罗粮 朱儒明

（重庆城市管理职业学院重庆401331）

技术论坛

动态路由协议配置的BOSON模拟实现

罗粮 朱儒明

（重庆城市管理职业学院重庆401331）

开放最短路径优先协议(OSPF)是一种基于最短路径优先(SPF)算法的重要路由协议，不但广泛的应用于实际的通信网络中，而且是高校通信网络类相关课程的重要教学内容，用真实设备搭建网络环境进行路由实验需要投入大量的网络设备成本和维护成本。针对这个问题，提出了一种利用Boson netsim模拟器仿真网络环境的方法，通过输入命令语句完成设置和实现路由器间相互通信，可节约硬件设备的投入，实验拓扑的运行测试证明所提出的模拟方法在实际应用中也是可行的。

Boson NetSim路由器内部网关协议OSPF

1 引言

随着互联网的迅猛发展，各个接入互联网的INTRANET和自治系统的规模也越来越大，如何协调好网络内的主机，互连设备的通信已经是越来越重要的课题。路由器在网络通信的质量好坏中起到的相当重要的作用，因此，针对路由器及路由协议的相关配置已经成为网络技术培训、实验和高校网络相关课程中的重要内容。

但是组织这一课题的教学和实验，对硬件环境的要求比较高。需要针对实验设备的大量资金投入，同时连接组织网络系统的难度也比较大，会使得整个实验的人力物力耗费巨大。因此实际的教学培训过程中，可能出现学员因为设备不够不能自主实践的情况，这就存在教学与实验条件之间的矛盾。通过Boson公司推出Boson Netsim模拟软件，较好地解决了这一矛盾，可以为实验者提供独立的实践平台。

2 动态路由协议－OSPF协议概述

开放最短路径优先协议(Open Shortest Path First，OSPF)是内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）的一种，是一种典型的基于链路状态算法的路由协议[1]。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络，所以，IETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议-OSPF[2]。目前广为使用的是OSPF第二版，最新标准为RFC2328。

OSPF由一个早期版本的IS-IS protocol发展而来，用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。由于另一种内部网关路由协议RIP存在不支持大型网络和慢收敛等问题[3]，OSPF开始被设计来代替RIP协议。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF是一种可靠性高的协议，有最小代价路由，多路径路由和负载均衡等特点；同时具有支持大型网络、路由收敛快和占用网络资源少等优点，通过Dijkstra算法来计算出到达网络的最短路径，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位[4]。

Cisco路由器采用自己公司实现的OSPF版本，此版本添加了一些特性，目的在增强互操作性。OSPF协议开始工作的时候，路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello报文。与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。通过相邻的路由器间Hello报文的交换，建立路由器间的邻接关系；然后选举DR/BDR，(Designated Router/Backup Designated Router)，之后路由器与路由器之间利用Hello报文的ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息[5]。如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由器之间建立完全相邻（Full Adjacency）关系，同时邻接路由器拥有自己独立的和完整的链路状态数据库。

当一个路由器拥有完整独立的链路状态数据库后，将采用相应的最短路径优先算法计算并创建路由表。OSPF路由器依据链路状态数据库的内容，独立地用最短路径优先算法计算出到每一个目的网络的路径，并将路径存入路由表中。当链路状态发生变化时，OSPF通过Flooding过程通告网络上其他路由器。OSPF路由器接收到包含有新信息的链路状态更新报文，将更新自己的链路状态数据库，然后用最短路径优先算法重新计算路由表。

3 BOSON模拟器

Boson公司推出了一款针对Cisco路由器和交换机的模拟软件—Boson Netsim，给那些准备CCNA和CCNP考试却苦于没有实验设备和实验环境的备考者提供了实践练习的有力环境，同时对高校学习网络组建等相关课程的学员来说，也提供了一个灵活的及功能强大的实践平台。目前针对Cisco网络设备的众多模拟配置软件之中，这是一款操作最接近真实环境，功能最强大的模拟器，它支持的命令和最新的Cisco的IOS基本保持一致，而且还可以自己设计整个网络拓扑结构及连接。与用硬件设备进行操作的真实实验相比，省去了制作网线、连接互连设备、变换console连线和往返设备之间等繁琐的环节，使学习效率明显提高[6]。

Boson NetSim由2个组成部分，实验拓扑设计软件(Boson Network Designer)和实验运行环境模拟器(Boson NetSim)：

①Boson Network Design是用来设计实验拓扑的软件，虽然Boson自带了一些样图拓扑，但依然允许用户根据自己的思路设计出需要的拓扑图。软件的主界面可分为菜单栏、设备列表、设备信息和绘图区，菜单栏主要提供文件和设备的一些连接操作[7]；设备列表则提供各种模拟路由器、交换机和连线等设备供用户选择，设备信息则列出所选设备的相关参数，包括型号和端口等；绘图区提供放置整个拓扑各种设备的平台。用户只要通过一些简单的脱拽操作，把设备和连线拖入绘图区，进行组合就可以完成整个拓扑，如同儿童搭积木的游戏一样简单，设计好拓扑之后，可以把它保存为形如*.top的文件，方便以后要使用时重新载入；

