TCPIP協(xié)議-(第3章網(wǎng)際協(xié)議)教學(xué)

第3章網(wǎng)際協(xié)議

1主要內(nèi)容IPv4協(xié)議下一代IP：IPv6移動IP2一、IPv4協(xié)議1、IP提供服務(wù)的特點IP協(xié)議提供不可靠、無連接、盡最大努力的分組交付。不可靠：不保證IP分組成功送達目的站，網(wǎng)絡(luò)的可靠性由上層協(xié)議保證；無連接：發(fā)送分組前，不需要在發(fā)送站和目的站間事先建立連接，每個IP分組獨立進行路選擇；盡最大努力交付：IP協(xié)議盡力發(fā)送每個分組，只有當資源耗盡或底層網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，才丟棄IP分組。3IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連。2、IP分類編址4111111111286432168421十進制總合為2558bit（1）二進制到十進制的轉(zhuǎn)換二進制到十進制的轉(zhuǎn)換2726252423222120（2）IP地址表示5字節(jié)（8位）字節(jié)（8位）字節(jié)（8位）字節(jié)（8位）11000000101010000000000100001011

192168111IP地址：192.168.1.11IP地址是一個32bit的二進制數(shù)，為便于閱讀，用點分十進制按字節(jié)將其分為四段。610000001000010000000000000001011129.8.0.1110101100000001110000100000100011172.7.8.35課堂練習(xí)（3）IP分類7A、IP地址的結(jié)構(gòu)IPv4是兩級結(jié)構(gòu)的地址，地址分為網(wǎng)絡(luò)號和主機號，因此一個IP地址指明的是連接到某個網(wǎng)絡(luò)的某臺主機。網(wǎng)絡(luò)號：標識一個網(wǎng)絡(luò)；主機號：標識網(wǎng)絡(luò)上的主機。主機主機號網(wǎng)絡(luò)號32bitnet-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不同，IP地址分為5類net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id為1字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id為2字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id為3字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的主機號字段host-id為3字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的主機號字段host-id為2字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的主機號字段host-id為1字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001D類地址是多播地址

net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001E類地址保留為今后使用

17A類地址：支持特大型網(wǎng)絡(luò)，第一個字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)號，且最高位必須為0，網(wǎng)絡(luò)號0和127保留，因此網(wǎng)絡(luò)數(shù)為126（27-2）；支持的主機數(shù)為16777216（224-2），主機號全0和全1保留。B類地址：支持大型網(wǎng)絡(luò)，前兩個字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)號，且最高位必須為10，因此網(wǎng)絡(luò)數(shù)為16384（214）；支持的主機數(shù)為65534（216-2），主機號全0和全1保留。C類地址：支持小型網(wǎng)絡(luò)，前三字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)號，且最高位必須為110，因此網(wǎng)絡(luò)數(shù)為2097152（221）；支持的主機數(shù)為254（28-2），主機號全0和全1保留。D類地址：為多播地址。E類地址：保留作為特殊用途。

每一類網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和主機數(shù)量類第1個字節(jié)地址范圍網(wǎng)絡(luò)數(shù)量主機數(shù)量A1~1261.0.0.1~126.255.255.25427-2=126224-2=16777214B128~191128.0.0.1~191.255.255.254214=16384216-2=65534C192~223192.0.0.1~223.255.255.254221=209715228-2=254D224~239224.0.0.0~239.255.255.255不適用不適用E240~255240.0.0.0~255.255.255.255不適用不適用1819課堂練習(xí)判斷給定網(wǎng)絡(luò)地址所屬類別和該網(wǎng)絡(luò)主機地址范圍130.54.129.10198.39.58.110B、IP地址與物理網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系20IP地址標識的是設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)位置或設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的連接。同一物理網(wǎng)絡(luò)中，所有設(shè)備的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號相同，因此設(shè)備從一個網(wǎng)絡(luò)搬遷到另一個網(wǎng)絡(luò)，IP地址必須做相應(yīng)的更改。網(wǎng)絡(luò)地址主機部分全0的地址，代表一個網(wǎng)段，不能作為源地址或目的地址。例：133.25.0.0直接廣播地址主機部分全1的地址，代表該網(wǎng)段內(nèi)所有的接口和主機例：133.25.255.255將此地址作為目的地址向特定網(wǎng)絡(luò)的所有主機發(fā)送分組。受限廣播地址

