基于IPv6下OSPFv3路由协议的设计与实现.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.55M 资料格式：doc 举报版权申诉

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究状况

1.2.1 国内研究状况

1.2.2 国外研究状况

1.3 课题意义

第2章模拟工具及项目介绍

2.1 模拟工具

2.1.1 GNS3介绍

2.1.2 GNS3设置

2.2 项目介绍

第3章 OSPFv3协议介绍

3.1 OSPFv3协议的工作原理及SPF算法

3.1.1 OSPFv3协议的工作原理

3.1.2 SPF算法

SPF算法完成后，生成的SPF树如图3-2所示

3.2 OSPFv3的协议报文

3.3 OSPF状态机

3.4 OSPF的网络类型

3.5 OSPFv3的LSA

3.5.1 LSA的报头

3.5.2 OSPFv3的LSA介绍

第4章 OSPFv3区域

4.1 OSPFv3区域划分概念

4.2 OSPFv3特殊区域

4.2.1 Stub区域

OSPFv3 Router with ID (1.1.1.1) (Proce

OI 2001:3::3/128 [110/20]

OE2 2001:6::/64 [110/111]

OI 2001:23::/64 [110/20]

OI 2001:24::/64 [110/20]

OI 2001:34::/64 [110/30]

OI 2001:45::/64 [110/30]

OSPFv3 Router with ID (1.1.1.1) (Proce

4.2.2 Totally Stub 区域

4.2.3 NSSA区域

4.2.4 Totally NSSA区域

第5章 IPv6和IPv4共存

5.1 双栈协议

5.2 DNS

5.3 网络地址转换/协议转换

5.3.1 网络地址转换/协议转换原理

5.3.2 NAT-PT机制

5.4 隧道

5.4.1 手工配置隧道

5.4.2 自动隧道

5.4.3 6to4隧道

第6章项目实现

6.1 需求分析

6.2 网络配置

6.2.1 路由器基本配置

6.2.2 总公司网络配置

6.2.3 分公司A网络配置

6.2.4 分公司B和分公司C网络配置

6.2.5 分公司D网络配置

6.2.6 外网部分以及重分发

6.2.7 公司M和公司N之间网络

6.3 结果验证

6.3.1 area 1 作为完全末节区域对网络的优化

6.3.2 NSSA区域以及no-redistribution命令对网络的优化

6.3.3 验证6to4隧道的有效性

6.3.4 验证全网通信是否正常

6.4 实际项目中遇到的问题和解决方案

6.4.1 邻居关系无法建立

6.4.2 帧中继上的OSPFv3网络

(1) 单播指邻居

R1#show ipv6 ospf neighbor

(2) 修改接口的OSPFv3网络类型为广播

(3) 修改接口的OSPFv3网络类型为点到多点

第7章总结

参考文献

致谢

附录：企业网络路由配置

摘要摘要网络最初开始发展，所设计的 32 位地址空间大约可提供 43 亿个 IP 地址，在当时来看是不可能耗尽的. 但是随着 20 多年的发展尤其是万维网的出现，32 位的 IPv4 地址空间正在慢慢耗尽，而且 IPv4 协议存在着如移动性差、安全性差等缺点. 因此人们提出了一个新的 IP 地址版本，一般称为 IPv6（IP 协议第六版）. 在从 IPv4 向 IPv6 过渡过程中，OSPFv3（Open System Path First version 3，开放最短路径优先第三版）作为 IPv6 网络中的核心路由技术已经引起学术界的足够重视和深入研究. OSPFv3 是在 RFC2740（Request For Comments 2740）中定义的. 本文主要研究内容有： 1. IPv6 国内外的发展状况. 2. 模拟工具的介绍. 3. 企业网项目介绍. 4. OSPFv3 协议原理. 5. OSPFv3 的区域. 6. IPv4 和 IPv6 共存问题. 7. 企业网的配置和验证. 关键词：IPv6；OSPFv3；企业网 I

