计算机网络-OSPF实验

1． 查看R2的OSPF的邻接信息，写出其命令和显示的结果： 实验时间： 2020-03-16 20:00-22:00 登录IP:端口： 219.224.166.18:444 登录账号 (密码)： vms8-g00-162022(iwpr)

命令：display ospf routing

2． 将R1的router id 更改为3.3.3.3，写出其命令。显示OSPF的概要信息，查看此更改是

否生效。如果没有生效，如何使其生效？ 更改命令：router id 3.3.3.3

显示命令：display ospf routing 没有生效，需要重启ospf

重启命令：reset ospf process

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3.6.1 OSPF协议报文格式

3． 分析截获的报文，可以看到OSPF的五种协议报文，请写出这五种协议报文的名称。

并选择一条Hello报文，写出整个报文的结构（OSPF首部及Hello报文体）。 五种报文： 报文截图：

报文结构： OSPF Header

Version: 2

Message Type: Hello Packet (1) Packet Length: 48

Source OSPF Router: 1.1.1.1 Area ID: 0.0.0.0 (Backbone) Checksum: 0xa48e [correct] Auth Type: Null Auth Data : (none) OSPF Hello Packet

2

Network Mask: 255.255.255.0 Hello Interval [sec]: 10

Options: 0x02 ((E) External Routing) Router Priority: 1

Router Dead Interval [sec]: 40 Designated Router: 168.1.1.2

Backup Designated Router: 168.1.1.1 Active Neighbor: 2.2.2.2

4． 分析OSPF协议的头部，OSPF协议中Router ID的作用是什么？它是如何产生的? 作用：

（1）32为无符号整数来唯一标识一台路由器。

（2）用于确定Master、Slave，也用于在广播或NBMA网络中选举DR和BDR。 产生过程：

Router ID通常要求人为指定，如果没有人为指定，路由器会自动选择一个接口的IP地址为Router ID。一般优先选择路由器回环接口（Loopback）中最大的IP地址为路由器的Router ID，如果没有配置Loopback接口，就选取物理接口中最大的IP地址。也可以通过命令强制改变Router ID,但如果一台路由器的Router Id在运行中被改变，则必须重启OSPF协议或者重启路由器使新的Router ID生效。

5． 分析截获的一条LSUpdate报文，写出该报文的首部，并写出该报文中有几条LSA？以

及相应LSA的种类。） 答：报文截图：

报文首部为： OSPF Header

Version: 2

Message Type: LS update (4) Packet Length: 76

Source OSPF Router: 1.1.1.1

3

Area ID: 0.0.0.0 (Backbone) Checksum: 0xa003 [correct] Auth Type: Null Auth Data : (none)

该报文中有两条LSA，种类都是stub类型（Connecting to a stub network）。

3.6.2 链路状态信息交互过程

6． 结合截获的报文和DD报文中的字段（MS，I，M），写出DD主从关系的协商过程和协商

结果。 答：将DD协商结果如图所示画在下方，结合wireshark捕获的5个报文可以看到协商过程，协商结果为RT2因为router id为2.2.2.2比RT1的1.1.1.1大，所以成为master，而RT1则为slave。

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7． 结合截获的报文和DD报文中的字段（MS，I，M，Seq），写出LSA摘要信息交互的过程，

并描述其隐含确认与可靠传输机制是如何起作用的。

答：一开始RT1向RT2发送DD (Seq = 2279,I = 1, M = 1, MS = 1)只包含首部空DD报文，不含LSA摘要，只为了协商关系。RT2收到后，将RT1邻居状态机改为ExStart，并返回同样空报文DD (Seq = 1846,I = 1, M = 1, MS = 1)，因为RT2的router id大，所以报文中将自己设为Master(MS=1),并重新定义seq号。RT1收到后，比较router id同意RT2为Master,将RT2状态改为ExChange。然后RT1使用RT2发来的seq=1846来发送新的报文DD (Seq = 1846,I = 0, M = 1, MS = 0)，并且在报文中携带RT1的LSDB中的LSA摘要。RT2收到后，将RT1状态改为ExChange，在发送新报文DD (Seq = 1847,I = 0, M = 0,MS = 1）带上RT2自己的LSDB中的LSA摘要，并且将Seq+1，这里M=0说明是最后一个报文，RT1收到最后一个报文后，对照数据库，将RT2状态改为Loading，发送报文DD (Seq = 1847,I = 0, M = 0, MS = 0)。

