实验5 Ospf协议实验

  1. OSPF协议概述及基本配置
  2. OSPF协议报文交互过程分析
  3. OSPF协议链路状态描述
  4. 区域划分及LSA种类
  5. OSPF协议的路由计算
  6. 设计型实验1
  7. 设计型实验2

关于线下上机的 tips

  1. 依旧用自己电脑，依旧虚拟机。
  2. 和线上上机的区别只有线下+要当场提交一份实验报告（没写完的可以课下接着补，大部分人都写不完所以不用担心）
  3. 机房的砖凹凸不平，或者说每块砖的高度朝向都不一样，小心行走
  4. 如果你和你的队友是一人负责一个实验这种的，记得在不做实验的时候也要电脑亮屏，打开虚拟机（不过老师就算发现了也只是说几句，貌似不会有啥后果）
  5. 如果你是先写一份电子版再誊抄成纸质版，建议用手机看报告，和 4 一样，老师貌似不支持这种行为，但依旧不会有什么严重后果

1 mooc

Pasted image 20251207193602.png

2 OSPF 协议概述及基本配置

2.1 实验步骤

1 组网

Pasted image 20251207103810.png

2 配置

tips:如果是 loopback 且有 router id 的设置，一定要加上下面配置!!!

interface LoopBack 1
ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
quit
Bug
  1. R1 配置
undo interface vlan 1

sys
sysn R1
# 配置router id
router id 1.1.1.1
# 配置E0/0接口
interface Ethernet 0/0
ip address 168.1.1.1 255.255.255.0
quit
# 配置OSPF
ospf
area 0
network 1.1.1.0 0.0.0.255
network 168.1.1.0 0.0.0.255
  1. R2 配置
undo interface vlan 1

sys
sysn R2
# 配置router id
router id 2.2.2.2
# 配置E0/0接口
interface Ethernet 0/0
ip address 168.1.1.2 255.255.255.0
quit
# 配置OSPF
ospf
area 0
network 2.2.2.0 0.0.0.255
network 168.1.1.0 0.0.0.255
3

截图

# 检查两个路由器中的IP路由表，看有没有对方的OSPF，如
#    2.2.2.2/32     OSPF    10   1           168.1.1.2       Ethernet0/0
# tips 这里看到的可能不是OSPF，而是O-Intra这种，O-Intra是OSPF的一类，所以也可以（from AI）
display ip routing-table

# 查看R2的OSPF邻接信息，看到如
# 2.2.2.2 168.1.1.2 1 36 Eth0/0 Full/BDR
dis ospf peer
4
# 更改R1的router id
undo router id
router id 3.3.3.3

# 显示OSPF的概要信息（如果生效，能看到RouterID:3.3.3.3）
display ospf verbose

# 如果没生效
reset ospf process # 或reset ospf all 用户视图!!!

# 最后需要把R1的router id改回去（存疑）

2.2 实验报告

1． 查看R2的OSPF的邻接信息，写出其命令和显示的结果：
命令：display ospf peer

2． 将R1的router id 更改为3.3.3.3，写出其命令。显示OSPF的概要信息，查看此更改是否生效。如果没有生效，如何使其生效？
undo router id
router id 3.3.3.3
dis ospf brief
如果没有生效，进行重启：reset ospf process

4 OSPF 协议链路状态描述

4.1 实验步骤

4.1.1 Router-LSA

1
  1. 在上个实验截取的报文中找到 LSU(Update) 报文
  2. 观察发现Update报文包括两种：router-LSA和Network-LSA（LS Type: Network-LSA）
2
  1. 分析报文头。展开 Open Shortest Path First - OSPF Header
  2. 分析报文主体部分。展开 Open Shortest Path First - LS Update Packet - LS Type: Router-LSA，填表

