《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》第02章：TCP(IP)協(xié)議模型

1、主講教師：彭 祺江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第二章 TCP/IP協(xié)議（理論課時(shí)長：6節(jié)）【教學(xué)目的】：通過本章的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解TCP/IP協(xié)議模型的結(jié)構(gòu)及各層的功能、IP地址的分類入特殊IP地址的使用；明確ARP協(xié)議和RARP協(xié)議的必要性、ICMP協(xié)議的作用；掌握子網(wǎng)掩碼的作用、子網(wǎng)掩碼的計(jì)算、主機(jī)地址和網(wǎng)絡(luò)地址的計(jì)算、TCP協(xié)議頭結(jié)構(gòu)及其功能、TCP與UDP區(qū)別。學(xué)會(huì)多級子網(wǎng)劃分的步驟和方法。【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：子網(wǎng)掩碼、ARP協(xié)議、TCP協(xié)議、ICMP協(xié)議。難點(diǎn)：子網(wǎng)劃分及VLSM可變長子網(wǎng)掩碼的實(shí)際應(yīng)用。第二章：TCP/IP協(xié)議【教學(xué)內(nèi)容】TCP/IP概述TCP/IP參考模型簡介IP地址分

2、類子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)劃分地址解析協(xié)議ICMP協(xié)議TCP和UDP協(xié)議第二章：TCP/IP協(xié)議【教學(xué)方法】教學(xué)方式：多媒體教學(xué)教學(xué)方法：對比分析+案例分析+視頻教學(xué)通過對比分析讓學(xué)生了解OSI參考模型與TCP/IP協(xié)議模型的不同。通過案例的講解讓學(xué)生掌握子網(wǎng)掩碼的計(jì)算、主機(jī)地址和網(wǎng)絡(luò)地址的計(jì)算、TCP/UDP的區(qū)別與聯(lián)系、ARP和ARPA協(xié)議的原理等。通過錄像視頻詳細(xì)講解子網(wǎng)劃分的過程及VLSM可變長子網(wǎng)掩碼的實(shí)際應(yīng)用。第二章：TCP/IP協(xié)議一、OSI和TCP/IP參考模型1、OSI層次模型結(jié)構(gòu)圖示一、OSI和TCP/IP參考模型2、TCP/IP參考模型一、OSI和TCP/IP參考模型3、TCP/IP

3、參考模型簡介（1）網(wǎng)絡(luò)接入層：TCP/IP沒有真正描述這一部分，只是指出主機(jī)必須使用某種協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)連接，以便能在其上傳遞IP數(shù)據(jù)報(bào)。（2）互聯(lián)網(wǎng)層：規(guī)定季互聯(lián)網(wǎng)中傳輸?shù)陌袷揭约皬囊慌_(tái)計(jì)算機(jī)通過一個(gè)或多個(gè)路由器到最終目標(biāo)的包轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制?；ヂ?lián)網(wǎng)層定義了正式的數(shù)據(jù)報(bào)格式的和協(xié)議，即IP協(xié)議?；ヂ?lián)網(wǎng)層的功能就是把IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到該去的地方。（3）傳輸層：規(guī)定了怎樣處理可靠的傳輸。它的功能是使源端和目標(biāo)主機(jī)上的對等實(shí)體可以進(jìn)行會(huì)話，和OSI的傳輸層一樣，這里也定義了兩個(gè)協(xié)議：TCP傳輸控制協(xié)議和UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。（4）應(yīng)用層：規(guī)定了應(yīng)用程序怎么使用網(wǎng)絡(luò)。二、IP協(xié)議 IP是TCP/IP協(xié)議簇中最核心

4、的協(xié)議，所有的TCP、UDP、ICMP和IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸。 IP是一種無連接不可靠的協(xié)議，主要負(fù)責(zé)給數(shù)據(jù)包分配IP地址，給它們在網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)之間選擇路由。雖然IP總是試圖投遞數(shù)據(jù)包，但這個(gè)數(shù)據(jù)包可能丟失、被損壞和未順序到達(dá)。然而，IP協(xié)議不試圖更改這些錯(cuò)誤，這些恢復(fù)工作由高層協(xié)議TCP負(fù)責(zé)。 在TCP/IP協(xié)議中，編址由互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議規(guī)定。協(xié)議規(guī)定每臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)作為該主機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，簡稱IP地址。概念上，每個(gè)32位IP地址被分割成兩部分：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。這樣的兩級層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使尋址更加有效，網(wǎng)絡(luò)地址部分確定了計(jì)算機(jī)從屬的物理網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)地址部分確定了