确认与可靠传输机制是通过：RT1通过重复RT2的序列号确认已收到的RT2报文，RT2通过将序列号加1来确认已收到RT1的报文来实现。

8． 结合截获的一组相关的LSR、LSU和LSAck报文，具体描述OSPF协议报文交互过程中确

保可靠传输的机制。

答：首先RT2向RT1通过LSR报文请求所需的LSA，其中标明所需LSA的摘要。

Link State Request

LS Type: Router-LSA (1) Link State ID: 1.1.1.1 Advertising Router: 1.1.1.1；

RT1在接收到该报文后，返回LSU报文，其中的LSA摘要与RT2所发LSR中的一样。 LSA-type 1 (Router-LSA), len 48

000 0000 0000 0001 = LS Age (seconds): 1 0... .... .... .... = Do Not Age Flag: 0 Options: 0x02 ((E) External Routing) LS Type: Router-LSA (1) Link State ID: 1.1.1.1

Advertising Router: 1.1.1.1 Sequence Number: 0x80000004 Checksum: 0xf98e

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Length: 48 Flags: 0x00

Number of Links: 2

Type: Stub ID: 168.1.1.0 Data: 255.255.255.0 Metric: 1 Type: Stub ID: 1.1.1.1 Data: 255.255.255.255 Metric: 0； 在RT2接收到上述LSU报文后，会返回一个LSA报文，标明已接收到该LSU报文。

LSA-type 1 (Router-LSA), len 48

000 0000 0000 0001 = LS Age (seconds): 1 0... .... .... .... = Do Not Age Flag: 0 Options: 0x02 ((E) External Routing) LS Type: Router-LSA (1) Link State ID: 1.1.1.1

Advertising Router: 1.1.1.1 Sequence Number: 0x80000004 Checksum: 0xf98e Length: 48

LSA报文中的摘要和LSU报文一致，且Sequence Number也与LSU报文中的一致。

所以OSPF协议在LSR，LSU，LSA报文交互中使用LSA摘要和Sequence Number实现确认可靠传输机制

3.6.3 邻居状态机

9． 请根据debug显示信息，画出R1上的OSPF邻居状态转移图。

4. 链路状态描述

10． 请写出图中的网络有几种网络类型？R2发出的所有Update报文包含几种类型的

LSA，具体类型是什么？

答：网络类型有两种，广播类型和点到点PTP类型。

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Update报文两种：router-LSA和Network-LSA

11． 在4.6.1节步骤2中，请按照第一类LSA信息，填写下表 名称 type link id Link data metric 名称 type link id Link data metric

12． 在4.6.2节步骤2中，请写出所显示的一个完整的第二类LSA的信息。

Stub 168.1.1.0 255.255.255.0 1 数值 Stub 2.2.2.2 255.255.255.255 0 数值 所连接的是一个末端网络 网段 掩码 花费为1 意义 所连接的是一个末端网络 网段 掩码 花费为0，直连 意义

答：这个属于Network LSA(TYPE=2)，内容包括DR的id为168.1.1.2和2.2.2.2 其相邻包括1.1.1.1。

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13． 在4.6.3节步骤2中，请写出此时这个广播网络的DR和BDR，以及各台设备的Router

ID和优先级，写出查看这些信息的命令。并解释为什么？

答：DR是168.1.1.2（优先级1 router id 为2.2.2.2） BDR是168.1.1.1 （优先级1 router id 为1.1.1.1）。 Display ospf interface