當前網(wǎng)絡(luò)的廣播地址全1地址：255.255.255.255將此地址作為目的地址，將分組發(fā)到本網(wǎng)所有主機C、特殊IP地址本網(wǎng)絡(luò)上的本主機32bit的IP地址全為0（0.0.0.0），表示本網(wǎng)絡(luò)上的本主機地址。如向DHCP請求本地IP地址分配時，會發(fā)一個源IP為0.0.0.0，目的IP為255.255.255.255的請求報文。本網(wǎng)絡(luò)上的特定主機網(wǎng)絡(luò)號全為0的IP地址，表示這個網(wǎng)絡(luò)上的特定主機。例：0.0.0.10環(huán)回地址（loopback）

第一個字節(jié)為127的IP地址是環(huán)回地址，是一個測試設(shè)備軟件的地址。使用環(huán)回地址時，IP分組不會發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。特殊地址網(wǎng)絡(luò)號主機號源地址/目的地址網(wǎng)絡(luò)地址特定的全0都不是直接廣播地址特定的全1目的地址受限廣播地址全1全1目的地址本網(wǎng)絡(luò)上的本主機全0全0源地址本網(wǎng)絡(luò)上的特定主機全0特定的目的地址環(huán)回地址127任意目的地址特殊IP總結(jié)課堂練習(xí)請寫出175.119.32.35網(wǎng)絡(luò)地址，并寫出該網(wǎng)段的直接廣播地址、受限廣播地址。類網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)A10.0.0.01B172.16.0.0~172.31.0.016C192.168.0.0~192.168.255.0256D、私有IP地址下表網(wǎng)段的IP地址為網(wǎng)絡(luò)中的私有IP地址，使用這些地址不用申請（IANA），任何人都可以使用。同時由于屬性私有，這些IP地址不會出現(xiàn)在公網(wǎng)中。（1）劃分子網(wǎng)的原因A、IP協(xié)議的路由機制要求，同一個物理網(wǎng)絡(luò)的主機必須具有相同的網(wǎng)絡(luò)地址；B、兩級的地址機制下A類網(wǎng)絡(luò)可容納1600多萬臺主機，B類網(wǎng)絡(luò)可容納6萬臺主機，主機數(shù)量遠遠超過了現(xiàn)實物理網(wǎng)的規(guī)模，勢必造成IP地址的浪費。

采取何種機制能使網(wǎng)段中的地址數(shù)量能夠匹配物理網(wǎng)絡(luò)中實際包含的主機？3、子網(wǎng)劃分32比特網(wǎng)絡(luò)部分（網(wǎng)絡(luò)號）主機部分（主機號）子網(wǎng)部分（子網(wǎng)號）網(wǎng)絡(luò)部分（網(wǎng)絡(luò)號）主機部分（主機號）兩級地址結(jié)構(gòu)三級地址結(jié)構(gòu)（2）子網(wǎng)劃分的方法：增加“子網(wǎng)號”，將兩級IP地址變?yōu)槿塈P地址，這種方法稱為“子網(wǎng)劃分”。舉例將B類地址的16bit主機號，劃分8bit出來作為子網(wǎng)號，則可以生成256個子網(wǎng)地址空間，每個子網(wǎng)地址空間包含256個IP地址。32bit網(wǎng)絡(luò)部分（網(wǎng)絡(luò)號）主機部分（主機號）子網(wǎng)部分（子網(wǎng)號）網(wǎng)絡(luò)部分（網(wǎng)絡(luò)號）主機部分（主機號）兩級地址結(jié)構(gòu)三級地址結(jié)構(gòu)16bit16bit16bit8bit8bit

（3）子網(wǎng)掩碼29無子網(wǎng)劃分時，確定一個IP地址的網(wǎng)絡(luò)號的方法是：確認IP地址屬于哪類地址？得到地址類型后，將主機部分全置0，及得到網(wǎng)絡(luò)號。采取子網(wǎng)劃分后打破了IP地址的分類，如何確認一個IP地址的網(wǎng)段號和主機號？網(wǎng)絡(luò)部分主機部分子網(wǎng)部分IP地址子網(wǎng)掩碼11111111111111111111111100000000子網(wǎng)掩碼是一個與IP地址一樣長的32bit序列，其中“1”對應(yīng)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)部分，“0”對應(yīng)主機部分。子網(wǎng)掩碼的兩種表示方法：點分十進制：與IP地址表示方式相同如：172.168.1.1255.255.255.192斜杠表示：斜杠后的數(shù)字表示1個個數(shù)如：172.168.1.1/26（4）網(wǎng)絡(luò)地址的計算方法IP地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址(二進制)網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.0/28

