OPNET计算机网络仿真实验作业12 - 采用OSPF进行路由

　　如图6.1。并在网络中所有活跃接口上部署IPv4地址（Protocols->IP->Addressing->Auto – Assign IPv4 Addresses）。然后配置OSPF为网络中所有接口上的一个路由协议（Protocols->IP->Routing->Configure Routing Protocols）。

3. 配置路由器之间链路的链路成本

　　如表6.1。

表6.1 链路成本配置
链路名	成本
Router 1 – Router 3 Router 1 – Router 2 Router2 – Router 3	20
Router 1 – Router 4 Router 4 – Router 5 Router 5 – Router 3 Router 4 – Router 6 Router 5 – Router 7	5
Router 6 – Router 7 Router 6 – Router 8 Router 7 – Router 8	10

4. 配置图6.1中的各流量需求

　　如图6.2。

5. 配置仿真输出IP地址分配

　　设置全局仿真属性IP…IP Interface Addressing Mode为Auto Addressed/Export，配置仿真输出IP地址分配。

6. 配置所有路由器在仿真结束时输出其路由表和链路状态数据库

　　设置属性Reports…OSPF Routing Table和Reports…OSPF Link State Database的值为Export at End of Simulation，配置所有路由器在仿真结束时输出其路由表和链路状态数据库，如图3所示。

7. 禁止OSPF仿真效率模式

　　设置全局属性Simulation Efficiency…OSPF Sim Efficiency的值为Disabled，禁止OSPF仿真效率模式，如图6.4。

8. 执行仿真10min，并收集仿真结果。

9. 带有基于报文的负载均衡选项的OSPF。

　　1）复制场景OSPF Flat，并将新场景命名为OSPF with packet – based load balancing。

　　2）改变Router 2的配置，使其采用基于报文的负载均衡选项，如图6.5。

　　3）运行仿真10min，并收集仿真结果。

问题与解答

1. 通过检查带有输出IP地址（由仿真创建的）的文件，详细研究网络中的IP地址分配。

　　查看OSPF Flat场景下输出的IP地址分配GDF文件（Assignment12-OSPF Flat-DES-1-ip_addresses.gdf），IP地址表如表6.2。

表6.2 OSPF Flat场景IP分配表
节点	接口	IP	连接链路	节点	接口	IP	连接链路
HostA	IF0	192.0.12.1/24	HostA <-> Router1	Router4	IF4	192.0.6.2/24	Router4 <-> Router5
HostB	IF0	192.0.13.1/24	HostB <-> Router2		IF10	192.0.4.1/24	Router1 <-> Router4
HostC	IF0	192.0.14.1/24	Router3 <-> HostC		IF11	192.0.7.2/24	Router4 <-> Router6
HostD	IF0	192.0.15.1/24	HostD <-> Router6	Router5	IF4	192.0.6.1/24	Router4 <-> Router5
HostE	IF0	192.0.16.1/24	Router8 <-> HostE		IF10	192.0.8.2/24	Router7 <-> Router5
HostF	IF0	192.0.17.1/24	Router8 <-> HostF		IF11	192.0.5.1/24	Router5 <-> Router3
Router1	IF0	192.0.12.2/24	HostA <-> Router1	Router6	IF0	192.0.15.2/24	HostD <-> Router6
	IF4	192.0.3.2/24	Router1 <-> Router3		IF4	192.0.9.2/24	Router6 <-> Router7
	IF10	192.0.1.2/24	Router2 <-> Router1		IF10	192.0.7.1/24	Router4 <-> Router6
	IF11	192.0.4.2/24	Router1 <-> Router4		IF11	192.0.11.2/24	Router6 <-> Router8
Router2	IF0	192.0.13.2/24	HostB <-> Router2	Router7	IF4	192.0.9.1/24	Router6 <-> Router7
	IF10	192.0.1.1/24	Router2 <-> Router1		IF10	192.0.10.2/24	Router8 <-> Router7
	IF11	192.0.2.2/24	Router3 <-> Router2		IF11	192.0.8.1/24	Router7 <-> Router5
Router3	IF0	192.0.14.2/24	Router3 <-> HostC	Router8	IF0	192.0.17.2/24	Router8 <-> HostF
	IF4	192.0.3.1/24	Router1 <-> Router3		IF1	192.0.16.2/24	Router8 <-> HostE
	IF10	192.0.5.2/24	Router5 <-> Router3		IF10	192.0.11.1/24	Router6 <-> Router8
	IF11	192.0.2.1/24	Router3 <-> Router2		IF11	192.0.10.1/24	Router8 <-> Router7

2. 仔细检查任何一台路由器节点上链路状态数据库，并确保所有链路成本是要配置的那样，那么应该纠正它们，并重新运行场景。在链路状态数据库，用于主机和路由器之间链路所用的成本是多少？

　　查看Router1仿真结束时的链路状态数据库，如表6.3。

　　1）验证链路成本配置的正确性：

　　以链路Router6 – Router7为例。由表6.2可知，Router6的Link State ID为192.0.15.2，因此表6.3中，22行至28行为Router6发送的链路状态消息。由表6.2可知，Router7 <-> Router6的网络号为192.0.9.0，因此查看表6.3中24行的子网类型链路Link Cost列，可知该链路的成本为10。