5、該網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)。二、IP協(xié)議1、IP地址 因?yàn)?TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)是為大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，所以我們不能用全部的 32 位來表示網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)的地址，我們需要使用 IP 地址的一部分來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)，剩下的部分用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備（主機(jī)）。因此，IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。用來標(biāo)識設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)的部分叫做網(wǎng)絡(luò) ID 標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部分叫做主機(jī) ID 2、IP地址的表示每個(gè)字節(jié)以十進(jìn)制數(shù)表示（最小為0，最大為255）4個(gè)十進(jìn)制數(shù)之間用小數(shù)點(diǎn)分隔抽象表示方法：w.x.y.z，如：9二、IP協(xié)議3、二進(jìn)制和十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二、IP協(xié)議4、IP地址的分類二、IP協(xié)議二、IP協(xié)議（1）A類地址

6、 A 類地址是為非常大型的網(wǎng)絡(luò)而提供的。對于 A 類網(wǎng)絡(luò)來說，其 IP 地址的第一個(gè)字節(jié)介于 1 和 126 之間，表示網(wǎng)絡(luò)號（而不是1-127，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)號為127是一個(gè)特殊IP地址，有特殊用途），其余三個(gè)字節(jié)則標(biāo)識了該網(wǎng)絡(luò)的成員，表示主機(jī)號。全世界總共只有 126 個(gè)可用的 A 類地址，每個(gè) A 類網(wǎng)絡(luò)在其每個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可有 16777214 (256*256*256-2，或2的24次方-2 ) 臺(tái)計(jì)算機(jī)（減2的目的，是因?yàn)椋汉笕齻€(gè)字節(jié)全為0的表示網(wǎng)絡(luò)號不可使用；后三個(gè)字節(jié)全為1的表示網(wǎng)絡(luò)廣播地址不可使用）。 例如， 1812838188 即是一個(gè) A 類地址，其中，18 為網(wǎng)絡(luò)號，12

7、838188 為主機(jī)號。二、IP協(xié)議（2）B類地址 B 類地址用于大中型規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中。 B 類地址用兩個(gè)字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)號，第一字節(jié)是一個(gè)位于 128 和 191 之間的數(shù)字，該類地址以 IP 地址的第 1 、 2 兩個(gè) 8 位數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)號，后兩個(gè) 8 位數(shù)作為主機(jī)號。 B 類地址共有 16384（64*256） 個(gè)網(wǎng)絡(luò)號，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可以容納 65534（256*256-2）臺(tái)主機(jī)，B 類地址通常用于各地區(qū)的網(wǎng)管中心。 例如，88 就是一個(gè) B 類地址，其中 168.254 為網(wǎng)絡(luò)號，119.188 為主機(jī)號。 二、IP協(xié)議（3）C類地址 C 類地址：C 類地址用于小型網(wǎng)絡(luò)。 在 C 類網(wǎng)絡(luò)的

8、IP 地址中，第一個(gè) 8 位數(shù)組介于 192 和 223 之間，第二和第三個(gè) 8 位數(shù)組進(jìn)一步定義了網(wǎng)絡(luò)地址，即第 1 、 2 、 3 個(gè) 8 位數(shù)組作為網(wǎng)絡(luò)號，最后一個(gè) 8 位數(shù)標(biāo)識該網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)，作為主機(jī)號。 C 類地址共有 2097152（32*256*256） 個(gè)網(wǎng)絡(luò)號，并且每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中都可以有 254(256-2) 臺(tái)計(jì)算機(jī)。C 類地址通常用于校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)。 例如，88 就是一個(gè) C 類地址，其中 198.168.119 為網(wǎng)絡(luò)號， 188 為主機(jī)號。 二、IP協(xié)議（4）D類地址 D 類地址用于多路廣播組用戶。這些組可以有一臺(tái)或多臺(tái)主機(jī)。 D 類地址的高 4 位被設(shè)置為 1110

