路由器查表课程设计报告.doc

撰写人：___________日 期：___________滁州学院课程设计报告课程名称： 计算机网络 设计题目： 路由表查找过程模拟 院 部： 计算机与信息工程学院 专 业： 网络工程（无线传感器网络方向） 组 别： 第 二 组 起止日期: 2012年12月29日 ~ 2012年12月30日 指导教师: 张 老师 计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计题目路由器查表过程模拟组长曹学号2011211班级网工113班院部计算机与信息工程学院专业网络工程（无线传感器网络方向）组员指导教师张课程设计目的通过课程设计,加深对路由表的理解,掌握路由表查找的基本原理及功能,具有初步分析实际路由表的组成、构造，并具备准确查找路由表的能力。

课程设计所需环境Windows XP，VC++6.0课程设计任务要求编程模拟路由器查找路由表的过程，用（目的地址 掩码 下一跳）的IP路由表以及目的地址作为输入，为目的地址查找路由表，找出正确的下一跳并输出结果课程设计工作进度计划序号起止日期工 作 内 容分工情况1分析讨论，进行相关的分工以及查阅相关的资料曹对组员进行分工每个组员查阅资料，摘取相关的信息2编写源代码，对源程序进行调试编写源代码，对程序代码进行调试3撰写课程设计报告与老师进行交流，对报告进行相关的修改，并打印根据课程设计报告模板，组员在一起撰写实验报告，并和老师在一起交流，进行报告的相关修改，最后打印实验报告指导教师签字： 年 月 日系（教研室）审核意见：系（教研室）主任签字： 年 月 日课程设计任务书22精品范文模板 可修改删除目 录1引言 12需求分析 22.1设计题目 22.2设计目的 22.3设计主要内容及要求 22.3.1 设计内容 2设计要求 2使用环境及语言 33概要设计 33.1基本功能描述 3路由表的结构 3路由表的作用 4路由表中路由的来源 43.2IP路由选择 4通过RIP（路由信息协议）来实现路由选择 4通过OSPF（开放最短路径优先）来实现路由选择 63.2.3 Dijkstra算法 74详细设计 84.1各模块的伪码算法 8 84.1.2 OSPF 125调试与结果说明 155.1 RIP的调试结果 155.2 OSPF的调试结果 166.课程设计总结与体会 19参考文献 19致谢 20附录 211引言随着计算机信息技术的发展，大规模的互联网逐渐流行起来，也为路由器的发展提供了良好的基础和平台。

作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP 的国际互联网络Internet 的主体脉络然而如何准确的发送并接受信息，则需要通过路由表的准确查找，路由表存储着指向特定网络地址的路径（在有些情况下，还记录有路径的路由度量值）通过路由表查找过程的设计与模拟可以更好的体现路由的选择，帮助我们准确的理解路由的选择过程2需求分析2.1设计题目路由器查表过程模拟2.2设计目的该程序主要是用来模拟路由器中路由查找的过程当主机向目的网络发送一个数据包时，对每一个IP包，当发送到一个网络拓扑中的时候，可以分别使用RIP或OSPF协议，来决定数据包通过互联网络的路径通过模拟算法的实现，我们可以模拟一个简单的路由查找过程，进而找出最优路径，实现路由的查找2.3设计主要内容及要求2.3.1 设计内容1．rip：距离向量路由协议，距离向量路由协议的特征是它在进行路由更新时，会发送路由表的全部或一部分给邻居路由器（这台邻居路由器也必须运行rip协议），当路由信息通过这种方式扩散到整个自治系统时，每个路由器会根据Dijkstra算法计算出到达每个网段的最优路径，rip选择到达某个网络的最优路径根据跳数。

数据包经过一个路由器就是一跳2． ospf：路由器的路由选择是基于链路状态，通过Dijkastra算法建立起来最短路径树，用该树跟踪系统中的每个目标的最短路径最后再通过计算域间路由、自治系统外部路由确定完整的路由表与此同时，OSPF动态监视网络状态，一旦发生变化则迅速扩散达到对网络拓扑的快速聚合，从而确定出新的网络路由表因此，需要把自治系统划分为多个域，每个域内部维持本域一张唯一的拓扑结构图，且各域根据自己的拓扑图各自计算路由，域边界路由器把各个域的内部路由总结后在域间扩散这样，当网络中的某条链路状态发生变化时，此链路所在的域中的每个路由器重新计算本域路由表，而其它域中路由器只需修改其路由表中的相应条目而无须重新计算整个路由表，节省了计算路由表的时间2.3.2设计要求任意两个节点，分别在rip和ospf协议的前提条件下，根据相应的算法找出最优路径在rip协议中，所有的路由都由跳数来描述，到达目的地的路由最大不超过16跳，且只保留唯一的一条路由，这就限制了RIP的服务半径，即其只适用于小型的简单网络同时，运行RIP的路由器需要定期地（一般30s）将自己的路由表广播到网络当中，达到对网络拓扑的聚合，这样不但聚合的速度慢而且极容易引起广播风暴、累加到无穷、路由环致命等问题。