因为两个的优先级相同，再比较Router id ，第一大的为DR，第二大的为BDR。

14． 在4.6.3节步骤3中，重新启动指定路由器DR的OSPF进程后，写出此后的DR、BDR、

DRother路由器的名称，并解释为什么？

答：步骤3中所作的操作为将之前为DR的R2重新启动，而原先DR为R2，BDR为R1（1.1.1.1）,在断开后，BDR成为DR，重新选举，比对ID，将6.6.6.6作为BDR。

15． 在4.6.4节步骤2中，请根据debug显示信息，画出R1上所有OSPF邻居路由器的邻居

状态转移图。

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5. 区域划分与LSA的种类

16． 在5.6节步骤4中，请写出这两条3类LSA对应的路由信息（网段、子网掩码、下一

跳）的内容。

17． 在5.6节步骤5中，会发现多了一条到4.4.4.0/24的OSPF_ASE路由，请写出这条路由：

Destination/Mask Proto Pref Metric Nexthop Interface 4.4.4.0/24 O_ASE 150 1 10.1.1.1 S1/0

18． 请写出显示区域0和区域1中四类和五类LSA的命令，并比较在区域0和区域1中四类和五类LSA的异同点，并解释为什么？

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命令为：display ospf lasdb asbr(第四类LSA) display ospf lasdb ase(第五类LSA)

异同点为：R1没有第四类LSA，R2有，R1第五类LSA中的LS Age为1424，而R2的为1356,其他内容都一致。 原因：R1为ASBR，第四类LSA传播范围为除了ASBR所在区域之外的相关区域，所以没有第四类LSA。R2收到的LSA比较新，所以LS age比较小。 备注： LS Age：此数值的单位是秒，在LSDB中的LSA的LS age随时间而增长。一条LSA在向外泛洪之前，LS age的值要增加InfTransDelay（该值可以在端口上设置，缺省为1秒，表示在链路上传输的延迟）。

如果一条LSA的LS age达到了LSRefreshTime（30分钟），这条LSA的生成者需要重新生成一个该LSA的实例，如果一条LSA的LS Age达到了MaxAge（1小时），这条LSA就要被删除。 LS age数值越小表示LSA越新。

如果路由器希望从网络中删除一条自己此前生成的LSA，则重新生成该条LSA的一个实例，将LS Age设置为Max Age即可。

如果路由器收到一条LS Age设置为Max Age的LSA，则从LSDB中删除此LSA（如果LSDB中存在此LSA）

19． 请写出如何由上面的四类和五类LSA，得到OSPF_ASE路由4.4.4.0/24。

答：R2中的第四类LSA指出了本区域到ASBR的路由信息，Ls id为ASBR的router

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id(1.1.1.1),Adv rtr(发布LSA的路由器)为ABR(2.2.2.2)，然后第五类LSA则指出了到AS外部路由器4.4.4.0的路由信息，由此两段路由连通，并且由第五类LSA可以获得引入外部路由的目的地址网段Ls id 4.4.4.0,下面主体部分Net mask获得子网掩码255.255.255.0。

20． 请总结以下五类的LSA的生成者、所描述的路由和传递范围 Router LSA Network LSA Net-summary LSA Asbr-Summary-LSA AS-Extermal-LSA 生成者 所有运行OSPF的路由器 DR ABR ABR ASBR 所描述的路由 本路由器运行OSPF的链路状态信息 本网段中所有已经同其建立邻接关系的路由器 其他区域内某一网段的路由信息 本区域内到ASBR的路由 到AS外部的路由 传递范围 所属整个区域 所属整个区域 除了该LSA生成区域之外的其他区域 除了ASBR所在区域之外的相关区域 整个AS（Stub区域除外） 6． SPF的计算过程分析

21． 在6.6节的步骤2中，请参照以上配置，写出R2和S2上的配置命令 : R2

Router id 3.3.3.3 Ospf Area 0

Network 10.1.1.0 0.0.0.255 Network 20.1.1.0 0.0.0.255 Network 30.1.1.0 0.0.0.255 Inter e0/0 Ospf cost 300 Inter e0/1 Ospf cost 200 Inter s1/0 Ospf cost 500 S2