9、，因此第一個(gè) 8 位數(shù)組介于 224 和 239 之間。其余位用于指明客戶機(jī)所屬的組。在多路廣播操作中沒有表示網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)的位，數(shù)據(jù)包將傳送給網(wǎng)絡(luò)中選定的主機(jī)子集，該子集的地址就是多播地址，只有在該多播地址中注冊的主機(jī)才能接收到數(shù)據(jù)包。 （5）E 類地址：E 類是一個(gè)通常不用的實(shí)驗(yàn)性地址，它保留作為以后使用。E類地址的前導(dǎo)位為 11110，因此第一個(gè)八位組合是 240-247。248-254暫時(shí)無規(guī)定。二、IP協(xié)議5、特殊的IP地址(1)主機(jī)號全為0的IP地址表示網(wǎng)絡(luò)地址，用于標(biāo)識一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不能分配給一臺(tái)主機(jī)。（某臺(tái)主機(jī)的IP地址是 8，則當(dāng)前主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址為：）(2)網(wǎng)絡(luò)地址部分全0表

10、示本網(wǎng)的某臺(tái)主機(jī)，不可作為有效目的地址使用 （例如：某臺(tái)主機(jī)的IP地址是 8，則其網(wǎng)絡(luò)地址為：，主機(jī)地址為：8）二、IP協(xié)議(3)全0地址表示本主機(jī)， 不可作為有效目的地址使用。 (4) 回送地址(loopback address)：任何一個(gè)以數(shù)字127開頭的IP地址。任何程序用回送地址作為目的地址時(shí)，計(jì)算機(jī)上的協(xié)議軟件不會(huì)把該數(shù)據(jù)報(bào)向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，而是把數(shù)據(jù)直接返回給本主機(jī)。不可作為有效地址出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上。(5)有限廣播地址(limited broadcast address) 不可作為源主機(jī)地址 二、IP協(xié)議(6)直接廣播地址(direct broadcast) 不可作為源主機(jī)地址：直接廣播地

11、址=網(wǎng)絡(luò)號+主機(jī)地址部分為全“1”，（例如：某臺(tái)主機(jī)的IP地址是 6，則當(dāng)前主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址是：，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的直接廣播地址是：55）(7)有限廣播地址和直接廣播地址的的區(qū)別 有限（受限）廣播地址被用做在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部廣播，它不會(huì)被路由，有限廣播地址是55;直接廣播地址可以被路由，一臺(tái)主機(jī)可以用直接廣播地址向任何指定的網(wǎng)絡(luò)直接廣播它的數(shù)據(jù)報(bào)。例如：55 即為網(wǎng)絡(luò)的直接廣播地址。二、IP協(xié)議6、私有地址 在 A、B、C 3 類地址中各有一段地址作為保留地址不在全網(wǎng)分配，而作為私有地址。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可隨意使用私有地址。私有地址范圍：1個(gè)A類地址： -55 16個(gè)B 類地址： -55 256個(gè)C類

12、地址： - 55 這些地址只可在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用，不可進(jìn)入外網(wǎng)，如，互聯(lián)網(wǎng)。私有地址的合理使用可一定程度上緩解IP地址短缺的矛盾；使用私有IP地址的主機(jī)要訪問互聯(lián)網(wǎng)需經(jīng)過代理服務(wù)器，或經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換（NAT）將私有地址映到公有IP地址上。三、IP編址1、子網(wǎng)掩碼 (Subnet Mask) 子網(wǎng)掩碼是指可以從IP地址中識別出網(wǎng)絡(luò)ID的連續(xù)多個(gè)以“.”符號分隔的二進(jìn)制數(shù)。子網(wǎng)掩碼的編址格式與IP地址完全相同。在子網(wǎng)掩碼中，使用連續(xù)多個(gè)“1”標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)地址,使用連續(xù)多個(gè)“0”標(biāo)識主機(jī)地址。(主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址由子網(wǎng)掩碼決定)（1）子網(wǎng)掩碼的作用如下：可以從IP地址中識別網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址 當(dāng)TCP

13、/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)相互通信時(shí)，可利用子網(wǎng)掩碼得知這些主機(jī)是否在相同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段內(nèi)（2）A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼（也稱標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼）A類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼是 B類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼是 C類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼是 三、IP編址（3）子網(wǎng)掩碼的具體操作用子網(wǎng)掩碼與IP地址進(jìn)行“與”操作，從而可以得出主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)ID號） 在“與”操作過程中，0 和任何數(shù)進(jìn)行“與”操作的的結(jié)果還是 0，1和1進(jìn)行“與”操作的結(jié)果還是1 標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼的“與”運(yùn)算三、IP編址（4）非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼 當(dāng)一個(gè)組織申請了一段IP地址后，可能需要對IP地址進(jìn)行進(jìn)一步的子網(wǎng)劃分。例如，某規(guī)模較大的公司申請了一個(gè)B類IP地址。如果

