网络系统集成实验（五）| 系统集成路由器OSPF动态、综合路由配置

一、前言

        该系列文章将会对网络系统集成课程中相关实验进行更新，本篇为第五篇，有关路由器的OSPF、综合路由配置，包括了OSPF的配置实验、单臂路由实验、RIP配置实验、综合实验等。

        注意：该实验的后半部分综合实验基于前面的实验（四）进行，链接如下：
网络系统集成实验（四）| 系统集成路由器基本配置https://blog.csdn.net/as12138/article/details/130334466?spm=1001.2014.3001.5501

二、实验目的

        ① 了解OSPF、RIP协议的内容和特点

        ② 理解VLAN间通信的基本原理

        ③ 学习多层交换机SVI的应用

三、实验原理

        ① OSPF、RIP协议的内容和特点

        OSPF（Open Shortest Path First）和RIP（Routing Information Protocol）都是内部网关协议（Interior Gateway Protocols，IGP），用于实现在一个自治系统（AS）内部的路由转发。它们具有以下特点：

        - OSPF是一种链路状态路由协议，而RIP是一种距离矢量路由协议。
        - OSPF使用了Dijkstra算法来计算最短路径，并维护一个链路状态数据库（Link State Database）来描述网络拓扑。RIP使用基于距离的Bellman-Ford算法来计算最短路径，并维护路由表。
        - OSPF支持带有可变子网掩码的无类别域间路由（Variable Length Subnet Masking，VLSM），在网络划分上更加灵活。RIP仅支持固定子网掩码的无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）。
        - OSPF可以快速适应网络拓扑的变化，并通过多种信息（链路状态、Hello报文等）来保证网络的可靠性和性能。RIP则对路由信息的更新相对较慢。

        ② VLAN间通信的基本原理

        VLAN（Virtual Local Area Network）是一种通过逻辑方式将物理网络划分为多个虚拟网络的技术。VLAN间通信的基本原理是通过交换机将不同VLAN的数据进行隔离，但又可以实现跨VLAN的通信。具体原理如下：

        - VLAN的划分可以基于端口、MAC地址、协议等条件，将相同VLAN的设备划分到同一个逻辑网络中。
        - VLAN划分后，交换机会在内部维护VLAN和物理接口之间的映射关系，同时进行VLAN标记（Tagging）。
        - 当VLAN中的设备之间进行通信时，交换机会对数据进行VLAN标记和解析，确保数据只被发送到目标VLAN中的设备。
        - 如果需要实现跨VLAN通信，可以使用交换机的三层功能（如SVI），将不同VLAN的设备连接到交换机的虚拟接口上，通过虚拟接口实现不同VLAN之间的相互通信。

        ③ 多层交换机SVI的应用

        SVI（Switched Virtual Interface）是多层交换机上的虚拟接口，用于实现三层功能（如路由功能）。它的应用如下：

        - SVI可以作为交换机的默认网关，实现与不同VLAN之间的通信。当VLAN中的设备需要与其他网络进行通信时，数据会首先被发送到对应SVI上，然后通过路由表进行转发。
        - SVI也可以用于配置管理接口，提供远程管理和配置交换机的功能。通过远程连接到SVI上，管理员可以对交换机进行配置、监控和故障排除等操作。
        - 在多个交换机之间使用SVI还可以实现跨网络的通信和路由功能，提供更高级的网络拓扑结构和性能优化。

        通过学习SVI的应用，可以实现多个VLAN之间的通信、管理交换机的功能以及构建更复杂的网络拓扑。

四、实验流程

        ① 配置RIP动态路由实验

        ② 配置OSPF动态路由实验

        ③ 利用多层交换机的SVI端口实现跨VLAN通信

        ④ 利用单臂路由实现跨VLAN通信

        ⑤ 实现上期配置中多VLAN间通信

五、实验过程

（一）OSPF实验

      Step1：构建拓扑图如下：

        Step2：PC的IP地址分别配置如下：

        PC1：

        PC5：

Step3：使能路由器OSPF协议功能，并将与终端相连的接口配置为边缘接口

R2：

1. #  
2. ospf 1   
3.  silent-interface GigabitEthernet0/0/0  
4.  area 0.0.0.0   
5. #  

