IPv6的OSPF實驗

摘 要： 介紹了OSPF工作原理和支持IPv6的OSPFv3協議相對于OSPFv2協議的變化和新增功能，并在Packet Tracer6.0環境下進行了基于IPv6的單區域、多區域的OSPF實驗設計。在實驗中通過單區域內和多區域內的OSPF路由配置，實現了區域內信息的互通。通過實驗，能夠讓學生理解IPV6地址的使用方法，并深入理解OSPF的原理和配置。

關鍵詞： IPv6； OSPF； Packet Tracer； 實驗

中圖分類號：G433 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）10-18-04

0 引言

互聯網發展至今，IPv4地址即將分配完畢。為此，2012年6月6日，IPv6在全球正式啟用，IPv6協議采用128位的地址編碼，可以提供海量的地址資源，號稱能使“地球上每粒沙子都擁有一個IP地址”，從而解決了長期以來存在的IPv4地址不夠用的問題[1]。在IPv6實用化之際，讓學生掌握IPv6相關網絡配置是網絡實驗教學的基本要求。路由協議是在路由器中形成路由表項的基礎，由于路由表中要大量使用IP地址，因此，路由配置是掌握IPV6地址的重要途徑。目前，大量使用的域內路由協議是OSPF協議，本實驗設計以OSPF下IPV6路由的配置為基礎進行。Cisco公司推出的Packet Tracer模擬器操作簡便，使用方便，學生可以借助該工具完成實驗配置、驗證實驗結果，從而掌握基于IPv6的OSPF網絡路由協議的配置和應用。

1 OSPF基本原理和OSPFV3

1.1 OSPF基本原理[2]

OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優先）是典型的鏈路狀態路由協議，采用費用、距離、延時、帶寬等作為最佳路徑的度量值，在實際情況中，可根據網絡具體情況自行選定一種合適的度量值。OSPF采用最短路徑優先算法計算最佳路由，操作時首先把網絡劃分為不同層次的區域，成為路由域。一個路由域也可以看成是一個自治系統，在同一個路由域中，所有的OSPF路由器都維護相同的描述這個域結構的數據庫，該數據庫中存放的是該域中相應鏈路的狀態信息，路由器通過這個數據庫計算出OSPF路由表。當鏈路狀態發生變化時，OSPF的鏈路狀態數據庫能較快地進行更新，使各個路由器能及時更新其路由表。主要具備以下幾個特點。

⑴ 用增量方式更新路由表，即只更新變化的路由表項，節約帶寬資源。

⑵ 支持可變長子網掩碼。

⑶ 支持CIDR以及路由聚合。

⑷ 支持路由信息驗證。

⑸ OSPF的更新過程收斂快速。

1.2 OSPFV3

OSPFV3是在原有OSPF V2基礎上開發的支持IPV6的協議，它使用的仍然是鏈路狀態算法，OSPFV2的基本機制，如洪泛（flooding）、DR選舉、區域劃分、SPF算法保持不變。相對于OSPFV2，OSPFV3最大的變化就是對IPV6地址的支持，以及對IPv6體系架構的兼容。此外，OSPFv3在OSPFv2的基礎上，對功能做了增強[3]。

以下是OSPFv3與OFPFv2的主要區別。

⑴ 在OSPFv3中用“鏈路”替代了OSPFv2中的“網絡”、“子網”等術語。在OSPFv3中，路由器接口與鏈路相連而不是連接到子網上，任意兩個節點都可以通過它們所處的鏈路來相互通信[4]。

⑵ 洪泛范圍擴大。OSPFv3中，LSA的洪泛范圍被擴展為三種，即：本地鏈路范圍、區域范圍和自治系統范圍[4]。

⑶ 本地鏈路地址的使用有所不同。OSPFv3為了實現“鄰居發現”和“自動配置”，在單獨的鏈路上使用本地鏈路地址。IPv6路由器不轉發那些有本地鏈路源地址的數據包，并且本鏈路地址只允許在Link-LSA中出現[4]。

