課程設計RIP路由協(xié)議的設計與實現(xiàn)

1、課程設計課程設計(論文)RIP路由協(xié)議的設計與實現(xiàn) 院（系）名稱電子與信息工程學院 專業(yè)班級 學號 學生姓名 指導教師起 止 時 間： 課程設計（論文）任務及評語院（系）：電子與信息工程學院 教研室： 課程設計（論文）任務設計內容 完成交換式以太網(wǎng)的拓撲結構設計，至少包含2臺以上路由器（含串口）以及交換機，完成設備選型。規(guī)劃IP地址以及VLAN劃分，進行路由器及交換機的配置。配置路由器信息，必須包括RIP路由協(xié)議的配置。與外網(wǎng)連接部分可以自行設計。不同網(wǎng)絡間通過RIP協(xié)議進行路由信息的交換，從而實現(xiàn)互連互通。 性能指標及技術要求 1、在Cisco Packet Tracer中完成程序的編寫與仿

2、真；包括設計程序，仿真界面，網(wǎng)絡連通性測試等。 2、分析設計要求，構建總體設計方案。 3、給出相關設備工作原理、系統(tǒng)設計說明。 4、完成系統(tǒng)配置與仿真結果分析說明。5、按照要求完成設計報告。指導教師評語及成績平時成績： 答辯成績： 論文成績： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：平時成績占20%，答辯成績占40%，論文成績占40%。摘 要RIP協(xié)議是一種內部網(wǎng)管協(xié)議（IGP），是一種動態(tài)路由選擇協(xié)議，用于自治系統(tǒng)（AS）內的路由信息的傳遞。RIP協(xié)議基于距離矢量算法（DistanceVectorAlgorithms），使用“跳數(shù)”(即metric)來衡量到達目標地址的路由距離。這種協(xié)議的路

3、由器只關心自己周圍的世界，只與自己相鄰的路由器交換信息，范圍限制在15跳(15度)之內，再遠，它就不關心了。RIP應用于OSI網(wǎng)絡七層模型的應用層。各廠家定義的管理距離（AD，即優(yōu)先級）如下：華為定義的優(yōu)先級是100，華三定義優(yōu)先級是100，思科定義的是120。隨著OSPF和IS-IS的出現(xiàn)，許多人認為RIP已經(jīng)過時了。但事實上RIP也有它自己的優(yōu)點。對于小型網(wǎng)絡，RIP就所占帶寬而言開銷小，易于配置、管理和實現(xiàn)，并且RIP還在大量使用中。但RIP也有明顯的不足，即當有多個網(wǎng)絡時會出現(xiàn)環(huán)路問題。為了解決環(huán)路問題，IETF提出了分割范圍方法，即路由器不可以通過它得知路由的接口去宣告路由。分割范圍

4、解決了兩個路由器之間的路由環(huán)路問題，但不能防止3個或多個路由器形成路由環(huán)路。觸發(fā)更新是解決環(huán)路問題的另一方法，它要求路由器在鏈路發(fā)生變化時立即傳輸它的路由表。這加速了網(wǎng)絡的聚合，但容易產(chǎn)生廣播泛濫?？傊h(huán)路問題的解決需要消耗一定的時間和帶寬。若采用RIP協(xié)議，其網(wǎng)絡內部所經(jīng)過的鏈路數(shù)不能超過15，這使得RIP協(xié)議不適于大型網(wǎng)絡。關鍵詞：RIP協(xié)議；網(wǎng)絡；路由器AbstractRIP protocol is an internal gateway protocol (IGP), which is a kind of dynamic routing protocol, which is used

5、 to transfer the routing information in the autonomous system (AS). RIP protocol based on distance vector algorithm (DistanceVectorAlgorithms), using the hop count (that is, metric) to measure the distance to reach the destination address of the routing distance. This protocol router only cares abou

6、t the world around them, and their adjacent routers exchange information, the scope of the 15 jump (15 degrees), and then far, it does not care. Application layer of RIP applied to seven layer model of OSI network. Each manufacturer defines the management distance (AD, that is, the priority) is as f

7、ollows: the priority of HUAWEI definition is 100, the definition of China three priority is 100, CISCO is defined by 120.With the appearance of OSPF and IS-IS, many people think that RIP is out of date. But in fact RIP also has its own advantages. For small networks, RIP is small, easy to configure,

8、 manage, and implement, and RIP is still being used in a large number of uses. But RIP also has obvious shortcomings, that is, when there are multiple networks will appear loop problem. In order to solve the loop problem, IETF proposes a partition method, that is, the router can not know the route t