R3：

1. #  
2. ospf 1   
3.  area 0.0.0.0   
4. #  

R4：

1. #  
2. ospf 1   
3.  silent-interface GigabitEthernet0/0/1  
4.  area 0.0.0.0   
5. #  

Step4：配置路由器接口地址并在接口下使能OSPF

R2：

1. #  
2. interface GigabitEthernet0/0/0  
3.  ip address 12.1.1.2 255.255.255.0   
4.  ospf enable 1 area 0.0.0.0  
5. #  
6. interface GigabitEthernet0/0/1  
7.  ip address 23.1.1.2 255.255.255.0   
8.  ospf enable 1 area 0.0.0.0  
9. #  

R3：

1. #  
2. interface GigabitEthernet0/0/0  
3.  ip address 23.1.1.3 255.255.255.0   
4.  ospf enable 1 area 0.0.0.0  
5. #  
6. interface GigabitEthernet0/0/1  
7.  ip address 34.1.1.3 255.255.255.0   
8.  ospf enable 1 area 0.0.0.0  
9. #  

R4：

1. #  
2. interface GigabitEthernet0/0/0  
3.  ip address 34.1.1.4 255.255.255.0   
4.  ospf enable 1 area 0.0.0.0  
5. #  
6. interface GigabitEthernet0/0/1  
7.  ip address 45.1.1.4 255.255.255.0   
8.  ospf enable 1 area 0.0.0.0  
9. #  

Step5：验证

① OSPF邻居关系验证

        由于R3是所有设备的中间设备，因此若R3与R2、R4均在同一OSPF进程下的同一区域内均成功建立了OSPF邻居关系，则这三台设备的OSPF邻居关系建立成功。

        查看R3的OSPF邻居关系如下：

② 路由表验证

        在 ① 中已经确认R2、R3、R4之间建立了邻居关系，为排除存在路由过滤等策略，需验证R2及R3、R4互相之间是否存在OSPF路由条目，验证结果如下：

R2：

R3：

R4：

③ PC之间的连通性测试

        ② 中表明已经实现了路由条目的传递，接下来进行PC之间的Ping操作，用以排除流量过滤问题，验证如下：

④ WireShark抓包验证

        ③ 中已经确定实现了PC间的通信，接下来进行抓包以进一步确定通信是通过OSPF协议实现的，验证如下：

        该现象表明OSPF协议正在发送Hello报文，表明已经建立成功的OSPF邻居正在不停使用Hello报文进行保活，表明OSPF邻居关系建立正确，PC之间的通信是通过OSPF协议实现的。

（二）RIP实验

Step1：构建拓扑图如下

Step2：PC的IP地址分别配置如下

        PC3：

        PC7：

Step3：在相应路由器接口配置IP地址如下

        R4：

        R5：

        R6：

Step4：使能路由器RIP协议功能，并宣告相应网段、静默与终端相连端口

        R4：

1. #  
2. rip 1  
3.  network 34.0.0.0  
4.  network 45.0.0.0  
5.  silent-interface GigabitEthernet0/0/0  
6. #  

        R5：

1. #  
2. rip 1  
3.  network 45.0.0.0  
4.  network 56.0.0.0  
5. #  

        R6：

1. #  
2. rip 1  
3.  network 56.0.0.0  
4.  network 67.0.0.0  
5.  silent-interface GigabitEthernet0/0/1  
6. #  

