動態路由協議配置的BOSON模擬實現

羅糧 朱儒明

（重慶城市管理職業學院重慶401331）

技術論壇

動態路由協議配置的BOSON模擬實現

羅糧 朱儒明

（重慶城市管理職業學院重慶401331）

開放最短路徑優先協議(OSPF)是一種基于最短路徑優先(SPF)算法的重要路由協議，不但廣泛的應用于實際的通信網絡中，而且是高校通信網絡類相關課程的重要教學內容，用真實設備搭建網絡環境進行路由實驗需要投入大量的網絡設備成本和維護成本。針對這個問題，提出了一種利用Boson netsim模擬器仿真網絡環境的方法，通過輸入命令語句完成設置和實現路由器間相互通信，可節約硬件設備的投入，實驗拓撲的運行測試證明所提出的模擬方法在實際應用中也是可行的。

Boson NetSim路由器內部網關協議OSPF

1 引言

隨著互聯網的迅猛發展，各個接入互聯網的INTRANET和自治系統的規模也越來越大，如何協調好網絡內的主機，互連設備的通信已經是越來越重要的課題。路由器在網絡通信的質量好壞中起到的相當重要的作用，因此，針對路由器及路由協議的相關配置已經成為網絡技術培訓、實驗和高校網絡相關課程中的重要內容。

但是組織這一課題的教學和實驗，對硬件環境的要求比較高。需要針對實驗設備的大量資金投入，同時連接組織網絡系統的難度也比較大，會使得整個實驗的人力物力耗費巨大。因此實際的教學培訓過程中，可能出現學員因為設備不夠不能自主實踐的情況，這就存在教學與實驗條件之間的矛盾。通過Boson公司推出Boson Netsim模擬軟件，較好地解決了這一矛盾，可以為實驗者提供獨立的實踐平臺。

2 動態路由協議－OSPF協議概述

開放最短路徑優先協議(Open Shortest Path First，OSPF)是內部網關協議（Interior Gateway Protocol，IGP）的一種，是一種典型的基于鏈路狀態算法的路由協議[1]。采用OSPF的路由器彼此交換并保存整個網絡的鏈路信息，從而掌握全網的拓撲結構，獨立計算路由。因為RIP路由協議不能服務于大型網絡，所以，IETF的IGP工作組特別開發出鏈路狀態協議-OSPF[2]。目前廣為使用的是OSPF第二版，最新標準為RFC2328。

OSPF由一個早期版本的IS-IS protocol發展而來，用于在同一個自治域（AS）中的路由器之間發布路由信息。由于另一種內部網關路由協議RIP存在不支持大型網絡和慢收斂等問題[3]，OSPF開始被設計來代替RIP協議。區別于距離矢量協議(RIP)，OSPF是一種可靠性高的協議，有最小代價路由，多路徑路由和負載均衡等特點；同時具有支持大型網絡、路由收斂快和占用網絡資源少等優點，通過Dijkstra算法來計算出到達網絡的最短路徑，在目前應用的路由協議中占有相當重要的地位[4]。

Cisco路由器采用自己公司實現的OSPF版本，此版本添加了一些特性，目的在增強互操作性。OSPF協議開始工作的時候，路由器首先發送擁有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello報文。與之相鄰的路由器如果收到這個Hello報文，就將這個報文內的ID信息加入到自己的Hello報文內。通過相鄰的路由器間Hello報文的交換，建立路由器間的鄰接關系；然后選舉DR/BDR，(Designated Router/Backup Designated Router)，之后路由器與路由器之間利用Hello報文的ID信息確認主從關系，然后主從路由器相互交換部分鏈路狀態信息[5]。如果收到的信息有新的內容，路由器將要求對方發送完整的鏈路狀態信息。這個狀態完成后，路由器之間建立完全相鄰（Full Adjacency）關系，同時鄰接路由器擁有自己獨立的和完整的鏈路狀態數據庫。

