北郵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第九講ip編址

第6章網(wǎng)絡(luò)互連

6.1路由器在網(wǎng)際互連中的作用

6.2因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議IP6.3劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)6.4因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP6.5因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議

6.1路由器在

網(wǎng)際互連中的作用

6.1.1路由器的構(gòu)成當(dāng)主機(jī)A要向另一個(gè)主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先要檢查目的主機(jī)B是否與源主機(jī)A連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。如果是，就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)B而不需要通過路由器。但如果目的主機(jī)與源主機(jī)A不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器，由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。這就叫作間接交付。

1.路由器的結(jié)構(gòu)路由器是一種具有多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口的專用計(jì)算機(jī)，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。也就是說，將路由器某個(gè)輸入端口收到的分組，按照分組要去的目的地（即目的網(wǎng)絡(luò)），把該分組從路由器的某個(gè)合適的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器。下一跳路由器也按照這種方法處理分組，直到該分組到達(dá)終點(diǎn)為止。課件制作人：謝希仁典型的路由器的結(jié)構(gòu)路由選擇路由選擇處理機(jī)路由選擇協(xié)議路由表3輸入端口3交換結(jié)構(gòu)輸入端口輸出端口分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理輸出端口……11133122223——網(wǎng)絡(luò)層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的IP數(shù)據(jù)報(bào)從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去?！奥酚蛇x擇”(routing)則是按照分布式算法，根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓闆r，動(dòng)態(tài)地改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。在討論路由選擇的原理時(shí)，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別，輸入端口對(duì)線路上

收到的分組的處理數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢螅瑢⒎纸M送到網(wǎng)絡(luò)層的隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。這會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)延。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)

交換結(jié)構(gòu)

輸入端口的處理從線路接收分組查表和轉(zhuǎn)發(fā)輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳送來的分組發(fā)送到線路當(dāng)交換結(jié)構(gòu)傳送過來的分組先進(jìn)行緩存。數(shù)據(jù)鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾部，交給物理層后發(fā)送到外部線路。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊(duì)

輸出端口的處理向線路發(fā)送分組緩存管理交換結(jié)構(gòu)分組丟棄若路由器處理分組的速率趕不上分組進(jìn)入隊(duì)列的速率，則隊(duì)列的存儲(chǔ)空間最終必定減少到零，這就使后面再進(jìn)入隊(duì)列的分組由于沒有存儲(chǔ)空間而只能被丟棄。路由器中的輸入或輸出隊(duì)列產(chǎn)生溢出是造成分組丟失的重要原因。交換結(jié)構(gòu)

交換結(jié)構(gòu)是路由器的關(guān)鍵購件。常用的交換結(jié)構(gòu):1通過存儲(chǔ)器進(jìn)行交換2通過總線進(jìn)行交換3通過縱橫交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行交換4通過交叉矩陣進(jìn)行交換交換結(jié)構(gòu)-通過存儲(chǔ)器進(jìn)行交換存儲(chǔ)器I1I2I3O1O2O3

最早使用的路由器就是普通的計(jì)算機(jī)，用計(jì)算機(jī)的CPU作為路由器的路由選擇處理機(jī)。路由器的輸入和輸出端口的功能和傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中的I/O設(shè)備一樣。當(dāng)路由器的某個(gè)輸入端口收到一個(gè)分組時(shí)，就用中斷方式通知路由選擇處理機(jī)。然后分組就從輸入端口復(fù)制到存儲(chǔ)器中。路由器處理機(jī)從分組首部提取目的地址，查找路由表，再將分組復(fù)制到合適的輸出端口的緩存中。(CiscoCatalyst8500)交換結(jié)構(gòu)－通過總線進(jìn)行交換I1I2I3O1O2O3總線

數(shù)據(jù)報(bào)從輸入端口通過共享的總線直接傳送到合適的輸出端口，而不需要路由選擇處理機(jī)的干預(yù)。但是，由于總線是共享的，因此在同一時(shí)間只能有一個(gè)分組在總線上傳送。當(dāng)分組到達(dá)輸入端口時(shí)若發(fā)現(xiàn)總線忙，則被阻塞而不能通過交換結(jié)構(gòu)，并在輸入端口排隊(duì)等待。路由器的轉(zhuǎn)發(fā)帶寬受總線速率的限制。(CiscoCatalyst1900)交換結(jié)構(gòu)－通過縱橫交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行交換I1I2I3O1O2O3

