1、计算机网络课程设计报告2网 络 实 训 报 告课程名称 计算机网络 课题名称 路由负载均衡的研究与实现 专 业 网络工程 班 级 1001 学 号 14 姓 名 王可民 指导教师 韩宁 陈淑红 2013年 1月 10日湖南工程学院网 络 实 训 任 务 书课程名称 计算机网络 课 题 路由负载均衡 专业班级 网络工程 学生姓名 王可民 学 号 14 指导老师 韩宁 陈淑红 审 批 任务书下达日期 2012 年 12月 20 日任务完成日期 2013 年 1月 10 日网络实训任务书1.设计内容与设计要求 1.1设计内容 1.1.1动态多路由协议的研究与实现 建立基于RIP，EIGRP和OSPF
2、协议的局域网，通过搭建一个小型的模拟局域网对RIP,EIGRP和OSPF协议的工作原理进行研究，设计内容如下：1. 掌握RIP,EIGRP和OSPF路由协议的工作原理2. 掌握交换机以及路由器的配置以及调试方法3. 掌握RIP,EIGRP和OSPF路由协议的报文格式，路由更新过程4. 建立实施与测试方案 1.1.2 多区域OSPF协议的研究与实现 建立一个小型模拟局域网，对OSPF协议工作原理进行研究，了解OSPF路由信息的更新流程，理解OSPF通过骨干区域间路由信息汇聚和交换的方法，并掌握多区域路由设计和配置方法，设计内容如下：1. 理解路由器的基本功能2. 训练路由器动态路由的基本配置命令
3、3. 掌握路由器配置的基本方法4. 掌握在路由器上配置OSPF动态路由的基本方法5. 理解OSPF路由信息的更新过程6. 掌握网络连通性的测试方法 1.1.3路由负载均衡的研究与实现 建立一个基于OSPF协议的小型局域网，通过搭建局域网对路由负载均衡的工作原理进行研究，设计内容如下：1. 掌握路由器的基本配置2. 掌握路由协议OSPF的基本配置方法3. 理解动态路由协议OSPF的路由更新过程4. 理解负载均衡的原理5. 掌握网络连通的测试方法3设计要求：3.1 课程设计报告规范（1）课题内容要求分析a. 内容要求分析；b. 效果要求分析；c. 完整性要求。（2）操作步骤设计a. 任务由哪些步骤
4、完成，每个步骤之间的关系；b. 画出拓扑图和工作原理图（用计算机绘图）；（3）设计效果设计；（4）使用说明用户使用手册：说明如何使用你设计的系统，详细列出每一步的操作步骤。 （5）书写格式a. 设计报告要求用A4纸打印成册：b. 一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。3.2 考核方式指导老师负责验收课题的设计结果，并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评，并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。具体考核标准包含以下几个部分：（1）平时出勤 （占10%）（2）设计步骤、设计内容、及总体操作过程合理与否（
5、占10%）（3）步骤是否正确、内容是否完整及设计效果是否符合要求，个人能否独立、熟练地进行操作（占40%）（4）设计报告（占30%）注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分，同一组的同学，设计报告单独完成，不能雷同。3.3 课程验收要求（1）完整操作所设计的内容。（2）回答有关问题。（3）提交课程设计报告。（5）依操作的熟练程度、内容的创新程度，内容的完善情况打分。 进度安排时间8：00-12：0015：0018：0018周星期一网络工程1001网络工程100218周星期四网络工程1002网络工程100119周星期一网络工程1100网络工程1002附：课程设计报告装订顺序
6、：封面、任务书、目录、正文、评分、附件（A4大小的图纸及程序清单）。 正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗, 三级标题用小四号宋体加粗，正文用小四号宋体;行距为22。正文的内容:一、课题的主要功能；二、课题的功能模块的划分（要求画出模块图）；三、主要功能的实现（至少要有一个主要模块的流程图）；四、程序调试；五、总结；六、附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）。正文总字数要求在5000字以上目录网络实训任务书 I网络实训设计 I1 需求分析 I2 网络规划 II（1）实验拓扑图 II（2）IP地址规划表 II3 网络实施 III（1）按课设拓扑图，连接设备。 III
7、（2）路由器配置 VII4 网络测试 XV（1）PC连通测试 XV5 心得与体会 XVIII6 参考文献 XIX计算机与通信学院课程设计评分表 XIX附录： XX网络实训设计1 需求分析 （1）需求背景当前随着网络应用的访问量不断增长，路由器无法满足负载需求时，网络应用流量将要出现瓶颈时。在这种情况下，发生一条线路拥塞，而另一条线路闲置的情况，带宽并未得到较好的利用。并且路由器不作判断，以简单的原则任意分配用户需求，可能浪费用户宽带线路的费用。为了解决这种情况，使网络按照带宽比例分配用户上网需求，平衡流量。就需要实现路由的负载均衡。 （2）设计目标为了解决这种情况，使网络按照带宽比例分配用户上
