劉 昕， 馬順利， 昝風(fēng)彪， 葉 濤

(青海民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院, 西寧 810007)

基于Packet Tracer的BGP路由協(xié)議實(shí)踐教學(xué)仿真

劉 昕， 馬順利， 昝風(fēng)彪， 葉 濤

(青海民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院, 西寧 810007)

在西部地區(qū)有些高校缺乏網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，很難滿足網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的高級(jí)路由技術(shù)課程中實(shí)踐教學(xué)的需求，提出了一種在Packet Tracer模擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)BGP路由協(xié)議的配置，并對(duì)實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以降低實(shí)驗(yàn)投資成本，是一種可行的、廉價(jià)的高效解決方案。

Packet Tracer; 路由協(xié)議; 模擬; BGP

0 引 言

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，是一門要求實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生才能更深入的理解各個(gè)路由協(xié)議及路由的過(guò)程。目前在一些高校中，尤其是西部的高校中網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備很缺乏，再者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更新很快，構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)設(shè)備從數(shù)量和技術(shù)上很難滿足教學(xué)需求，尤其是一些高級(jí)路由技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)無(wú)法開(kāi)設(shè)，很大程度上限制了教學(xué)質(zhì)量。由于上述原因，選擇一種可行的、廉價(jià)的、又能滿足教學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，無(wú)疑是有些高校理想的選擇方案。

由于本校所建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備都是H3C廠商的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程中學(xué)生大概6人一組分到一臺(tái)設(shè)備，但是這些設(shè)備比較低端，只能滿足一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，再者如果學(xué)生參加CCNA或CCNP等認(rèn)證考試，他們對(duì)Cisco的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作將是一片空白，因此引入Packet Tracer網(wǎng)絡(luò)模擬器[1-6]，通過(guò)虛擬仿真不但能完成高級(jí)路由技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)，而且還能讓學(xué)生了解到更多廠商的設(shè)備操作。

1 BGP路由協(xié)議原理

按照工作范圍不同，因特網(wǎng)有兩類路由選擇協(xié)議[7-10]：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(EGP)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，任何一種路由協(xié)議都不能完成全網(wǎng)的路由計(jì)算，所以現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)被劃分成了很多個(gè)自治系統(tǒng)(AS)。不同自治系統(tǒng)(路由域)間路由交換與管理的需求推動(dòng)了EGP的發(fā)展，但是EGP設(shè)計(jì)太簡(jiǎn)單 ，最終被邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(Border Gateway Protocol，BGP)取代，BGP是一種用于自治系統(tǒng)間的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議 ，是自治系統(tǒng)外部路由協(xié)議，用來(lái)在AS之間傳遞路由信息。BGP協(xié)議是一種路徑矢量路由協(xié)議，它從設(shè)計(jì)上避免了環(huán)路的發(fā)生，BGP協(xié)議由TCP協(xié)議承載，端口號(hào)是179，支持CIDR和路由聚合，路由附帶豐富的屬性，只發(fā)送增量路由更新，具有路由過(guò)濾和路由策略的特性。發(fā)送BGP消息的路由器稱為BGP發(fā)言者(BGP Speaker)， 相互交換消息的BGP發(fā)言者之間互稱為BGP對(duì)等體(BGP Peer)。BGP路由處理流程如圖1所示[1]。

2 BGP路由協(xié)議仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò)在Packet Tracer模擬器中設(shè)計(jì)同一自治系統(tǒng)(AS)內(nèi)用OSPF路由協(xié)議[5-15]，不同自治系統(tǒng)(AS)之間用BGP實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間的通信，查看每個(gè)路由器的路由表，通過(guò)分析幫助學(xué)生更深入的理解和掌握BGP路由協(xié)議的原理。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與主要配置步驟

2.2.1 實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)

在BGP路由協(xié)議實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D(見(jiàn)圖2)中，5臺(tái)路由器R1、R2、R3、R4和R5將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成兩個(gè)自治系統(tǒng)：AS10和AS20，其中R1、R2、R3位于AS10中，在AS10內(nèi)部用OSPF協(xié)議實(shí)現(xiàn)內(nèi)部路由，在AS10和AS20之間用BGP協(xié)議實(shí)現(xiàn)路由。

圖2 BGP路由協(xié)議實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D

2.2.2 主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址規(guī)劃

在此實(shí)驗(yàn)中主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址規(guī)劃見(jiàn)表1。

2.2.3 路由器的主要配置

(1)在AS10中內(nèi)部路由協(xié)議OSPF的配置。路由器R1、R2、R3的OSPF的配置:

