于指出至目的I P地址的路由

16、是否在最近发生了变化。这个域是 重要的，因为R I P为每一个目的I P地址只记录一条路由。5. 路由计时器域有两个计时器与每条路由相联系，一个是超时计时器，一个是路由刷新计时器。这 些计时器一同工作来维护路由表中存储的每条路由的有效性。2.3 RIP路由协议的特性（1）路由信息更新特性：路由器最初启动时只包含了其直连网络的路由信息，并且其直连网络的metric值为1, 然后它向周围的其他路由器发出完整路由表的RIP请求（该请求报文的“ IP地址”字段为）。路由器根据接收到的RIP应答来更新其路由表，具体方法是添加新的 路由表项，并将其metric值加1。如果接收到与已有表项的目

17、的地址相同的路由信息， 则分下面三种情况分别对待：第一种情况，已有表项的来源端口与新表项的来源端口相 同，那么无条件根据最新的路由信息更新其路由表；第二种情况，已有表项与新表项来 源于不同的端口，那么比较它们的metric值，将metric值较小的一个最为自己的路由表 项；第三种情况，新旧表项的 metric值相等，普遍的处理方法是保留旧的表项。路由器每30秒发送一次自己的路由表（以RIP应答的方式广播出去）。针对某一 条路由信息，如果180秒以后都没有接收到新的关于它的路由信息，那么将其标记为失 效，即metric值标记为16。在另外的120秒以后，如果仍然没有更新信息，该条失效 信息被删除

18、。（2）RIP版本1对地址的处理RIP版本1不能识别子网网络地址，因为在其传送的路由更新报文中不包含子网掩 码，因此RIP路由信息要么是主机地址，用于点对点链路的路由；要么是 A、B、C类 网络地址，用于以太网等的路由；另外，还可以是，即缺省路由信息。（3）计数到无穷大A路由器会将针对目标网络 C的路由表项的metric值置为16，即标记为目标网络 不可达，并准备在每30秒进行一次的路由表更新中发送出去，如果在这条信息还未发 出的时候，A路由器收到了来自B的路由更新报文，而B中包含着关于C的metric为2 的路由信息，根据前面提到的路由更新方法，路由器A会错误的认为有一条通过B

19、路由器的路径可以到达目标网络C，从而更新其路由表，将对于目标网络C的路由表项的 metric值由16改为3，而对于的端口变为与B路由器相连接的端口。很明显，A会将该 条信息发给B，B将无条件更新其路由表，将 metric改为4;该条信息又从B发向A， A将metric改为5最后双发的路由表关于目标网络C的metric值都变为16，此时， 才真正得到了正确的路由信息。这种现象称为“计数到无穷大”现象，虽然最终完成了 收敛，但是收敛速度很慢，而且浪费了网络资源来发送这些循环的分组。2.4系统的需求分析1. 实现一个RIP路由协议的原型系统。2. 广播发布本地节点的路由信息。3. 其它节点接收信息并

20、选择最优路径。4. 支持最大不超过15跳的特性。5. 动态支持网络拓扑结构的变化（如增加路由节点）第3章RIP路由协议的设计3.1 RIP路由协议的设计原理RIP协议是动态路由协议，其运行至路由器中，而路由器是运行路由协议软件的专 用硬件，它的主要功能可以分成两部分：路由选择和分组转发。其中路由选择是基础。 一个路由器对到来的每一个分组先选择合适的路由，然后才能依据此路由进行正确的转 发，本次课程设计就是设计有着广泛的使用范围的动态路由协议RIP协议体统原型。它是距离向量协议中的一种，属于内部网关协议。运行协议的相邻路由器通过彼此之间交 换路由信息RIP的距离向量，从而知道网络的连接情况，实现

21、各个网络之间的连通，这 也是距离向量名称的由来。（Distanee Vecto）运行协议的每个路由器都要维护一张自己 的路由RIP表，该路由表是相应于与它直接相联和通过路由器相连的网络连接情况而动 态变化的。因此协议属于动态路由协 RIP议。路由器根据路由表对发给它的包进行转发， 从而实现IP路由功能。3.2 RIP路由协议的功能描述与模块划分本设计实现的RIP路由协议的原型系统功能主要包括，一：初始化每个路由器的路 由表信息。即在使用者输入网络拓扑结构中的路由节点数及链路数后，系统首先会自动 生成每个节点到其相邻路由节点的路由信息，具体包括：目的地址、跳数、下一跳，初 始设置相邻节点的跳数为

22、1。 二：当路由器的初始路由表建立后，接下来就开始进行 邻接节点的路由信息广播，即路由节点将自身的路由表信息广播至其相邻的节点，具体 的广播信息是将每一条路由的目的地址不变，跳数加一，吓一跳修改为自身路由器接口 的名称进行传送，收到广播信息的路由表对收到的每一条路由信息进行判断，分两大情 况：若原来的路由表中没有目的网络 N,则将该项添加到路由表中，否则（即在该路由 表中有到目的网络N的信息，则观察下一条）此时分两种小情况 1:若吓一跳与原路由 表项相同，则无条件进行更新。2:若吓一跳与原路由表项不相同，则若收到的路由信 息中距离d小于路由表中的距离，则进行更新。（还有对于接受的路由信息跳数=