14、采用標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼而不進(jìn)一步劃分子網(wǎng)，那么網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)（最多共65534臺(tái)）都將處于同一個(gè)廣播域下，網(wǎng)絡(luò)中充斥的大量廣播數(shù)據(jù)包將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)最終不可用。解決方案是進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)劃分。非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)劃分的策略是借用主機(jī)號的一部分充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)號。此時(shí)用以區(qū)分IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的子網(wǎng)掩碼發(fā)生了變化，而不再是默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼，此子網(wǎng)掩碼稱為非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼。 三、IP編址（5）非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼的計(jì)算和表示 某主機(jī)IP地址為9(為C類地址,默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為)，如果當(dāng)前主機(jī)IP中表示主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)位為定為27位,請計(jì)算其子網(wǎng)掩碼、主機(jī)地址和網(wǎng)絡(luò)地址。當(dāng)前非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼為 24當(dāng)前主機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址(ID

15、)是：6當(dāng)前主機(jī)在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址(ID)是：三、IP編址（6）非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼的“與”運(yùn)算 地址+掩碼的表示（0，24）可以確定當(dāng)前主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前表示也可寫成更簡潔的形式： 0/27，其中27表示掩碼中1的個(gè)數(shù)。三、IP編址2、子網(wǎng)劃分(1)子網(wǎng)劃分的必要性 在指定的網(wǎng)絡(luò)中,隨著網(wǎng)絡(luò)容量的增加,通信量會(huì)急劇增加,這會(huì)使網(wǎng)絡(luò)通信效率下降,網(wǎng)絡(luò)擁塞的機(jī)會(huì)增加。通過觀察我們可以發(fā)現(xiàn),往往會(huì)有一些主機(jī)之間的通信頻率相當(dāng)高，而這些主機(jī)和其他主機(jī)之間的通信頻率相對要低許多。為了合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，我們需要將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)劃分多個(gè)子網(wǎng)（不同子網(wǎng)之間使用路由器進(jìn)行連接），將通信頻繁的主機(jī)組放在同一個(gè)子網(wǎng)中，這樣可

16、以達(dá)到充分的利用網(wǎng)絡(luò)資源合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的目的。（2）為什么不直接使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，而是將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)子網(wǎng)呢？ IP地址已經(jīng)成為當(dāng)前Internet中最寶貴的資源，不可能為企業(yè)分配太多的公網(wǎng)地址，企業(yè)只能在申請的IP范圍內(nèi)進(jìn)行子網(wǎng)劃分，以將企業(yè)內(nèi)的主機(jī)按照用途分別規(guī)劃到不同的子網(wǎng)中，以提高網(wǎng)絡(luò)通信的效率。三、IP編址(3)子網(wǎng)劃分的必要性（示意圖） 看以下圖示，一個(gè)路由器的每一個(gè)端口應(yīng)連接一個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)，然后通過制定路由計(jì)劃，讓不同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行相互通信。但從下圖得知，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)主機(jī)數(shù)目很少，雖然主機(jī)很少，但也必須占用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，這樣在組建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就會(huì)浪費(fèi)很多寶貴

17、的P地址。 三、IP編址 造成這種局面的原因就在于IPv4(Internet協(xié)議的第四版)的地址分級過于死板，將網(wǎng)絡(luò)規(guī)模強(qiáng)制在A類、B類和C類這三個(gè)級別上，而在實(shí)際應(yīng)用中，公司或者機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模往往是靈活多變的。解決這個(gè)問題的辦法是將規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部劃分成多個(gè)部分，對外像一個(gè)單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)一樣運(yùn)作，這在因特網(wǎng)上稱做子網(wǎng)（Subnet）。對于網(wǎng)絡(luò)外部來說，子網(wǎng)是不可見的，因此分配一個(gè)新子網(wǎng)不必與NIC聯(lián)系或改變程序外部數(shù)據(jù)庫。（4）子網(wǎng)劃分以形成三維地址結(jié)構(gòu) 原有地址結(jié)構(gòu)是二維的，即任何一個(gè)IP地址由網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分組成。通過增加地址空間的維數(shù)可提高地址分配中的靈活性和可用性。三維結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)

