【协议分析】【距离矢量算法计算过程分析】

第六章路由协议分析实验二十距离矢量算法计算过程分析【实验目的】1.通过分析距离矢量算法的计算过程，理解距离矢量路由协议的工作原理。【实验学时】2学时【实验环境】在本实验中需要4台路由、1台交换机、1台RG-PATS网络协议分析仪。四台路由器运行RIP路由协议，使用协议分析仪采集数据包，对采集到的数据进行分析。将所有的路由器都接入到交换机上，并在交换机上配置端口映像功能，具体IP分配如下表：表6-2设备IP地址分配表设备接口IP地址连接到交换机RSR-AFA0/0192.168.1.1/24FA0/8RSR-ALO0192.168.10.1/24--RSR-AFA0/1192.168.3.1/24FA0/6RSR-BFA0/0192.168.1.2/24FA0/9RSR-BFA0/1192.168.2.1/24FA0/10RSR-BLO0192.168.20.1/24--RSR-CFA0/0192.168.2.2/24FA0/7RSR-CLO0192.168.30.1/24--RSR-DFA0/0192.168.3.2/24FA0/6RSR-DLO0192.168.400.1/24--RG-PATS网络协议分析仪Eth0172.16.1.4FA0/24设备连接如下图所示：249计算机网络协议原理实验教程图6-43实验拓扑图【实验内容】1、使用协议分析仪采集网络中的RIP选路数据包，分析距离矢量算法的计算过程。【实验流程】图6-44实验流程图【实验原理】距离矢量算法是以R.EBellman、L.R.Ford和D.R.Fulkerson所做的工作为基础的，由于这个原因，所以有时距离矢量算法又称为Bellman-Ford或Ford-Fulkerson算法。250第六章路由协议分析在所有的动态路由协议中，昀简单的就是距离矢量路由协议（D-V）。它使用的是昀简单的距离矢量（Distance-Vector，简称D-V）路由算法。距离矢量名称的由来是因为路由是以矢量（距离、方向）的方式被通告出去的，其中距离是根据度量定义的，方向是根据下一跳路由器定义的。因为每个路由器在信息上都依赖于邻居路由器，而邻居路由器又从它们的邻居路由器哪里学习路由，依次类推，所以距离矢量路由选择有时又被认为是“依据传闻进行路由选择”。距离矢量算法的思想很简单：所有参加RIP协议的路由器周期性地向外广播路由刷新报文，主要内容是由很多路由项（entry）组成的路由更新报文。对路由来说，昀主要的内容是目的地址和下一跳地址（nexthop）。对动态路由协议来说，为了找到本协议概念中的昀佳路由，还必须注意路由的开销（metric）。所以路由项主要包括了目的地址、下一跳地址和路由开销。每个路由器都有一个路由数据库，是由RIP路由进程管理的，该路由数据库为系统中所有可能的目标网络包含一个路由项，并为每个目标网络保留如下信息：z目的地址：在算法的IP实现中，这指的是主机或网络的IP地址。z下一跳地址：到目标网络的路由中的第一个路由器。z接口：用于到下一跳物理网络。zmetric值：一个数，指明本路由器到目标网络的开销。z定时器：路由项昀后一次被修改的时间。z路由标记：区分路由为内部路由协议的路由还是外部路由协议的路由的标记。算法模型如下图所示。图6-45距离矢量路由协议算法模型设任意两点x和y之间的开销记为M(x,y)，上图中路由器R6到路由器R1的开销为M（R6,R1）＝min（M(R6,R3)＋M(R3,R1)，M(R6,R5)+M(R5,R1)，M(R6,R7)+M(R7,R1)）。注意：其中的R3、R5、R7都是R6相邻的路由器。D-V算法的实现思想就是这样，计算任何一个路由器到某特定目的网络的路由，都是取其到相邻路由器的开销与相邻路由器到特定目的网络开销和的昀优值。具体地说，距离向量算法如下所述：首先，路由器刚启动时，对距离向量路由表（V-D路由表）进行初始化，该初始化路由表包含所有去往与本路由器直接相连的网络的路径。由于去往直接相连的网络不经过中间路251计算机网络协议原理实验教程由器，所以初始化的V-D路由表中的各路由的距离均为0。图2.1初始V-D路由表的一个示例。图6-46路由器R1的初始V-D路由表图6-47路由器R1、R2的网络拓扑然后，各路由器周期性地向外广播其路由表内容。与该路由器直接相连的（位于同一物理网络）的路由器收到该路由表报文后，根据此报文对本地路由表进行刷新。刷新时，路由器逐项检查来自相邻路由器的报文，遇到下述路由条目之一，须修改本地路由表（假设路由器R1收到路由器R2的报文）：R2列出的目标网络为192.168.4.0和192.168.3.0的路由条目R1路由表中没有。则R1路由表中须增加相应路由条目，其“目标网络”是R2路由条目中的目标网络，其“路径”为“R2”（即下一路由器为R2）。R2去往目标网络的距离值比R1去往该目标网络的距离减1还小。这种情况说明，R1去往某目标网络若经过R2，距离会更短。则R1修改本表目，其中“目标网络”域不变，“距离”为R2表目中距离加1，“路径”为“R2”。R1去往某目标网络的路由经过R2，而R2去往该目标网络的路由发生变化。这里分两种情况：R2的路由表表不再包含去往某目标网络的路由，则R1中相应路由须删除。R2的路由表表中去往某目标网络的路由距离发生变化，则R1中相应路由条目“距离”须修改，以R2中的“距离”加1取代原来的距离。距离矢量算法通过上述方法累加网络距离，并维护网络拓扑信息数据库。距离矢量协议定期直接传送各自路由表的所有信息给邻居（RIP协议默认是30秒）。网络中的路由器从自己的邻居路由器得到路由信息，并将这些路由信息连同自己的本地路由信息发送给其他邻居，这样一级一级地传递下去以达到全网同步。每个路由器都不了解整个网络拓扑，它们只知道与自己直接相连的网络情况，并根据从邻居得到的路由信息更新自己的路由表。它所有的信息都靠道听途说，它相信所有邻居告诉它的所有信息，只在这些邻居中选择昀优的来采用，类似于“传话”这个游戏。