tcpip協(xié)議分析及編程第2章.ppt

TCP/IP協(xié)議分析與應(yīng)用編程,第二章 IP地址,主要內(nèi)容,IP地址概述 IP地址分類與尋址規(guī)則 子網(wǎng)與掩碼 超網(wǎng) 無分類編址 地址解析,學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握IPv4地址的分類和尋址規(guī)則。 理解子網(wǎng)、超網(wǎng)的概念，進(jìn)而掌握掩碼的概念及其配置方法。 理解地址解析的概念，掌握ARP和RARP的工作原理，了解它們的數(shù)據(jù)報格式，了解代理ARP的概念。,IP地址概述,由于不同物理網(wǎng)絡(luò)的硬件地址編碼方法不同、編址空間也不同，當(dāng)不同物理網(wǎng)絡(luò)組織在一起時，整個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備就無法用統(tǒng)一的編址方法和編址空間對其進(jìn)行唯一標(biāo)識。為此，在TCP/IP協(xié)議族中引入了IP地址來統(tǒng)一因特網(wǎng)中所有物理設(shè)備的編址，進(jìn)而確保每個物理設(shè)備在因特網(wǎng)中都有一個唯一的標(biāo)識。,IP地址概述,在IPv4中，IP地址是由32位二進(jìn)制數(shù)組成，其地址空間是02321。 一般將組成IP地址的32位二進(jìn)制分成4段，每段8位，中間用小數(shù)點隔開，然后將每八位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，這樣IP地址就可表示成： 210.73.140.2 這種表示方法通常稱為點分十進(jìn)制表示法。,IP地址分類與尋址規(guī)則,為了便于管理，一般把IP地址也分成兩部分，即網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。,IP地址分類與尋址規(guī)則,在因特網(wǎng)中，考慮到每個網(wǎng)絡(luò)中包含的計算機(jī)數(shù)量可能不同，TCP/IP中采用了分類編址的思想進(jìn)行IP地址進(jìn)行分類，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需要。整個IP地址空間分為5類：A類、B類、C類、D類和E類。 A類IP地址,IP地址分類與尋址規(guī)則,B類IP地址 C類IP地址 D類IP地址,IP地址分類與尋址規(guī)則,E類IP地址 一些有特殊用途的IP地址 網(wǎng)絡(luò)地址：在IP地址編碼方案中，全0主機(jī)地址不指派給任何主機(jī)，這個地址保留用來定義本網(wǎng)絡(luò)的地址。在路由選擇中用網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)。 直接廣播地址：在A類、B類和C類地址中，如果主機(jī)地址全是“1”，則該地址為直接廣播地址，即可以同時向指定網(wǎng)絡(luò)的所有主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報。,IP地址分類與尋址規(guī)則,一些有特殊用途的IP地址（續(xù)） 受限廣播地址：如果IP地址的32位全是“1”，則該地址表示在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的一個廣播地址，可以通過該地址實現(xiàn)對本網(wǎng)絡(luò)廣播通信。 本網(wǎng)絡(luò)本主機(jī)地址：如果IP地址的32位全是“0”，則該地址表示在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的本主機(jī)地址。 本網(wǎng)絡(luò)上特定主機(jī)地址：網(wǎng)絡(luò)地址為全“0”的IP地址，表示在本網(wǎng)絡(luò)中的某臺特定主機(jī)。 環(huán)回地址：在IP地址中，首字節(jié)數(shù)值為“127”的地址是一個保留地址，用于網(wǎng)絡(luò)測試或本機(jī)進(jìn)程間通信。發(fā)送到這種地址的數(shù)據(jù)報不輸出到線路上，而是立即被返回，又當(dāng)作輸入數(shù)據(jù)報在本機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理，又稱為“回送”地址。 私有地址：在A類、B類和C類IP地址中，有一部分地址被保留，沒有分配給任何因特網(wǎng)用戶，這些地址任何用戶都可以使用，但使用這些地址的設(shè)備不能直接連接到因特網(wǎng)上。,子網(wǎng)與掩碼,針對B類和A類地址可能造成浪費(fèi)的現(xiàn)象，在兩級地址結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了3級結(jié)構(gòu)，即把每個網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址空間根據(jù)需要進(jìn)一步劃分成若干個子網(wǎng)。因此子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)的IP地址就由3部分來構(gòu)成：網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)地址和主機(jī)地址,子網(wǎng)與掩碼,子網(wǎng)掩碼的概念 如何來確定哪些地址位是子網(wǎng)地址，哪些地址位是主機(jī)地址呢？ 在IP編碼方案中引入了子網(wǎng)掩碼的概念。子網(wǎng)掩碼是一個32位地址掩碼，對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址和子網(wǎng)地址的地址掩碼位設(shè)置為“1”，而對應(yīng)于主機(jī)地址的地址掩碼位設(shè)置位“0”。,子網(wǎng)與掩碼,子網(wǎng)劃分 通常在規(guī)劃一個網(wǎng)絡(luò)時劃分子網(wǎng)的步驟如下： 根據(jù)需要確認(rèn)子網(wǎng)的個數(shù)； 根據(jù)需要確認(rèn)每個子網(wǎng)的主機(jī)數(shù)量； 根據(jù)子網(wǎng)數(shù)量和主機(jī)數(shù)量，確定子網(wǎng)掩碼； 確定每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址； 確定每個子網(wǎng)上可以使用的主機(jī)地址范圍。