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摘 要：为了解决在实际计算机网络组建工程之前计算机网络如何仿真的问题，本文以OSPF网络的仿真为例，提出利用Packet Tracer 软件来进行OSPF网络的仿真的方法。该方法进行了点对点型单区域OSPF的配置仿真，包括仿真环境下网络拓扑结构的构建、路由器接口和IP地址设计、路由器接口的基本配置、OSPF路由协议的启动及指定接口运行区域、OSPF路由协议及网络连通性的测试。实验证明利用Packet Tracer 软件来进行计算机网络的仿真，具有占用计算机资源较少等优点。
关键词：Packet Tracer；OSPF路由协议；网络仿真；路由器ID
中图分类号：TP TP393.04；TP391.9 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.031
本文著录格式：[1]姜海波.利用Packet Tracer仿真OSPF网络研究[J].软件，2313，34（7）：88-91
0 引言
计算机网络的组建是一项系统工程，同时用户环境和用户需求通常具有复杂性，使得网络也变得形式多样，更具复杂性。网络组建的实践证明，在组建实际的网络之前先使用计算机网络仿真软件进行网络仿真，使得网络能满足用户的最终需求，可以避免实际网络组建过程中可能会发生的一些错误决策和资源浪费，有效的保证实际网络组建目标的实现。
利用传统的物理网络实验环境来模拟相关实际网络，这种方法存在一些问题：
（1）传统的物理网络实验环境的构建投资成本较大。一方面，网络设备价格一般比较高，而实际网络又具有复杂性，对设备和技术的需求也是多样性的，这样需要大量的网络设备，势必增加投资成本；另一方面，网络技术的飞速发展造成网络设备更新换代速度过快，这也势必大大增加投资成本。结果导致，往往因为成本问题，传统物理网络实验环境中网络设备比较匮乏，好多网络实验无法完成。
（2）组建网络实验不够灵活。不同网络实验，需要来回进行网络设备连线的插拔，效率无法提升，而大量设备的拔插及网线的连接，会造成网络设备的损耗，影响网络实验效果，也加大了网络设备的投资成本。
使用计算机网络仿真软件可以减少物理网络实验资源的投资，灵活的构建多样的计算机网络模型[1]。
1 Packet Tracer 软件功能简介
计算机网络仿真软件主要有性能协议分析类仿真软件和网络应用仿真类软件[1]。前者主要实现网络的容量、性能等定量的分析，用于实现相关网络协议和性能的测试，常见有OPNET、NS2和MATLAB等。后者用于实现相关网络模拟的应用配置类仿真系统，此类软件有华为公司推出的Router Visio，Cisco公司开发的Packet Tracer，法国UTC大学Christophe Fillot开发的Dynamips，Boson公司推出的Boson NetSim。其中，Packet Tracer 最简单易用，常见的Packet Tracer的功能有[2-4]：
（1）用户可以方便的利用图形化用户界面完成网络拓扑结构的搭建。
（2）支持各种连接电缆、终端的仿真，支持集线器及交换机、路由器、无线网络设备、服务器等设备仿真。
（3）支持局域网中常见的VTP协议的配置仿真，STP协议、PVST/PVST+协议的配置仿真。
（4）支持常见的路由协议有静态路由协议、RIP动态路由协议、OSPF动态路由协议EIGRP动态路由协议的配置仿真。
（5）帧中继协议、PPP协议、HDLC协议、PPPoE协议的配置仿真。
（6）常见服务器有Web服务器、FTP服务器、DNS服务器E-mail邮件服务器、DHCP服务器的配置仿真。
（7）基于无线AP、基于无线路由器的网络的配置仿真。
本文以Packet Tracer5.3为例，进行动态路由协议OSPF网络配置仿真的研究。
2 动态路由协议OSPF网络配置仿真
OSPF（Open Shortest Path First，最短路径优先协议）路由协议是链路状态路由协议，通过路由器之间通告网络接口的状态信息来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表[5]。
OSPF路由协议工作过程可以简单描述如下[6]：
（1）初始化阶段。设备将产生链路状态通告，改通告包含了该设备的全部链路状态信息。
（2）交换链路状态信息。设备通过组播方式交换链路状态信息，每台设备接收到更新的链路状态报文时，复制一份到本地数据库，然后再传播到其他设备。
（3）计算路由表。设备应用Dijkstra算法计算到所有目标网络的最短路径树。