有2N條總線，可以使N個(gè)輸入端口和N個(gè)輸出端口相連接。當(dāng)輸入端口收到一個(gè)分組時(shí)，就將它發(fā)送到與該輸入端口相連的水平總線上。若通向所要轉(zhuǎn)發(fā)的輸出端口的垂直總線是空閑的，則在這個(gè)節(jié)點(diǎn)將垂直總線與水平總線連通，然后將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到這個(gè)輸出端口。CiscoCatalyst12000(60G)。交換結(jié)構(gòu)－通過交叉矩陣進(jìn)行交換交叉矩陣交換，結(jié)構(gòu)像是一個(gè)橫豎交叉的矩陣，只不過橫線（輸入端）和豎線（輸出端）并不直接相連，而是透過一個(gè)場(chǎng)效電晶體（FET）將每一個(gè)橫線與豎線連接。如此，只要控制場(chǎng)效電晶體的開關(guān)，便可以決定那個(gè)輸入和那個(gè)輸出（或那些輸出）可以進(jìn)行交換。矩陣交換的最大優(yōu)點(diǎn)是允許多個(gè)相互不沖突的交換同時(shí)進(jìn)行，并支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（Multicast）的交換?；ミB在一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信，會(huì)遇到許多問題需要解決，如：不同的尋址方案不同的最大分組長(zhǎng)度不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制不同的超時(shí)控制不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法不同的狀態(tài)報(bào)告方法不同的路由選擇技術(shù)不同的用戶接入控制不同的服務(wù)（面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)）不同的管理與控制方式

6.1.2互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)

中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)。

網(wǎng)絡(luò)互相連接起來

要使用一些中間設(shè)備

當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)由于比較復(fù)雜，目前使用得較少?；ヂ?lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。由于歷史的原因，許多有關(guān)TCP/IP的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱為網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器

路由器與交換機(jī)的主要區(qū)別工作層次不同數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所依據(jù)的對(duì)象不同傳統(tǒng)的交換機(jī)只能分割沖突域，不能分割廣播域；而路由器可以分割廣播域路由器提供了防火墻的服務(wù)工作層次不同

最初的的交換機(jī)是工作在OSI／RM開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈路層，也就是第二層，而路由器一開始就設(shè)計(jì)工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層。由于交換機(jī)工作在OSI的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），所以它的工作原理比較簡(jiǎn)單，而路由器工作在OSI的第三層（網(wǎng)絡(luò)層），可以得到更多的協(xié)議信息，路由器可以做出更加智能的轉(zhuǎn)發(fā)決策。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所依據(jù)的對(duì)象不同交換機(jī)是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的目的地址的。而路由器則是利用不同網(wǎng)絡(luò)的ID號(hào)（即IP地址）來確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的地址的。IP地址是在軟件中實(shí)現(xiàn)的，描述的是設(shè)備所在的網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)這些第三層的地址也稱為協(xié)議地址或者網(wǎng)絡(luò)地址。MAC地址通常是硬件自帶的，由網(wǎng)卡生產(chǎn)商來分配的，而且已經(jīng)固化到了網(wǎng)卡中去，一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網(wǎng)絡(luò)管理員或系統(tǒng)自動(dòng)分配。

由交換機(jī)連接的網(wǎng)段仍屬于同一個(gè)廣播域，廣播數(shù)據(jù)包會(huì)在交換機(jī)連接的所有網(wǎng)段上傳播，在某些情況下會(huì)導(dǎo)致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網(wǎng)段會(huì)被分配成不同的廣播域，廣播數(shù)據(jù)不會(huì)穿過路由器。雖然第三層以上交換機(jī)具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。交換機(jī)一般用于LAN-WAN的連接，交換機(jī)是數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，有些交換機(jī)也可實(shí)現(xiàn)第三層的交換。