255.255.255.24011111111111111111111111111110000

192.168.1.71100000010101000000000010000011111000000101010000000000100000000IP地址為:192.168.1.7掩碼28位已知IP地址和子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)絡(luò)地址就是IP地址的二進制和子網(wǎng)掩碼的二進制進行“與”的計算（5）子網(wǎng)主機數(shù)量計算IP地址為：192.168.1.100/28（28=255.255.255.240）該子網(wǎng)掩碼二進制表示為：11111111，11111111，11111111，1111000028bits

網(wǎng)絡(luò)位4bits主機位主機總數(shù)為：24可用主機數(shù)為:24-2為什么可用主機數(shù)量要減2？（6）子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)量計算IP地址為：192.168.1.100/28（28=255.255.255.240）該子網(wǎng)掩碼二進制表示為：11111111，11111111，11111111，1111000028bits

網(wǎng)絡(luò)位4bits主機位子網(wǎng)總數(shù)為：24

-2為什么生成的子網(wǎng)數(shù)要減2？（7）子網(wǎng)規(guī)劃規(guī)劃步驟：確定需要劃分的子網(wǎng)數(shù)量；根據(jù)子網(wǎng)數(shù)量，確定子網(wǎng)部分所需的位數(shù)。設(shè)子網(wǎng)數(shù)量為m，則所需掩碼位數(shù)n為滿足2n>=m+2的最小值；網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)部分都置1，主機部分置0就得到子網(wǎng)掩碼；判斷子網(wǎng)掩碼的主機位數(shù)，能否滿足主機數(shù)量的需求；確定每一個子網(wǎng)的地址范圍。定長子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)劃分就是子網(wǎng)規(guī)劃，規(guī)劃時如果各子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼中的1的個數(shù)相同，就是定長子網(wǎng)掩碼方法。子網(wǎng)規(guī)劃舉例某機構(gòu)有C類地址200.68.10.0，需劃分6個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)28臺主機。按以上要求劃分子網(wǎng)。子網(wǎng)數(shù)量6；按照公式2n>=m+2計算n，其中m=6，得到n=3；子網(wǎng)掩碼的位數(shù)為：24+3=27，即27個連續(xù)的1：11111111111111111111111111100000點分十進制：255.255.255.224；子網(wǎng)地址第1字節(jié)第2字節(jié)第3字節(jié)第4字節(jié)200.68.10.011001000010001000000101000000000200.68.10.3211001000010001000000101000100000200.68.10.6411001000010001000000101001000000200.68.10.9611001000010001000000101001100000200.68.10.12811001000010001000000101010000000200.68.10.16011001000010001000000101010100000200.68.10.19211001000010001000000101011000000200.68.10.22411001000010001000000101011100000子網(wǎng)地址子網(wǎng)掩碼長度為3，主機位為5，計算25=32，滿足主機數(shù)量的要求；確定可用子網(wǎng)的地址范圍子網(wǎng)地址子網(wǎng)掩碼主機起始地址主機結(jié)束地址200.68.10.32255.255.255.224200.68.10.33200.68.10.62200.68.10.64255.255.255.224200.68.10.65200.68.10.94200.68.10.96255.255.255.224200.68.10.97200.68.10.126200.68.10.128255.255.255.224200.68.10.129200.68.10.158200.68.10.160255.255.255.224200.68.10.161200.68.10.190200.68.10.192255.255.255.224200.68.10.193200.68.10.222練習(xí)某公司分配到C類地址201.222.5.0。假設(shè)需要12個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有10臺主機，如何劃分子網(wǎng)？