9、hrough the interface to declare the route. The split range solves the routing loop problem between the two routers, but can not prevent the 3 or more routers from forming a routing loop. Trigger update is another way to solve the loop problem, which requires the router to transmit its routing table

10、when the link is changed. This accelerates the aggregation of the network, but it is prone to broadcast flooding. In short, the solution of the loop problem needs to consume a certain amount of time and bandwidth. If the RIP protocol is adopted, the number of links in the network can not be more tha

11、n 15, which makes the RIP protocol not suitable for large networks.Key words：RIP protocol；internal；Router目 錄第1章 緒論11.1 RIP路由協(xié)議開發(fā)背景11.2 RIP路由協(xié)議的設計內容及要求1第2章 需求分析22.1調研情況22.2 模塊劃分22.3 RIP路由協(xié)議的特性32.4 系統(tǒng)的需求分析4第3章RIP路由協(xié)議的設計53.1 RIP路由協(xié)議的設計原理53.2 RIP路由協(xié)議的功能描述與模塊劃分5第4章 RIP路由協(xié)議的詳細設計與編碼64.1 RIP路由協(xié)議的網(wǎng)絡拓撲圖64.2 R

12、IP路由協(xié)議的編碼6第5章 設計過程關鍵問題及其解決辦法125.1 如何實現(xiàn)廣播本地路由及更新動態(tài)更新路由表125.2如何在網(wǎng)絡拓撲結構改變后實現(xiàn)動態(tài)更新維護路由表12第6章 程序設計結果界面演示13第7章 總結15參考文獻16第1章 緒論1.1 RIP路由協(xié)議開發(fā)背景RIP（RoutingInformationProtocols，路由信息協(xié)議）是應用較早、使用較普遍的IGP（InteriorGatewayProtocol，內部網(wǎng)關協(xié)議），適用于小型同類網(wǎng)絡，是典型的距離矢量（distance-vector）協(xié)議。RIP把每經(jīng)過一個路由器稱為經(jīng)過了一跳，而每經(jīng)過一跳，RIP就會將他的度量值（m

13、etric）加1，這樣的話，跳數(shù)越多的則路徑越長，而RIP會優(yōu)先選擇一條到達目標網(wǎng)絡跳數(shù)少的路徑，他支持的最大跳數(shù)是15跳，超過則被認為是不可達。RIP在構造路由表時會使用到3種計時器：更新計時器、無效計時器、刷新計時器。它讓每臺路由器周期性地向每個相鄰的鄰居發(fā)送完整的路由表。路由表包括每個網(wǎng)絡或子網(wǎng)的信息，以及與之相關的度量值。1.2 RIP路由協(xié)議的設計內容及要求設計內容完成交換式以太網(wǎng)的拓撲結構設計，至少包含2臺以上路由器（含串口）以及交換機，完成設備選型。規(guī)劃IP地址以及VLAN劃分，進行路由器及交換機的配置。配置路由器信息，必須包括RIP路由協(xié)議的配置。與外網(wǎng)連接部分可以自行設計。不

14、同網(wǎng)絡間通過RIP協(xié)議進行路由信息的交換，從而實現(xiàn)互連互通。性能指標及技術要求 1、在Cisco Packet Tracer中完成程序的編寫與仿真；包括設計程序，仿真界面，網(wǎng)絡連通性測試等。 2、分析設計要求，構建總體設計方案。 3、給出相關設備工作原理、系統(tǒng)設計說明。 4、完成系統(tǒng)配置與仿真結果分析說明。5、按照要求完成設計報告。注：頁腳字體為Times New Roman，字號為小五號，居中。第2章 需求分析2.1調研情況使用R I P報文中列出的項， RIP主機可以彼此之間交流路由信息。這些信息存儲在路由表中，路由表為每一個知道的、可達的目的地保留一項。每個目的地表項是到達那個目的地的最

15、低開銷路由。注意每個目的地的表項數(shù)可以隨路由生產(chǎn)商的不同而變化。生產(chǎn)商可能選擇遵守規(guī)范，也可以對標準進行他們認為合適的“強化”。所以，用戶很可能會發(fā)現(xiàn)某個特殊商標的路由器為每一個網(wǎng)絡中的目的地存儲至多4條相同費用的路由。每個路由表項包括以下各域：目的IP地址域距離-向量度量域下一跳IP地址域路由變化標志域路由計時器域注意雖然RFC 1058是一個開放式標準，能支持大量互連網(wǎng)絡地址結構，然而它是由IETF設計用于Internet中自治系統(tǒng)內的協(xié)議。如此，使用這種形式RIP的自然是網(wǎng)絡互聯(lián)協(xié)議。2.2 模塊劃分1. 目的IP地址任何路由表中所包含的最重要信息是到所知目的地的I P地址。一旦一臺RI