Router id 4.4.4.4 Ospf Area 0

Network 10.1.1.0 0.0.0.255 Inter vlan 2 Ospf cost 300

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22． 请将以R2为根计算生成树，列出到网络中各点的下一跳以及OSPF metric值的表格， 目的 交换机S1 30.1.1.2 20.1.1.2(2.2.2.2 1.1.1.1) TransNet 40.1.1.0/24 30.1.1.2(1.1.1.1) 20.1.1.2(2.2.2.2) 20.1.1.2 30.1.1.2(1.1.1.1 2.2.2.2) 直连 Stubnet 20.1.1.0/24 30.1.1.2(1.1.1.1 2.2.2.2) 直连 TransNet 30.1.1.0/24 20.1.1.2 交换机S2 TransNet 10.1.1.0/24 10.1.1.2 直连 500+100+200=800 300 300 200+100+500=800 200 下一跳（路径） 200 500+100=600 200+100=300 500+100=600 500 200+100=300 500 OSPF Metric 路由器R1

再画出相应的最短路径树。

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23． 请结合所做的实验思考，OSPF为什么是无自环的？（区域内、区域间）

答：首先，根据自身网络所具有的网络拓扑结构可以发现，在一个区域内所有的路由器位于网络的位置都可以得知了，可以根据之前的收发LSA得到全网的拓扑结构，然后再根据SPF算法，计算最短路径，而该算法本身保证了不会发生自环（若允许A→B,B→A是两条路径，则距离不同的话则必然只会存在一条距离花费较短的路径）

而区域间考虑ABR跟各个路由区域的关系，采用D-V算法，通过统一发送报文给骨干区域，再由骨干区域发送给其他区域，从而避免了路由自环的产生。

24． 设计型实验1

模拟上述的案例，设计由两台路由器、两台交换机组成、结构与案例类似的网络。要求： （1） 正确组网；

（2） 在S1和S2上合理划分VLAN；

（3） 配置S1，S2，R1，R2，PC1，PC2 这6台设备的各接口的IP地址； （4） 在S1，S2，R1，R2上启动OSPF协议，正确规划area；

（5） 考虑采用多种方法，确保全网互通。例如将PC所在网段的路由引入OSPF网络 或配置静态路由等；（要求：写出每台设备上有关路由的配置，如：OSPF、静态路由）

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R1 S0: 192.168.0.1/24 E0: 192.168.3.1/24 Area 1 E0/1 Vlan1: 192.168.3.2/24 S1 E0/24 Vlan2: 192.168.5.1/24 S0: 192.168.0.2/24 Area 0 R2 E0: 192.168.4.1/24 Area 2 E0/1 S2 Vlan1: 192.168.4.2/24 Vlan2: 192.168.6.1/24 E0/24 PC1：192.168.5.2/24 网关：192.168.5.1

PC2：192.168.6.2/24 网关：192.168.6.1

实验时间： 2020-03-17 14:00-16:00 登录IP:端口： 219.224.166.18:444 登录账号 (密码)： vms8-g10-171416(gsnq)

命令如下：

PC1,PC2配置IP、子网掩码、网关 S1: Vlan 2 Port e1/0/24 Inter vlan 2 Ip addr 192.168.5.1 24 Inter vlan 1 Ip addr 192.168.3.2 24 Ospf Area 1 Network 192.168.3.0 0.0.0.255

Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.3.1 R1: Inter e0/0 Ip addr 192.168.3.1 24 Inter s1/0 Ip addr 192.168.0.1 24 Shutdown Undo shutdown Ospf Area 0

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Network 192.168.0.0 0.0.0.255 Area 1