路由器用于WAN-WAN之間的連接，可以解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)分組，作用于網(wǎng)絡(luò)層。他們從一條線路上接收輸入分組，然后向另一條線路轉(zhuǎn)發(fā)。這兩條線路可能分屬于不同的網(wǎng)絡(luò)，并采用不同協(xié)議。相比較而言，路由器的功能較交換機(jī)要強(qiáng)大，但速度相對(duì)也慢，價(jià)格昂貴。路由器提供了防火墻的服務(wù)

路由器僅僅轉(zhuǎn)發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包，不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和未知目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的傳送，從而可以防止廣播風(fēng)暴。6.2網(wǎng)際協(xié)議IP網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有四個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)網(wǎng)際層的IP協(xié)議及配套協(xié)議各種應(yīng)用層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層(HTTP,FTP,SMTP等)物理硬件運(yùn)輸層TCP,UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)際層）IGMP6.2.1分類的IP地址

1.IP地址及其表示方法

我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是唯一的32位的標(biāo)識(shí)符。IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)進(jìn)行分配。IP地址的編址方法分類的IP地址。這是最基本的編址方法，在1981年就通過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。子網(wǎng)的劃分。這是對(duì)最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)[RFC950]在1985年通過。構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。分類IP地址每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個(gè)字段則是主機(jī)號(hào)host-id，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。兩級(jí)的IP地址可以記為：IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}(4-1)::=代表“定義為”為什么要IP地址已有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理地址（網(wǎng)卡地址，MAC地址）作為最底層通信地址，為何還要IP地址：物理地址只在兩個(gè)設(shè)備在同一物理網(wǎng)絡(luò)中時(shí)才使用。IP地址提供了對(duì)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行尋址和訪問的方法，它使得網(wǎng)關(guān)能容易決定數(shù)據(jù)報(bào)是留在本地網(wǎng)還是傳輸?shù)狡渌W(wǎng)絡(luò)并非所有的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)都有網(wǎng)卡，撥號(hào)上網(wǎng)的主機(jī)無需網(wǎng)卡。利用IP地址可使撥號(hào)主機(jī)連接上IP網(wǎng)絡(luò)物理地址地址包括供應(yīng)商代碼(24位)和設(shè)備ID(24位)兩部分，用戶使用不友好。IP地址可使得地址邏輯上有序，易于理解和組織最重要的是：IP地址實(shí)際上是一種組織網(wǎng)絡(luò)的方式，與物理地址的作用(區(qū)別不同的硬件設(shè)備)完全無關(guān)。IP地址表示(IPv4)二進(jìn)制表示：32位11001010011100000110110010011110點(diǎn)分十進(jìn)制表示：由二進(jìn)制變化而來。32位二進(jìn)制數(shù)分成4個(gè)8位組，每8位二進(jìn)制用相應(yīng)的十進(jìn)制表示58一個(gè)IP地址可分為兩部分：前一部分為網(wǎng)絡(luò)ID，標(biāo)識(shí)主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，即標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后一部分為主機(jī)ID，標(biāo)識(shí)一臺(tái)主機(jī)兩部分分界位置的不同分別對(duì)應(yīng)了不同種類的IP地址，并相應(yīng)地適合不同種類的網(wǎng)絡(luò)IP地址的兩級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)ID主機(jī)IDnet-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001A類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段net-id為1字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001B類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段net-id為2字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001C類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段net-id為3字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001A類地址的主機(jī)號(hào)字段host-id為3字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001B類地址的主機(jī)號(hào)字段host-id為2字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

001C類地址的主機(jī)號(hào)字段host-id為1字節(jié)A類地址前8位為網(wǎng)絡(luò)ID,且首位總為0，01111111為回送地址，用于測(cè)試因此只能有126個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)后24位用作主機(jī)地址，因此每個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)可以有16777214個(gè)具有不同IP的主機(jī)B類地址前16位為網(wǎng)絡(luò)ID,且最高兩位總為10，因此有16384個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)后16位用作主機(jī)地址，因此每個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)可以有65535個(gè)具有不同IP的主機(jī)C類地址前24位為網(wǎng)絡(luò)ID,且最高兩位總為110，因此有2097152個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)后8位用作主機(jī)地址，因此每個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)可以有254個(gè)具有不同IP的主機(jī)D類地址用于多播，高位總是1110，不能分給主機(jī)E類地址保留A類C類B類0xxxxxxx