16、P路由器收到一個數(shù)據(jù)報文，就會查找路由表中的目的I P地址以決定從哪里轉發(fā)那個報文。2. 度量標準域路由表中的度量域指出報文從起始點到特定目的地的總耗費。路由表中的度量是從路由器到特定目的地之間網(wǎng)絡鏈路的耗費總和。3. 下一跳IP地址域下一跳IP地址域包括至目的地的網(wǎng)絡路徑上下一個路由器接口的IP地址。如果目的IP地址所在的網(wǎng)絡與路由器不直接相連時，路由器表中才出現(xiàn)此項。4. 路由變化標志域路由變化標志域用于指出至目的I P地址的路由是否在最近發(fā)生了變化。這個域是重要的，因為R I P為每一個目的I P地址只記錄一條路由。5. 路由計時器域有兩個計時器與每條路由相聯(lián)系，一個是超時計時器，一個是

17、路由刷新計時器。這些計時器一同工作來維護路由表中存儲的每條路由的有效性。2.3 RIP路由協(xié)議的特性（1）路由信息更新特性：路由器最初啟動時只包含了其直連網(wǎng)絡的路由信息，并且其直連網(wǎng)絡的metric值為1，然后它向周圍的其他路由器發(fā)出完整路由表的RIP請求（該請求報文的“IP地址”字段為.0）。路由器根據(jù)接收到的RIP應答來更新其路由表，具體方法是添加新的路由表項，并將其metric值加1。如果接收到與已有表項的目的地址相同的路由信息，則分下面三種情況分別對待：第一種情況，已有表項的來源端口與新表項的來源端口相同，那么無條件根據(jù)最新的路由信息更新其路由表；第二種情況，已有表項與新表項來源于不同

18、的端口，那么比較它們的metric值，將metric值較小的一個最為自己的路由表項；第三種情況，新舊表項的metric值相等，普遍的處理方法是保留舊的表項。路由器每30秒發(fā)送一次自己的路由表（以RIP應答的方式廣播出去）。針對某一條路由信息，如果180秒以后都沒有接收到新的關于它的路由信息，那么將其標記為失效，即metric值標記為16。在另外的120秒以后，如果仍然沒有更新信息，該條失效信息被刪除。（2）RIP版本1對地址的處理RIP版本1不能識別子網(wǎng)網(wǎng)絡地址，因為在其傳送的路由更新報文中不包含子網(wǎng)掩碼，因此RIP路由信息要么是主機地址，用于點對點鏈路的路由；要么是A、B、C類網(wǎng)絡地址，用于

19、以太網(wǎng)等的路由；另外，還可以是.0，即缺省路由信息。 （3）計數(shù)到無窮大A路由器會將針對目標網(wǎng)絡C的路由表項的metric值置為16，即標記為目標網(wǎng)絡不可達，并準備在每30秒進行一次的路由表更新中發(fā)送出去，如果在這條信息還未發(fā)出的時候，A路由器收到了來自B的路由更新報文，而B中包含著關于C的metric為2的路由信息，根據(jù)前面提到的路由更新方法，路由器A會錯誤的認為有一條通過B路由器的路徑可以到達目標網(wǎng)絡C，從而更新其路由表，將對于目標網(wǎng)絡C的路由表項的metric值由16改為3，而對于的端口變?yōu)榕cB路由器相連接的端口。很明顯，A會將該條信息發(fā)給B，B將無條件更新其路由表，將metric改為4

20、；該條信息又從B發(fā)向A，A將metric改為5最后雙發(fā)的路由表關于目標網(wǎng)絡C的metric值都變?yōu)?6，此時，才真正得到了正確的路由信息。這種現(xiàn)象稱為“計數(shù)到無窮大”現(xiàn)象，雖然最終完成了收斂，但是收斂速度很慢，而且浪費了網(wǎng)絡資源來發(fā)送這些循環(huán)的分組。2.4 系統(tǒng)的需求分析1.實現(xiàn)一個RIP路由協(xié)議的原型系統(tǒng)。2.廣播發(fā)布本地節(jié)點的路由信息。3.其它節(jié)點接收信息并選擇最優(yōu)路徑。4.支持最大不超過15跳的特性。5.動態(tài)支持網(wǎng)絡拓撲結構的變化（如增加路由節(jié)點）第3章RIP路由協(xié)議的設計3.1 RIP路由協(xié)議的設計原理RIP協(xié)議是動態(tài)路由協(xié)議，其運行至路由器中，而路由器是運行路由協(xié)議軟件的專用硬件，它