1)201.222.5.0--201.222.5.152)201.222.5.16--201.222.5.313)201.222.5.32--201.222.5.474)201.222.5.48--201.222.5.635)201.222.5.64--201.222.5.796)201.222.5.80--201.222.5.957)201.222.5.96--201.222.5.1118)201.222.5.112--201.222.5.1279)201.222.5.128--201.222.5.14310)201.222.5.144--201.222.5.15911)201.222.5.160--201.222.5.17512)201.222.5.176--201.222.5.19113)201.222.5.192--201.222.5.20714)201.222.5.208--201.222.5.22315)201.222.5.224--201.222.5.23916)201.222.5.240--201.222.5.255（8）變長子網(wǎng)掩碼14臺主機14臺主機60臺主機2個地址2個地址某機構(gòu)獲取C類地址網(wǎng)段200.69.11.0，為滿足網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)要求，需要對此C類網(wǎng)段進行子網(wǎng)劃分，網(wǎng)絡(luò)中的主機數(shù)量分別為60、14、14：規(guī)劃分析根據(jù)組網(wǎng)拓撲圖分析，共需劃分5個子網(wǎng)。根據(jù)公式2n>=m+2得到子網(wǎng)掩碼的位數(shù)為3；每個子網(wǎng)可用主機數(shù)量為25-2=30，不能滿足規(guī)劃要求。但整個網(wǎng)絡(luò)需要的IP地址總數(shù)為2+2+14+14+60=92，一個C類地址卻不夠分配，原因在哪里？分析：對于各子網(wǎng)中，地址需求數(shù)量相差懸殊的網(wǎng)絡(luò)，采取定長子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)，會造成IP地址的巨大浪費。變長子網(wǎng)規(guī)劃最大的子網(wǎng)需要60個IP地址，主機部分需要6bit，網(wǎng)絡(luò)號只能分配2bit，這樣C類地址空間被分為了4部分，每部分含62個主機地址，滿足最大子網(wǎng)需求6262626200011011起始地址終止地址網(wǎng)段號掩碼變化202.69.11.0202.69.11.63202.69.11.0/2600202.69.11.64202.69.11.127202.69.11.64/2601202.69.11.128202.69.11.191202.69.11.128/2610202.69.11.192202.69.11.255202.69.11.192/26111414141400011011剩余兩個子網(wǎng)地址需求是14，主機部分需要4bit，網(wǎng)絡(luò)號可分配4bit，選取剩余的202.69.11.128/26網(wǎng)段再做子網(wǎng)劃分，增加兩位子網(wǎng)掩碼將此地址空間分為4份，每個地址空間可用IP地址14個起始地址終止地址網(wǎng)段號掩碼變化202.69.11.128202.69.11.143202.69.11.128/281000202.69.11.144202.69.11.159202.69.11.144/281001202.69.11.160202.69.11.175202.69.11.160/281010202.69.11.176202.69.11.191202.69.11.176/281011222200011011對于路由器對接的兩個子網(wǎng)，每個網(wǎng)段只需要2個IP，因此主機部分只需要2bit，網(wǎng)絡(luò)號為6bit,選取剩余的202.69.11.176/28網(wǎng)段再做子網(wǎng)劃分，增加兩位子網(wǎng)掩碼將此地址空間分為4份，每個地址空間4個IP地址起始地址終止地址網(wǎng)段號掩碼變化202.69.11.176202.69.11.179202.69.11.176/30101100202.69.11.180202.69.11.183202.69.11.180/30101101202.69.11.184202.69.11.187202.69.11.184/30101110202.69.11.188202.69.11.191202.69.11.188/30101111最終的變長子網(wǎng)掩碼劃分方案子網(wǎng)地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)號202.69.11.64255.255.255.192（/26）01202.69.11.144255.255.255.240（/28）0101202.69.11.160255.255.255.240（/28）0110202.69.11.180255.255.255.252（/30）011101202.69.11.184255.255.255.252（/30）01111062141422最終地址空間分配版本首部長度服務(wù)類型總

長

度

標

識

標志

段

偏

移

生存時間TTL協(xié)

議

首

部

檢

驗

和

源

站

IP地

址目

的

站

IP地

址

填充數(shù)