18、地址、子網(wǎng)地址和主機(jī)地址三部分組成。在一個(gè) C 類地址中僅主機(jī)地址可由網(wǎng)管人員自主分配，通過向主機(jī)地址段借位組成子網(wǎng)地址，可以形成三維地址結(jié)構(gòu)。三、IP編址（5）子網(wǎng)地址位數(shù)的確定（對于C類地址，至少兩位，最多六位）。 前面講述網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)提過：網(wǎng)絡(luò)地址全為0（代表一個(gè)主機(jī)）不能構(gòu)成一個(gè)有效的IP地址，網(wǎng)絡(luò)地址全為1也不能組成一個(gè)有效的IP地址；因此，子網(wǎng)地址全為0時(shí)不能構(gòu)成有效的IP地址（不可用）；子網(wǎng)地址全為1時(shí)也不能組成一個(gè)有效的IP地址（不可用）（為路由軟件所限制，但目標(biāo)已經(jīng)克服）。三、IP編址 向主機(jī)地址借一位形成子網(wǎng)地址（分成兩個(gè)子網(wǎng)） 子網(wǎng)地址 = 0 ：表示本子網(wǎng)主機(jī)，不可作為有

19、效目的地址使用， 子網(wǎng)地址 = 1 ：子網(wǎng)地址全 1 ，不可用， 結(jié)論：向主機(jī)地址借位形成子網(wǎng)地址時(shí)，至少需要借兩位 。 三、IP編址向主機(jī)地址借7位形成子網(wǎng)地址 主機(jī)地址 = 0 ：子網(wǎng)地址， 不可作為地址分配 主機(jī)地址 = 1 ：廣播地址， 不可分配 結(jié)論：對于C類地址，向主機(jī)地址借位形成子網(wǎng)地址時(shí)，最多只能借六位。三、IP編址（6）C類IP地址子網(wǎng)借位一覽表（7）、子網(wǎng)劃分的原則一個(gè) C 類地址子網(wǎng)劃分可借位數(shù)在 2-6 位之間；每種子網(wǎng)劃分方案中有 2 個(gè)子網(wǎng)地址不可分配（子網(wǎng)地址 = 全 0 ，子網(wǎng)地址 = 全 1 ）；每個(gè)子網(wǎng)中至少有 2 個(gè)地址不可分配，（主機(jī)地址 = 全 0 ，

20、主機(jī)地址 = 全 1 ）；借的位數(shù)越多，子網(wǎng)中主機(jī)數(shù)越少，而且劃分子網(wǎng)后也會(huì)浪費(fèi)一些 IP 地址（為什么？），因此子網(wǎng)劃分既要考慮對子網(wǎng)數(shù)的實(shí)際需求，同時(shí)又要顧及地址空間的有效利用。三、IP編址（8）如何考慮借位的個(gè)數(shù)假設(shè)已知每個(gè)子網(wǎng)的最大容納主機(jī)數(shù) y ，求需要的借位數(shù)：m，則y和n的關(guān)系如下：假設(shè)已知需要?jiǎng)澐謓個(gè)子網(wǎng)，求需要的借位數(shù) m，則m和n的關(guān)系如下（每種子網(wǎng)劃分方案中有2個(gè)子網(wǎng)地址不可用）：三、IP編址（9）子網(wǎng)借位例題一 如需要在C類IP地址中創(chuàng)建 3 個(gè)子網(wǎng)，則需要向主機(jī)位借 3 位，共有 個(gè)有效子網(wǎng)每個(gè)子網(wǎng)中最多可有 臺(tái)主機(jī)地址（如下圖所示） 三、IP編址（10）現(xiàn)要求將網(wǎng)絡(luò)

21、“203.66.77“劃分成四個(gè)子網(wǎng)，如何確定其子網(wǎng)掩碼？確定需要的借位數(shù)：需要向主機(jī)地址借三位形成新的網(wǎng)絡(luò)地址，其子網(wǎng)掩碼為：24確定每個(gè)子網(wǎng)的起始和終止地址：A、第一個(gè)子網(wǎng)：2，有效IP范圍：3 到 2（其中33之前所有主機(jī)地址和63主機(jī)地址不可用） B、第二個(gè)子網(wǎng)：4，有效IP范圍：5 到 4（其中64和95主機(jī)地址不可用） C、第三個(gè)子網(wǎng)：6，有效IP范圍：7 到 26（其中96和127主機(jī)地址不可用） D、第四個(gè)子網(wǎng)：28，有效IP范圍：29 到 58（其中128和159主機(jī)地址不可用） E、第五個(gè)子網(wǎng)：60，有效IP范圍：61 到 90（其中160和191主機(jī)地址不可用） F、第六