21、的主要功能可以分成兩部分：路由選擇和分組轉發(fā)。其中路由選擇是基礎。一個路由器對到來的每一個分組先選擇合適的路由，然后才能依據(jù)此路由進行正確的轉發(fā)，本次課程設計就是設計有著廣泛的使用范圍的動態(tài)路由協(xié)議RIP協(xié)議體統(tǒng)原型。它是距離向量協(xié)議中的一種，屬于內部網(wǎng)關協(xié)議。運行協(xié)議的相鄰路由器通過彼此之間交換路由信息RIP的距離向量，從而知道網(wǎng)絡的連接情況，實現(xiàn)各個網(wǎng)絡之間的連通，這也是距離向量名稱的由來。(DistanceVector)運行協(xié)議的每個路由器都要維護一張自己的路由RIP表，該路由表是相應于與它直接相聯(lián)和通過路由器相連的網(wǎng)絡連接情況而動態(tài)變化的。因此協(xié)議屬于動態(tài)路由協(xié)RIP議。路由器根據(jù)路由

22、表對發(fā)給它的包進行轉發(fā)，從而實現(xiàn)IP路由功能。3.2 RIP路由協(xié)議的功能描述與模塊劃分本設計實現(xiàn)的RIP路由協(xié)議的原型系統(tǒng)功能主要包括，一：初始化每個路由器的路由表信息。即在使用者輸入網(wǎng)絡拓撲結構中的路由節(jié)點數(shù)及鏈路數(shù)后，系統(tǒng)首先會自動生成每個節(jié)點到其相鄰路由節(jié)點的路由信息，具體包括：目的地址、跳數(shù)、下一跳，初始設置相鄰節(jié)點的跳數(shù)為1。二：當路由器的初始路由表建立后，接下來就開始進行鄰接節(jié)點的路由信息廣播，即路由節(jié)點將自身的路由表信息廣播至其相鄰的節(jié)點，具體的廣播信息是將每一條路由的目的地址不變，跳數(shù)加一，嚇一跳修改為自身路由器接口的名稱進行傳送，收到廣播信息的路由表對收到的每一條路由信息進

23、行判斷，分兩大情況：:若原來的路由表中沒有目的網(wǎng)絡N，則將該項添加到路由表中，否則（即在該路由表中有到目的網(wǎng)絡N的信息，則觀察下一條）此時分兩種小情況1：若嚇一跳與原路由表項相同，則無條件進行更新。2：若嚇一跳與原路由表項不相同，則若收到的路由信息中距離d小于路由表中的距離，則進行更新。（還有對于接受的路由信息跳數(shù)=16的信息，則將跳數(shù)置為16，表明不可達。）三：動態(tài)改變網(wǎng)絡拓撲結構，即當因為實際需要，需增設路由節(jié)點時，系統(tǒng)會根據(jù)增設的路由節(jié)點數(shù)、名稱、鏈路數(shù)，首先進行新增設節(jié)點的路由表信息初始化，而后將該節(jié)點的路由信息想鄰接節(jié)點進行廣播，隨后整個網(wǎng)絡節(jié)點向鄰接節(jié)點進行路由信息廣播，這樣經(jīng)過幾

24、輪廣播后，每一個節(jié)點都接收到了新增路由節(jié)點的最小路徑信息，從而實現(xiàn)了路由表的動態(tài)維護與創(chuàng)建。第4章 RIP路由協(xié)議的詳細設計與編碼4.1 RIP路由協(xié)議的網(wǎng)絡拓撲圖圖4.1 網(wǎng)絡拓撲圖4.2 RIP路由協(xié)議的編碼配置過程Router1：Routerenable/進入特權模式Router#confter/進入全局配置模式Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#intf0/0/配置Fa0/0接口Router(config-if)#ipadd.2255.255.255.0Router(config-if)#

25、noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoupRouter(config-if)#%LINEPROTO-5-UPDOWN:LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoupRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints0/0/0/配置串口Router(config-if)#ipaddRouter(config-if)#clockrate64000Router(config-if)#noshutdown%LINK-

26、5-CHANGED:InterfaceSerial0/0/0,changedstatetodownRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints0/0/1/配置串口Router(config-if)#ipadd.1255.255.255.0Router(config-if)#clockrate64000Router(config-if)#noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/0/1,changedstatetodownRouter(config-if)#exitRouter(config)#routerrip/