4.1.2 Network-LSA

1

分析报文头。展开 Open Shortest Path First - OSPF Header

2

R2 上 display ospf lsdb network

4.1.3 指定路由器 DR 选举

1 组网&配置

Pasted image 20251207114742.png
依旧 PCC 或 PCD（？）的 Eth0 监听 R1 E0/0

  1. S1 配置
undo interface vlan 1

sys
sysn S1
# 配置router id
router id 5.5.5.5
# 配置vlan1
vlan 1
port E1/0/1
port E1/0/2
port E1/0/13
interface Vlan-interface 1
ip address 168.1.1.3 255.255.255.0
quit
# 配置OSPF（Area 0）
ospf
area 0
network 5.5.5.0 0.0.0.255  # 宣告Loopback1
network 168.1.1.0 0.0.0.255  # 宣告直连网段
  1. S2 配置
undo interface vlan 1

sys
sysn S2
# 配置Router ID
router id 6.6.6.6
# 配置vlan1
vlan 1
port E1/0/1
interface Vlan-interface 1
ip address 168.1.1.4 255.255.255.0
quit
# 配置OSPF（Area 0）
ospf
area 0
network 6.6.6.0 0.0.0.255  # 宣告Loopback1
network 168.1.1.0 0.0.0.255  # 宣告直连网段
2
  1. 查看路由表，R1,R2,S1,S2 都 display ip routing-table，能看到
    • 自身的 Loopback 路由（如 R2 的 2.2.2.2/32）是 Direct 类型（直连）；
    • 其他三台设备的 Loopback 路由都是 OSPF 类型（通过 OSPF 协议学习）；
    • 168.1.1.0/24 都是 Direct 类型（所有设备都在同一广播域，直连该网段）。
  2. 查看 DR 和 BDR，以及各台设备的 Router ID 和优先级
    R2 上 display ospf interface，能看到
    DR为168.1.1.2，优先级1 router id 为2.2.2.2
    BDR为168.1.1.1，优先级1 router id 为 1.1.1.1
3
  1. R2 上 reset ospf process，再 dis ospf peer
  2. DBR 应该是 6.6.6.6

4.1.4 邻居状态机

1

R1 上

<R1>debugging ospf event
<R1>terminal debugging
2

断开 S1 与 S2、R1、R2 的连线,然后再重新连接。请根据 debug 显示信息,画出 R1 上所有 OSPF 邻居路由器的邻居状态转移图。

4.2 实验报告

10． 请写出图中的网络有几种网络类型？R2发出的所有Update报文中共包含几种类型的LSA，具体类型是什么？
图中的网络有两种类型，包括广播类型和点到点PTP类型。
Update报文包括两种：router-LSA和Network-LSA

11． ？
12． ？

13． 在4.6.3节步骤2中，请写出此时这个广播网络的DR和BDR，以及各台设备的Router ID和优先级，写出查看这些信息的命令。并解释为什么？

DR是168.1.1.2（优先级1 router id 为2.2.2.2）
BDR是168.1.1.1（优先级1 router id 为1.1.1.1）
Display ospf interface
因为两个的优先级相同，比较Router id ，第一大的为DR，第二大的为BDR。

14． ？
15． ？

6 OSPF 协议的路由计算

6.1 实验步骤

1 组网&配置 router ID, IP 地址

Pasted image 20251207164035.png

  1. S1
undo interface vlan 1

sys
sysname S1

vlan 2
port e 1/0/24
inter vlan 2
ip add 30.1.1.2 24
quit

vlan 3
port e 1/0/1
inter vlan 3
ip add 40.1.1.1 24
quit

router id 1.1.1.1
  1. S2
undo interface vlan 1

sys
sysname S2

vlan 2
port e 1/0/1
inter vlan 2
ip add 10.1.1.2 24
quit

router id 4.4.4.4
  1. R1
undo interface vlan 1

sys
sysname R1

inter e 0/0
ip add 40.1.1.2 24
quit

inter Serial 1/0
ip add 20.1.1.2 24
shutdown # 不确定这玩意有啥用
undo shutdown # 不确定这玩意有啥用
quit

