IPv6的OSPF實驗

摘 要： 介紹了OSPF工作原理和支持IPv6的OSPFv3協(xié)議相對于OSPFv2協(xié)議的變化和新增功能，并在Packet Tracer6.0環(huán)境下進行了基于IPv6的單區(qū)域、多區(qū)域的OSPF實驗設(shè)計。在實驗中通過單區(qū)域內(nèi)和多區(qū)域內(nèi)的OSPF路由配置，實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)信息的互通。通過實驗，能夠讓學生理解IPV6地址的使用方法，并深入理解OSPF的原理和配置。

關(guān)鍵詞： IPv6； OSPF； Packet Tracer； 實驗

中圖分類號：G433 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）10-18-04

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今，IPv4地址即將分配完畢。為此，2012年6月6日，IPv6在全球正式啟用，IPv6協(xié)議采用128位的地址編碼，可以提供海量的地址資源，號稱能使“地球上每粒沙子都擁有一個IP地址”，從而解決了長期以來存在的IPv4地址不夠用的問題[1]。在IPv6實用化之際，讓學生掌握IPv6相關(guān)網(wǎng)絡(luò)配置是網(wǎng)絡(luò)實驗教學的基本要求。路由協(xié)議是在路由器中形成路由表項的基礎(chǔ)，由于路由表中要大量使用IP地址，因此，路由配置是掌握IPV6地址的重要途徑。目前，大量使用的域內(nèi)路由協(xié)議是OSPF協(xié)議，本實驗設(shè)計以O(shè)SPF下IPV6路由的配置為基礎(chǔ)進行。Cisco公司推出的Packet Tracer模擬器操作簡便，使用方便，學生可以借助該工具完成實驗配置、驗證實驗結(jié)果，從而掌握基于IPv6的OSPF網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的配置和應用。

1 OSPF基本原理和OSPFV3

1.1 OSPF基本原理[2]

OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優(yōu)先）是典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，采用費用、距離、延時、帶寬等作為最佳路徑的度量值，在實際情況中，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)具體情況自行選定一種合適的度量值。OSPF采用最短路徑優(yōu)先算法計算最佳路由，操作時首先把網(wǎng)絡(luò)劃分為不同層次的區(qū)域，成為路由域。一個路由域也可以看成是一個自治系統(tǒng)，在同一個路由域中，所有的OSPF路由器都維護相同的描述這個域結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫中存放的是該域中相應鏈路的狀態(tài)信息，路由器通過這個數(shù)據(jù)庫計算出OSPF路由表。當鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫能較快地進行更新，使各個路由器能及時更新其路由表。主要具備以下幾個特點。

⑴ 用增量方式更新路由表，即只更新變化的路由表項，節(jié)約帶寬資源。

⑵ 支持可變長子網(wǎng)掩碼。

⑶ 支持CIDR以及路由聚合。

⑷ 支持路由信息驗證。

⑸ OSPF的更新過程收斂快速。

1.2 OSPFV3

OSPFV3是在原有OSPF V2基礎(chǔ)上開發(fā)的支持IPV6的協(xié)議，它使用的仍然是鏈路狀態(tài)算法，OSPFV2的基本機制，如洪泛（flooding）、DR選舉、區(qū)域劃分、SPF算法保持不變。相對于OSPFV2，OSPFV3最大的變化就是對IPV6地址的支持，以及對IPv6體系架構(gòu)的兼容。此外，OSPFv3在OSPFv2的基礎(chǔ)上，對功能做了增強[3]。

以下是OSPFv3與OFPFv2的主要區(qū)別。

⑴ 在OSPFv3中用“鏈路”替代了OSPFv2中的“網(wǎng)絡(luò)”、“子網(wǎng)”等術(shù)語。在OSPFv3中，路由器接口與鏈路相連而不是連接到子網(wǎng)上，任意兩個節(jié)點都可以通過它們所處的鏈路來相互通信[4]。

⑵ 洪泛范圍擴大。OSPFv3中，LSA的洪泛范圍被擴展為三種，即：本地鏈路范圍、區(qū)域范圍和自治系統(tǒng)范圍[4]。

⑶ 本地鏈路地址的使用有所不同。OSPFv3為了實現(xiàn)“鄰居發(fā)現(xiàn)”和“自動配置”，在單獨的鏈路上使用本地鏈路地址。IPv6路由器不轉(zhuǎn)發(fā)那些有本地鏈路源地址的數(shù)據(jù)包，并且本鏈路地址只允許在Link-LSA中出現(xiàn)[4]。

