实验3：OSPF协议的多区域特性

电子科技大学

实

验

报

告

学生姓名：张乐中

学号：2012019020002

指导教师：苏俭

日期：2014 年11 月13 日

实验项目名称：OSPF协议的多区域特性报告评分：教师签字：

一、实验原理

OSPF协议（RFC2328）是一个基于链路状态路由选择的内部网关协议：路由器仅在网络拓扑变化时使用洪泛法（flooding）将自己的链路状态更新信息扩散到整个自治系统中。

为了增强OSPF协议的可伸缩能力（Scalability），OSPF协议引入了区域的概念来有效并及时地处理路由选择。OSPF区域是包含在AS中的一些网络、主机和路由器的集合，自治系统中所有OSPF区域必须连接到一个主干区域（Area 0）上。

区域内的OSPF路由器（内部路由器，IR）使用洪泛法（flooding）传送本区域内的链路状态信息，区域边界的OSPF路由器（区域边界路由器，ABR）将本区域的信息汇总发给其他区域，自治系统边界的OSPF路由器（自治系统边界路由器，ASBR）将自治系统外的路由（外部路由）发布在自治系统中。主干区域中的OSPF路由器也称为“主干路由器”（BR）。ABR不能向OSPF残桩区域（Stub Area）通告外部路由。在多址网络中，为了避免不必要的链路状态洪泛，需要选举1个指定路由器（DR）和一个备份指定路由器（BDR）。

OSPF协议有5种类型的报文，它们被直接封装在IP分组中多播发送。

-问候报文：用来建立并维护OSPF邻接关系。在建立了邻接关系后，OSPF路由器会定期发送Hello报文，来测试邻站的可达性。

-数据库描述（DBD）报文：描述OSPF路由器的链路状态数据库的概要信息，即数据库中每一行的标题，它在两台相邻路由器彼此建立邻接关系时发送的。

-链路状态请求（LSR）报文：由需要若干条特定路由信息的路由器发出的，它的回答是LSU报文。新接入的路由器在收到DBD报文后，可以使用LSR报文请求关

于某些路由的更多信息。

-链路状态更新（LSU）报文：OSPF的核心。OSPF路由器使用LSU通告链路状态更新信息（即链路状态通告，LSA），每一个LSU报文可包含几个LSA。OSPF协

议的LSA有5种常用类型：路由器链路LSA、网络链路LSA、汇总链路到网络LSA、汇总链路到ASBR LSA和外部链路LSA。这5种类型的LSA由不同类型的OSPF

路由器产生，在特定类型的区域范围内扩散。

-链路状态确认（LSAck）报文：用来确认每一个收到的LSU报文，使得OSPF协议的路由选择更加可靠。

二、实验目的

1、掌握OSPF协议中区域的类型、特征和作用

2、掌握OSPF路由器的类型、特征和作用

3、掌握OSPF LSA分组的类型、特征和作用

4、理解OSPF区域类型、路由器类型和OSPF LSA分组类型间的相互关系

三、实验内容

10和AS 20），路由器之间使用OSPF 协议进行路由选择。AS 10中有5个子网，划分了3个区域：Area 0、Area 1和Area 2，其中Area 2是一个Stub 区域。AS 20中有1个子网，其路由信息将以OSPF 的外部路由方式发布到AS 10的OSPF 网络中。

实验者使用Dynamips 软件捕获子网1、2、3上传送的OSPF 报文，使用Wireshark 软件查看捕获的OSPF 报文，分析OSPF 协议的路由更新过程，考察OSPF 协议中不同类型的区域、路由器和LSA 的特征和作用。

四、实验器材（设备、元器件）

PC 计算机一台

五、实验步骤

子网1：172.16.1.0/24 子网2：172.16.2.0/30 子网3：172.16.3.0/29 子网4：172.16.4.0/24 子网5：172.16.5.0/24 路由器ID ： R1＝1.1.1.1 R2＝2.2.2.2 R3＝3.3.3.3 R4＝4.4.4.4

R5＝5.5.5.5

R6＝6.6.6.6

图A

图C

图B

注意：为方便分阶段分析OSPF路由更新过程，实验中请记录下步骤3、4、5、6的操作时间！

1、启动Dynamips Server，然后运行https://www.wendangku.net/doc/0b5375246.html,，在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输

入以下命令启动路由器R1～R6，并分别进入R1和R6的CLI：

=> start R1

=> start R2

=> start R3

=> start R4

=> start R5

=> start R6

=> con R1

=> con R4

2、分别在R1的CLI提示符“R1>”以及R4的CLI提示符“R4>”后输入“show ip route”