27、進入RIP視圖Router(config-router)#network.0/發(fā)布直連網(wǎng)絡Router(config-router)#exitRouter(config)#exitRouter#%SYS-5-CONFIG_I:ConfiguredfromconsolebyconsoleRouter#showiproute/查看路由表Codes: C-connected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP D-EIGRP,EX-EIGRPexternal,O-OSPF,IA-OSPFinterarea N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-

28、OSPFNSSAexternaltype2 E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2,E-EGP i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea *-candidatedefault,U-per-userstaticroute,o-ODR P-periodicdownloadedstaticrouteGatewayoflastresortisnotset.0/24issubnetted,1subnetsC.0isdirectlyconnected,FastEthernet0/0Rout

29、er#Router2：RouterenableRouter#confterEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#intf0/0Router(config-if)#ipadd.2255.255.255.0Router(config-if)#noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup%LINEPROTO-5-UPDOWN:LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changed

30、statetoupRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints0/0/1Router(config-if)#ipaddRouter(config-if)#clockrate64000Router(config-if)#noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/0/1,changedstatetoupRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints0/0/0Router(config-if)#ipadd.1255.255.255.0Router(config-if)#clorate

31、64000Router(config-if)#noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/0/0,changedstatetodownRouter(config-if)#exitRouter(config)#routerripRouter(config-router)#network.0Router(config-router)#exitRouter(config)#exitRouter#%SYS-5-CONFIG_I:ConfiguredfromconsolebyconsoleRouter#Router#showiprouteCodes: C-con

32、nected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP D-EIGRP,EX-EIGRPexternal,O-OSPF,IA-OSPFinterarea N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2 E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2,E-EGP i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea *-candidatedefault,U-per-userstaticroute,o-ODR P-pe

33、riodicdownloadedstaticrouteGatewayoflastresortisnotset.0/24issubnetted,3subnets R.0120/1via1.1.2.1,00:00:11,Serial0/0/1 C.0isdirectlyconnected,Serial0/0/1 C.0isdirectlyconnected,FastEthernet0/0Router#Router3：RouterenRouter#confterEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#int

34、f0/0Router(config-if)#ipadd.2255.255.255.0Router(config-if)#noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup%LINEPROTO-5-UPDOWN:LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoupRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints0/0/0Router(config-if)#ipadd.2255.255.255.0Router(config-

35、if)#clorate64000Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/0/0,changedstatetoupRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints0/0/1Router(config-if)#ipaddRouter(config-if)#clockrate64000Router(config-if)#noshutdown%LINK-5-CHANGED:InterfaceSerial0/0/1,changedstatetoupRou

36、ter(config-if)#exitRouter(config)#routerrip Router(config-router)#%LINEPROTO-5-UPDOWN:LineprotocolonInterfaceSerial0/0/1,changedstatetoup Router(config-router)#network.0Router(config-router)#exitRouter(config)#exitRouter#%SYS-5-CONFIG_I:ConfiguredfromconsolebyconsoleRouter#showiprouRouter#showiprout

37、eCodes: C-connected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP D-EIGRP,EX-EIGRPexternal,O-OSPF,IA-OSPFinterarea N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2 E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2,E-EGP i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea *-candidatedefault,U-per-userstaticrou

38、te,o-ODR P-periodicdownloadedstaticrouteGatewayoflastresortisnotset.0/24issubnetted,6subnets R .0120/1via1.1.6.1,00:00:02,Serial0/0/0 R.0120/1via1.1.6.1,00:00:02,Serial0/0/0 120/1via.1,00:00:10,Serial0/0/1 C .0isdirectlyconnected,Serial0/0/1 C .0isdirectlyconnected,FastEthernet0/0 R .0120/1via1.1.3.

39、1,00:00:10,Serial0/0/1 C .0isdirectlyconnected,Serial0/0/0之后按照圖示配置好主機的IP地址，使用ping命令測試相互之間的連通性，主機之間可以相互ping通的，如下所示：第5章 設計過程關鍵問題及其解決辦法5.1 如何實現(xiàn)廣播本地路由及更新動態(tài)更新路由表路由器最初啟動時只包含了其直連網(wǎng)絡的路由信息，并且其直連網(wǎng)絡的metric值為1，然后它向周圍的其他路由器發(fā)出完整路由表的RIP請求。路由器根據(jù)接收到的RIP應答來更新其路由表，具體方法是添加新的路由表項，并將其metric值加1。如果接收到與已有表項的目的地址相同的路由信息，則分下面四種情況分別對待：第一種情況，已有表項的來源端口與新表項的來源端口相同，那么無條件根據(jù)最新的路由信