靜態(tài)路由協(xié)議在模擬仿真器中的設(shè)計與實現(xiàn)

田安紅, 付承彪

(曲靖師范學(xué)院 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院， 云南 曲靖 655011)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及實驗課程是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程[1-3]，該課程中涉及大量的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、路由算法驗證、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器搭建和大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的組建等實訓(xùn)內(nèi)容[4]，然而因?qū)嶒炇宜柙O(shè)備投資大，不易組建真實的大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，目前很多高校沒有建立完善的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗[5-6]。本文引入Cisco Packet Tracer模擬仿真軟件[7-9]，在該軟件中以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為例，介紹了靜態(tài)路由的詳細(xì)配置過程。

1 靜態(tài)路由器配置步驟

在路由的配置有靜態(tài)路由和動態(tài)路由。靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表[10]，由管理員負(fù)責(zé)創(chuàng)建和維護(hù)；而動態(tài)路由通過自學(xué)習(xí)的方法可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。在中小型網(wǎng)絡(luò)中，如果網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)固定不變，可以采用穩(wěn)定的靜態(tài)路由配置方法。靜態(tài)路由一般配置步驟見圖1。

圖1 靜態(tài)路由配置步驟

2 仿真實驗設(shè)計過程

2.1 實驗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

在日常生活中，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)存在不同的網(wǎng)段，而非同一個網(wǎng)段的主機(jī)要進(jìn)行通信，需要路由器來實現(xiàn)。假設(shè)實際中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，存在6個不同的網(wǎng)段，即222.1.1.0，222.1.2.0，222.1.3.0, 222.1.4.0, 222.1.5.0,222.1.6.0，每個網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0，本實驗拓?fù)鋱D見圖3。

圖2 實際復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖3 實驗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

依據(jù)靜態(tài)路由的一般配置過程，主要過程有：PC機(jī)IP地址的配置、路由器IP地址配置、靜態(tài)路由設(shè)置和主機(jī)連通性仿真驗證。

2.2 PC機(jī)的IP地址配置

依據(jù)圖2和圖3中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，分別對9臺PC機(jī)進(jìn)行IP地址的設(shè)置，具體IP地址配置見表1。

表1 IP地址配置表

2.3 路由器IP地址配置

分析圖2和圖3可知，路由器R1、R2、R3均存在3個接口，為fasteEthernet 0/0、 fasteEthernet 0/1和fasteEthernet 1/0，各個路由器的IP地址配置如下：

步驟一：在R1上配置接口的IP地址

R1>enable /* 進(jìn)入特權(quán)模式*/

R1#configure terminal /* 進(jìn)入全局模式*/

R1(config)#interface fastEthernet 0/0 /* 進(jìn)入路由器的fa0/0端口模式*/

R1(config-if)#ip address 222.1.5.1 255.255.255.0/* 配置端口IP地址*/

R1(config-if)#no shutdown /* 開啟端口*/

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface fastEthernet 0/1 /* 進(jìn)入路由器的fa0/1端口模式*/

R1(config-if)#ip address 222.1.6.1 255.255.255.0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface fastEthernet 1/0 /* 進(jìn)入路由器的fa1/0端口模式*/

R1(config-if)#ip address 222.1.1.4 255.255.255.0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

步驟二：在R2上配置接口的IP地址

R2>enable

R2#configure terminal

R2 (config)#interface fastEthernet 0/0

R2 (config-if)#ip address 222.1.6.2 255.255.255.0

R2 (config-if)#no shutdown

R2 (config-if)#exit

R2 (config)#interface fastEthernet 0/1

R2 (config-if)#ip address 222.1.4.1 255.255.255.0

R2 (config-if)#no shutdown

R2 (config-if)#exit

R2 (config)#interface fastEthernet 1/0

R2 (config-if)#ip address 222.1.2.5 255.255.255.0

R2 (config-if)#no shutdown

R2 (config-if)#exit

步驟三：在R3上配置接口的IP地址

R3>enable

R3#configure terminal

R3 (config)#interface fastEthernet 0/0

R3 (config-if)#ip address 222.1.5.2 255.255.255.0

R3 (config-if)#no shutdown

R3 (config-if)#exit

R3 (config)#interface fastEthernet 0/1

R3 (config-if)#ip address 222.1.4.2 255.255.255.0

R3 (config-if)#no shutdown

R3 (config-if)#exit

R3 (config)#interface fastEthernet 1/0

R3 (config-if)#ip address 222.1.3.2 255.255.255.0

R3 (config-if)#no shutdown

R3 (config-if)#exit

配置完3個路由器的接口IP地址后，每個路由器都只能識別3個網(wǎng)絡(luò)。R3的路由信息如下：

R3# show ip route

Codes: C-connected, S-static, I-IGRP, R-RIP, M-mobile

Gateway of last resort is not set

C 222.1.3.0/24 is directly connected, FastEthernet1/0

C 222.1.4.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1

C 222.1.5.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

可見，R3路由器與222.1.3.0/24、222.1.4.0/24和222.1.5.0/24直接相連，而不能到達(dá)222.1.1.0/24、222.1.2.0/24和222.1.6.0/24 3個網(wǎng)絡(luò)，測試結(jié)果如圖4所示，測試222.1.3.3連通222.1.1.3主機(jī)。