Abstract ABSTRACT The network was originally started to develop the designed 32-bit address space of about 4.3 billion IP addresses, is unlikely to run out at the time point of view. With 20 years of development, especially the World Wide Web, the 32-bit IPv4 address space is slowly depleted, and the IPv4 protocol exists such as poor mobility, poor security shortcomings. Therefore proposed a new IP address version, commonly referred to as the sixth edition of the IPv6 (IPv6 protocol). From IPv4 to IPv6 transition process, OSPFv3 (Open System Path First version 3, Open Shortest Path First Third Edition) as the core routing technology in the IPv6 network has already caused enough attention of academia and in-depth research. OSPFv3 is defined in RFC2740 (Request For Comments 2740). The main contents of this article： 1. The development of IPv6 at home and abroad. 2. The introduction of simulation tools. 3. Enterprise network projects. 4. OSPFv3 protocol principle. 5. OSPFv3 area. 6. IPv4 and IPv6 coexistence. 7. Configuration and verification of Enterprise network. Keyword: IPv6 ; OSPFv3 ; Enterprise network II

目录目录第 1 章绪论...................................................................................................................... 1 1.1 研究背景 ................................................................. 1 1.2 国内外研究状况 ............................................................. 1 1.2.1 国内研究状况 ........................................................... 1 1.2.2 国外研究状况 ........................................................... 2 1.3 课题意义 ................................................................. 3 第 2 章模拟工具及项目介绍....................................................................................................5 2.1 模拟工具 ................................................................. 5 2.1.1 GNS3 介绍 ..............................................................5 2.1.2 GNS3 设置 ..............................................................5 2.2 项目介绍 ................................................................. 7 第 3 章 OSPFV3 协议介绍.......................................................................................................9 3.1 OSPFV3 协议的工作原理及 SPF 算法 ................................................ 9 3.1.1 OSPFv3 协议的工作原理 .....................................................9 3.1.2 SPF 算法 .............................................................. 9 3.2 OSPFV3 的协议报文 .......................................................... 12 3.3 OSPF 状态机 .............................................................. 13 3.4 OSPF 的网络类型 ........................................................... 13 3.5 OSPFV3 的 LSA ............................................................. 14 3.5.1 LSA 的报头 ............................................................ 14 3.5.2 OSPFv3 的 LSA 介绍 .......................................................15 第 4 章 OSPFV3 区域..........................................................................................................17 4.1 OSPFV3 区域划分概念 ........................................................ 17 4.2 OSPFV3 特殊区域 ........................................................... 18 4.2.1 Stub 区域 .............................................................18 4.2.2 Totally Stub 区域 ...................................................... 21 4.2.3 NSSA 区域 .............................................................21 4.2.4 Totally NSSA 区域 .......................................................22 第 5 章 IPV6 和 IPV4 共存.................................................................................................... 23 5.1 双栈协议 ................................................................ 23 5.2 DNS .................................................................... 23 5.3 网络地址转换/协议转换 .......................................................23 ii

目录 5.3.1 网络地址转换/协议转换原理 ................................................ 23 5.3.2 NAT-PT 机制 ........................................................... 24 5.4 隧道 ................................................................... 25 5.4.1 手工配置隧道 .......................................................... 25 5.4.2 自动隧道 ............................................................. 25 5.4.3 6to4 隧道 .............................................................25 第 6 章项目实现...............................................................................................................27 6.1 需求分析 ................................................................ 27 6.2 网络配置 ................................................................ 27 6.2.1 路由器基本配置 ........................................................ 27 6.2.2 总公司网络配置 ........................................................ 28 6.2.3 分公司 A 网络配置 ....................................................... 29 6.2.4 分公司 B 和分公司 C 网络配置 ............................................... 30 6.2.5 分公司 D 网络配置 ....................................................... 31 6.2.6 外网部分以及重分发 ..................................................... 32 6.2.7 公司 M 和公司 N 之间网络 .................................................. 33 6.3 结果验证 ................................................................ 34 6.3.1 area 1 作为完全末节区域对网络的优化 .........................................34 6.3.2 NSSA 区域以及 no-redistribution 命令对网络的优化 ................................ 35 6.3.3 验证 6to4 隧道的有效性 ................................................... 36 6.3.4 验证全网通信是否正常 .................................................... 36 6.4 实际项目中遇到的问题和解决方案 ................................................ 37 6.4.1 邻居关系无法建立 ....................................................... 38 6.4.2 帧中继上的 OSPFv3 网络 ................................................... 40 第 7 章总结....................................................................................................................43 参考文献........................................................................................................................45 致谢...........................................................................................................................47 附录：企业网络路由配置.................................................................................................... 49 ii