23、16的信息，则将跳数置为16,表明不可达。）三：动态改变网络拓扑结构，即当因为实际 需要，需增设路由节点时，系统会根据增设的路由节点数、名称、链路数，首先进行新 增设节点的路由表信息初始化，而后将该节点的路由信息想邻接节点进行广播，随后整 个网络节点向邻接节点进行路由信息广播，这样经过几轮广播后，每一个节点都接收到 了新增路由节点的最小路径信息，从而实现了路由表的动态维护与创建。第4章RIP路由协议的详细设计与编码4.1 RIP路由协议的网络拓扑图PC2图4.1网络拓扑图4.2 RIP路由协议的编码配置过程Routerl:Routere nable /进入特权模式Router#co nf te

24、r /进入全局配置模式En ter con figurati on comma nds, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#int f0/0 / 配置 FaO/O 接口Router(co nfig-if)#ip add Router(co nfig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface FastEthernet0/0, changed state to upRouter(co nfig-if)#%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line

25、protocol on In terface FastEthernet0/0, chan ged state to upRouter(c on fig-if)#exitRouter(co nfig)#i nt s0/0/0 配置串口Router(co nfig-if)#ip add 1.161 Router(config-if)#clock rate 64000Router(co nfig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface Serial0/0/0, chan ged state to dow nRouter(c

26、on fig-if)#exitRouter(co nfig)#i nt s0/0/1 配置串口Router(co nfig-if)#ip add Router(co nfig-if)#clock rate 64000Router(co nfig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface Serial0/0/1, chan ged state to dow nRouter(c on fig-if)#exitRouter(config)#router rip 进入 RIP 视图Router(co nfig-r

27、outer)# network /发布直连网络Router(co nfig-router)#exit Router(co nfig)#exit Router#%SYS-5-CONFIG_l: Con figured from con sole by con sole Router#show ip route /查看路由表Codes: C - conn ected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGPD - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter

28、areaN1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGPi - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area* - can didate default, U - per-user static route, o - ODRP - periodic dow nl oaded static routeGatew

29、ay of last resort is not set/24 is sub netted, 1 sub netsC is directly conn ected, FastEthernet0/0Router#Router2：Routere nableRouter#c onf terEn ter con figurati on comma nds, one per line. End with CNTL/Z.Router(co nfig)#i nt f0/0Router(co nfig-if)#ip add Router(

30、c on fig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface FastEthernet0/0, cha nged state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Li ne protoco Ion In terface FastEthernet0/0, chan ged state to upRouter(co nfig-if)#exit Router(c on fig)# int s0/0/1Router(co nfig-if)#ip add 1.122 Router(config-if)#clock r

31、ate 64000 Router(config-if)#no shutdown %LINK-5-CHANGED: In terface Serial0/0/1, changed state to upRouter(config-if)#exit Router(config)#int s0/0/0Router(co nfig-if)#ip add 1.131 Router(co nfig-if)#clo rate 64000Router(c on fig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface Serial0/0/0,

32、chan ged state to dow nRouter(c on fig-if)#exit Router(c on fig)#router ripRouter(co nfig-router)# network Router(c on fig-router)#exit Router(c on fig)#exit Router#%SYS-5-CONFIG_l: Con figured from con sole by con soleRouter#Router#show ip routeCodes: C - conn ected, S - static, I - IGRP, R

33、- RIP, M - mobile, B - BGPD - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter areaN1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGPi - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area* - can didate de

34、fault, U - per-user static route, o - ODRP - periodic dow nl oaded static routeGateway of last resort is not set/24 is sub netted, 3 sub netsR 120/1 via , 00:00:11, Serial0/0/1C is directly conn ected, Serial0/0/1C is directly conn ected, FastEthernet0/0 Router#Ro

35、uter3:Routere nRouter#c onf terEn ter con figurati on comma nds, one per line. End with CNTL/Z.Router(co nfig)#i nt f0/0Router(co nfig-if)#ip add Router(c on fig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface FastEthernet0/0, cha nged state to up%LINEPR0T0-5-UPD0WN: Li ne protoco

36、Ion In terface FastEthernetO/O, chan ged state to upRouter(co nfig-if)#exit Router(co nfig)#i nt s0/0/0Router(co nfig-if)#ip add 1.162 Router(c on fig-if)#clo rate 64000 Router(co nfig-if)# no shutdow nRouter(c on fig-if)#%LINK-5-CHANGED: In terface Serial0/0/0, changed state to upRoute