當一個路由器擁有完整獨立的鏈路狀態數據庫后，將采用相應的最短路徑優先算法計算并創建路由表。OSPF路由器依據鏈路狀態數據庫的內容，獨立地用最短路徑優先算法計算出到每一個目的網絡的路徑，并將路徑存入路由表中。當鏈路狀態發生變化時，OSPF通過Flooding過程通告網絡上其他路由器。OSPF路由器接收到包含有新信息的鏈路狀態更新報文，將更新自己的鏈路狀態數據庫，然后用最短路徑優先算法重新計算路由表。

3 BOSON模擬器

Boson公司推出了一款針對Cisco路由器和交換機的模擬軟件—Boson Netsim，給那些準備CCNA和CCNP考試卻苦于沒有實驗設備和實驗環境的備考者提供了實踐練習的有力環境，同時對高校學習網絡組建等相關課程的學員來說，也提供了一個靈活的及功能強大的實踐平臺。目前針對Cisco網絡設備的眾多模擬配置軟件之中，這是一款操作最接近真實環境，功能最強大的模擬器，它支持的命令和最新的Cisco的IOS基本保持一致，而且還可以自己設計整個網絡拓撲結構及連接。與用硬件設備進行操作的真實實驗相比，省去了制作網線、連接互連設備、變換console連線和往返設備之間等繁瑣的環節，使學習效率明顯提高[6]。

Boson NetSim由2個組成部分，實驗拓撲設計軟件(Boson Network Designer)和實驗運行環境模擬器(Boson NetSim)：

①Boson Network Design是用來設計實驗拓撲的軟件，雖然Boson自帶了一些樣圖拓撲，但依然允許用戶根據自己的思路設計出需要的拓撲圖。軟件的主界面可分為菜單欄、設備列表、設備信息和繪圖區，菜單欄主要提供文件和設備的一些連接操作[7]；設備列表則提供各種模擬路由器、交換機和連線等設備供用戶選擇，設備信息則列出所選設備的相關參數，包括型號和端口等；繪圖區提供放置整個拓撲各種設備的平臺。用戶只要通過一些簡單的脫拽操作，把設備和連線拖入繪圖區，進行組合就可以完成整個拓撲，如同兒童搭積木的游戲一樣簡單，設計好拓撲之后，可以把它保存為形如*.top的文件，方便以后要使用時重新載入；

②Boson NetSim用于模擬各種路由器(router)、交換機(switch)搭建起來的實驗環境。通過菜單欄上的File/Load NetMap，用戶可以加載設計好的拓撲。用戶可以在這里觀察實驗結果，選擇設備進行配置，對運行的協議進行測試診斷等。Boson NetSim主要分為菜單欄、工具欄和路由器/交換機配置界面。工具欄的前幾個按鈕用于切換待配置的設備(路由器、交換機和工作站PC)。配置界面用于觀察用戶輸入交換機和路由器配置命令，也可以觀察交換機、路由器配置命令輸出[8,9]。

4 實驗設計與拓撲

首先利用Boson Network Designer設計好整個的實驗的網絡拓撲圖，在繪圖區拖入型號2500以上的路由器5臺，1900和5000型號的交換機2臺，工作站PC1臺；然后用1900型號的交換機連接到PC1工作站，整個網絡拓撲如圖1所示，設計好拓撲之后，可以保存為擴展名為*.top的文件，在Boson NetSim中載入，進行設備的配置。

圖1實驗網絡拓撲圖

5 實驗過程及配置步驟

在利用Boson NetSim模擬動態路由協議的實驗中，運用了OSPF動態路由選擇，其中只針對一些主要的核心步驟進行分析，例如路由器的端口設置和動態路由配置，直接連接網絡的配置，以及對試驗結果的檢測，而對于其他簡單的配置部分則簡略掉，因為只要參考相關資料就可以比較方便的檢索到。

5.1 路由器端口設置

在實驗中，選擇Router1、Router2和Router4進行端口的配置，通過配置好路由器eO端口和S0端口的IP地址，并且啟動該接口，為接下來的動態路由配置做好準備。具體的方法：選擇Boson Netsim工具欄按鈕“eRouters”選擇相應的路由器，然后配置好路由器1、2和4的端口IP，如表1所示。