基于 IPv6 下 OSPFv3 路由协议的设计与实现第1章绪论 1.1 研究背景网络最初开始发展，还未形成我们现在所成的 Internet 的时候，网络仅限于学术和研究领域，所设计的 32 位地址空间大约可提供 43 亿个 IP 地址，在当时来看是不可能耗尽的. 但是随着 20 多年的发展尤其是万维网（World Wide Web）的出现，Internet 逐渐变成了我们通信、商务活动以及学习的途径和手段. 根据中国互联网络信息中心发布的最新数据显示截止到 2011 年 12 月底，中国网民数量已达到 5.13 亿. 加之各种新型业务的涌入，IPv4 网络已经越来越满足不了人们的需求. 32 位的 IPv4 地址因其地址空间逐渐耗尽、安全性差、移动性差等问题已经成为了制约因特网发展的瓶颈. 因此人们提出了一个新的 IP 版本来解决 IPv4 中存在的问题，一般称为 IPv6（IP 协议第六版），IPv6 使用 128 位地址空间，可提供 2 的 128 次方个 IP 地址，在可预见的未来是不可能耗尽的. 而且 IPv6 还具有网络整体吞吐量更高、服务质量和多播功能更好、安全性更强、即插即用和移动应用更易等诸多优点，尤其是 IPv6 大大扩展了地址空间，恢复了原来因地址受限而失去的端到端连接功能，保证了端到端的服务质量和安全性，为互联网的进一步发展和缩小数字鸿沟提供了基本条件. 一个新的事物从出现到完全实施，往往是不可能一蹴而就的，IPv6 也是如此. 作为 IPv6 网络的核心内部路由技术，OSPFv3 在从 IPv4 向 IPv6 过渡中起到重要的作用，已经引起各界的重视和深入研究. 当然选择 OSPFv3 协议作为研究对象也是根据自己所学的知识和以后就业方向来确定的，大四期间除了正常上课时间一直在吾曰思程网络科技有限公司（公司简称 CEC）参加 CISCO 网络技术的培训，为获得 CCIE（Cisco Certified Internetwork Expert）证书做准备. 经过将近一年的培训，我对网络知识有了一定的掌握，期间公司给我们很多的实际项目让我们通过模拟器进行配置实现，比如说 MPLS、QOS、OSPFv3 等. 自己对 IPv6 方面的知识很感兴趣，而且 OSPFv3 协议作为未来网络的核心内部路由协议是非常值得研究的，因此我选择了这个实际项目作为毕业设计的研究课题. 1.2 国内外研究状况 1.2.1 国内研究状况 IP 地址已经成为中国的互联网和通信行业发展的瓶颈. 近年来，国内蓬勃发展的城域网建设，使得国内所有的网络运营商深切地感受到了因 IP 地址不足所产生的严重制约作用. IP 网中实时业务的开放，特别是实时对称业务的永远在线要求，更使得 IP 地址问题雪上加霜. IPv4 的私有地址已被证明无法很好地解决这个问题，只能寄希望于 IPv6. 为此，IPv6 已经被列入许多国内网络和通信运营商的网络规划和设备生产商的产品发展规划之中. 这也为 IPv6 网络的应用提供了有利的环境. 制定 IPv6 的相关国内标准迫在眉睫. 中国是 IPv6 研究工作启动较早的国家，政府对 IPv6 在我国的发展也高度重视. CERNET （中国教育科研网）于 1998 年建立第一个 IPv6 试验床 CERNETv6，标志着 IPv6 研究工作进入实质阶段. 1999 年，国家自然科学基金联合项目中国高速互联研究试验网 NSFCNET 11