8、网需求，平衡流量，合理利用网络流量，就需要实现路由的负载均衡。负载均衡的实现需要负载均衡设备，它不是基础网络设备，而是一种性能优化设备。对于网络应用而言，并不是一开始就需要负载均衡，主要是作为带宽扩充或是备援的功能，因此负载均衡的功能，主要考虑如何平均平配带宽到不同的WAN口。以平衡流量。 （3）设计原理本次课程设计主要涉及到的原理有负载均衡原理和OSPF协议原理。负载均衡（又称为负载分担），英文名称为Load Balance，其意思就是将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。负载
9、均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）,是一个内部网关协议(IGP），用于在单一自治系统内决策路由。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。OSPF的协议管理距离（AD）是110。OSPF定义5类网络类型，点对点网络、广播型网络、非广播型网络、点对多点网络、点到多点非广播 。2 网络规划（1）实验拓扑图图2-1 拓扑图（2）IP地址规划表 表1设备接口IP对端设备对端接口对端IPSW1F0
10、/1RT0F0/0192.168.1.1/24F0/2PC4Ethernet192.168.1.2/24F0/3 PC5Ethernet192.168.1.3/24F0/4PC6Ethernet192.168.1.4/24vlan 1RT0S0/0192.168.7.2/24RT1S0/0192.168.7.1/24S0/1192.168.3.2/24RT2S0/0192.168.3.1/24F0/0192.168.8.1/24PC2Ethernet192.168.8.2/24F0/1192.168.9.1/24PC3Ethernet192.168.9.2/24RT1S0/0192.168.7
11、.1/24RT0S0/0192.168.7.2/24 S0/1192.168.4.2/24RT2S0/1192.168.4.1/24F0/0192.168.5.1/24PC0EthernetF0/1192.168.6.1/24PC1EthernetRT2S0/0192.168.3.1/24RT0S0/1192.168.3.2/24S0/1192.168.4.1/24RT1S0/1192.168.4.2/24 F0/0192.168.1.1/24SW1F0/1192.168.1.2/24F0/1192.168.2.1/24PC7Ethernet192.168.2.2/24PC0Ethernet1
12、92.168.5.2/24RT1F0/0192.168.5.1/24PC1Ethernet192.168.6.2/24RT1F0/1192.168.6.1/24PC3Ethernet192.168.9.2/24RT0F0/1192.168.9.1/24PC2Ethernet192.168.8.2/24RT0F0/0192/168.8.1/24PC7Ethernet192.168.2.2/24RT2F0/1192.168.2.1/24PC4Ethernet192.168.1.2/24SW1F0/2PC5Ethernet192.168.1.3/24SW1F0/3PC6Ethernet192.168
13、.1.4/24SW1F0/4 3 网络实施 （1）按课设拓扑图，连接设备。本次课程设计用到了8台PC机、3台路由器和一个交换机。路由器RT0与PC2、PC3构成了子网1；路由器RT1与PC0、PC1构成了子网2；路由器RT2与PC4、PC5、PC6、PC7和交换机SW0构成了子网3。路由器之间使用用交叉线连接，这是为了路由器实现路由功能，在本次课设中有路由协议所以用交叉线 。其他的设备相连只要保持能通信就信，所以用直连线。 （2）PC机配置 1.在思科虚拟机上点击PC0，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.5.2，它是连在RT1上F0/0端口的。网
14、关就是192.168.5.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.1图3.1 PC0的IP配置 2.在思科虚拟机上点击PC1，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.6.2，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.6.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.2图3.2 PC1的IP配置 3.在思科虚拟机上点击PC2，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.8.2，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.8.1 。该PC机Ethe