router id 2.2.2.2
  1. R2
sys
sysname R2

inter e 0/1
ip add 30.1.1.1 24
quit

inter e 0/0
ip add 10.1.1.1 24
quit

inter Serial 1/0
ip add 20.1.1.1 24
shutdown
undo shutdown

router id 3.3.3.3
2 配置 OSPF 协议
  1. S1
ospf
area 0
network 30.1.1.0 0.0.0.255
network 40.1.1.0 0.0.0.255
inter vlan 3
ospf cost 100
inter vlan 2
ospf cost 200
  1. S2
ospf
area 0
network 10.1.1.0 0.0.0.255

inter vlan 2
ospf cost 300
  1. R1
ospf
area 0
network 40.1.1.0 0.0.0.255
network 20.1.1.0 0.0.0.255
quit
quit

inter e 0/0
ospf cost 100
quit

inter Serial 1/0
ospf cost 500
  1. R2
ospf
area 0
network 10.1.1.0 0.0.0.255
network 20.1.1.0 0.0.0.255
network 30.1.1.0 0.0.0.255
quit
quit

inter e 0/1
ospf cost 200
quit

inter e 0/0
ospf cost 300
quit

inter Serial 1/0
ospf cost 500
3 ping 一 ping
  1. 在 S1 上测试
    • 测试与 R1 连通：ping 40.1.1.2（S1 的 VLAN3 和 R1 的 E0/0 直连）
    • 测试与 R2 连通：ping 30.1.1.1（S1 的 VLAN2 和 R2 的 E0/1 直连）
    • 测试与 S2 连通：ping 10.1.1.2（需 OSPF 学习路由）
  2. 在 S2 上测试
    • 测试与 R2 连通：ping 10.1.1.1（S2 的 VLAN2 和 R2 的 E0/0 直连）
    • 测试与 S1 连通：ping 30.1.1.2（需 OSPF 学习路由）
    • 测试与 R1 连通：ping 40.1.1.2（需 OSPF 学习路由）
  3. 在 R1 上测试
    • 测试与 S1 连通：ping 40.1.1.1（R1 的 E0/0 和 S1 的 VLAN3 直连）
    • 测试与 R2 连通：ping 20.1.1.1（R1 的 S1/0 和 R2 的 S1/0 直连）
    • 测试与 S2 连通：ping 10.1.1.2（需 OSPF 学习路由）
  4. 在 R2 上测试
    • 测试与 S1 连通：ping 30.1.1.2（R2 的 E0/1 和 S1 的 VLAN2 直连）
    • 测试与 S2 连通：ping 10.1.1.2（R2 的 E0/0 和 S2 的 VLAN2 直连）
    • 测试与 R1 连通：ping 20.1.1.2（R2 的 S1/0 和 R1 的 S1/0 直连）
4 SPF 的计算过程分析

看书吧，还是看书吧，这段忒长了（不过是纯分析，没有实验也不用填报告(▰˘◡˘▰)）

5 SPF 的计算过程分析（最短路径树计算）

看书吧，还是看书吧，这段忒长了（不过是纯分析，没有实验也不用填报告(▰˘◡˘▰)）

6 思考题

R2 上

display ospf lsdb router

然后参考书上第 4、5 步，你就分析去吧（´◔ ₃ ◔ `)

6.2 实验报告

21． 在6.6节的步骤2中，请参照以上配置，写出R2和S2上的配置命令 :
S2

ospf
area 0
network 10.1.1.0 0.0.0.255
inter vlan 3
ospf cost 300

R2

ospf
area 0
network 10.1.1.0 0.0.0.255
network 20.1.1.0 0.0.0.255
network 30.1.1.0 0.0.0.255
quit
quit
inter e 0/1
ospf cost 200
quit
inter e 0/0
ospf cost 300
quit
inter Serial 1/0
ospf cost 500

22． 请将以R2为根计算生成树，列出到网络中各点的下一跳以及OSPF metric值的表格，再画出相应的最短路径树。
Pasted image 20251207192958.png