　　用同样的方法验证剩余链路成本的正确性。经验证，所有链路成本配置正确。

　　2）查看主机和路由器之间的链路成本：以Router1<->HostA为例，查看表6.3第44行，可知其成本为1。经查看，其余主机与其各自路由器的成本也均为1。

表6.3 Router1链路状态数据库

3. 在链路状态数据库中，识别Router 3和Router 6的表项。对于这些表项，为表中所示的每个链路ID，识别邻接路由器的名字。

　　由表6.2可知，Router3广播的链路状态数据Link State ID为192.0.14.2，对应表6.3第36~42行。Router6为192.0.15.2，对应表6.3第22~28行。

　　1）Router3邻接路由器名：由表6.3第37、39、41行可知，其邻接路由器的另一个端口IP为：192.0.12.2、192.0.8.2、192.0.13.2，查表6.2可知，其对应的路由器分别为：Router1、Router2、Router5。

　　2）Router6邻接路由器名：由表6.3第23、25、27行可知，其邻接路由器的另一个端口IP为：192.0.10.2、192.0.7.2、192.0.17.2，查表6.2可知，其对应的路由器分别为：Router4、Router7、Router8。

4. 详细研究各路由器的路由表项，为从Host A到Host C和从Host C到Host D的流量确定路由。为这些路由，列出每一跳的接口号和路由器名、每跳的链路成本和该路由的总成本。

　　查看各路由器的路由表（节选），如表6.4（1）~6.4（5）。

表6.4（1） Router1路由表（节选）

表6.4（2） Router3路由表（节选）

表6.4（3） Router4路由表（节选）

表6.4（4） Router5路由表（节选）

表6.4（5） Router6路由表（节选）

　　Host A（192.0.12.1/24）-> Host C（192.0.14.1/24），即目的地网络号为192.0.14.0/24，第一跳路由器网络号为192.0.12.0/24，即Router1。查询表6.4（1）~6.4（5），易知Host A -> Host C的路由信息，如表6.5。

表6.5 Host A -> Host C的路由信息
跳数	路由器名	转发接口	链路成本	总成本
1	Router1	IF11	-	15
2	Router4	IF4	5
3	Router5	IF11	5
4	Router3	IF0	5

　　Host C（192.0.14.1/24）-> Host D（192.0.15.1/24），即目的地网络号为192.0.15.0/24，第一跳路由器网络号为192.0.14.0/24，即Router3。查询表6.4（1）~6.4（5），易知Host C -> Host D的路由信息，如表6.6。

表6.6 Host C -> Host D的各跳信息
跳数	路由器名	转发接口	链路成本	总成本
1	Router3	IF10	-	15
2	Router5	IF4	5
3	Router4	IF11	5
4	Router6	IF0	5

5. 对以前配置的四个需求之报文穿越的路由可视化。一次查看一个需求的路由，一般而言是有用的，即在Route Report for IP Traffic Flows窗口中倒换（toggle）属性字段Display的值。同样，确保在关闭之前，关闭路由显示。为需求Host A到Host C和Host C到Host D可视化的路由与在问题Q4中计算的是相同还是不同？

　　Host A -> Host C的可视化路由，如图6.6。路由为：Router1 -> Router4 -> Router5 -> Router3，显然，与表6.5的结果是一致的。

　　Host C -> Host D的可视化路由，如图6.7。路由为：Router3 -> Router5 -> Router4 -> Router6，显然，与表6.6的结果是一致的。

6. 列出为从Host B到Host E、Host B到Host F、Host E到Host B以及Host F到Host B的流量可视化各路由。

表6.7 可视化路由
源设备	目的设备	可视化路由
Host B	Host E	Router2 – Router1 – Router4 – Router6 – Router8
Host B	Host F	Router2 – Router1 – Router4 – Router6 – Router8
Host E	Host B	Router8 – Router6 – Router4 – Router1 – Router2
Host F	Host B	Router8 – Router6 – Router4 – Router1 – Router2

7. 在OSPF with packet – based load balancing场景中，可视化各种需求采用的路由。列出观察到的从Host B到Host E、Host B到Host F、Host E到Host B以及Host F到Host B的流量所经的路由。就这些路由而言，解释您认为最重要的是什么。这些路由与场景OSPF Flat中的相应路由有何区别？

表6.8 OSPF with packet – based load balancing场景的可视化路由
源设备	目的设备	可视化路由
Host B	Host E	路由1：Router2 – Router1 – Router4 – Router6 – Router8 路由2：Router2 – Router3 – Router5 – Router7 – Router8
Host B	Host F	路由1：Router2 – Router1 – Router4 – Router6 – Router8 路由2：Router2 – Router3 – Router5 – Router7 – Router8
Host E	Host B	Router8 – Router6 – Router4 – Router1 – Router2
Host F	Host B	Router8 – Router6 – Router4 – Router1 – Router2

　　区别：Router2被配置为基于报文的负载均衡后，路由成本一样时，不再由单一路由到达目的地，而是不同报文选择了不同的路由到达目的地。

9. 基于对负载均衡选项的理解，讨论对这些路由的观察是否与负载均衡的工作方式一致。

　　一致。不同的报文选择不同的路由到达目的地，降低了单一路由上的链路的利用率（即负载程度），提升了报文的传输速度。

总结

　　本实验仿真了OSPF协议。通过查看路由器的链路状态数据库，直观的看到了OSPF协议的工作过程，明白了OSPF是基于分布式链路状态协议工作的。通过分析路由表项，认识到了OSPF可根据链路成本进行最短路径的选择。

参考文献

[美]Adarshpal S. Sethi, Vasil Y.Hnatyshin. 计算机网络仿真OPNET实用指南[M]. 王玲芳, 母景琴, 译. 北京:机械工业出版社, 2014.