R1(config)#router ospf 1

R1(config-router)#router-id 1.1.1.1

R1(config-router)#redistribute static subnets

R1(config-router)#redistribute connected subnets

R1(config-router)#network 202.100.139.0 0.0.0.255 area 0

R1(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.100.2

R2(config)#router ospf 1

R2(config-router)#router-id 2.2.2.2

R2(config-router)#network 202.100.139.0 0.0.0.255 area 0

R2(config-router)#network 202.100.141.0 0.0.0.255 area 1

R3(config)#router ospf 1

R3(config-router)#router-id 3.3.3.3

R3(config-router)#redistribute connected subnets

R3(config-router)#network 202.100.141.0 0.0.0.255 area 1

(2)在AS10和AS20之間的外部路由協(xié)議BGP的配置。路由器R1、R4的BGP的配置:

表1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址規(guī)劃表

R1(config)#router bgp 10

R1(config-router)#neighbor 202.100.138.1 remote-as 20

R1(config-router)#redistribute static

R1(config-router)#redistribute connected

R1(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.100.2

R4(config)#router bgp 20

R4(config-router)#neighbor 202.100.138.2 remote-as 10

R4(config-router)#%BGP-5-ADJCHANGE: neighbor 202.100.138.2 Up

R4(config-router)#redistribute static

R4(config-router)#redistribute connected

R4(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 202.100.140.1

(3)路由表的查詢結(jié)果。路由器R1的路由表如圖3所示。路由器R4的路由表如圖4所示。配置完成后，通過(guò)路由表的查詢，發(fā)現(xiàn)路由器R1和R4的路由表里已經(jīng)形成了BGP協(xié)議產(chǎn)生的路由。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試

PC1和PC0之間測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5。PC0和PC2之間的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖3 路由器R1的路由表

圖4 路由器R4的路由表

圖5 PC1和PC0之間的測(cè)試結(jié)果

圖6 PC0和PC2之間的測(cè)試結(jié)果

3 結(jié) 語(yǔ)

主要研究了網(wǎng)絡(luò)互連與路由技術(shù)課程中外部路由協(xié)議BGP的實(shí)驗(yàn)在Packet Tracer模擬器中的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)這種虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)方法不但能完成在實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境中無(wú)法完成的高級(jí)路由技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)，而且還能使學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)際的工程項(xiàng)目，對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)踐課程的開(kāi)設(shè)提供了很好的平臺(tái)。

[1] 田安紅,付承彪.NAT原理實(shí)驗(yàn)在仿真器中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014(9): 135-138.

[2] 楊 姝,羅 佳. 基于Packet Tracer軟件的小型局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與仿真[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2015(1): 150-152.

[3] 高永兵,趙宇紅,趙艷鋒.基于Packet Trace軟件的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教改方案[J].計(jì)算機(jī)教育,2015(23):92-94.

[4] 唐燈平.基于Packet Tracer的GRE隧道配置實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(11):378-381.

[5] 劉佰明.基于Packet Tracer技術(shù)的VLAN間通信的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2014,42(7):1303-1305.

[6] 儲(chǔ)萬(wàn)軍.基于Packet Tracer的RIP協(xié)議實(shí)踐教學(xué)仿真[J].寧夏師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)), 2013,34(6):88-92.

[7] H3C網(wǎng)絡(luò)學(xué)院系列教程.路由交換技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

[8] Zhang R,Bartell M. BGP設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[9] 李憲民.論BGP協(xié)議的工作原理[J].齊齊哈爾工程學(xué)院學(xué)報(bào),2012(4):12-16.

[10] 李 琦,徐明偉,吳建平.一種互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定路由選擇策略[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2012(12):2668-2675.

[11] 唐燈平. 基于Packet Tracer的混合路由協(xié)議仿真通信實(shí)驗(yàn)[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,32(2): 33-37.

[12] 李 永,甘新玲. 基于Packet Tracer的路由綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2015,34(9):111-114.

[13] 李淑紅. Packet Tracer在OSPF路由協(xié)議教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2010,13(3):83-84.

[14] 薛 琴. 基于Packet Tracer的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(2)：57-59.

[15] 張平安. 基于Packet Tracer的虛擬實(shí)訓(xùn)探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2011(24):99-102.

Simulation Experimental Teaching of BGP Routing Protocol Based on Packet Tracer

LIUXin，MAShunli,ZANFengbiao,YETao

(School of Computer Science, Qinghai University for Nationalities, Xining 810007, China)

Due to the lack of network laboratory equipment in some colleges and universities in the western region, it is difficult to meet the requirement of course of higher routing technology in network engineering experimental teaching. This paper puts forward a Packet Tracer simulation environment to realize the BGP routing protocol configuration. The experimental results verifies the effectiveness. Through simulation experiments, we can reduce the cost of investment, it is a feasible, cheap, efficient solutions.

Packet Tracer; routing protocol; simulation; BGP

2016-03-14

青海2014年度教育部“春暉計(jì)劃”合作科研項(xiàng)目(Z2015054)；面向工程化的計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才培養(yǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(青教高〔2015〕25號(hào))

劉 昕(1981-),女,青海平安人,碩士,講師,主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

Tel.：18397110987；E-mail:liuxin8134@163.com

TP 393.04

A

1006-7167(2017)04-0094-04