22、個(gè)子網(wǎng)：92，有效IP范圍：93 到 22（其中192和223主機(jī)地址不可用） 三、IP編址（11）例三：網(wǎng)絡(luò) ，子網(wǎng)掩碼為：。問，這個(gè)子網(wǎng)可劃分為幾個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)ID范圍值是多少？A、第一個(gè)子網(wǎng)：，有效IP范圍： 到 54 B、第二個(gè)子網(wǎng)：，有效IP范圍： 到 54 C、第三個(gè)子網(wǎng)：，有效IP范圍： 到 54 D、第四個(gè)子網(wǎng)：，有效IP范圍： 到 54 E、第五個(gè)子網(wǎng)：，有效IP范圍： 到 54 F、第六個(gè)子網(wǎng)：，有效IP范圍： 到 54 補(bǔ)充：VLSM可變長子網(wǎng)掩碼 VLSM的全稱是Variable Length Subnet Mask,中文名字叫”可變長子網(wǎng)掩碼“。這是一種產(chǎn)生不

23、同大小子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分配機(jī)制。它將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分成不同大小的多個(gè)子網(wǎng)，從而使得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以配置多個(gè)不同長度的子網(wǎng)掩碼。 開發(fā)可變長度子網(wǎng)掩碼的想法就是在每個(gè)子網(wǎng)上保留足夠的主機(jī)數(shù)的同時(shí)，把一個(gè)子網(wǎng)進(jìn)一步分成多個(gè)小子網(wǎng)時(shí)有更大的靈活性。如果沒有VLSM，一個(gè)子網(wǎng)掩碼只能提供給一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 VLSM技術(shù)對高效分配IP地址(較少浪費(fèi))以及減少路由表大小都起到非常重要的作用。但是需要注意的是使用VLSM時(shí)，所采用的路由協(xié)議必須能夠支持它。 補(bǔ)充：VLSM可變長子網(wǎng)掩碼例如：某公司有兩個(gè)主要部門：市場部和技術(shù)部。技術(shù)部又分為硬件部和軟件部兩個(gè)部門。該公司申請到了一個(gè)完整的C類IP地址段：，子網(wǎng)掩碼。為了

24、便于分級管理，該公司采用了VLSM技術(shù)，先將原主網(wǎng)絡(luò)劃分稱為兩級子網(wǎng)（全0和全1的子網(wǎng)可用）。 市場部分得了一級子網(wǎng)中的第1個(gè)子網(wǎng)，即，子網(wǎng)掩碼28，該一級子網(wǎng)共有126個(gè)IP地址可供分配。技術(shù)部將所分得的一級子網(wǎng)中的第2個(gè)子網(wǎng)28，子網(wǎng)掩碼28又進(jìn)一步劃分成了兩個(gè)二級子網(wǎng)。其中第1個(gè)二級子網(wǎng) 28，子網(wǎng)掩碼92劃分給技術(shù)部的下屬分部-硬件部，該二級子網(wǎng)共有60個(gè)IP地址可供分配。技術(shù)部的下屬分部-軟件部分得了第2個(gè)二級子網(wǎng)92，子網(wǎng)掩碼92，該二級子網(wǎng)共有60個(gè)IP地址可供分配。四、地址解析協(xié)議1、地址解析技術(shù) 工作于網(wǎng)絡(luò)層的路由器根據(jù)路由表和目的主機(jī)的IP地址對接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由（即路徑

25、選擇）。路徑確定后，就需要在節(jié)點(diǎn)間使用幀的方式傳送數(shù)據(jù)。為正確進(jìn)行數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)間的發(fā)送和接收，必須在幀頭中綁定源節(jié)點(diǎn)主機(jī)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)主機(jī)的的MAC物理地址。（1）什么是地址解析 將一臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的硬件地址（物理地址，MAC地址）的過程稱為地址解析（Address Resolution）。地址解析是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的局部過程，即一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠解析另一臺(tái)計(jì)算機(jī)地址的充分必要條件是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)都連在同一物理網(wǎng)絡(luò)中（一臺(tái)計(jì)算機(jī)無法解析遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)地址）（2）地址解析的常用方法查表：地址綁定信息存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中的一張表里報(bào)文交換法：為了解析一個(gè)地址，計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換報(bào)文。四、地址解析協(xié)議2、