15、rNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.3图3.3 PC2的IP配置4.在思科虚拟机上点击PC3，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.9.2，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.9.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.4图3.4 PC3的IP配置 5.在思科虚拟机上点击PC4，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.1.2，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.1.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.5图3
16、.5 PC4的IP配置6.在思科虚拟机上点击PC5，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.1.3，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.1.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.6图3.6 PC5的IP配置 7.在思科虚拟机上点击PC6，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分配的IP地址192.168.1.4，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.1.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.7图3.7 PC6的IP配置8.在思科虚拟机上点击PC7
17、，选择Desktop项进行IP 配置。配置数据是，静态分的IP地址192.168.2.2，它是连在RT1上F0/0端口的。网关就是192.168.2.1 。该PC机EtherNet接口与F0/0接口相连。实验如图3.8如图3.8 PC7的IP配置 （2）路由器配置1.给RT0的F0/0接口和F0、1接口配置IP地址，如图3.9示。再给RTO的S0/0/0接口和S0/0/1接口配置IP地址如图3.10示。F0/0接口要用直连线连接，S0/0/0接口是用的交叉线。 图3.9 RT0的F接口配置图3.10 RT0的 S接口配置2.给RT1的F0/0接口和F0/1接口配置IP地址，如图3.11示。再给
18、RTO的S0/0/0接口和S0/0/1接口配置IP地址如图3.12示。F0/0接口要用直连线连接，S0/0/0接口是用的交叉线。图3.11 RT1的F接口配置图3.12 RT1的S接口配置 3.给RT2的F0/0接口和F0/1接口配置IP地址，如图3.13.示。再给RTO的S0/0/0接口和S0/0/1接口配置IP地址如图3.14示。F0/0接口要用直连线连接，S0/0/0接口是用的交叉线。图3.13 RT2的F接口配置如图3.14 RT的S接口配置4.给路由器RT0配置OSPF协议。该协议是 一个内部网关协议。配置时，要进入S接口后在配置，只需给连在该路由器上的网段陪OSPF协议。配置后该略
19、有就有路由功能了。配置图3.15，查看图3.16 。图3.15 RT0的OSPF配置 图3.16 查看RT0配置 5.给路由器RT1配置OSPF协议。该协议是 一个内部网关协议。配置时，要进入S接口后在配置，只需给连在该路由器上的网段陪OSPF协议。配置后该略有就有路由功能了。配置图3.17，查看图3.18 。图3.17 RT1的OSPF配置图3.18 RT1的配置6.给路由器RT2配置OSPF协议。该协议是 一个内部网关协议。配置时，要进入S接口后在配置，只需给连在该路由器上的网段陪OSPF协议。配置后该略有就有路由功能了。配置图3.19，查看图3.20图3.19 RT2的OSPF配置图3.
20、20 查看RT27.改变从RT0到RT1链路上的花费。先查看一下它们的花费是多少，如图3.21示。再分别进入到RT0的S0/0/0和RT1的S0/0/0，然后再修改为781，如图3.22示。图3.21 查看R0到R1链路花费图3.22 修改链路花费为7818.改变从RT0到RT2链路上的花费。先查看一下它们的花费是多少，如图3.23示。再分别进入到RT0的S0/0/1和RT2的S0/0/0的，然后再修改为390，如图3.24示。图3.23 查看R0到R2链路花费图3.24 修改链路花费为3909.改变从RT1到RT2链路上的花费。先查看一下它们的花费是多少。.再分别进入到RT1的S0/0/1和
21、RT2的S0/0/1的，然后再修改为1562，如图3.25图3.25 修改链路花费为15624 网络测试 （1）PC连通测试1.在完成全网络的连接线后，测试PC机之间是否连通。在同一子网之间，是可以连通的。如从PC0到PC1的ping命令图4.1。不同子网之间，是ping不同的，如从PC0到PC2的ping命令图4.2 。图4.2 连通失败图4.1连通成功2.PC机之间是否能通信，进行ping命令记录结果如下表2（没填的为否）。此时由于还未配置路由协议，导致不同子网之间不能通信，要等配置了路由 协议才能互通。未配置路由协议的连通检测表2： 连通检测表2IP设备PC0PC1PC2PC3PC4PC