252第六章路由协议分析距离矢量选路协议在选择昀佳路由的能力上有一些限制。此外，它们在操作中也容易出现某些问题，必须通过添加专门的启发式算法和功能来解决，这种算法的主要优点是简单和有较长的发展历史。【实验步骤】步骤一：设定实验环境1、配置端口映射S3750#S3750#configureterminalS3750(config)#monitorsession1destinationinterfaceFastEthernet0/24S3750(config)#monitorsession1sourceinterfaceFastEthernet0/1–10both2、在路由器上配置RIPv1路由协议RA#configureterminalRA(config)#interfaceFastEthernet0/0RA(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0RA(config)#interfaceFastEthernet0/1RA(config-if)#ipaddress192.168.3.1255.255.255.0RA(config)#interfaceLoopback0RA(config-if)#ipaddress192.168.10.1255.255.255.0RA#configureterminalRA(config)#routerripRA(config-router)#network192.168.1.0RA(config-router)#network192.168.10.0RA(config-router)#network192.168.3.0RA(config-router)#version2RA(config-router)#noauto-summaryRB#configureterminalRB(config)#interfaceFastEthernet0/0RB(config-if)#ipaddress192.168.1.2255.255.255.0RB(config)#interfaceLoopback0RB(config-if)#ipaddress192.168.20.1255.255.255.0RB#configureterminalRB(config)#interfaceFastEthernet0/1RB(config-if)#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0RB#configureterminalRB(config)#routerripRB(config-router)#network192.168.1.0RB(config-router)#network192.168.2.0RB(config-router)#network192.168.20.0RB(config-router)#version2RB(config-router)#noauto-summary253计算机网络协议原理实验教程RC#configureterminalRC(config)#interfaceFastEthernet0/0RC(config-if)#ipaddress192.168.2.2255.255.255.0RC(config)#interfaceLoopback0RC(config-if)#ipaddress192.168.30.1255.255.255.0RC#configureterminalRC(config)#routerripRC(config-router)#network192.168.2.0RC(config-router)#network192.168.30.0RC(config-router)#version2RC(config-router)#noauto-summaryRD#configureterminalRD(config)#interfaceFastEthernet0/0RD(config-if)#ipaddress192.168.3.2255.255.255.0RD(config)#interfaceLoopback0RD(config-if)#ipaddress192.168.40.1255.255.255.0RD#configureterminalRD(config)#routerripRD(config-router)#network192.168.3.0RD(config-router)#network192.168.40.0RD(config-router)#version2RD(config-router)#noauto-summary步骤二：使用RG-PATS网络协议分析仪采集RIP报文在路由器上配置完成路由协议后，打开RG-PATS网络协议分析仪采集RIP的报文，因为距离矢量协议定期直接传送各自路由表的所有信息给邻居（RIP协议默认是30秒），所以不要低于30秒的采集时间，如下图所示：图6-48RG-PATS网络协议分析仪采集RIP报文254第六章路由协议分析步骤三：分析距离矢量算法实验拓扑的真实环境如下图所示：z路由器RD连接192.168.40.0和192.168.3.0z路由器RA连接192.168.3.0.和192.168.1.0z路由器RB连接192.168.1.0和192.168.2.0z路由器RC连接192.168.2.0和192.168.30.0计算路由器RD到路由器RC的距离，其公式为M（RD,RC）＝min（M(RD,RA)＋M(RA,RC)。图6-49实验拓扑图z路由器RD发现自己直接连接到网络192.169.40.0和网络192.168.3.0，因此，它将自己的路由表中添加一条记录，说明自己能以开销1到达网络192.168.40.0，我们可以表示为［192.168.40.0，1］，有关网络192.168.40