,超網(wǎng),超網(wǎng)的概念 把幾個C類地址段合并成為一個大型網(wǎng)絡(luò)，即構(gòu)成超網(wǎng)，因此超網(wǎng)是借用一部分網(wǎng)絡(luò)地址位作為主機(jī)位，從而達(dá)到減小因特網(wǎng)路由表的目的。,超網(wǎng),將幾個C類地址段合并成一個超網(wǎng)時，必須符合以下條件： 地址段數(shù)必須是2的冪，如1、2、4、8等。 被合并的地址段在地址空間中必須是連續(xù)的。 超網(wǎng)的第一個地址的第3個字節(jié)必須能被段數(shù)整除。,超網(wǎng),超網(wǎng)掩碼 超網(wǎng)掩碼來指定超網(wǎng)地址和主機(jī)地址的分界點。超網(wǎng)掩碼也是一個32位地址掩碼，它對應(yīng)于超網(wǎng)地址的所有掩碼位都被設(shè)置為“1”，而對應(yīng)于主機(jī)地址的所有掩碼位都被設(shè)置為“0”。與子網(wǎng)掩碼類似，獲取超網(wǎng)地址的方法是將超網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行按位“與”運(yùn)算。,超網(wǎng),通常超網(wǎng)合并的步驟如下： 被合并的地址段是否滿足合并成超網(wǎng)的條件； 如果滿足合并條件，則根據(jù)被合并的地址段數(shù)量和第一個地址段的地址確定超網(wǎng)掩碼； 確定合并后的超網(wǎng)地址和主機(jī)地址范圍。,無分類編址,為了方便IP地址分配和提高IP地址的利用率，1996年因特網(wǎng)組織機(jī)構(gòu)發(fā)布了無類別域間路由（Classless InterDomain Routing，CIDR）選擇。 在CIDR中，去掉了A類、B類和C類地址的概念，采用了無類地址的概念。每個地址僅僅包含網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。,無分類編址,與子網(wǎng)和超網(wǎng)類似，無類地址也是利用掩碼來劃分網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的分界點。 無類地址常常采用斜線表示法，將地址和掩碼一起表示出來，其格式為：W.X.Y.Z/n。 斜線前面是IP地址，斜線后面是IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址部分的長度，也稱為前綴長度，即掩碼中連續(xù)“1”的位數(shù)。 例如，“195.160.0.1/24”所對應(yīng)的掩碼是“255.255.255.0”。,地址解析,因特網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層使用IP地址的同時，在物理網(wǎng)絡(luò)中仍然在使用物理地址，兩套地址之間的轉(zhuǎn)換過程稱為地址解析。解析方法： 靜態(tài)映射主要采用地址映射表來實現(xiàn)IP地址和物理地址之間的映射，即在主機(jī)中利用地址映射表來記錄網(wǎng)絡(luò)上其他主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址和物理地址對應(yīng)關(guān)系。 動態(tài)映射是在需要獲得地址映射關(guān)系時利用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議直接從其他主機(jī)上獲得IP地址和物理地址的映射關(guān)系。在因特網(wǎng)上采用了動態(tài)映射方法進(jìn)行地址映射，包括地址解析協(xié)議（ARP）和反向地址解析協(xié)議（RARP）,地址解析,地址解析協(xié)議（ARP）是根據(jù)給定的IP地址獲取對應(yīng)的物理地址,地址解析,地址解析協(xié)議（ARP）工作過程 廣播請求獲取目的主機(jī)的物理地址的數(shù)據(jù)報 目的主機(jī)以單播方式向發(fā)送請求物理地址的主機(jī)回送解析結(jié)果,地址解析,ARP數(shù)據(jù)報格式與封裝,地址解析,ARP中需要注意的兩點： ARP請求報文和響應(yīng)報文使用相同的報文格式，它們的協(xié)議類型都是0x0800，通過操作類型來區(qū)分請求報文和響應(yīng)報文，其中ARP請求報文的操作類型為0x0001，ARP響應(yīng)報文的操作類型為0x0002。 ARP主要解決同一局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址和物理地址的映射問題，如果目的主機(jī)位于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中時，ARP請求數(shù)據(jù)報將先發(fā)送給路由器，然后由路由器進(jìn)行逐級轉(zhuǎn)發(fā)，最后發(fā)送到目的主機(jī)。,地址解析,ARP的改進(jìn) 引入了ARP高速緩存技術(shù)，即將某臺主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上經(jīng)常使用的目的主機(jī)的IP地址和物理地址直接記錄在本機(jī)的內(nèi)存中，以減少廣播ARP請求幀的次數(shù)，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)工作效率。,地址解析,反向地址解析協(xié)議RARP 用來實現(xiàn)從物理地址到IP地址的映射，即已知主機(jī)的物理地址，找到其相應(yīng)的IP地址。,地址解析,代理ARP 當(dāng)一臺主機(jī)通過ARP請求檢索另一個物理網(wǎng)絡(luò)中某臺主機(jī)的物理地址時，將通過物理網(wǎng)絡(luò)之間的路由器采用逐級廣播的方式進(jìn)行檢索。檢索效率低下，并且嚴(yán)重影響相關(guān)物理網(wǎng)絡(luò)的工作效率。為此，人們引入了代理技術(shù)，即通過路由器來代理不同網(wǎng)