②Boson NetSim用于模拟各种路由器(router)、交换机(switch)搭建起来的实验环境。通过菜单栏上的File/Load NetMap，用户可以加载设计好的拓扑。用户可以在这里观察实验结果，选择设备进行配置，对运行的协议进行测试诊断等。Boson NetSim主要分为菜单栏、工具栏和路由器/交换机配置界面。工具栏的前几个按钮用于切换待配置的设备(路由器、交换机和工作站PC)。配置界面用于观察用户输入交换机和路由器配置命令，也可以观察交换机、路由器配置命令输出[8,9]。

4 实验设计与拓扑

首先利用Boson Network Designer设计好整个的实验的网络拓扑图，在绘图区拖入型号2500以上的路由器5台，1900和5000型号的交换机2台，工作站PC1台；然后用1900型号的交换机连接到PC1工作站，整个网络拓扑如图1所示，设计好拓扑之后，可以保存为扩展名为*.top的文件，在Boson NetSim中载入，进行设备的配置。

图1实验网络拓扑图

5 实验过程及配置步骤

在利用Boson NetSim模拟动态路由协议的实验中，运用了OSPF动态路由选择，其中只针对一些主要的核心步骤进行分析，例如路由器的端口设置和动态路由配置，直接连接网络的配置，以及对试验结果的检测，而对于其他简单的配置部分则简略掉，因为只要参考相关资料就可以比较方便的检索到。

5.1 路由器端口设置

在实验中，选择Router1、Router2和Router4进行端口的配置，通过配置好路由器eO端口和S0端口的IP地址，并且启动该接口，为接下来的动态路由配置做好准备。具体的方法：选择Boson Netsim工具栏按钮“eRouters”选择相应的路由器，然后配置好路由器1、2和4的端口IP，如表1所示。

表1路由器端口设置表

在配置好个台路由器的端口IP地址之后，用PING命令测试验证，保证可以PING通直接相邻的设备，如Router1可以PING通Router2的E0口和Router4的S0口。

5.2 动态路由选择

本次实验中，还是以Router1作为例子，进行设置分析，发布配置OSPF协议的命令，配置好Router1直接相连的网络，实现动态路由选择。Router2，Router4的配置方法与此相似，从略。

具体的方法：在工具栏按钮“eRouters”中选择“Router1”并且按照以下的步骤进行设置：

5.3 结果分析

当完成所需的全部设置之后，一方面测试互连设备的连通性，另一方面查看路由器路由表和路由协议在配置后的变化，从而验证实验的结果；在本次实验中，通过ping命令测试3台路由器之间的数据，同时通过show命令，查看路由器的路由表和路由协议在配置之后的变化，具体步骤和命令如下：

在第一步端口的配置中，配置好端口IP并打开，保证直接相邻的设备可ping通，如Router1可以ping通Router2的E0口和Router4的S0口。但由于没有配置路由协议，Router2的E0口和Router4的S0口之间，是不能够相互ping通的。现在配置好了动态路由协议，Router2的E0口和Router4的S0口

6 结束语

使用Boson Netsim模拟路由器功能，进行动态路由协议的设置，实验结果证明设计的虚拟网络系统在测试中运行稳定，符合预先计划的理想状态。Boson Netsim能模拟路由器/交换机进行各种配置操作，提供学员自己独立动手的操作平台，对提高学生的动手能力很有帮助，同时也可以增强相关课程的教学效果[10]。虽然此模拟器还存在一些BUG，在网络系统规模较大时容易出现不稳定状态，但实践表明，对小规模网络系统的模拟实现，用Boson模拟器不但可以节省硬件设备的投入，还可以整体提高设备的连接集成能力和网络互连设备的配置能力。

[1]谢仁.计算机网络[M].北京:电子工业出版社,2005．

[2]潘冰,陈焱.CCNA实用培训教程[M].北京:清华大学出版社,2003.

[3]王继刚,芦东听,谢鑫．RIP协议在前后台通信中的设计与实现[J]．计算机工程，2003，29(22)：70-72．

[4]LAMMLE T.CCNA学习指南[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[5]GOUGH C,CCIE No.2893.CCNP BSCI认证考试指南[M].北京:人民邮出版社,2003.

[6]李刚.最新网络组建、布线和调试实务[M].北京:电子工业出版社,2005.

[7]王丽娜,何军,侯健敏,等.基于DynamipsGUI的两类路由协议仿真通信实验[J].实验室研究与探索，2010,33(6): 72-77.

[8]刘羽．虚拟机技术在教学实验中的应用[J].桂林工学院学报,2003,23(4):416-419.

[9]徐雷鸣,庞博,赵耀．NS与网络模拟[M].北京:人民邮出版社,2003.

[10]程勇军.利用模拟软件改进中高职网络实验教学的探讨[J].广州广播电视大学学报,2008(2):52-55.

Implementation of Dynamic Routing Protocol Configuration Based on Bonson Simulator

LUO Liang ZHU Ru-ming (
Chongqing City Management College,Chongqing 401331,China)

The Open Shortest Path First(OSPF)protocol is an important routing protocol based on the Shortest Path First(SPF) algorithm.It is not only widely used in the actual network communication,but also the important teaching content of communication network course in college.The implementation of route experiment based on the network environment constructed by the real devices needs to invest a lot of network equipment cost and maintenance cost.Aiming at this problem,this paper proposes a simulation network environment based on Boson NetSim simulator.The command statement is input to complete the configuration,implement the communication between routers and save the investment of hardware device.The running test of experimental topology proves that the proposed simulation method can be used in the actual scene.

Boson NetSim;router;interior gateway protocol;OSPF

TP393.01

：A

：1008-1739（2014）08-60-4