表1路由器端口設置表

在配置好個臺路由器的端口IP地址之后，用PING命令測試驗證，保證可以PING通直接相鄰的設備，如Router1可以PING通Router2的E0口和Router4的S0口。

5.2 動態路由選擇

本次實驗中，還是以Router1作為例子，進行設置分析，發布配置OSPF協議的命令，配置好Router1直接相連的網絡，實現動態路由選擇。Router2，Router4的配置方法與此相似，從略。

具體的方法：在工具欄按鈕“eRouters”中選擇“Router1”并且按照以下的步驟進行設置：

5.3 結果分析

當完成所需的全部設置之后，一方面測試互連設備的連通性，另一方面查看路由器路由表和路由協議在配置后的變化，從而驗證實驗的結果；在本次實驗中，通過ping命令測試3臺路由器之間的數據，同時通過show命令，查看路由器的路由表和路由協議在配置之后的變化，具體步驟和命令如下：

在第一步端口的配置中，配置好端口IP并打開，保證直接相鄰的設備可ping通，如Router1可以ping通Router2的E0口和Router4的S0口。但由于沒有配置路由協議，Router2的E0口和Router4的S0口之間，是不能夠相互ping通的。現在配置好了動態路由協議，Router2的E0口和Router4的S0口

6 結束語

使用Boson Netsim模擬路由器功能，進行動態路由協議的設置，實驗結果證明設計的虛擬網絡系統在測試中運行穩定，符合預先計劃的理想狀態。Boson Netsim能模擬路由器/交換機進行各種配置操作，提供學員自己獨立動手的操作平臺，對提高學生的動手能力很有幫助，同時也可以增強相關課程的教學效果[10]。雖然此模擬器還存在一些BUG，在網絡系統規模較大時容易出現不穩定狀態，但實踐表明，對小規模網絡系統的模擬實現，用Boson模擬器不但可以節省硬件設備的投入，還可以整體提高設備的連接集成能力和網絡互連設備的配置能力。

[1]謝仁.計算機網絡[M].北京:電子工業出版社,2005．

[2]潘冰,陳焱.CCNA實用培訓教程[M].北京:清華大學出版社,2003.

[3]王繼剛,蘆東聽,謝鑫．RIP協議在前后臺通信中的設計與實現[J]．計算機工程，2003，29(22)：70-72．

[4]LAMMLE T.CCNA學習指南[M].北京:電子工業出版社, 2008.

[5]GOUGH C,CCIE No.2893.CCNP BSCI認證考試指南[M].北京:人民郵出版社,2003.

[6]李剛.最新網絡組建、布線和調試實務[M].北京:電子工業出版社,2005.

[7]王麗娜,何軍,侯健敏,等.基于DynamipsGUI的兩類路由協議仿真通信實驗[J].實驗室研究與探索，2010,33(6): 72-77.

[8]劉羽．虛擬機技術在教學實驗中的應用[J].桂林工學院學報,2003,23(4):416-419.

[9]徐雷鳴,龐博,趙耀．NS與網絡模擬[M].北京:人民郵出版社,2003.

[10]程勇軍.利用模擬軟件改進中高職網絡實驗教學的探討[J].廣州廣播電視大學學報,2008(2):52-55.

Implementation of Dynamic Routing Protocol Configuration Based on Bonson Simulator

LUO Liang ZHU Ru-ming (
Chongqing City Management College,Chongqing 401331,China)

The Open Shortest Path First(OSPF)protocol is an important routing protocol based on the Shortest Path First(SPF) algorithm.It is not only widely used in the actual network communication,but also the important teaching content of communication network course in college.The implementation of route experiment based on the network environment constructed by the real devices needs to invest a lot of network equipment cost and maintenance cost.Aiming at this problem,this paper proposes a simulation network environment based on Boson NetSim simulator.The command statement is input to complete the configuration,implement the communication between routers and save the investment of hardware device.The running test of experimental topology proves that the proposed simulation method can be used in the actual scene.

Boson NetSim;router;interior gateway protocol;OSPF

TP393.01

：A

：1008-1739（2014）08-60-4