網(wǎng)絡(luò)ID(8位)主機(jī)ID10xxxxxx.xxxxxxxx

網(wǎng)絡(luò)ID(16位)主機(jī)ID110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx

網(wǎng)絡(luò)ID(24位)主機(jī)ID各類網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)IP的有效范圍

起始IP

終止IP

A類

54

B類

54C類

54IP分配的幾點(diǎn)準(zhǔn)則網(wǎng)絡(luò)ID唯一網(wǎng)絡(luò)ID不能全為1（全為1為廣播地址）網(wǎng)絡(luò)ID不能全為0（全為0表示本地網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)ID不能以127開頭（127是為回送測(cè)試而預(yù)留的）兩個(gè)路由器之間的連接（即使沒有主機(jī)）也是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也需要一個(gè)惟一的網(wǎng)絡(luò)ID同一網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)主機(jī)必須有相同的網(wǎng)絡(luò)ID同一網(wǎng)絡(luò)上的每臺(tái)主機(jī)必須分配有唯一的主機(jī)ID特殊的IP地址直接廣播地址主機(jī)號(hào)全1的IP地址向指定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播。有限廣播地址55表示用于在本網(wǎng)絡(luò)中廣播的有限廣播地址。0地址IP地址中網(wǎng)絡(luò)號(hào)為全0表示本網(wǎng)絡(luò)，用于本網(wǎng)通信IP地址全0表示本主機(jī)?；厮偷刂?loopbackaddress)網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127的A類地址（如）應(yīng)用軟件使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件將立刻返回，不進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)傳輸類型網(wǎng)絡(luò)前綴主機(jī)號(hào)全“1”表1一般不使用的特殊IP地址net-idhost-id00

不可0host-id

不可

全1

全1

不可

全1

不可對(duì)net-id上的所有主機(jī)進(jìn)行廣播

任何數(shù)源地址使用目的地

址使用代表的意思可以在本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)可以可以可以可以可以net-id127在本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)主機(jī)只在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播(各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā))用作本地軟件回送測(cè)試之用。IP地址的一些重要特點(diǎn)

(1)IP地址是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級(jí)的好處是：第一，IP

地址管理機(jī)構(gòu)在分配

IP

地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而剩下的主機(jī)號(hào)則由得到該網(wǎng)絡(luò)號(hào)的單位自行分配。這樣就方便了

IP

地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號(hào)來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號(hào)），這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲(chǔ)空間。IP地址的一些重要特點(diǎn)

(2)實(shí)際上IP地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id必須是不同的。這種主機(jī)稱為多接口主機(jī)(multihomedhost)。由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的IP地址。路由器和多穴主機(jī)的IP地址一類特殊的結(jié)點(diǎn)：具有多個(gè)物理接口、連接到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)上路由器、多穴主機(jī)（multi-homedhost）該結(jié)點(diǎn)同時(shí)屬于它所連接的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)于結(jié)點(diǎn)所連接的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，給該結(jié)點(diǎn)分配一個(gè)IP地址結(jié)點(diǎn)具有多少網(wǎng)絡(luò)連接就擁有多少IP地址可見，IP地址實(shí)際上是對(duì)結(jié)點(diǎn)上網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)1/8網(wǎng)絡(luò)2/24主機(jī)接口A接口BIP地址的一些重要特點(diǎn)

(3)用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。(4)所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址?；ヂ?lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)路由器直接相連的接口處，可指明也可不指明IP地址。如指明IP地址，則這一段連線就構(gòu)成了一種只包含一段線路的特殊“網(wǎng)絡(luò)”?，F(xiàn)在常不指明IP地址。IP地址與硬件地址TCP報(bào)文IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址IP地址HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)通信的路徑H1→經(jīng)過R1轉(zhuǎn)發(fā)→再經(jīng)過R2轉(zhuǎn)發(fā)→H2查找路由表查找路由表HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)從虛擬的