據(jù)...比特IP數(shù)據(jù)報的格式可變長度20個字節(jié)固定長度長度可變的選項字段IP數(shù)據(jù)報格式048161924314、IP分組版本：4bit，定義IP協(xié)議的版本號，IPv4取值為4，IPv6取值為6；首部長：4bit，定義IP分組首部的長度，以4B為單位，當沒有首部選項時首部長20B，字段取值為5；服務(wù)類型：8bit，定義了最小時延、最大吞吐量等服務(wù)類型，但現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中并不支持這些定義；總長度：16bit，定義以字節(jié)為單位的IP分組的長度，包含分組首部和數(shù)據(jù)字段，因此IP分組的最大總長度為65535（216-1）個字節(jié)；46生存時間：8bit，定義IP分組在網(wǎng)絡(luò)中允許存在的時間，該字段實現(xiàn)跳數(shù)限制，分組每經(jīng)過一個路由器值減1，當值為0時，路由器丟棄該分組；協(xié)議：8bit，定義IP封裝的高層協(xié)議，如ICMP（1）、TCP（6）、UDP（17）；首部校驗和：16bit，定義首部的校驗和的值；計算時先將此字段置0；然后將首部按兩字節(jié)（16bit）劃段；按照二進制反碼求和，結(jié)果取反碼即得字段值；源IP地址：32bit，源站IP地址；目的IP地址：32bit，分組目的站的IP地址；選項：可選部分，根據(jù)實際需求增加的字段。47IP首部分析485、分片（1）最大傳輸單元（MTU）任何一個物理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層都有其自己的幀格式，在幀格式中規(guī)定了一個物理幀中允許傳輸數(shù)據(jù)量的上限值，這個上限值稱作網(wǎng)絡(luò)最大傳輸單元MTU（MaximumTransferUnit）。如：以太網(wǎng)的MTU為1500BFDDI的MTU為4352BIP分組的最大長度為65535B，遠遠大于大多數(shù)物理網(wǎng)的MTU，因此IP分組交由下層物理網(wǎng)傳送時需要分片。49（2）分片的概念分組首部數(shù)據(jù)（1480字節(jié)）數(shù)據(jù)（600字節(jié)）分片首部1數(shù)據(jù)（600字節(jié)）分片首部2數(shù)據(jù)（280字節(jié)）分片首部3分片就是把原始IP分組中的數(shù)據(jù)部分分為幾部分，每個分組首部除了標志字段中的一位外，復(fù)制原始分組的首部。（2）分片的概念51IP首部中與分片相關(guān)的字段：標識：16bit，IP分組的標識。當IP分組需要分片時，標識被復(fù)制到各個分片的IP分組中。在目的站重組時，標識相同的IP分組重組到一個分組中；標志：3bit，只有最低2位有意義：最低位MF，當MF=1時表示還有分片；MF=0時，表示是最后的分片中間位DF，DF=1時IP分組不能被分片，DF=0時，標識可以分片片偏移：13bit，分片在原始分組中的相對位置。片偏移以8個字節(jié)為單位計數(shù)。（3）分片協(xié)議分析-152（3）分片協(xié)議分析-253（3）分片協(xié)議分析-354（4）分片過程舉例5556經(jīng)過路由器IP分組名稱相關(guān)字段總長度標識MF片偏移數(shù)據(jù)范圍從R1進入分組分組1302012345000~2999從R1轉(zhuǎn)發(fā)的分組分片11122012345100~1199分片1212201234511501200~2399分片136201234503002400~2999從R2轉(zhuǎn)發(fā)的分組分片11122012345100~1199分片136201234503002400~2999從R3轉(zhuǎn)發(fā)的分組分片1216201234511501200~1799分片1226201234512251800~2399從R4轉(zhuǎn)發(fā)的分組分片1216201234511501200~1799分片1226201234512251800~2399（3）重組57IP協(xié)議將標識相同的分片按照片偏移順序排隊，只保留第一個分組的首部，組裝成一個完整的IP分組，并重新計算分組總長，填入總長度字段，即完成IP重組過程。二、下一代IP（IPv6）581、IPv6產(chǎn)生的背景IPv4誕生于20世紀70年代，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，IPv4在地址空間、信息安全和區(qū)分服務(wù)的個方面暴露出明顯缺陷；IPv4地址耗盡，2011年2月3日IPv4地址分配機構(gòu)ICANN已宣布IPv4地址已經(jīng)分完；IPv4地址總數(shù)為42.9億個（232

