基于eNSP的OSPFv3路由仿真設(shè)計與實現(xiàn)

李雙梅

（南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院計算機(jī)與通信工程學(xué)院，江蘇南京211222）

0 引言

IPv4的最大問題是其地址資源不足，早在2011年初ICANN 就公開表示，全球IPv4 地址已分配完畢［1］。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等的快速發(fā)展，IPv4 地址緊缺問題日益嚴(yán)重，我國大力推進(jìn)IPv6 的發(fā)展和部署。2019年4月16日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于開展2019 年IPv6 網(wǎng)絡(luò)就緒專項行動的通知》，業(yè)界將2019年稱為IPv6元年。在政府、運營商、設(shè)備制造商以及其他相關(guān)企業(yè)的共同努力下，IPv6建設(shè)取得了顯著成效。但是在當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的本科教學(xué)中，針對IPv6的教學(xué)內(nèi)容稍顯不足，特別是在實踐應(yīng)用方面，由于實驗設(shè)備受限等因素?zé)o法滿足網(wǎng)絡(luò)課程對于實踐教學(xué)的需求。文章結(jié)合學(xué)校實際情況，引入華為模擬器eNSP 進(jìn)行實踐教學(xué)，設(shè)計IPv6 相關(guān)實驗供學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐。本文主要介紹其中的IPv6動態(tài)路由協(xié)議OSPFv3實驗的設(shè)計和實現(xiàn)。

1 eNSP簡介

eNSP（Enterprise Network Simulation Platform）是華為公司研發(fā)的一款具備極高仿真度的數(shù)通設(shè)備模擬器，界面操作簡單。使用eNSP進(jìn)行實驗，不受實驗室物理環(huán)境的限制，學(xué)生只要擁有一臺電腦就可以安裝該軟件并且使用，方便了實驗的開展。這款仿真軟件運行的是物理設(shè)備VRP 操作系統(tǒng)，最大限度地模擬真實設(shè)備環(huán)境，并且支持對接真實設(shè)備，以及數(shù)據(jù)包的實時抓取，可以幫助學(xué)習(xí)者深刻理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運行原理，進(jìn)一步地探索和專研網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，近年來eNSP在高校教學(xué)中的應(yīng)用也越來越廣泛［2-4］。

2 OSPFv3簡介

開放最短路徑優(yōu)先（Open Shortest Path First，OSPF）是一個基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，它可以層次化地設(shè)計網(wǎng)絡(luò)，具有適應(yīng)范圍廣、收斂速度快、無自環(huán)等優(yōu)點。OSPFv2 在IPv4 網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。

OSPFv3 是IETF 在保留OSPFv2 優(yōu)點的基礎(chǔ)上針對IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的。它主要在IPv6網(wǎng)絡(luò)中提供路由功能，是IPv6網(wǎng)絡(luò)中的主流路由協(xié)議，保留了OSPFv2中的大部分算法，從IPv4到IPv6，基本的OSPF機(jī)制保持不變。

兩者也有一些區(qū)別，如OSPFv3 是基于鏈路的，OSPFv2是基于子網(wǎng)的；兩者LSA類型的異同；協(xié)議報文格式變化等，這些具體內(nèi)容可參閱相關(guān)資料。

3 實驗設(shè)計

文章設(shè)計兩個實驗，分別討論OSPFv3 單區(qū)域和多區(qū)域的配置，通過該實驗，掌握OSPFv3的基本配置方法。

3.1 單區(qū)域OSPFv3

3.1.1 仿真配置拓?fù)鋱D及地址劃分

單區(qū)域OSPFv3如圖1所示。

3.1.2 配置過程

通過以下5個步驟來配置和驗證OSPFv3單區(qū)域功能。

（1）首先在R1、R2 和R3 路由器上全局使能IPv6功能；然后在接口上使能IPv6，并配置IPv6 地址。以R1 的配置為例，R2 和R3 進(jìn)行類似的配置即可。

圖1 單區(qū)域OSPFv3拓?fù)?/p>

system-view//進(jìn)入系統(tǒng)視圖

[HuaWei]sysname R1//修改設(shè)備名稱

[R1]ipv6//全局使能IPv6功能

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable//接口下使能IPv6功能

[R1- GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address 2001::1/64//配置IPv6地址