Step5：验证

① 查看RIP之间的邻居关系

        由于R5是所有设备的中间设备，因此若R5与R4、R6均在同一RIP进程下均成功建立了邻居关系，则这三台设备的RIP邻居关系建立成功，

        查看R5的RIP邻居关系如下：

② 查看路由表

        在 ① 中已经确认各路由器之间建立了邻居关系，为排除存在路由过滤等策略，需验证各路由器互相之间是否存在OSPF路由条目，验证结果如下：

R4：

R5：

R6：

③ 验证PC之间的连通性

        ② 中表明已经实现了路由条目的传递，接下来进行PC之间的Ping操作，用以排除流量过滤问题，验证如下：

④ WireShark抓包验证

        ③ 中已经确定实现了PC间的通信，接下来进行抓包以进一步确定通信是通过RIP协议实现的，验证如下：

        该现象表明RIP协议正在发送Response报文，表明已经建立成功的RIP邻居正在不停使用该报文进行路由更新，表明RIP邻居关系建立正确，PC之间的通信是通过RIP协议实现的。

（三）多层交换机利用SVI实现跨VLAN通信

Step1：PC的IP配置

PC11：

PC12：

Step2：交换机划分相应VLAN，并将相应接口划分至VLAN中

        LSW2：

1. #  
2. vlan batch 10 20  
3. #  
4. #  
5. interface GigabitEthernet0/0/1  
6.  port link-type access  
7.  port default vlan 10  
8. #  
9. interface GigabitEthernet0/0/2  
10.  port link-type access  
11.  port default vlan 20  
12. #  

Step3：交换机创建SVI并配置IP地址

1. #  
2. interface Vlanif10  
3.  ip address 112.1.1.2 255.255.255.0  
4. #  
5. interface Vlanif20  
6.  ip address 121.1.1.2 255.255.255.0  
7. #  

Step4：验证

① 验证PC之间的通信

        PC11：

        该现象表明PC之间通过交换机的三层SVI功能实现了跨VLAN通信。

② Wireshark抓包验证

        该现象表明跨VLAN通信是通过三层网络实现的。

（四）单臂路由实验

Step1：PC的IP配置

PC11：

PC12：

Step2：交换机划分相应VLAN，并将相应接口划分至VLAN中

LSW2：

1. #  
2. vlan batch 10 20  
3. #  
4. #  
5. interface GigabitEthernet0/0/1  
6.  port link-type access  
7.  port default vlan 10  
8. #  
9. interface GigabitEthernet0/0/2  
10.  port link-type access  
11.  port default vlan 20  
12. #  

Step3：交换机创建SVI并配置IP地址

1. #  
2. interface Vlanif10  
3.  ip address 112.1.1.2 255.255.255.0  
4. #  
5. interface Vlanif20  
6.  ip address 121.1.1.2 255.255.255.0  
7. #  

Step4：验证

① 验证PC之间的通信

PC11：

        该现象表明PC之间通过交换机的三层SVI功能实现了跨VLAN通信。

② Wireshark抓包验证

        该现象表明跨VLAN通信是通过三层网络实现的。

（五）实现上期配置中的跨VLAN通信

Step1：实验拓扑图如下

Step2：该跨VLAN通信以技术部1和财务部1为例，技术部1与财务部2的IP配置如下

财务部1：

技术部1：

另：由于两者IP掩码为255.255.255.128，这两台PC不在同一网段。

Step3：交换机划分相应VLAN，并将相应接口划分至VLAN中

1. #  
2. vlan batch 10 20 30  
3. #  
4. interface Ethernet0/0/3  
5.  port link-type access  
6.  port default vlan 10  
7.  stp edged-port enable  
8. #  
9. interface Ethernet0/0/4  
10.  port link-type access  
11.  port default vlan 20  
12.  stp edged-port enable  
13. #  

Step4：交换机创建SVI并配置相应IP地址

1. #  
2. interface Vlanif10  
3.  ip address 192.168.1.33 255.255.255.128  
4. #  
5. interface Vlanif20  
6.  ip address 192.168.1.133 255.255.255.128  
7. #  

Step5：验证

① 验证PC之间的通信

        财务部1：

        该现象表明PC之间通过路由器的三层功能实现了跨VLAN通信。

② Wireshark抓包验证

        该现象表明跨VLAN通信是通过三层网络实现的。