IP

層上看

IP數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)在鏈路上看

MAC幀的流動(dòng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào)圖中的IP1→IP2

表示從源地址IP1

到目的地址IP2

兩個(gè)路由器的IP地址并不出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部中IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層只能看見MAC幀而看不見IP數(shù)據(jù)報(bào)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié)在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問題，就能夠使用統(tǒng)一的、抽象的IP地址研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信66Figure2.19

IPaddresses6.2.2地址解析協(xié)議ARP和

逆地址解析協(xié)議RARPIP地址物理地址ARP物理地址IP地址RARP地址解析協(xié)議ARP不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，最終還是必須使用硬件地址。每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè)ARP高速緩存(ARPcache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就先在其ARP高速緩存中查看有無主機(jī)B的IP地址。如有，就可查出其對(duì)應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入MAC幀，然后通過局域網(wǎng)將該MAC幀發(fā)往此硬件地址。ARP響應(yīng)AYXBZ主機(jī)B向A發(fā)送ARP響應(yīng)分組主機(jī)A廣播發(fā)送ARP請(qǐng)求分組ARP請(qǐng)求ARP請(qǐng)求ARP請(qǐng)求ARP請(qǐng)求00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是，硬件地址是00-00-C0-15-AD-18我想知道主機(jī)

的硬件地址我是硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ00-00-C0-15-AD-18ARP高速緩存的作用為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，主機(jī)A在發(fā)送其ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的IP地址到硬件地址的映射寫入ARP請(qǐng)求分組。當(dāng)主機(jī)B收到A的ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將主機(jī)A的這一地址映射寫入主機(jī)B自己的ARP高速緩存中。這對(duì)主機(jī)B以后向A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就更方便了。應(yīng)當(dāng)注意的問題ARP是解決同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。如果所要找的主機(jī)和源主機(jī)不在同一個(gè)局域網(wǎng)上，那么就要通過

ARP

找到一個(gè)位于本局域網(wǎng)上的某個(gè)路由器的硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個(gè)路由器，讓這個(gè)路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。剩下的工作就由下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來做。應(yīng)當(dāng)注意的問題（續(xù)）從IP地址到硬件地址的解析是自動(dòng)進(jìn)行的，主機(jī)的用戶對(duì)這種地址解析過程是不知道的。只要主機(jī)或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)已知IP地址的主機(jī)或路由器進(jìn)行通信，ARP協(xié)議就會(huì)自動(dòng)地將該

IP

地址解析為鏈路層所需要的硬件地址。使用ARP的四種典型情況發(fā)送方是主機(jī)，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP找到目的主機(jī)的硬件地址。發(fā)送方是主機(jī)，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)路由器的硬件地址。剩下的工作由這個(gè)路由器來完成。發(fā)送方是路由器，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP找到目的主機(jī)的硬件地址。發(fā)送方是路由器，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用ARP找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)路由器的硬件地址。剩下的工作由這個(gè)路由器來完成。什么我們不直接