命令查看两台路由器当前的路由表，确保实验网的OSPF协议已经收敛。

R1> show ip route R4> show ip route

3、在Dynagen窗口中提示符“=>”后输入以下命令捕获子网2、3、4和5中的分组：

=> capture R2 s1/0 2.cap HDLC

=> capture R3 s1/0 3.cap HDLC

=> capture R4 f0/0 4.cap

=> capture R5 f0/0 5.cap

4、1分钟后，在路由器R1的CLI中输入以下命令断开R1与子网1的连接（如图B所

示）：

en 对应的CLI提示符为“R1>”

conf t 对应的CLI提示符为“R1#”

int f0/0 对应的CLI提示符为“R1(config)#”

shut 对应的CLI提示符为“R1(config-if)#”

5、1分钟后，在路由器R1的CLI中输入以下命令恢复R1与子网1的连接，并在路由

器R4的CLI中输入以下命令将到AS 20中子网20.0.0.0/16的路由以外部路由的方

式发布到AS 10的OSPF网络中（如图C所示）：

R1：

en 对应的CLI提示符为“R1>”

conf t 对应的CLI提示符为“R1#”

int f0/0 对应的CLI提示符为“R1(config)#”

no shut 对应的CLI提示符为“R1(config-if)#”

R4：

en 对应的CLI提示符为“R4>”

conf t 对应的CLI提示符为“R4#”

router ospf 1 对应的CLI提示符为“R4(config)#”

redis static sub 对应的CLI提示符为“R1(config-router)#”

说明：请根据R1 CLI的当前提示符输入对应的命令。

6、1分钟后，在Dynagen窗口中提示符“=>”后输入以下命令停止捕获：

=> no capture R2 s1/0

=> no capture R3 s1/0

=> no capture R4 f0/0

=> no capture R5 f0/0

7、用Wireshark软件查看并分析捕获的分组文件（2.cap、3.cap、4.cap和5.cap）中的

OSPF报文，查看过滤条件为“ospf”（在Wireshark主窗口界面“过滤工具栏”的“Filter：”

域中输入）。

8、实验结束后，按照以下步骤关闭实验软件、上传实验数据、还原实验环境：

（1）关闭R1、R4的CLI窗口，在Dynagen窗口中提示符“=>”后依次输入以下命令关闭Dynagen窗口，然后再关闭Dynamips Server窗口：

=> stop /all

=> exit

（2）运行https://www.wendangku.net/doc/0b5375246.html,所在目录下的“reset.bat”文件。

六、实验数据及结果分析

1、步骤2中根据R1路由表和R4路由表中的哪些信息可以确保实验网中的OSPF协议

已经收敛？为什么？

两个路由器的表项对应路径相符合。因为OSPF是各个路由器将自己的路由信息广播给其他路由器，所以当R1和R4的表项信息相符的时候就能够确定其已经收敛了

2、分析执行步骤4之前在4个子网上捕获的OSPF报文。记录子网2、

3、4和5上每

一台路由器发送的1个OSPF Hello报文的如下信息：

说明：“路由器”＝拓扑图中的路由器编号，即R1，R2，R3，R4，R5，R6；

“区域ID”＝十进制表示，所有IP地址＝点分十进制表示。

【分析】

1）实验中的OSPF hello间隔是多少秒？

10s

2）是否4个子网上都选举有DR和BDR？为什么？根据记录中的DR和BDR信息，用路由器编号写出图A中子网4上的DR和BDR。在本实验的后续步骤中，各子网上的DR和BDR是否会改变？

否，子网四上DR：172.16.4.5.BDR：172.16.4.4，子网2和子网3是点到点连接，没有制定路由器和备份指定路由器，在本实验的后续步骤中，各子网上的DR 和BDR不会改变。

3、分析从执行步骤4开始到执行步骤5之前在4个子网上捕获的OSPF报文。按报文

的捕获顺序记录每个子网上捕获到的OSPF报文概要，要求：从第1个非类型1（即hello报文）的OSPF报文开始记录，包括后续的类型1（hello）报文，一直记录到最后1个非类型1的OSPF报文。记录的信息如下：