为此，OSPF应运而生OSPF是基于链路状态的路由协议，它克服了RIP的许多缺陷：第一，OSPF不再采用跳数的概念　第二，OSPF支持不同服务类型的不同代价，从而实现不同QoS的路由服务；第三，OSPF路由器不再交换路由表，而是同步各路由器对网络状态的认识，即链路状态数据库，然后通过Dijkstra最短路径算法计算出网络中各目的地址的最优路由2.3.3使用环境及语言编程环境：Microsoft Visual C++6.0编写语言：C++语言3概要设计3.1基本功能描述路由表的结构标准的路由表表目是一个二维组（目的网络地址，下一站地址），其中不携带子网信息，不能满足子网寻径引入子网编址以后，路由表的每一表目中加入子网掩码，于是路由表表目变为三维组：子网掩码、目的网络地址、下一站地址表1 路由表结构及使用目的地址掩码下一跳地址.0.0.1.1路由器依据路由表来为报文寻径，路由表由路由协议建立和维护路由协议的设计则是依据某种路由算法 路由器提供了将异构网互联的机制，实现将一个数据包从一个网络发送到另一个网络路由就是指导IP数据包发送的路径信息路由表的作用路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。

由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用打个比方，路由表就像我们平时使用的地图一样，标识着各种路线，路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制路由表中路由的来源在路由表中有一个Protocol字段，指明了路由的来源，即路由是如何生成的 ⑴链路层协议发现的路由（Direct）它的特点是开销小，配置简单，无需人工维护，只能发现本接口所属网段拓扑的路由  ⑵手工配置的静态路由（Static）静态路由是一种特殊的路由，它由管理员手工配置而成通过静态路由的配置可建立一个互通的网络，但这种配置问题在于：当一个网络故障发生后，静态路由不会自动修正，必须有管理员的介入静态路由无开销，配置简单，适合简单拓扑结构的网络 ⑶动态路由协议发现的路由（RIP、OSPF等）当网络拓扑结构十分复杂时，手工配置静态路由工作量大而且容易出现错误，这时就可用动态路由协议，　动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。

路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径让其自动发现和修改路由，无需人工维护，但动态路由协议开销大，配置复杂3.2IP路由选择路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定如何转发路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限通过RIP（路由信息协议）来实现路由选择RIP（Routing information Protocol，路由信息协议）是应用较早、使用较普遍的内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），适用于小型同类网络的一个自治系统（AS）内的路由信息的传递RIP协议是基于距离矢量算法（Distance Vector Algorithms，DVA）的它使用“跳数”，即metric来衡量到达目标地址的路由距离它是一个用于路由器和主机间交换路由信息的距离向量协议，目前最新的版本为v4，也就是RIPv4 1.RIP的工作原理RIP是一种距离矢量路由协议RIP使用跳数作为路由选择的度量当在进行路由选择是，路由表会根据最小跳数来决定转发的路径RIP用“路程段数”（即“跳数”）作为网络距离的尺度。

每个路由器在给相邻路由器发出路由信息时，都会给每个路径加上内部距离在如图3-1中，路由器3直接和网络C相连当它向路由器2通告网络142.10.0.0的路径时，它把跳数增加1与之相似，路由器2把跳数增加到“2”，且通告路径给路由器1，则Route1和Route0与Route2所在网络的距离分别是1跳、2跳图3-1 rip的工作原理事例2.RIP报文的格式对于RIP报文有两种版本的格式，Version 1和Version 2两种报文稍有不同，如图3-2所示：图3-2 rip报文的两种版本格式在一开始，所有路由器中的路由表只有路由器所接入的网络（共有两个网络）的情况现在的路由表增加了一列，这就是从该路由表到目的网络上的路由器的“距离”在图中“下一站路由器”项目中有符号“－”，表示直接交付这是因为路由器和同一网络上的主机可直接通信而不需要再经过别的路由器进行转发同理，到目的网络的距离也都是零，因为需要经过的路由器数为零图中粗的空心箭头表示路由表的更新，细的箭头表示更新路由表要用到相邻路由表传送过来的信息接着，各路由器都向其相邻路由器广播RIP报文，这实际上就是广播路由表中的信息假定路由器R2先收到了路由器R1和R3的路由信息，然后就更新自己的路由表。

更新后的路由表再发送给路由器R1和R3路由器R1和R3分别再进行更新通过OSPF（开放最短路径优先）来实现路由选择OSPF是一种分层次的路由协议，其层次中最大的实体是AS（自治系统），即遵循共同路由策略管理下的一部分网络实体在每个AS中，将网络划分为不同的区域每个区域都有自己特定的标识号。