2 Packet Tracer 6.0仿真軟件

Packet Tracer是一款網(wǎng)絡(luò)實驗模擬軟件，使用者可以在軟件的圖形用戶界面上拖曳需要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，搭建網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，并可在仿真的設(shè)備上進行配置和驗證，學習者還可以觀看網(wǎng)絡(luò)運行的模擬動畫[5]。Packet Tracer 6.0在Packet Tracer 5.3.1的基礎(chǔ)上增加了部分NP（Network Processor，網(wǎng)絡(luò)處理器，是一種可編程器件[6]）實驗，添加了幾款新的路由器，并支持IOS（操作系統(tǒng)，是一個為網(wǎng)際互連優(yōu)化的復雜的操作系統(tǒng)[7]）15.1。

3 單區(qū)域IPv6 OSPFv3實驗設(shè)計與配置分析

3.1 實驗目的

實驗目的：①了解OSPFv3工作原理；②理解OSPFv3適用場合；③掌握基于IPv6的單區(qū)域OSPF配置過程。

3.2 具體實訓項目以及實驗拓撲結(jié)構(gòu)

以下是單區(qū)域IPv6 OSPF配置。實訓具體項目是將學校內(nèi)計算機學院的網(wǎng)絡(luò)劃分在一個區(qū)域，成為一個路由域。具體由3臺2811路由器和2臺終端設(shè)備組成。2臺終端設(shè)備代表學院內(nèi)2個不同的網(wǎng)絡(luò)，即教學部門網(wǎng)絡(luò)和行政部門網(wǎng)絡(luò)，分別和2臺路由器f0/0、f0/1端口相連。具體拓撲如圖1所示。

4.3 實驗環(huán)境配置

以下是多區(qū)域IPv6 OSPF實驗環(huán)境配置。

⑴ IPv6地址規(guī)劃。將area 1計算機學院的兩臺主機PC1、PC2的網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)置為2011：1：1：：2/64、2012：1：1：：2，網(wǎng)關(guān)地址分別設(shè)置為2011：1：1：：1、2012：1：1：：1；將area 2音樂學院的兩臺主機PC5、PC6的網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)置為2015：1：1：：2/64、2016：1：1：：2，網(wǎng)關(guān)地址分別設(shè)置為2015：1：1：：1、2016：1：1：：1；將area 3美術(shù)學院的兩臺主機PC3、PC4的網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)置為2013：1：1：：2/64、2014：1：1：：2，網(wǎng)關(guān)地址分別設(shè)置為2013：1：1：：1、2014：1：1：：1。

⑵ 線路連接。首先，將PC1連在路由器R1的f0/0口，PC2連在路由器R2的f0/0口，PC3連在路由器R3的f0/0口，PC4連在路由器R4的f0/0口，PC5連在路由器R2的f0/1口，PC6連在路由器R3的f0/1口。其次，將路由器R1的串口s0/3/0與路由器R2的串口s0/3/0連接，路由器R4的串口s0/3/0與路由器R3的串口s0/3/0連接，路由器R2的串口s0/3/1與路由器R3的串口s0/3/1連接。

5 結(jié)束語

在Packet Tracer軟件中搭建拓撲進行基于IPv6的OSPF仿真實驗配置教學，使學生掌握了IPv6的OSPF協(xié)議的基本原理和配置過程，理解了劃分層次區(qū)域在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的重要性。同時，學生在配置實驗的過程中對IPv6地址的使用方法有了更進一步的理解，為將來完成更多IPv6的實驗任務做好了基礎(chǔ)準備。本論文所設(shè)計的實驗項目具有很強的實用背景，為學生在工作中搭建大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)工程項目提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。

參考文獻：

[1] 余建斌.新一代互聯(lián)網(wǎng)：第一顆沙子都擁有一個IP地址[EB/OL].http：//scitech.people.com.cn/GB/12058003.html

[2] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)教程[M].人民郵電出版社，2004.

[3] 許亮.IPv6 OSPFv3協(xié)議詳解[DB/OL]. http：//www.h3c.com.cn/MiniSite/Technology_Circle/Net_Reptile/The_Two/Home/Catalog/200911/655330_97665_0.htm

[4] 百度文庫.基于Packet tracer 5.3的IPv6網(wǎng)絡(luò)實驗研究（畢業(yè)論文）[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/25ae1fc1aa00b52acfc7ca6d.html

[5] 唐燈平.基于Packet tracer的幀中繼仿真實驗[J].實驗室研究與探索，2011.5：192-195

[6] 百度百科.NP 1.網(wǎng)絡(luò)處理器[DB/OL].http：//baike.baidu.com/view/79700.htm#1

[7] 百度百科.ios系統(tǒng)[DB/OL]. http：//baike.baidu.com/view/4819241.htm