路由与交换技术课程设计

1、信息工程学院路由与交换技术课程设计报告题目 多区域OSPF配置与NAT技术 专业：级：10级姓名：卜晓燕学号： 12完成时 2012年6月16日 指导教师:李红卫一、选题目的和意义选题目的：OSPF是一种分层的路由协议，在每个AS中，将网络分为不同的区域。 在一个大型的网络，如果不分区域，那么路由器的LSA报文和链路状态数据 库会很大。一方面容易造成数据库溢出，另一方面当网络中某一链路状态发 生变化时，会引起整个网络中的每个节点都会重新计算一遍自己的路由表， 既浪费资源与时间，又会影响路由协议的性能。因此，引进多区域，把自治 系统内的一个大型网络分割成多个小型网络，这些小型的网络就被成为“区

2、域(area)”，多区域的OSPF必须存在一个主干区域，主干区域负责收集非 主干区域发出的汇总路由信息，域边界路由器把各个域内部路由总结后将这 些信息在域间扩散。OSPF路由协议是一种典型的链路状态(Link-state)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(Autonomous System)，即AS，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AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这 个AS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。网络地址转换(

3、NAT)用于将一个地址段映射到另一个地址段的标准方 法。NAT允许一个机构内部网络通过Internet 上注册的合法地址接入 Internet。动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地 址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随 机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以 进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动 态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网 络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。选题意义：引进多区域可以划分大型的网络，在分割城的每个小型区域

4、都维持本域 一张唯一的拓扑结构图，且各域根据自己的拓扑图各自计算由。当网络中的 某条链路状态发生变化时，比如那个路由或链路出现故障以后，信息只会在 那个区域以内的邻居之间传递，那个以外的路由器不会收到该信。那么只需 要此链路所在域中的每个路由重新计算本域路由表，而其他的域中路由表只 需修改其路由表中的相应条目，而无需重新计算整个路由表，节省了计算路 由表的时间。采用动态地址转换：在NAT路由器设置一批地址，即地址池。当NAT需 要对某个地址转换时，就从地址池中选择一个地址进行转换，使用动态NAT 转换是为了给内部主机分配足够的合法地址，访问外部的路由器。二、主要研究内容OSPF：IETF为了满

5、足建造越来越大基于IP网络的需要，形成了一个工作组， 专门用于开发开放式的、链路状态路由协议，以便用在大型、异构的IP网 络中。新的路由协议已经取得一些成功的一系列私人的、和生产商相关的、 最短路径优先(SPF)路由协议为基础，在市场上广泛使用。包括OSPF在 内，所有的SPF路由协议基于一个数学算法一Dijkstra算法。这个算法能 使路由选择基于链路-状态，而不是距离向量。OSPF由IETF在20世纪80 年代末期开发，OSPF是SPF类路由协议中的开放式版本。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。 OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，

6、生成最 短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。OSPF路由协议是一种典型的链路状态(Link-state)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(Autonomous System)，即AS，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AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这 个AS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LSA(Link State Advertisement)

7、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。NAT的实现方式有三种，即静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat 和端口多路复用Overload。静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址 对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器) 的访问。动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地 址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私

8、有IP地址可随 机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以 进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动 态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网 络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。端口多路复用(Port address Translation, PAT)是指改变外出数据包 的源端口并进行端口转换，即端口地址转换(PAT，Port Address Translation).采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个 合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地 址资源。

9、同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自Internet的 攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。在本次课程设计中，研究了 OSPF多区域的划分，对其OSPF的划分不能 随意，应该合理的选择区域边界，使不同区域之间的通信量最少，实现最小 路径的功能。并且在不同区域间的使用动态NAT技术转换内部IP地址。三、万案设计区域1；loO:10. 10.2. 170:210. 83. L30. 0/24s0/0/0:210.83.130.loO:10. 10.2. 170:210. 83. L30. 0/24s0/0/0:210.83.130.1/24lo0：10.10.1. 1

10、/0:172.15.1.1/240/0/0:210.83. 131.2/24OSPF的工作原理：路由器R1、R2、R3组建成一个网络，将其划分成三个区域，areaO、 area 1、area 2。它们都有自己的网络号、内部网络。在R1上设置了一个 回环接口 loO：。R2上设置了三个回环接口 loO： 、lo1： 、lo2：。R3上设 置一个回环接口 loO：，它们都各自代表一个网络。接下来在路由器R1上设 置多区域 OSPF, router ospf 1 : network area 0 network area 2 network area 0。同样的设置方法在路由器R2上配置多区域OSP