[R1-GigabitEthernet0/0/0]quit//退出當(dāng)前視圖

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/1//進(jìn)入接口GE0/0/1視圖

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable

[R1- GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address 2002::1/64

（2）配置OSPFv3。

[R1]ospfv3 1//啟動ospfv3協(xié)議，1 為進(jìn)程號

[R1-ospfv3-1]router-id 1.1.1.1//配置route ID

注意Router ID 是一個32 位的無符號整數(shù)，采用IPv4 地址形式，是一臺路由器在自治系統(tǒng)中的唯一標(biāo)識。這里OSPFv3的Router ID 必須手工配置，如果沒有配置ID 號，OSPFv3 無法正常運行，這一點與OSPFv2不同。

（3）將接口加入OSPFv3 的區(qū)域0中，與OSPFv2 一致，對于單區(qū)域一般配置為area 0。

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospfv3 1 area 0 //將接口g0/0/0加入?yún)^(qū)域0中

（4）配置PC1 和PC2 的IPv6 地址，分別為2001::2/64和2004::2/64。

（5）驗證配置，確認(rèn)設(shè)備間能正常建立鄰居，路由器上路由正常，PC1 能ping 通PC2。

完成以上R1 和PC1、PC2 的配置后，再相應(yīng)地完成R2和R3的配置。

在每個路由器上通過以下命令驗證配置的正確性。

①display ospfv3 peer //查看路由器的OSPFv3鄰居狀態(tài)。

②display ospfv3 lsdb //查看路由器的OSPFv3鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。

相比于OSPFv2 版本，OSPFv3 新增了兩種LSA：Link LSA（鏈路LSA）和Intra Area Prefix LSA（區(qū)域內(nèi)前綴LSA）。

③display ospfv3 routing //查看OSPFv3 生成的路由信息。

可以看到通過OSPFv3學(xué)習(xí)到了全網(wǎng)的路由。在PC2 上執(zhí)行命令：ping 2001::2，可以發(fā)現(xiàn)PC2 能夠和PC1正常通信，且各路由器之間通信也正常。

3.2 多區(qū)域OSPFv3

3.2.1 仿真配置拓?fù)鋱D

OSPFv3的區(qū)域劃分與OSPFv2類似，骨干區(qū)域配置為area 0，用來連接其他區(qū)域。非骨干區(qū)域之間的OSPFv3 路由更新需要通過骨干區(qū)域來完成。因此，OSPFv3也要求所有非骨干區(qū)域都必須直接與骨干區(qū)域相連。但在實際應(yīng)用中有時因環(huán)境限制不能滿足要求，這時可使用虛連接解決。關(guān)于虛連接的問題這里不深入討論，本拓?fù)渲兴蟹枪歉蓞^(qū)域都直接與骨干區(qū)域相連。拓?fù)淙鐖D2所示。

3.2.2 配置及驗證

本拓?fù)湓谏厦鎲螀^(qū)域的拓?fù)渖线M(jìn)行了區(qū)域的劃分，分為3個區(qū)域（0、1、2），其中area 0 為骨干區(qū)域，所以基本配置與上面單區(qū)域配置相同。需要修改的只是在第3 步，在單區(qū)域中將所有接口加入OSPFv3 的區(qū)域0 中。對于多區(qū)域則根據(jù)需求將接口加入不同的區(qū)域中。具體配置只需在以上單區(qū)域的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。

以路由器R1 的配置修改為例（R2 和R3 根據(jù)拓?fù)鋵?yīng)修改）。

圖2 多區(qū)域OSPFv3

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo ospfv3 1 area 0 //將接口gi0/0/0從區(qū)域0中去除

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospfv3 1 area 1 //將接口gi0/0/0加入?yún)^(qū)域1中

以上配置完成，即實現(xiàn)了多區(qū)域的OSPFv3配置，可通過命令display ospfv3 routeing 查看OSPFv3 路由正常（路由前面的字段IA 表示該路由為區(qū)域間路由），并且通過ping測試pc1可以與pc2正常通信。圖3為路由器R1中OSPFv3生成的路由。

圖3 路由器R1中OSPFv3生成的路由

4 結(jié)語

本文描述了基于華為模擬器eNSP來構(gòu)建OSPFv3動態(tài)路由的實驗環(huán)境，通過該實驗學(xué)習(xí)者可以直觀地了解OSPFv3協(xié)議的基本應(yīng)用，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)OSPFv3協(xié)議內(nèi)容以及其他網(wǎng)絡(luò)知識打下了基礎(chǔ)。