（4）路由信息维护。OSPF只通告变化的链路状态信息通告，路由器更新链路状态数据库后，运用Dijkstra算法生成新的最短路径树。
当网络上OSPF路由器较少时，可以将自治系统AS作为一个区域，随着网络规模的不断扩大，OSPF路由器数量较多时，链路状态数据库不断增大，耗费了更多的资源，网络效率不断降低。OSPF协议将自治系统AS划分成多个区域可以解决此类问题。
OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（BMA）、非广播多路访问型（NBMA）、点对点型（Point-to-Point）、点对多点型（Point-to-MultiPoint）[7]。
下面进行点对点型（Point-to-Point）单区域OSPF的配置仿真[8]。
2.1 OSPF网络仿真
3 总结
本文给出了利用Packet Tracer软件进行OSPF网络的仿真实验，实验证明利用该软件进行OSPF网络的仿真实验是可行的。Packet Tracer軟件支持常见的网络硬件设备的配置仿真，提供图形化的配置界面和字符终端的配置界面，比较接近真实的网络设备的操作配置。同时，即使是仿真一些复杂而大型的计算机网络，计算机资源消耗也比较低。但也存在一些不足，比如不支持MSTP、VRRP等网络协议。这使得单独利用Packet Tracer软件无法来进行一些计算机网络的仿真，这要利用GNS等软件。根据实际条件，灵活的运用计算机网络仿真软件是今后重点研究的方向。
参考文献
[1]王建平，李怡菲. 计算机网络仿真技术[M]. 北京：清华大学出版社，2013.
[2]万涛，万世明.基于Packet Tracer 仿真技术构建网络互连技术实验平台[J]. 电脑知识与技术，2011，7（17）：4209～4212..
[3]李淑红.Packet Tracer在OSPF路由协议教学中的应用研究[J].实验室科学，2010，13（3）：83～85.
[4]农坚.基于Packet Tracer搭建网络工程虚拟实验环境[J]. 教育教学论坛，2012，33：128～129..
[5]邓泽国，孙绍志等.企业网搭建及应用宝典[M]. 北京：电子工业出版社，2012.
[6]孙奇.基于packet tracer 的企业园区网仿真实现 [J]. 数字技术与应用，2012，1：53～54.
[7]杨功元. Packet Tracer使用指南及实验实训教程 [M]. 北京：电子工业出版社，2012.
[8]崔北亮. CCNA 认证指南（640-802）[M]. 北京：电子工业出版社，2009.
关键词：Packet Tracer；OSPF路由协议；网络仿真；路由器ID
中图分类号：TP TP393.04；TP391.9 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.031
本文著录格式：[1]姜海波.利用Packet Tracer仿真OSPF网络研究[J].软件，2313，34（7）：88-91
0 引言
计算机网络的组建是一项系统工程，同时用户环境和用户需求通常具有复杂性，使得网络也变得形式多样，更具复杂性。网络组建的实践证明，在组建实际的网络之前先使用计算机网络仿真软件进行网络仿真，使得网络能满足用户的最终需求，可以避免实际网络组建过程中可能会发生的一些错误决策和资源浪费，有效的保证实际网络组建目标的实现。
利用传统的物理网络实验环境来模拟相关实际网络，这种方法存在一些问题：
（1）传统的物理网络实验环境的构建投资成本较大。一方面，网络设备价格一般比较高，而实际网络又具有复杂性，对设备和技术的需求也是多样性的，这样需要大量的网络设备，势必增加投资成本；另一方面，网络技术的飞速发展造成网络设备更新换代速度过快，这也势必大大增加投资成本。结果导致，往往因为成本问题，传统物理网络实验环境中网络设备比较匮乏，好多网络实验无法完成。
（2）组建网络实验不够灵活。不同网络实验，需要来回进行网络设备连线的插拔，效率无法提升，而大量设备的拔插及网线的连接，会造成网络设备的损耗，影响网络实验效果，也加大了网络设备的投资成本。
使用计算机网络仿真软件可以减少物理网络实验资源的投资，灵活的构建多样的计算机网络模型[1]。
1 Packet Tracer 软件功能简介