圖4 PC1機(jī)上測試與PC4機(jī)的連通性圖

2.4 靜態(tài)路由配置

由前面的分析得知：配置完3個路由器的接口IP地址后，每個路由器都只能識別3個網(wǎng)絡(luò)，剩余3個網(wǎng)絡(luò)還需要添加靜態(tài)路由才能達(dá)到。

步驟一：在R1上配置靜態(tài)路由

R1# conf terminal

R1(config)#ip route222.1.3.0 255.255.255.0 222.1.5.2

R1(config)#ip route222.1.2.0 255.255.255.0 222.1.6.2

R1(config)#ip route222.1.3.0 255.255.255.0 222.1.5.2

R1(config)#end

R1#show ip route

測試222.1.1.1 與 222.1.3.3的連通性如圖5所示。

圖5 PC2機(jī)上測試與PC1機(jī)的連通性圖

此時，222.1.1.1發(fā)給222.1.3.3的數(shù)據(jù)包能接收到，但222.1.3.3回復(fù)給222.1.1.1的應(yīng)答數(shù)據(jù)不能收到，所以路由器的配置通常是雙向的，依據(jù)本實驗的內(nèi)容，還應(yīng)繼續(xù)配置R2和R3的靜態(tài)路由信息。

步驟二：在R2上配置靜態(tài)路由

R2# conf terminal

R2(config)#ip route222.1.1.0 255.255.255.0 222.1.6.1

R2(config)#ip route222.1.3.0 255.255.255.0 222.1.4.2

R2(config)#ip route222.1.5.0 255.255.255.0 222.1.4.2

R2(config)#end

R2#show ip route

步驟三：在R3上配置默認(rèn)路由

R3# conf terminal

R3(config)#ip route0.0.0.0 0.0.0.0 222.1.5.1

R3#show ip route

為了提高配置的效率，R3路由器直接通過一條默認(rèn)路由來實現(xiàn)。配置完成R1、R2、R3的靜態(tài)路由后，各個路由器的IP route如下所示：

R1# show ip route

Codes: C-connected, S-static, I-IGRP, R-RIP, M-mobile

Gateway of last resort is not set

C 222.1.1.0/24 is directly connected, FastEthernet1/0

S 222.1.2.0/24 [1/0] via 222.1.6.2

S 222.1.3.0/24 [1/0] via 222.1.5.2

S 222.1.4.0/24 [1/0] via 222.1.5.2

C 222.1.5.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

C 222.1.6.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1

R2# show ip route

Codes: C-connected, S-static, I-IGRP, R-RIP, M-mobile

Gateway of last resort is not set

S 222.1.1.0/24 [1/0] via 222.1.6.1

C 222.1.2.0/24 is directly connected, FastEthernet1/0

S 222.1.3.0/24 [1/0] via 222.1.4.2

C 222.1.4.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1

S 222.1.5.0/24 [1/0] via 222.1.4.2

C 222.1.6.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

R3# show ip route

Codes: C-connected, S-static, I-IGRP, R-RIP, M-mobile

Gateway of last resort is not set

C 222.1.3.0/24 is directly connected, FastEthernet1/0

C 222.1.4.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1

C 222.1.5.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0

S*0.0.0.0/0 [1/0] via 222.1.5.1

3 網(wǎng)絡(luò)互通性實驗結(jié)果驗證

配置完上述各項后，圖3的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6所示。為了驗證本實驗中不同網(wǎng)段的互通性，以主機(jī)PC2為例，驗證它與3個非直連網(wǎng)絡(luò)的連通性，即與222.1.2.0/24、222.1.3.0/24和222.1.4.0/24的互通性。實驗效果如圖7—圖9所示。

圖6 連通性拓?fù)鋱D

圖7 PC2機(jī)與222.1.3.0/24網(wǎng)段的連通性圖

圖8 PC2機(jī)與222.1.2.0/24網(wǎng)段的連通性圖

圖9 PC2機(jī)與222.1.4.0/24網(wǎng)段的連通性圖

4 結(jié)論

在復(fù)雜的中小型網(wǎng)絡(luò)中，路由器的配置非常關(guān)鍵，但目前很多高校因?qū)嶓w設(shè)備缺失，無法組建綜合型網(wǎng)絡(luò)。本文通過模擬器軟件的引入，詳細(xì)介紹了靜態(tài)路由器的配置過程，并通過連通性實驗的仿真效果驗證配置的正確性，加深了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)知識的理解與認(rèn)識。

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