26、ARP地址解析協(xié)議 以太網(wǎng)設(shè)備并不識別32位的IP地址，它們是以48位以太網(wǎng)地址傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的。因此，必須把IP地址轉(zhuǎn)換成硬件地址。地址解析協(xié)議就是用來進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換的協(xié)議。3、地址解析協(xié)議的原理 ARP協(xié)議精確地定義了ARP消息在網(wǎng)絡(luò)上的傳遞。一個(gè)ARP請求消息應(yīng)被放入一個(gè)硬件幀，廣播給網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)。每臺(tái)計(jì)算機(jī)收到這個(gè)請求后都會(huì)檢測其中的IP地址。與該IP地址相匹配的計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)應(yīng)答，而其他的計(jì)算機(jī)則會(huì)丟棄收到的請求，不發(fā)任何應(yīng)答。當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)ARP應(yīng)答時(shí)，這個(gè)應(yīng)答消息不在全網(wǎng)廣播，而是被放進(jìn)一個(gè)幀中直接發(fā)回給請求者。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)在回答了一個(gè)ARP請求之后，將請求消息中的發(fā)送

27、方的地址映射加入自己的高速緩存中，以便以后加以利用。4、ARP高速緩存：ARP高效運(yùn)行的關(guān)鍵是由于每臺(tái)計(jì)算機(jī)上都有一個(gè)ARP高速緩存。這個(gè)高速緩存存放了最近IP地址到硬件地址的映射記錄。四、地址解析協(xié)議5、arp -a或arp g（查看Arp高速緩存中的所有項(xiàng)目） 6、arp -a Ip（顯示Arp緩存中與當(dāng)前IP相對應(yīng)的物理MAC地址）四、地址解析協(xié)議7、主機(jī) A 如何通過主機(jī) B 的 IP 地址解析得到主機(jī) B 的 MAC 地址？（源主機(jī) A 與目的主機(jī) B 位于同一物理網(wǎng)段） 8、 主機(jī) A 如何通過主機(jī) B 的 IP 地址解析得到主機(jī) B 的 MAC 地址？（源主機(jī) A 與目的主機(jī) B

28、 位于不同物理網(wǎng)段） 四、地址解析協(xié)議9、反向地址解析協(xié)議 RARP （1）、主要功能：RARP（ Reverse Address Resolution Protocol ）根據(jù)給定主機(jī)的 MAC 地址獲取該主機(jī)的 IP 地址（2）、適用范圍： RARP一般僅適用于無盤工作站在啟動(dòng)時(shí)獲取自身IP地址。通常主機(jī)將自己的 IP 地址存放在硬盤中，無盤工作站因?yàn)闆]有磁盤無法記憶自己的IP地址。所有無盤工作站的 IP 地址由 RARP 服務(wù)器集中保存，無盤工作站啟動(dòng)時(shí)通過發(fā)送 RARP 請求，從 RARP 服務(wù)器獲得自己的 IP 地址（3）限制條件： RARP 的應(yīng)用僅局限在一個(gè)物理網(wǎng)段內(nèi)（不能跨越路

29、由器等第三層設(shè)備），因無盤工作站和 RARP 服務(wù)器之間的通信僅依賴于雙方的 MAC 地址，故無盤工作站和 RARP 服務(wù)器必須位于同一子網(wǎng)內(nèi)。五、ICMP控制信息協(xié)議1、ICMP協(xié)議概述 IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳送不保證不丟失，為了減少數(shù)據(jù)報(bào)的丟失，就要使用Internet控制消息協(xié)議，提供對數(shù)據(jù)包投遞的診斷和錯(cuò)誤報(bào)告（ICMP只負(fù)責(zé)診斷和報(bào)告錯(cuò)誤，恢復(fù)工作還是由TCP來負(fù)責(zé)）。ICMP使用IP作為底層支持，好像它是一個(gè)高層協(xié)議，而實(shí)際上它是IP的一部分。2、ICMP消息在以下幾種情況下發(fā)送：當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)不能到達(dá)目的地時(shí)當(dāng)網(wǎng)關(guān)已經(jīng)失去緩存功能當(dāng)網(wǎng)關(guān)能夠引導(dǎo)主機(jī)在更短路由上發(fā)送3、提示：ICMP協(xié)議的目的是