计算机网络仿真软件主要有性能协议分析类仿真软件和网络应用仿真类软件[1]。前者主要实现网络的容量、性能等定量的分析，用于实现相关网络协议和性能的测试，常见有OPNET、NS2和MATLAB等。后者用于实现相关网络模拟的应用配置类仿真系统，此类软件有华为公司推出的Router Visio，Cisco公司开发的Packet Tracer，法国UTC大学Christophe Fillot开发的Dynamips，Boson公司推出的Boson NetSim。其中，Packet Tracer 最简单易用，常见的Packet Tracer的功能有[2-4]：
（1）用户可以方便的利用图形化用户界面完成网络拓扑结构的搭建。
（2）支持各种连接电缆、终端的仿真，支持集线器及交换机、路由器、无线网络设备、服务器等设备仿真。
（3）支持局域网中常见的VTP协议的配置仿真，STP协议、PVST/PVST+协议的配置仿真。
（4）支持常见的路由协议有静态路由协议、RIP动态路由协议、OSPF动态路由协议EIGRP动态路由协议的配置仿真。
（5）帧中继协议、PPP协议、HDLC协议、PPPoE协议的配置仿真。
（6）常见服务器有Web服务器、FTP服务器、DNS服务器E-mail邮件服务器、DHCP服务器的配置仿真。
（7）基于无线AP、基于无线路由器的网络的配置仿真。
本文以Packet Tracer5.3为例，进行动态路由协议OSPF网络配置仿真的研究。
2 动态路由协议OSPF网络配置仿真
OSPF（Open Shortest Path First，最短路径优先协议）路由协议是链路状态路由协议，通过路由器之间通告网络接口的状态信息来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表[5]。
OSPF路由协议工作过程可以简单描述如下[6]：
（1）初始化阶段。设备将产生链路状态通告，改通告包含了该设备的全部链路状态信息。
（2）交换链路状态信息。设备通过组播方式交换链路状态信息，每台设备接收到更新的链路状态报文时，复制一份到本地数据库，然后再传播到其他设备。
（3）计算路由表。设备应用Dijkstra算法计算到所有目标网络的最短路径树。
（4）路由信息维护。OSPF只通告变化的链路状态信息通告，路由器更新链路状态数据库后，运用Dijkstra算法生成新的最短路径树。
当网络上OSPF路由器较少时，可以将自治系统AS作为一个区域，随着网络规模的不断扩大，OSPF路由器数量较多时，链路状态数据库不断增大，耗费了更多的资源，网络效率不断降低。OSPF协议将自治系统AS划分成多个区域可以解决此类问题。
OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（BMA）、非广播多路访问型（NBMA）、点对点型（Point-to-Point）、点对多点型（Point-to-MultiPoint）[7]。
下面进行点对点型（Point-to-Point）单区域OSPF的配置仿真[8]。
2.1 OSPF网络仿真
3 总结
本文给出了利用Packet Tracer软件进行OSPF网络的仿真实验，实验证明利用该软件进行OSPF网络的仿真实验是可行的。Packet Tracer軟件支持常见的网络硬件设备的配置仿真，提供图形化的配置界面和字符终端的配置界面，比较接近真实的网络设备的操作配置。同时，即使是仿真一些复杂而大型的计算机网络，计算机资源消耗也比较低。但也存在一些不足，比如不支持MSTP、VRRP等网络协议。这使得单独利用Packet Tracer软件无法来进行一些计算机网络的仿真，这要利用GNS等软件。根据实际条件，灵活的运用计算机网络仿真软件是今后重点研究的方向。
参考文献
[1]王建平，李怡菲. 计算机网络仿真技术[M]. 北京：清华大学出版社，2013.
[2]万涛，万世明.基于Packet Tracer 仿真技术构建网络互连技术实验平台[J]. 电脑知识与技术，2011，7（17）：4209～4212..
[3]李淑红.Packet Tracer在OSPF路由协议教学中的应用研究[J].实验室科学，2010，13（3）：83～85.
[4]农坚.基于Packet Tracer搭建网络工程虚拟实验环境[J]. 教育教学论坛，2012，33：128～129..
[5]邓泽国，孙绍志等.企业网搭建及应用宝典[M]. 北京：电子工业出版社，2012.
[6]孙奇.基于packet tracer 的企业园区网仿真实现 [J]. 数字技术与应用，2012，1：53～54.
[7]杨功元. Packet Tracer使用指南及实验实训教程 [M]. 北京：电子工业出版社，2012.
[8]崔北亮. CCNA 认证指南（640-802）[M]. 北京：电子工业出版社，2009.