37、r(co nfig-if)#exit Router(co nfig)#i nt s0/0/1Router(co nfig-if)#ip add 1.132 Router(c on fig-if)#clock rate 64000Router(c on fig-if)# no shutdow n%LINK-5-CHANGED: In terface Serial0/0/1, changed state to upRouter(c on fig-if)#exit Router(c on fig)#router ripRouter(c on fig-router)#%LIN

38、EPROTO-5-UPDOWN: Li ne protoco Ion In terface Serial0/0/1, changed state to upRouter(co nfig-router)# network Router(c on fig-router)#exitRouter(c on fig)#exit Router#%SYS-5-CONFIG_l: Con figured from con sole by con soleRouter#show ip rouRouter#show ip routeCodes: C - conn ected, S - static,

39、 I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGPD - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter areaN1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGPi - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area* -

40、can didate default, U - per-user static route, o - ODRP - periodic dow nl oaded static routeGateway of last resort is not set/24 is sub netted, 6 sub netsR 120/1 via ,00:00:02, Serial0/0/0R 120/1 via , 00:00:02, Serial0/0/0120/1 via ,00:00:10, Serial0/0/1C

41、 is directly conn ected, Serial0/0/1C is directly conn ected, FastEthernetO/OR 120/1 via 1.131,00:00:10, Serial0/0/1C is directly conn ected, Serial0/0/0之后按照图示配置好主机的IP地址，使用ping命令测试相互之间的连通性，主机 之间可以相互ping通的，如下所示：P&ckTracer PCLinePipingVising L. 1. 4.1 with 3Z LyteT ofRe

42、quest i-imed out”Mply frci. L, 1.4.1:ti龙尸9恤方 TTL=Untpiybyt*3 = 32 ri色*9斗砧託I!即ly froa 1,1.4.1: bytv=3TTL=126Fing- LatisticE (ar :Ptckats; Sont = 4, Itcaivvd =蓟 Lort = 1 (251 Jois), 必ppwxiaa卩首 round trip clues in ai111-seconds:Hiriitim =的此” Nmiuxui = 94匚 kv盟色ge =PApuig 1. L, 5.1Pinjin i.1.S_1 w

43、ith 32 bytii &f岭护祚t 科卿0 QUt；T阳If l.l.S.l: byxes = 32TTL=12fikftply Ena 1.153: byttiJS ti&e=?4u? TTL1K涎ply UOx 1E呂1： bX32 Tiie?SuS TTL126Ping* rttttistici for 1.1 .-b. 1:Snt 九* 3, Loft = I (ZSt losd) tEQund tripm uilli-econdi；HLnitiw 麵方Aier&gc S3&*P匕址匕PC1 - 0yopinff i.i.i.ixrigirkQB 1.1.1. 1 with. 92

44、 byt* o f d&efiiKeply tio 1.1. 1 丄：bytcSBZITL-lZfIfteply f1.1. 1. 1: bytes = 32 t-l*e = Si4iMLS TTL 12-fi 卜*ft fl* 1.1. 1, 1: bv*32斗筑宰 TTLilZfiHeply tO 丄.JL.1.1.: byt.ess3Z Gin已=78m庁 rrLE12str&.e. nd：dc (a r .1 -1.1, 1 PaekeTsz Sent. =4, deceived 二 4 Los匸二 0 (Ot Losli rE-QWSd tiFip K0S 丄弧 aillxfiCQr

45、kdfi:HLthiKLiim 日 7dws f Ka(3.iujtt 百 4M.-SY Aveta.e 寄 百亨夕TCi-pirifl 丄WlPingirk 1 .丄.J. vih. 32 bvh-v q E : byt4S3ZTTU*1Z7ung statistics for 1 亠丄.丄:：Spinff Pinging 1.1.1 _ 1 un匸n 32 isytes ot data:lply ire l.l_l.i be*3Z tlfiL-9 3iis TTL-1Z6Reply trci JL 丄1.1: lyyces-SZ tifte=S4ai5 TTL=

46、1Z6Reply tE-o* 筑丄)丄；bE昭*翅 tiM-3 4Kis TTL*A2sr Kfiuiwitt 94as, Av；ragre - 89&syca-pilia 1.1. S Pinging 】1, S. 1 w&th 3 k严呀dkia:Bp ly f re* 1. 1. . i: Vyc32 乜玄9 43 TTL12SSeply frem 丄.1.5.1:b-y&sa32 匕:弧證？4血 TTL 1Z*ply iron 丄.丄-S -1: bytts32 忆:i世94ii$ TTL*12fiEpi簟 fr-oto 1.1. S. 1:y#ss32TTLlzePing 生匸acislcs for 1,1.S. 1:Packs: Sent. 4 r Rctlvtd 4, Lost 0 (01 loss)Appioxijntpe round trip t isae in mil li-se con cis iHimuMUi =耳呻me* rEaiiKLwa = 94 as Aver age = ?4&5第5章设计过程关键问题及其解决办法5.1如何实现广播本地路由及更新动态更新路由表路由器最初启动时只包含了其直