说明：所有IP地址＝点分十进制表示，“区域ID”＝十进制表示。

“类型”＝Hello，DBD，LSR，LSU，LSAck；

“捕获时间”＝Wireshark窗口分组列表栏中的“Time”值

要求：“Time”查看格式为菜单“View→Time Display Format→Seconds Since Beginning of Capture”。

【分析】

1）为什么会在实验中捕获到两种不同目的IP地址（224.0.0.6和224.0.0.5）的LSU 报文？

DR/BDR路由器以目的地址224.0.0.5发送LSU报文，而非DR/BDR路由器只能以目的地址224.0.0.6发送LSU报文，

2）OSPF要求路由器确认收到的LSA，即对收到的每个LSU报文进行确认。为什么在子网4上捕获到了2个LSU报文，但LSAck报文却只有1个？

OSPF路由器对收到的LSU报文进行确认的方式有两种：一是发送包含收到的LSU首部信息的LSAck报文进行显式确认，一是发送包含收到的LSU报文中LSA信息的LSU报文进行隐式确认。

在Area 0中，R3是DRothers，需要将收到的LSU报文中携带的LSA 洪泛给本子网上的所有OSPF路由器，R3使用组播地址224.0.0.6发送更新报文，对收到的LSA采取的是隐式确认；R5是DR，使用组播地址224.0.0.5发送更新报文，R4不需要再次洪泛更新报文，发送了一个LSAck 报文，采取的是显式确认。

4、按报文捕获顺序，记录从执行步骤4开始到执行步骤5之前在4个子网上捕获到的

所有LSU报文的如下信息：

说明：如果1份LSU报文中携带有多条LSA，则需记录每条LSA的首部信息。

“No.”＝记录3-1中对应报文的No.值；

“链路ID”和“通告路由器”＝点分十进制表示；

“序号”和“校验和”＝十六进制表示。

【分析】

1）同一Area内不同发送者发送的LSU报文（例如：Area 1中子网2上R1发送的LSU报文和子网3上R2发送的LSU报文）中携带的LSA内容是否完全一致？在LSU报文中，1个LSA首部中的通告路由器、该LSU报文的OSPF首部中的路由器ID，以及封装该OSPF报文的IP分组首部中的源IP地址，它们指的是什么路由器？是否是同一台路由器？

2）每个子网上捕获到的LSU报文中的LSA是哪种类型的LSA？每种类型的LSA 是由图B中的哪台路由器始发的？该路由器属于哪种类型的OSPF路由器？这些LSA分别在图B的哪些区域中洪泛？通告的是其洪泛区域内部的链路信息还是该区域外部的链路信息？

3）除路由器R1外，其它路由器可以根据收到的LSA中的什么信息判定子网1不可达？（提示：对比记录6的信息）

4）如果在图B中，将子网1接到R3上，并且让子网1处于区域0中，那么此时在各个区域中会出现哪些路由器始发的哪些类型的LSA？

5、按报文捕获顺序，记录从执行步骤5开始到执行步骤6之前在4个子网上捕获到的

所有LSU报文，记录信息如下：

说明：如果1份LSU报文中携带有多条LSA，则需记录每条LSA的首部信息。

“No.”＝记录4-1中对应报文的No.值；

“链路ID”、“通告路由器”、“网络掩码”＝点分十进制表示；

“度量”＝十进制表示。

【分析】

1）为什么子网5上只有类型3的LSA？

2）Area 1（子网2、子网3）中的类型1 LSA所通告的拓扑变化，在Area 0（子网4）和Area 2（子网5）中分别使用哪种类型的LSA进行通告？

3）Area 0（子网4）中的类型1 LSA所通告的拓扑变化，在Area 1（子网2、子网3）中使用哪种类型的LSA进行通告？

4）Area 0（子网4）中的类型5 LSA所通告的拓扑变化，在Area 1（子网2、子网3）中使用哪种类型的LSA进行通告？

5）子网2、3和4上的类型5 LSA信息（包括LSA首部及其数据部分）是否完全一致？如有不同，请指出不同之处，并解释不同的原因？

【思考题】

1、OSPF协议有5种类型的报文，并能通告5种类型的LSA。本实验中捕

获到了哪些类型的OSPF报文和哪些类型的LSA？请解释本实验中不能捕获到某些类型的OSPF报文和某些类型的LSA的原因。

七、实验结论

1、本实验中，路由器R1~R6分别属于哪种类型的OSPF路由器？

2、结合实验拓扑图和小组捕获的所有OSPF报文，总结5种LSA分别由哪

种类型的OSPF路由器产生？通告了哪些信息？能在哪些区域范围内洪泛？

八、总结及心得体会

通过模拟实验以及对Wireshark软件捕获的数据包的分析，加深了对OSPF 路由协议工作原理的理解。

九、对本实验过程及方法、手段的改进建议