2 Packet Tracer 6.0仿真軟件

Packet Tracer是一款網絡實驗模擬軟件，使用者可以在軟件的圖形用戶界面上拖曳需要的網絡設備，搭建網絡拓撲結構，并可在仿真的設備上進行配置和驗證，學習者還可以觀看網絡運行的模擬動畫[5]。Packet Tracer 6.0在Packet Tracer 5.3.1的基礎上增加了部分NP（Network Processor，網絡處理器，是一種可編程器件[6]）實驗，添加了幾款新的路由器，并支持IOS（操作系統，是一個為網際互連優化的復雜的操作系統[7]）15.1。

3 單區域IPv6 OSPFv3實驗設計與配置分析

3.1 實驗目的

實驗目的：①了解OSPFv3工作原理；②理解OSPFv3適用場合；③掌握基于IPv6的單區域OSPF配置過程。

3.2 具體實訓項目以及實驗拓撲結構

以下是單區域IPv6 OSPF配置。實訓具體項目是將學校內計算機學院的網絡劃分在一個區域，成為一個路由域。具體由3臺2811路由器和2臺終端設備組成。2臺終端設備代表學院內2個不同的網絡，即教學部門網絡和行政部門網絡，分別和2臺路由器f0/0、f0/1端口相連。具體拓撲如圖1所示。

4.3 實驗環境配置

以下是多區域IPv6 OSPF實驗環境配置。

⑴ IPv6地址規劃。將area 1計算機學院的兩臺主機PC1、PC2的網絡地址分別設置為2011：1：1：：2/64、2012：1：1：：2，網關地址分別設置為2011：1：1：：1、2012：1：1：：1；將area 2音樂學院的兩臺主機PC5、PC6的網絡地址分別設置為2015：1：1：：2/64、2016：1：1：：2，網關地址分別設置為2015：1：1：：1、2016：1：1：：1；將area 3美術學院的兩臺主機PC3、PC4的網絡地址分別設置為2013：1：1：：2/64、2014：1：1：：2，網關地址分別設置為2013：1：1：：1、2014：1：1：：1。

⑵ 線路連接。首先，將PC1連在路由器R1的f0/0口，PC2連在路由器R2的f0/0口，PC3連在路由器R3的f0/0口，PC4連在路由器R4的f0/0口，PC5連在路由器R2的f0/1口，PC6連在路由器R3的f0/1口。其次，將路由器R1的串口s0/3/0與路由器R2的串口s0/3/0連接，路由器R4的串口s0/3/0與路由器R3的串口s0/3/0連接，路由器R2的串口s0/3/1與路由器R3的串口s0/3/1連接。

5 結束語

在Packet Tracer軟件中搭建拓撲進行基于IPv6的OSPF仿真實驗配置教學，使學生掌握了IPv6的OSPF協議的基本原理和配置過程，理解了劃分層次區域在網絡設計中的重要性。同時，學生在配置實驗的過程中對IPv6地址的使用方法有了更進一步的理解，為將來完成更多IPv6的實驗任務做好了基礎準備。本論文所設計的實驗項目具有很強的實用背景，為學生在工作中搭建大規模的網絡工程項目提供了理論基礎和技術參考。

參考文獻：

[1] 余建斌.新一代互聯網：第一顆沙子都擁有一個IP地址[EB/OL].http：//scitech.people.com.cn/GB/12058003.html

[2] 謝希仁.計算機網絡教程[M].人民郵電出版社，2004.

[3] 許亮.IPv6 OSPFv3協議詳解[DB/OL]. http：//www.h3c.com.cn/MiniSite/Technology_Circle/Net_Reptile/The_Two/Home/Catalog/200911/655330_97665_0.htm

[4] 百度文庫.基于Packet tracer 5.3的IPv6網絡實驗研究（畢業論文）[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/25ae1fc1aa00b52acfc7ca6d.html

[5] 唐燈平.基于Packet tracer的幀中繼仿真實驗[J].實驗室研究與探索，2011.5：192-195

[6] 百度百科.NP 1.網絡處理器[DB/OL].http：//baike.baidu.com/view/79700.htm#1

[7] 百度百科.ios系統[DB/OL]. http：//baike.baidu.com/view/4819241.htm