江南大学学士学位论文启动；2002 年，信息产业部下一代 IP 电信实验网（6TNet）项目启动，科技部 863 信息领域专项高性能宽带信息网（3Tnet）启动；2003 年，信息产业部颁发首张 IPv6 核心路由器入网试用批文；由邬贺铨院士出任专家组组长的中国下一代互联网示范项目（CNGI）全面启动，协和医院等 SARS 定点医院采用 IPv6 新一代网络远程医疗、探视系统标志着我国 IPv6 已经开始进入商业试用阶段. 虽然在 IPv6 研究上我国起步不算晚，但是近年在 IPv6 的测试和试商用方面发展并不是太好. 2011 年全球 IPv6 论坛主席 Latif Ladid 在接受记者采访时曾说：“从全球 IPv6 部署情况来看，摆在中国面前的形势并不太好，因为美国已经领先中国了. 中国的进程略微让人有些失望，因为我们希望中国会成为 IPv6 世界的领袖.”中国亟待从测试转向真正的商用.我国的 IPv6 地址排名近年来也一直在倒退，截止到 2011 年 4 月的数据显示我国 IPv6 地址申请排名已经下降到第 18，形势不容乐观. 1.2.2 国外研究状况日本是发展 IPv6 最早的国家之一，同时也是发展 IPv6 最快的国家. 日本政府对 IPv6 非常重视，甚至把 IPv6 技术的发展作为政府超高速网络建设与竞争的一项基本政策. 日本政府自 1992 年开始进行 IPv6 的研发和标准化工作，并取得了很大的成果，在研发和应用方面都属于世界前列. 1999 年 12 月，日本正式开始提供实验服务. 2011 年 6 月日本 NTT （Nippon Telegraph and Telephone）开始提供 IPv6 商业服务. 由于美国是互联网的发源地，所拥有的 IPv4 地址占全世界地址总数的 70%，基本上不存在地址缺乏的问题，而且基于 IPv4 的网络还在源源不断的为美国带来财富，所以美国对 IPv6 的发展的态度基本是不温不火，主要是几个民间组织在跟踪研究. 但是在 911 事件之后，由于美国政府非常担心恐怖分子对网络进行致命打击，美国政府开始对 IPv6 的发展给与了极大的关注. 2003 年 2 月，白宫发布网络安全计划，商务部将负责推动下一代网络协议标准（IPv6）的研发. 2003 年 6 月，美国国防部发布了一份题为 IPv6 的备忘录，宣布将不再购买不支持 IPv6 的网络硬件设备. 在这份备忘录中，美国国防部宣称要在美国军方规划实施的全球信息网格（GIG）中全面部署 IPv6. 2004 年 3 月，美国国防部最大的 IPv6 试验网络 Moonv6 完成第二阶段测试，并已经发布了测试结果. 近期美国的 IPv6 发展迅猛，已经超过了中国等很多较早发展 IPv6 的国家. 据资料显示，近年美国 Ipv6 申请数一直排名世界第一，而且连年持续增高. 欧洲由于在 IPv4 地址方面没有亚洲那样非常大的压力，所以起初对于发展 IPv6 并没有太大的积极性. 然而，他们也不甘心在互联网发展方面一直落后于美国，IPv6 让欧洲看到了赶超美国的机会. 另外，欧洲也担心在今后的互联网设备与应用方面落后于日本等国家，唯恐过时再追赶又会来不及，又会因为再次落后而付出更大的代价，所以他们也不敢掉以轻心而冒险等待. 欧洲自 2000 年开始进行 IPv6 的研究. 在发展 IPv6 时，欧洲采用了一种与其他国家完全不同的模式，其基本策略是先移动后固定. 这是因为，欧洲的移动通信事业相当发达，第 3 代移动通信（3G）网络基本建成，首先在 3G 网络中引入 IPv6 是水到渠成的事情. 制定 3G 标准的 3GPP 组织于 2000 年 5 月已经决定以 IPv6 为基础构筑下一代移动网. IPv6 能提供无数的地址空间，可以为无线应用的新用户提供巨大容量，是 3G 必 2

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