基于eNSP的OSPFv3路由仿真設計與實現

李雙梅

（南京工業大學浦江學院計算機與通信工程學院，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］。隨著移動互聯網、物聯網等的快速發展，IPv4 地址緊缺問題日益嚴重，我國大力推進IPv6 的發展和部署。2019年4月16日，工業和信息化部發布《關于開展2019 年IPv6 網絡就緒專項行動的通知》，業界將2019年稱為IPv6元年。在政府、運營商、設備制造商以及其他相關企業的共同努力下，IPv6建設取得了顯著成效。但是在當前計算機網絡相關課程的本科教學中，針對IPv6的教學內容稍顯不足，特別是在實踐應用方面，由于實驗設備受限等因素無法滿足網絡課程對于實踐教學的需求。文章結合學校實際情況，引入華為模擬器eNSP 進行實踐教學，設計IPv6 相關實驗供學生學習和實踐。本文主要介紹其中的IPv6動態路由協議OSPFv3實驗的設計和實現。

1 eNSP簡介

eNSP（Enterprise Network Simulation Platform）是華為公司研發的一款具備極高仿真度的數通設備模擬器，界面操作簡單。使用eNSP進行實驗，不受實驗室物理環境的限制，學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備VRP 操作系統，最大限度地模擬真實設備環境，并且支持對接真實設備，以及數據包的實時抓取，可以幫助學習者深刻理解網絡協議的運行原理，進一步地探索和專研網絡技術，近年來eNSP在高校教學中的應用也越來越廣泛［2-4］。

2 OSPFv3簡介

開放最短路徑優先（Open Shortest Path First，OSPF）是一個基于鏈路狀態的內部網關協議，它可以層次化地設計網絡，具有適應范圍廣、收斂速度快、無自環等優點。OSPFv2 在IPv4 網絡中得到了廣泛的應用。

OSPFv3 是IETF 在保留OSPFv2 優點的基礎上針對IPv6網絡設計的。它主要在IPv6網絡中提供路由功能，是IPv6網絡中的主流路由協議，保留了OSPFv2中的大部分算法，從IPv4到IPv6，基本的OSPF機制保持不變。

兩者也有一些區別，如OSPFv3 是基于鏈路的，OSPFv2是基于子網的；兩者LSA類型的異同；協議報文格式變化等，這些具體內容可參閱相關資料。

3 實驗設計

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

3.1 單區域OSPFv3

3.1.1 仿真配置拓撲圖及地址劃分

單區域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 進行類似的配置即可。

圖1 單區域OSPFv3拓撲

system-view//進入系統視圖

[HuaWei]sysname R1//修改設備名稱

[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//退出當前視圖

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/1//進入接口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協議，1 為進程號

[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，采用IPv4 地址形式，是一臺路由器在自治系統中的唯一標識。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 的區域0中，與OSPFv2 一致，對于單區域一般配置為area 0。

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospfv3 1 area 0 //將接口g0/0/0加入區域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，確認設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。

②display ospfv3 lsdb //查看路由器的OSPFv3鏈路狀態數據庫。

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

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

可以看到通過OSPFv3學習到了全網的路由。在PC2 上執行命令：ping 2001::2，可以發現PC2 能夠和PC1正常通信，且各路由器之間通信也正常。

3.2 多區域OSPFv3

3.2.1 仿真配置拓撲圖

OSPFv3的區域劃分與OSPFv2類似，骨干區域配置為area 0，用來連接其他區域。非骨干區域之間的OSPFv3 路由更新需要通過骨干區域來完成。因此，OSPFv3也要求所有非骨干區域都必須直接與骨干區域相連。但在實際應用中有時因環境限制不能滿足要求，這時可使用虛連接解決。關于虛連接的問題這里不深入討論，本拓撲中所有非骨干區域都直接與骨干區域相連。拓撲如圖2所示。

3.2.2 配置及驗證

本拓撲在上面單區域的拓撲上進行了區域的劃分，分為3個區域（0、1、2），其中area 0 為骨干區域，所以基本配置與上面單區域配置相同。需要修改的只是在第3 步，在單區域中將所有接口加入OSPFv3 的區域0 中。對于多區域則根據需求將接口加入不同的區域中。具體配置只需在以上單區域的基礎上進行修改。

以路由器R1 的配置修改為例（R2 和R3 根據拓撲對應修改）。

圖2 多區域OSPFv3

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo ospfv3 1 area 0 //將接口gi0/0/0從區域0中去除

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospfv3 1 area 1 //將接口gi0/0/0加入區域1中

以上配置完成，即實現了多區域的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 結語

本文描述了基于華為模擬器eNSP來構建OSPFv3動態路由的實驗環境，通過該實驗學習者可以直觀地了解OSPFv3協議的基本應用，為進一步學習OSPFv3協議內容以及其他網絡知識打下了基礎。