使用硬件地址進(jìn)行通信？由于全世界存在著各式各樣的網(wǎng)絡(luò)，它們使用不同的硬件地址。要使這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠互相通信就必須進(jìn)行非常復(fù)雜的硬件地址轉(zhuǎn)換工作，因此幾乎是不可能的事。連接到因特網(wǎng)的主機(jī)都擁有統(tǒng)一的IP地址，它們之間的通信就像連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上那樣簡(jiǎn)單方便，因?yàn)檎{(diào)用ARP來尋找某個(gè)路由器或主機(jī)的硬件地址都是由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)進(jìn)行的，對(duì)用戶來說是看不見這種調(diào)用過程的。逆地址解析協(xié)議RARP逆地址解析協(xié)議RARP使只知道自己硬件地址的主機(jī)能夠知道其IP地址。這種主機(jī)往往是無盤工作站。因此RARP協(xié)議目前已很少使用。ARP消息的標(biāo)志：ARP消息在發(fā)送前封裝在一個(gè)底層的數(shù)據(jù)幀中，在幀頭，有一個(gè)類型域標(biāo)識(shí)ARP消息，其值在以太網(wǎng)中是0806(16進(jìn)制)ARP格式，ARP分組沒有固定的頭格式，這取決于各種網(wǎng)絡(luò)中物理地址的長(zhǎng)度，在以太網(wǎng)中的格式為：HLENPROTOCOLTYPEHARDWARETYPEOPERATIONPLENSENDERHA(octets0-3)SENDERHA(octets4-5)SENDERIP(octets2-3)TARGETHA(octets2-5)SENDERIP(octets0-1)TARGETHA(octets0-1)TARGETIP(octets0-3)08162431bitHARDWARETYPE：硬件接口類型，需要由目的主機(jī)回應(yīng)的，1是以太網(wǎng)PROTOCOLTYPE：高層協(xié)議地址的類型，由源主機(jī)提供，IP協(xié)議為0800HLEN：指定硬件地址長(zhǎng)度PLEN：指定高層協(xié)議地址長(zhǎng)度OPERATION：指定ARP數(shù)據(jù)類型：1=ARP請(qǐng)求，2=ARP響應(yīng)，３=RARP請(qǐng)求，４=RARP響應(yīng)SENDERHA：源主機(jī)硬件地址SENDERIP：源主機(jī)IP地址TARGETHA：目的主機(jī)硬件地址，如果是ARP請(qǐng)求，則此需要由目的主機(jī)回應(yīng)的TARGETIP：目的主機(jī)IP地址，如果是RARP請(qǐng)求，則此需要由目的主機(jī)回應(yīng)的目標(biāo)主機(jī)在收到請(qǐng)求后，填上源主機(jī)請(qǐng)求的地址，交換源和目的地址送回。子網(wǎng)劃分子網(wǎng)劃分：把單一IP網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)。為何要做子網(wǎng)劃分：提高地址的利用率：A類、B類網(wǎng)絡(luò)地址空間太大，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不可能用完所有地址，為有效使用地址空間，有必要把它們分配給更多較小的網(wǎng)絡(luò)使用易于網(wǎng)絡(luò)管理：小的網(wǎng)絡(luò)易于管理，大型網(wǎng)絡(luò)按其中各主機(jī)的工作聯(lián)系或地理位置劃分成一些小的網(wǎng)絡(luò)更易于管理提高網(wǎng)絡(luò)性能：通過劃分成不同的物理網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)通信量盡可能局部化，減少廣播風(fēng)暴的出現(xiàn)。提高安全性：通過子網(wǎng)來隔離網(wǎng)絡(luò)或?qū)τ谔厥庖螵?dú)立組網(wǎng)。從1985年起在IP地址中又增加了一個(gè)“子網(wǎng)號(hào)字段”，使兩級(jí)的IP地址變成為三級(jí)的IP地址。這種做法叫作劃分子網(wǎng)(subnetting)。劃分子網(wǎng)已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。三級(jí)的IP地址劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)位作為子網(wǎng)號(hào)

subnet-id，而主機(jī)號(hào)host-id也就相應(yīng)減少了若干個(gè)位。IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<子網(wǎng)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}(4-2)劃分子網(wǎng)的基本思路可以看到：為子網(wǎng)ID保留的位數(shù)越多，則該網(wǎng)絡(luò)可以劃分成的子網(wǎng)就越多，但相應(yīng)地每個(gè)子網(wǎng)中可容納的主機(jī)就越少。網(wǎng)絡(luò)前綴主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)前綴子網(wǎng)號(hào)主機(jī)號(hào)二級(jí)地址層次三級(jí)地址層次凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)

net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。然后此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id和子網(wǎng)號(hào)subnet-id找到目的子網(wǎng)。最后就將IP數(shù)據(jù)報(bào)直接交付目的主機(jī)。劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)）………01014563所有到網(wǎng)絡(luò)的分組均到達(dá)此路由器我的網(wǎng)絡(luò)地址是R1R3R2網(wǎng)絡(luò)一個(gè)未劃分子網(wǎng)的B類網(wǎng)絡(luò)劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對(duì)外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)01014563………子網(wǎng)子網(wǎng)