23． 请结合所做的实验思考，OSPF为什么是无自环的？（区域内、区域间）
对于区域内，OSPF使用迪杰斯特拉（Dijkstra）最短路径优先算法来计算到达所有网络的最短路径。它总是寻找到目的地的最短（即成本最低）路径，最终生成树形结构，不会产生环。而对于区域间，则主要关心ABR与各区域的关系，再集中将信息发送到骨干区域，骨干区域再发送给其他区域，保证了不会出现自环。

8 设计实验 2

8.1 实验步骤

8.1.1 配置

S1：

vlan 2
port e1/0/23
inter vlan 2
ip add 192.168.5.1 24

vlan 3
port e1/0/2
inter vlan 3
ip add 192.168.4.2 24

vlan 4
port e1/0/24
inter vlan 4
ip add 192.168.6.1 24

vlan 1
port e1/0/1
inter vlan 1
ip add 192.168.3.2 24
quit

router id 2.2.2.2

ospf 
area 0
network 192.168.3.0 0.0.0.255
network 192.168.4.0 0.0.0.255
network 192.168.5.0 0.0.0.255（存疑）
network 192.168.6.0 0.0.0.255（存疑）
inter vlan 1
ospf cost 100
inter vlan 3
ospf cost 200
quit

S2：

inter loop1
ip add 211.100.2.1 24
vlan 2
port ge 1/0/1
inter vlan 2
ip add 202.112.1.2 24

vlan 3
port ge 1/0/2
inter vlan 3
ip add 202.112.2.2 24

ip route-static 0.0.0.0 0 202.112.1.1 preference 60(存疑，可能不需要preference 60?)
ip route-static 0.0.0.0 0 202.112.2.1 preference 80(存疑)

R1：

inter e0/0
ip add 202.112.1.1 24
inter e0/1
ip add 192.168.3.1 24
inter s1/0
ip add 192.168.0.1 24
quit

router id 1.1.1.1

ospf 
area 0
network 192.168.3.0 0.0.0.255
network 192.168.0.0 0.0.0.255
inter e0/1
ospf cost 100
inter s1/0
ospf cost 200

ip route-static 211.100.2.0 24 202.112.1.2
import-route static(在R1-ospf-1视图下)

R2：

inter e0/0
ip add 202.112.2.1 24
inter e0/1
ip add 192.168.4.1 24
inter s1/0
ip add 192.168.0.2 24
quit

router id 3.3.3.3

ospf 
area 0
network 192.168.4.0 0.0.0.255
network 192.168.0.0 0.0.0.255

inter e0/1
ospf cost 200
inter s1/0为什么下面配置好Cost是1
ospf cost 200

ip route-static 211.100.2.0 24 202.112.2.2
import-route static

PC1/PC2 配置
PC1：IP=192.168.5.2/24，子网掩码 = 255.255.255.0，网关 = 192.168.5.1（S1-VLAN2 接口）
PC2：IP=192.168.6.2/24，子网掩码 = 255.255.255.0，网关 = 192.168.6.1（S1-VLAN4 接口）

8.1.2 验证

场景 1：正常状态（所有链路畅通，主路径 S1-R1-Internet 生效）
验证步骤 1：检查 OSPF 邻居（R1 上执行）
  • 操作：display ospf peer
  • 预期输出：
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Neighbors in Area 0 (2 neighbors)
Router ID: 2.2.2.2 (S1)       Address: 192.168.3.2      State: Full  Mode: N/A
Router ID: 3.3.3.3 (R2)       Address: 192.168.0.2      State: Full  Mode: N/A

说明：R1 与 S1、R2 的 OSPF 邻居均为 Full（正常互联）。

验证步骤 2：检查 S1 的 OSPF 路由表（S1 上执行）
  • 操作：display ospf routing
  • 预期输出（核心条目）：
OSPF Process 1 Router ID: 2.2.2.2
Routing Table for Area 0
Destination        Cost  Type       NextHop         Interface
211.100.2.0/24     110   Type 5     192.168.3.1     Vlan-interface1
192.168.0.0/24     300   Type 2     192.168.3.1     Vlan-interface1
202.112.1.0/24     100   Type 2     192.168.3.1     Vlan-interface1