），全球按照70億人計算，人均不到1個。IPv4地址分配很不公平，中國網(wǎng)民占全球網(wǎng)民總數(shù)的25%，但IPv4地址不到10%；而北美占有IPv4地址3/4。IPv4對各種多媒體業(yè)務(wù)的支持不足以及網(wǎng)絡(luò)安全性問題日益突出。59IETF1992年提出了下一代IP標準IPv6。IPv6在IP地址空間、路由協(xié)議、安全性、移動性以及服務(wù)質(zhì)量（QoS）支持等方面做了較大的改進。更大的地址空間：IPv6采用128bit地址，地址空間增大了296倍，IPv6地址總數(shù)3.4*1038（2128）,地址總數(shù)是IPv4的7.9*1028倍，全球人均4.8X1028個地址擴展的地址層次結(jié)構(gòu)：IPv6地址空間很大，可劃分更多的層次結(jié)構(gòu)，便于路由聚合；支持資源預(yù)分配：提供對流媒體的帶寬、時延保證；靈活地首部格式：IPv6定義許多可選首部，提供更多的功能，可選首部與基本首部分開，并可提高路由器效率；更高的安全性：IPv6將IPSec協(xié)議嵌入到基礎(chǔ)的協(xié)議棧中，通信的兩端可以啟用IPSec加密通信的信息和通信的過程。2、IPv6地址的表示（1）冒號十六進制表示法

IPv6長度為128bit，采用冒號十六進制表示法。128

bit被劃分為8段，每段16bit，并用4個十六進制數(shù)表示，段與段之間用冒號分隔。FACC：B998：0056：0000：0000：0000：AAEE：BBCC60（2）零壓縮優(yōu)化技術(shù)考慮到IPv6地址中會出現(xiàn)許多0的情況，IPv6采用零壓縮方法進一步減小地址的表示長度。如有連續(xù)的幾個段僅包含0,則可將所有全0段移去，用兩個冒號標識；可忽略每段開始的0；一個IPv6地址只能用一次全0段的壓縮；如：FACC：B998：56：：AAEE：BBCCIPv4轉(zhuǎn)換成IPv6地址的方式是在IPv4地址前增加96個0，采用零壓縮后，大大縮減了IPv4地址在IPv6地址系統(tǒng)中的表示