子網(wǎng)所有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的分組均到達(dá)此路由器網(wǎng)絡(luò)R1R3R2當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時(shí)，IP地址是兩級(jí)結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)后IP地址就變成了三級(jí)結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)只是把IP地址的主機(jī)號(hào)host-id這部分進(jìn)行再劃分，而不改變IP地址原來的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。劃分子網(wǎng)后變成了三級(jí)結(jié)構(gòu)從一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部并無法判斷源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)的劃分。使用子網(wǎng)掩碼(subnetmask)可以找出IP地址中的子網(wǎng)部分。子網(wǎng)掩碼的設(shè)置：對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址的所有位都設(shè)為1，而對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址的所有位都設(shè)為0。子網(wǎng)掩碼IP地址的各字段和子網(wǎng)掩碼

網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id主機(jī)號(hào)host-id兩級(jí)IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-idhost-id三級(jí)IP地址主機(jī)號(hào)subnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全0(IP

地址)AND(子網(wǎng)掩碼)=

網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id主機(jī)號(hào)host-id兩級(jí)IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)三級(jí)IP地址主機(jī)號(hào)net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全0AND不劃分子網(wǎng)時(shí)，為什么還要使用子網(wǎng)掩碼？

為了簡(jiǎn)化路由器的路由選擇算法，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:所有的網(wǎng)絡(luò)都必須有一個(gè)子網(wǎng)掩碼，同時(shí)在路由器的路由表中也必須有子網(wǎng)掩碼這一欄。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不劃分子網(wǎng)，那么該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼就使用默認(rèn)子網(wǎng)掩碼。

net-idnet-idhost-id為全0net-id網(wǎng)絡(luò)地址A類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址B類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址C類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼111111111111111111111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001111111100000000host-id為全0host-id為全0A類、B類和C類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼是一個(gè)重要屬性子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)的重要屬性。路由器在和相鄰路由器交換路由信息時(shí)，必須把自己所在網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）的子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器。路由器的路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。若一個(gè)路由器連接在兩個(gè)子網(wǎng)上就擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和兩個(gè)子網(wǎng)掩碼。在不劃分子網(wǎng)的兩級(jí)IP地址下，從IP地址得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡(jiǎn)單的事。但在劃分子網(wǎng)的情況下，從IP地址卻不能惟一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)的首部并沒有提供子網(wǎng)掩碼的信息。因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的改動(dòng)。

使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過程在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址D。(2)先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和D逐位相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)對(duì)路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和

D逐位相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R23H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2【例】已知互聯(lián)網(wǎng)和路由器R1中的路由表。主機(jī)H1向H2發(fā)送分組。試討論R1收到H1

向H2發(fā)送的分組后查找路由表的過程。主機(jī)H1要發(fā)送分組給H2

0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2要發(fā)送的分組的目的IP地址：38請(qǐng)注意：H1

并不知道

H2

連接在哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。H1

僅僅知道

H2

的

IP

地址是38因此

H1

首先檢查主機(jī)

38

是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器

R1，并逐項(xiàng)查找路由表。0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H23380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2主機(jī)H1

首先將

本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼28

與分組的

IP

地址38逐比特相“與”(AND

操作)28AND38的計(jì)算255就是二進(jìn)制的全1，因此255ANDxyz=xyz，這里只需計(jì)算最后的128AND138即可。128→10000000138→10001010逐比特AND

操作后：10000000→128283828逐比特AND

操作H1

的網(wǎng)絡(luò)地址因此H1必須把分組傳送到路由器R1

然后逐項(xiàng)查找路由表0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2路由器R1收到分組后就用路由表中第1個(gè)項(xiàng)目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND

操作0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼228AND38=28不匹配!（因?yàn)?8與路由表中的

不一致）R1

收到的分組的目的IP地址：38不一致路由器R1再用路由表中第2個(gè)項(xiàng)目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND

操作0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R