22、5PC6PC7192.168.5.2是192.168.6.2是192.168.8.2是192.168.9.2是192.168.1.2是是是192.168.1.3是是是192.168.1.4是是是192.168.2.2是是是3.配置完OSP协议后，在验证是否PC机都相同。先打开PC机，选Desktop,在选Command Prompt项，输入ping 命令。三个子网连通检验实验图如下：图4.3 PC0到PC2 图4.4 PC0到PC4 图4.5 PC2到PC4 4.若PC机到路由器的花费为1，在加上路由器之间链路的花费，则可求出各个PC机之间通信所需要耗费的花费，如下表3： PC之间通信花费表3
23、PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7PC00215641564393393393392PC12015641564393393393392PC21564156402784784784783PC31564156420784784784783PC43933937847840223 PC5 3933937847842023 PC6 3933937847842203 PC7 39239278378333305 心得与体会这次课程设计目的是实现路由负载均衡。一开始的时候我都不太了解什么是路由负载均衡。后来通过上网查资料，才知道负载均衡是能通过对路由器配置达到加速网络信息的处理能力，进而优化网络
24、设备的性能，取代设备必须不停升级或淘汰的命运。目前普遍被运用在网络设备中，如服务器、路由器、交换机等。路由负载均衡有三种模式1.智能型的负载均衡、2指定路由的负载均衡、3策略路由负载均衡。本来这次实验要在惠普实验室完成的，但是我是在思科的虚拟机上实现的。就是由于这个原因，配置时总是出错，这是命令不一样的结果。还好向班上其他学过思科同学请教，最终知道了如何配置。在写课设报告时，也出现了许多问题。明明知道如何配，但是没话可写，有可能是这个局域网功能太少了。 当然也让我学到了很多东西 。首先我知道了什么路由器，路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路
25、径，按前后顺序发送信号的设备。 路由器是互联网络的枢纽、交通警察。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。 还有路由器协议有两类：动态的RIP协议-路由信息协议、OSPF协议-开放最短路径优先协议、BGP协议-边界网关协议。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定，网络结构 发生变化
26、后由网络管理员手工修改路由表。静态路由表在开始选择路由之前就被网络管理员建立，并且只能由网络管理员更改，所以只适于网络传输状态比较简单的环境。特别是OSPF协议，他有两大算法。其一是SPF算法，它是是OSPF路由协议的基础。SPF算法有时也被称为Dijkstra算法，这是因为最短路径优先算法SPF是Dijkstra发明的。SPF算法将每一个路由器作为根（ROOT）来计算其到每一个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPF算法中，被称为最短路径树。还有就是链路状态算法，当路由器初始化或当网络结构发生变化（例如增减路由器，链路状态
27、发生变化等）时，路由器会产生链路状态广播数据包LSA（Link-State Advertisement），该数据包里包含路由器上所有相连链路，也即为所有端口的状态信息。 6 参考文献 1 谢希仁.计算机网络M 第5版 北京：电子工业出版社，2008.1 计算机与通信学院课程设计评分表课题名称： 项 目评 价设计方案的合理性与创造性设计与调试结果设计说明书的质量答辩陈述与回答问题情况课程设计周表现情况综合成绩 教师签名： 日 期： （注：1此页附在课程设计报告之后；2综合成绩按优、良、中、及格和不及格五级评定。）附录： Router enable /进入特权模式 Router# config /
28、进入全局配置模式 Router(config)# Router(confg)# hostname RT0 /给路由器配置名字RT0 配置F0/0接口 RT0(confg)# interface FastEthernet0/0 /进入F0/0接口 RT0(confg-if)# ip address 192.168.8.1 255.255.255.0 /配置地址 RT0(confg-if)# exit /推出F0/0接口 配置F0/1接口 RT0(confg)# interface FastEthernet0/1 /进入接口FO/O RT0(confg-if)# ip address 192.168.9.1 255.255.255.0 /配置地址 RT0(confg-if)# exit 配置S0/0/0接口 RT0(confg)#intface Seria0/0/0 /进入接口S0/0/0 RT0(confg-if)#ip address 192.168.7.2 255.255.255.0 /配置S接口地址 RT0(confg-if)# exit /退出S接口 配置S0/0/1接口 RT0(confg)#intface Seria0/0/1 /进入接口S0/0/1 RT0(confg-if)#ip address 192.168.4.2 255.255.255.0 /