11、F, router ospf 1: network area 0 network area 1。路由器 R3 配置多区域 OSPF, router ospf 1: network area 2。在区域1内部的主机上进行IP地址和默认网关的配置。主机PC1的IP 地址和默认网关分别为，主机PC2的IP地址。在区域0内部的主机上同样进行IP地址和默认网关的配置。主机PC3 的IP地址和默认网关为。动态NAT技术：配置路由器R2内部网络通过转换地址访问外部网络的全过程。在访问 路由器R3时，R3会把请求信息发送给路由器R2（）进行处理。将网络动态 转换为（57）.路由器R3上的操作：ip route

12、 路由器R2上的操作：定义一个名字 为mypool地址池，其范围到，它的netmask。并指出被access-list 1允 许的网络。将int s0/0/0定义成外部转换接口，int f0/0定义成内部转 换接口。最后在特权模式下进行debug ip nat调试。四、主要设备命令配置R1上的配置操作命令interface Loopback0ip addressFastEthernet0/0ip addressFastEthernet0/0ip addressSerial0/0/0ip addressSerial0/0/0ip addressrate 64000ip addressrate 6

13、4000interface Serial0/0/1ip address rate 64000router ospf 1log-adjacency-changesinterface Serial0/0/1ip address rate 64000router ospf 1log-adjacency-changesnetworkareanetworkareanetworkareanetworkareanetworkareanetworkarealine conlogging synchronousline vty 0 4loginR2上的配置操作命令line conlogging synchron

14、ousline vty 0 4loginR2上的配置操作命令interface Loopback0ipaddressLoopback1ipaddressLoopback2ipaddressFastEthernet0/0ipaddressnat insideipaddressLoopback1ipaddressLoopback2ipaddressFastEthernet0/0ipaddressnat insideinterface Serial0/0/0五、测试结果与分析Slfpinj 210 B3.ISO.2二营白 3CBp zgqiisnce x Ebzrt.Eending- 5r 1 如-

15、网e 即E chcg L2 210.83 ,i3Ci.2f LiK.ecut ig 2 a&cndg : 11 i i iSuc2es iBte le _00 percent 5/5： , rcund-Lrir; luin/avg/K.aji - 1E/2S/32 itmSloping 21C B3.13L.2I营e escape sequence :.Sending 5, LOO-i/za I邱 Zchzz z- 210.83.131.2r Liir.ecut iz 2 aeccndf :HUIEucceaa ra7.E is 100 p-ercent r rcunti-Lrir： min/

16、avg/K.aiL = 1&/24/31 k.31f在路由器R3上未配置动态NAT的，主机PC1不可以ping通路由器R3SlenSlhhcw ip csp: nSlfshcw ip csp: neighbcrlieighbcr 13Prilieighbcr 13PriState9.3310FULL/ -10.10.2.10FULL/ -Rl;Dead Tiir.eAddressInterface00:00:30210.83.130.2SerialO/O/O00:00:32210.83.131.2SeriB10/0/l0.3.0.25 iuzrp 12 (12)0.3.0.25 iuzrp 1

17、2 (12)1391471151727352?NAT: expiring 210.83.130.33NAT: s=9.3.0.2-210.83.130.33r d=210.83.131.2NAT*: 3=210.83.131.2, d=210.S3.130.33-9.3.0.2MAT： 5=9.3.0.2-210.83.130.33. d=2IQ.33.131.2NAT*: s=219.83.131.2r d=210.83.130.33-9.3.0.2 aa#NAT: s=9.3.0.2-210.83.130.33r d=210.83.131.2MAT: 3=210.S3.131.2r d=2

18、10.S3.130.33-5.3.0.2NAT: s=9.3.0.2-210.83.130.33. d=210 . B3.131. 2NAT: 5=210.83.131.2r d=210.83.130.33-9.3.0.2六、设计总结OSPF的工作原理：开放式最短路径优先OSPF协议是一种为IP网络开发的内部网关路由选 择协议，是IEIF开发并推介使用。在多区域OSPF几种类型中，该实验选择 了 DR 和 ABR。类型1：路由器链路条目，由区域内的每台路由器为所在的区域产生的 LSA，描述本区域路由器链路到该区域的状态和开销。一个边界路由器可能 产生多个LSA类型1,路由表中用O表示。类型2：网络链路条目，由DR在多路访问型网络中产生，含有连接某 个区域路由器的所有链路状态和代价信息。只有在DR可以监视该信息，路 由表中用O表示。类型3：汇总链路条目，由ABR（区