说明：访问 211.100.2.0/24 的下一跳是 192.168.3.1（R1），Cost=110（100（S1-R1）+10（R1-S2，默认 Cost）），主路径生效。

验证步骤 3：PC1 ping + 追踪路由（PC1 上执行）
  • 操作 1：ping 211.100.2.1
    预期输出：Reply from 211.100.2.1: bytes=32 time<1ms TTL=62（通）
  • 操作 2：tracert 211.100.2.1（Windows）/ traceroute 211.100.2.1（Linux）
    预期输出：
# 记得tracert前在S1 S2 R1 R2的系统视图下都输入ip ttl-expires enable
1    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.5.1 (S1)
2    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.3.1 (R1)
3    <1 ms    <1 ms    <1 ms  211.100.2.1 (S2环回口)

说明：流量走主路径 S1→R1→S2，符合题目 “指定路径为 S1-R1-Internet” 要求。

场景 2：S1-R1 链路故障（断开 S1-e1/0/1 或 R1-e0/1）
验证步骤 1：检查 S1 的 OSPF 路由表（S1 上执行）
  • 操作：display ospf routing
  • 预期输出（核心条目）：
OSPF Process 1 Router ID: 2.2.2.2
Routing Table for Area 0
Destination        Cost  Type       NextHop         Interface
211.100.2.0/24     210   Type 5     192.168.4.1     Vlan-interface3
192.168.0.0/24     400   Type 2     192.168.4.1     Vlan-interface3
202.112.2.0/24     200   Type 2     192.168.4.1     Vlan-interface3

说明：下一跳切换为 192.168.4.1（R2），Cost=210（200（S1-R2）+10（R2-S2，默认 Cost）），备份路径 1 生效。

验证步骤 2：PC1 ping + 追踪路由（PC1 上执行）
  • 操作 1：ping 211.100.2.1
    预期输出：Reply from 211.100.2.1: bytes=32 time<1ms TTL=61（通）
  • 操作 2：tracert 211.100.2.1
    预期输出：
1    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.5.1 (S1)
2    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.4.1 (R2)
3    <1 ms    <1 ms    <1 ms  211.100.2.1 (S2环回口)

说明：流量自动切换到 S1→R2→S2，符合题目 “故障时选 S1-R2-Internet” 要求。

场景 3：S1-R1 + R2-S2 链路双故障（断开 S2 和R2）
验证步骤 1：检查 S1 的 OSPF 路由表（S1 上执行）
  • 操作：display ospf routing
  • 预期输出（核心条目）：
OSPF Process 1 Router ID: 2.2.2.2
Routing Table for Area 0
Destination        Cost  Type       NextHop         Interface
211.100.2.0/24     410   Type 5     192.168.4.1     Vlan-interface3
192.168.0.0/24     400   Type 2     192.168.4.1     Vlan-interface3
202.112.1.0/24     400   Type 2     192.168.4.1     Vlan-interface3

说明：下一跳仍为 192.168.4.1（R2），Cost=410（200（S1-R2）+200（R2-R1）+10（R1-S2）），备份路径 2 生效。

验证步骤 2：PC1 ping + 追踪路由（PC1 上执行）
  • 操作 1：ping 211.100.2.1
    预期输出：Reply from 211.100.2.1: bytes=32 time=1ms TTL=60（通）
  • 操作 2：tracert 211.100.2.1
    预期输出：
1    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.5.1 (S1)
2    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.4.1 (R2)
3    <1 ms    <1 ms    <1 ms  192.168.0.1 (R1)
4    <1 ms    <1 ms    <1 ms  202.112.1.2 (S2)
5    <1 ms    <1 ms    <1 ms  211.100.2.1 (S2环回口)

说明：流量自动切换到 S1→R2→R1→S2，符合题目 “R2-Internet 故障时选 S1-R2-R1-Internet” 要求。

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