30、為了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題的時(shí)候返回控制信息，而不是使IP協(xié)議變得絕對可靠，并不保證數(shù)據(jù)報(bào)或控制信息能夠返回。上層協(xié)議必須使用自己的差錯(cuò)控制程序來判斷通信是否正確。五、ICMP控制信息協(xié)議4、ICMP工具程序（1）Ping：Ping工具程序可用來發(fā)出ICMP響應(yīng)請求信息包。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以利用Ping命令來發(fā)出響應(yīng)請求給特定的主機(jī)或路由器，來診斷網(wǎng)絡(luò)故障。如果Ping不成功，則可以預(yù)測故障出現(xiàn)在幾個(gè)方面：網(wǎng)線是否連通、網(wǎng)卡配置是否正確、IP地址是否可用等。如果指定的網(wǎng)絡(luò)不可到達(dá)（網(wǎng)絡(luò)距離為無限遠(yuǎn)），網(wǎng)關(guān)會(huì)向發(fā)送源數(shù)據(jù)的主機(jī)發(fā)送目的不可到達(dá)消息如果網(wǎng)關(guān)在處理數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)發(fā)現(xiàn)生存周期域?yàn)榱悖藬?shù)據(jù)報(bào)必須丟失。

31、網(wǎng)關(guān)同時(shí)必須將超時(shí)信息通知源主機(jī)。如果網(wǎng)關(guān)接收的數(shù)據(jù)報(bào)太多無法處理（緩存已滿），網(wǎng)關(guān)會(huì)拋棄數(shù)據(jù)報(bào)，并發(fā)送源抑制消息給發(fā)送主機(jī)，要求發(fā)送方減少發(fā)送速率。ICMP重定向消息是由網(wǎng)關(guān)發(fā)給主機(jī)的，此消息建議發(fā)送主機(jī)改變數(shù)據(jù)報(bào)的網(wǎng)頭地址，指向另一個(gè)更近的網(wǎng)關(guān)。（2）Tracert：Tracert工具程序用于找出到目的地IP地址所經(jīng)過的路由器。這個(gè)應(yīng)用程序主要用于顯示數(shù)據(jù)包到達(dá)目的主機(jī)所經(jīng)過的路徑。五、TCP傳輸控制協(xié)議1、TCP傳輸控制協(xié)議簡介 TCP是傳輸層協(xié)議，它使用IP并提供可靠的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸。TCP在兩個(gè)或多個(gè)主機(jī)之間建立面向連接的通信。2、TCP報(bào)文首部格式（由20字節(jié)的固定部分和可選項(xiàng)組成）

32、六、TCP傳輸控制協(xié)議3、TCP協(xié)議頭字段簡介（1）TCP源端口和TCP目的端口（各占2字節(jié)）。端口為應(yīng)用程序地址接口。（2）TCP序列號（4字節(jié)）。由接收端計(jì)算機(jī)使用，重組分段的報(bào)文成最初形式（3）TCP確認(rèn)號（4字節(jié)）。TCP使用32位的確認(rèn)（ACK）域標(biāo)識下一個(gè)希望收到的報(bào)文的第一個(gè)字節(jié)。（4）首部長度（4位）。它指出TCP首部的長度。正常的TCP首部長度是20字節(jié)。（5）保留（6位）：為將來定義新的用戶保留。（6）標(biāo)志字段（碼元比特，占6位）：緊急標(biāo)志、有意義的應(yīng)答標(biāo)志、推、重置連接標(biāo)志、同步序列標(biāo)志和完成發(fā)送標(biāo)志。（7）窗口大?。ㄕ?字節(jié)）。窗口字段用來控制對方發(fā)送的數(shù)據(jù)量，單位為字節(jié)。TCP 連接的一端根據(jù)設(shè)置的緩存空間大小確定自己的接收窗口大小，然后通知對方以確定對方的發(fā)送窗口的上限。（8）檢驗(yàn)和（占2字節(jié)）。檢驗(yàn)和字段檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)這兩部分。源主機(jī)基于數(shù)據(jù)內(nèi)容計(jì)算一個(gè)數(shù)值，目標(biāo)主機(jī)要進(jìn)行相同的計(jì)算，如果數(shù)據(jù)沒有變化，則結(jié)果相同。（9）緊急指針。在源和目的主機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)