61（3）地址類型IPv6定義了3類地址：單播地址（Unicast）：標識單個接口，在網(wǎng)絡(luò)中唯一，發(fā)送給單播地址的分組必須交付到一個唯一的接口；多播地址（Multicast）：標識零個或多個接口，發(fā)送給多播地址的分組，必須交付給組中所有接口；任播地址（Anycast）：標識指定給一個或多個可能屬于不同節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)接口。發(fā)送給任播地址的分組，只交付給距離源站路由距離最近的一個接口上。62（4）地址結(jié)構(gòu)63可變長度可變長度128比特類型前綴地址的其余部分IPv6的128bit地址由兩部分構(gòu)成第一部分是可變長的類型前綴，定義地址的使用類型；第二部分是地址的其余部分。3、單播地址64IPv6中定義了以下幾類單播地址：可聚合全球單播地址、本地單播地址、特殊地址、兼容地址。（1）可聚合全球單播地址前綴為001，是一個全球地址，可在全球范圍內(nèi)路由、可達，等同IPv4的公網(wǎng)IP地址；該地址可聚合，從而產(chǎn)生一個有效的Internet路由結(jié)構(gòu)。001TLA標識保留NLA標識SLA標識接口標識網(wǎng)絡(luò)部分（48bit）子網(wǎng)部分（16bit）接口部分（64bit）65TLA（Top-LevelAggregation）頂級聚合標識：13bit，由Internet地址授權(quán)機構(gòu)分配給地區(qū)Internet注冊機構(gòu)；由地區(qū)機構(gòu)分配給大的、永久的ISP；保留：8bit，目前未使用；NLA（Next-levelAggregation）下一級聚合標識：24bit，分配給下一級ISP；SLA（Site-LevelAggregation）,16bit,網(wǎng)點聚合標識，本地區(qū)分不同的子網(wǎng)接口標識：64bit，標識子網(wǎng)上的接口。66（2）本地單播地址本地使用，有兩種類型：本地鏈路地址：FE80開頭，同一鏈路相鄰節(jié)點之間通信，自動進行配置，等價于IPv4地址中的169.254.0.0/16，該地址不會轉(zhuǎn)發(fā)到其它鏈路；本地網(wǎng)點地址：FEC0開頭，類似于IPv4中的私有地址，使用該地址的分組不會被轉(zhuǎn)發(fā)到其它網(wǎng)絡(luò)。10bit54bit64bit1111111010全0接口標識本地鏈路地址10bit38bit16bit64bit1111111011全0子網(wǎng)標識接口標識本地網(wǎng)站地址67（3）特殊地址IPv6中有兩個特殊地址：不指明地址：一個全0的地址（即：：），若主機不知道自己的地址，使用這個地址發(fā)送查詢請求。環(huán)回地址：即：：1，相當于IPv4中的127.0.0.1，用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)回測試。68（4）兼容地址兼容地址用于IPv4和IPv6共存的網(wǎng)絡(luò)中，解決地址兼容問題。針對兩種不同的情況可采用兼容地址、映射地址兩種格式。場景1：IPv6站發(fā)往IPv6站，但分組需要經(jīng)過IPv4網(wǎng)絡(luò)。源站使用兼容地址才能通過IPv4網(wǎng)絡(luò)8bit88bit32bit兼容地址00000000全0IPv4地址8bit72bit16bit32bit映射地址00000000全0全1IPv4地址場景2：IPv6站發(fā)往IPv4站。源站需要把IPv6地址映射為IPv4地址。69（5）多播地址IPv6的多播地址和IPv4一樣，實現(xiàn)一點對多點的網(wǎng)絡(luò)通信。8bit4bit4bit112bit多播地址11111111標志范圍群組標識第一個字段：8bit，全1表示一個多播地址；標志：4bit，值為1表示一個永久多播地址；值為0表示一個臨時多播地址；范圍：4bit，表示多播地址的有效范圍；群標識：121bit，標識不同的多播地址群組。4、IPv6分組格式70可選基本首部擴展首部1…擴展首部n數(shù)據(jù)（1）IPv6分組的一般結(jié)構(gòu)IPv6分組由基本首部、零個或最多6個擴展首部和數(shù)據(jù)組成?；臼撞块L度固定為40B。（2）IPv6基本首部格式71版本通信量等級流標號有效載荷長度下一個首部跳數(shù)限制源地址目的地址與IPv4相比IPv6減少了字段數(shù)目：無協(xié)議字段，在下一首部字段說明上層協(xié)議；無分片相關(guān)字段，IPv6由源站分解過大的分組；無首部校驗和字段，目前網(wǎng)絡(luò)的可靠性很高，省略此字段。72版本：4bit，IPv6字段值為6，IPv4字段值為4；通信量等級：8bit，定義當發(fā)生擁塞是，每一個分組相對于同源站的其他分組的優(yōu)先級；IPv6把通信量分為兩類：有擁塞控制的通信量定義等級0~7，當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，源站可降低發(fā)送的通信量，此類分組可延遲到達、丟棄或不按序接收；無擁塞控制的通信量定義等級8~15，當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，源站無法降低發(fā)送的通信量。73流標號：20bit，為需要網(wǎng)絡(luò)預(yù)留資源的實時分組流進行標識；流：IPv6中源地址和流標號的組合唯一定義一個流，一個分組流包含了互聯(lián)網(wǎng)上的一條路徑及其上的路由器，路徑上的路由器需要為流傳輸預(yù)留相應(yīng)的資源（如帶寬、緩存等），以此保證流傳輸?shù)腝oS。74有效載荷長度：16bit，定義IP分組除基本首部外的長度（數(shù)據(jù)+擴展首部）；下一個首部：8bit，定義分組中跟隨在基本首部后面的首部，可能為擴展首部，也可能為上層協(xié)議首部；跳數(shù)限制：8bit，和IPv4的TTL目的一樣；源地址：128bit，分組的源地址；目的地址：128bit，分組的目的地址。（3）擴展首部格式75基本首部后增加了最多6個擴展首部，分別是逐跳選項、源路由選擇、分片、鑒別、加密的安全有效載荷和目的站選項。8bit8bit下一個首部首部長度一個或多個選項下一個首部：8bit，給出下一個首部的類型；首部長度：8bit，給出此首部長度。一個或多個選項：可變長度，給出一個或多個選項，如逐跳選項、目的站選項、源路由選擇、分片等。（4）IPv6報文分析765、IPv4向IPv6的過渡77IPv