Network 192.168.3.0 0.0.0.255

Ip route-static 192.168.5.0 255.255.255.0 192.168.3.2 Ospf

Import-route static

Inter e0/0

Ip addr 192.168.4.1 24 Inter s1/0

Ip addr 192.168.0.2 24 Shutdown

Undo shutdown Ospf Area 0

Network 192.168.0.0 0.0.0.255 Area 2

Network 192.168.4.0 0.0.0.255

Ip route-static 192.168.6.0 255.255.255.0 192.168.4.2 Ospf

Import-route static

R2:

S2: Vlan 2 Port e1/0/24 Inter vlan 2 Ip addr 192.168.6.1 24 Inter vlan 1 Ip addr 192.168.4.2 24 Ospf Area 2 Network 192.168.4.0 0.0.0.255 Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.4.1 实验结果：

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25． 设计型实验2（路由备份的设计）

网络可靠性的设计包括链路备份和设备备份两大类。路由备份是链路备份的一种方式。 动态路由协议能够自动发现路由，生成路由表。动态路由协议的特性决定了它也可以用于链路备份。在一个到达目的地具有冗余路径的网络中，根据动态路由协议的原理，动态路由协议会把发现的最佳到达目的地的路由添加到路由表中，如果由于某种原因，这条最佳路由出现问题而被删除，那么动态路由协议会重新计算到达目的地的路由，这时就会使用动态路由协议重新计算得到的次优路由到达目的地，从而保证网络不会出现长时间中断，达到备份的目的。

下图所示的拓扑结构提供了简单的路由备份。R1、R2和S1所组成的网络运行OSPF协议实现互联，对用户PC1和PC2提供访问互联网的服务。通过为各条连线设置不同的花费值，可以使所有的PC通过指定路径访问互联网。图中各线条上所标的粗体字为花费值，指定路径为S1-R1-Internet。若S1-R1路径出现故障，路由协议会自动选取S1-R2-Internet作为新的路径，保持网络畅通。若R2-Internet也发生故障，则将S1-R2-R1-Internet作为新的路径。

要求：写出每台设备上有关路由的配置，如：OSPF、静态路由

实验时间： 2020-03-22 21:00-23:00 登录IP:端口： 219.224.166.18:444 18

登录账号 (密码)： vms8-g20-222123(33)

命令如下： S1 vlan 2

port e1/0/23 inter vlan 2

ip add 192.168.5.1 24 vlan 3 port e1/0/2 inter vlan 3

ip add 192.168.4.2 24 vlan 4

port e1/0/24 inter vlan 4

ip add 192.168.6.1 24 inter vlan 1

ip add 192.168.3.2 24 router id 2.2.2.2 ospf area 0

network 192.168.3.0 0.0.0.255 network 192.168.4.0 0.0.0.255 inter vlan 1 ospf cost 100 inter vlan 3 ospf cost 200 ospf

import-route direct S2

inter loop1

ip add 211.100.2.1 32 vlan 2 port e1/0/0 inter vlan 2

ip add 202.112.1.2 24 vlan 3 port e1/0/1 inter vlan 3

ip add 202.112.2.2 24

ip route-static 0.0.0.0 0 202.112.1.1

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ip route-static 0.0.0.0 0 202.112.2.1 R1

inter e0/0

ip add 202.112.1.1 24 inter e0/1

ip add 192.168.3.1 24 inter s1/0

ip add 192.168.0.1 24 router id 1.1.1.1 ospf area 0

network 192.168.3.0 0.0.0.255 network 192.168.0.0 0.0.0.255 inter e0/1 ospf cost 100 inter e0/0 ospf cost 200

ip route-static 211.100.2.0 24 202.112.1.2 import-route static R2

inter e0/0

ip add 202.112.2.1 24 inter e0/1

ip add 192.168.4.1 24 inter s1/0

ip add 192.168.0.2 24 router id 3.3.3.3 ospf area 0

network 192.168.4.0 0.0.0.255 network 192.168.0.0 0.0.0.255 inter e0/1 ospf cost 200 inter e0/0 ospf cost 200

ip route-static 211.100.2.0 24 202.112.2.2 import-route static

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