第5章ip基本原理

IP基本原理ISSUE

1.0日期：杭州華三通信技術(shù)有限公司，IP是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，也是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一IP協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)的封裝方式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)方法，用于網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的端到端的傳遞引入學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：掌握IP地址的格式、分類(lèi)和子網(wǎng)掩碼掌握路由的基本概念和相關(guān)路由協(xié)議簡(jiǎn)介掌握網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議ARP和RARP的工作原理掌握IP尋址的基本原理課程目標(biāo)目錄IP協(xié)議概述IP地址和地址映射IP包轉(zhuǎn)發(fā)其他相關(guān)協(xié)議介紹IP及其相關(guān)協(xié)議TCPUDP協(xié)議號(hào)6協(xié)議號(hào)17ICMP

IGMPIPARPRARP以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI、HDLC、PPP、X.25、幀中繼、PSTN、ISDN等傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層IP的主要作用標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)和鏈路

用唯一的IP地址標(biāo)識(shí)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)

用唯一的IP網(wǎng)絡(luò)號(hào)標(biāo)識(shí)每一個(gè)鏈路尋址和轉(zhuǎn)發(fā)

確定節(jié)點(diǎn)所在網(wǎng)絡(luò)的位置，進(jìn)而確定節(jié)點(diǎn)所在的位置

IP路由器選擇適當(dāng)?shù)穆窂綄P包轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)適應(yīng)各種數(shù)據(jù)鏈路

根據(jù)鏈路的MTU對(duì)IP包進(jìn)行分片和重組

為了通過(guò)實(shí)際的數(shù)據(jù)鏈路傳遞信息，須建立IP地址到數(shù)據(jù)鏈路層地址的映射IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)IP網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)網(wǎng)段構(gòu)成，每個(gè)網(wǎng)段對(duì)應(yīng)一個(gè)鏈路路由器負(fù)責(zé)將網(wǎng)段連接起來(lái)，適配鏈路層協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包NetworkANetworkBNetworkDNetworkCIP頭格式01234567890123456789012345678901VersionIHLType

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AddressOptionsPadding20字節(jié)目錄IP協(xié)議概述IP地址和地址映射IP包轉(zhuǎn)發(fā)其他相關(guān)協(xié)議介紹IP

地址格式和表示方法例如網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)192.168.5.12311000000.10101000.00000101.011110118位8位8位8位二進(jìn)制32位網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)用于區(qū)分不同的IP網(wǎng)絡(luò)主機(jī)號(hào)用于標(biāo)識(shí)該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)IP節(jié)點(diǎn)192.168.2.1192.168.2.10192.168.2.1210.1.1.110.250.8.1110.180.30.11810.6.24.2E0/1E0/0192.168.2.2網(wǎng)絡(luò)接口192.168.2.0E0/010.0.0.0E0/1IP地址分類(lèi)111011110組組組組保保0Network(7bit)Host(24bit)10Network(14bit)Host(16bit)110Network(21bit)Host(8bit)A類(lèi)組組B類(lèi)組組

C類(lèi)組組D類(lèi)組組(組播)E類(lèi)組組(保留)IP地址分類(lèi)國(guó)際規(guī)定：把所有的IP地址劃分為A，B，C，D，EA類(lèi)地址:范圍從0-127，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0”

0是保留的并且表示所有IP地址，而127也是保留的地址，并且是用于測(cè)試環(huán)回用的。因此A類(lèi)地址的范圍其實(shí)是從1-126之間。地址范圍從0.0.0.1

到126.0.0.0?？捎玫腁類(lèi)網(wǎng)絡(luò)有126個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納1億多個(gè)主機(jī)(2的24次方的主機(jī)數(shù)目)。 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼255.0.0.0B類(lèi)地址：范圍從128-191，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”，地址范圍從128.0.0.0到191.255.255.255?？捎玫腂類(lèi)網(wǎng)絡(luò)有16382個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納6萬(wàn)多個(gè)主機(jī)。默認(rèn)子網(wǎng)掩碼255.255.0.0C類(lèi)地址：范圍從192-223，，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”。范圍從192.0.0.0到223.255.255.255。C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)209萬(wàn)余個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納254個(gè)主機(jī)。以子網(wǎng)掩碼來(lái)進(jìn)行區(qū)別：255.255.255.0D類(lèi)地址：范圍從224-239，D類(lèi)IP地址第一個(gè)字節(jié)以“1110”開(kāi)始，它是一個(gè)專(zhuān)門(mén)保

留的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類(lèi)地址被用在多點(diǎn)廣播(Multicast)

中。多點(diǎn)廣播地址用來(lái)一次尋址一組計(jì)算機(jī)，它標(biāo)識(shí)共享同一協(xié)議的一組計(jì)算機(jī)。E類(lèi)地址：范圍從240-254，以“11110”開(kāi)始，為將來(lái)使用保留。全零(“0.0.0.0”)地址對(duì)應(yīng)于當(dāng)前主機(jī)。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址。私網(wǎng)IP，不在公網(wǎng)中使用的，他們的范圍是：

10.0.0.0～10.255.255.255172.16.0.0～172.31.255.255

192.168.0.0～192.168.255.255特殊的IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)地址類(lèi)型和用途Any全0網(wǎng)絡(luò)地址，代表特定網(wǎng)段Any全1網(wǎng)段廣播地址，代表特定網(wǎng)段的所有節(jié)點(diǎn)127Any環(huán)回地址，常用于環(huán)回測(cè)試全0代表所有網(wǎng)絡(luò)，常用于指定默認(rèn)路由全1全網(wǎng)廣播地址，代表所有節(jié)點(diǎn)ARP廣播ARP請(qǐng)求IP=1.1.1.3,

MAC=?HostAIP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111HostBIP=1.1.1.2MAC=00E0.FC02.2222HostCIP=1.1.1.3MAC=00E0.FC03.3333單播ARP響應(yīng)IP=1.1.1.3,MAC=00E0.FC03.3333HostAIP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111HostBIP=1.1.1.2MAC=00E0.FC02.2222HostCIP=1.1.1.3MAC=00E0.FC03.3333RARP廣播RARP請(qǐng)求MAC=00E0.FC01.1111無(wú)IP地址無(wú)盤(pán)工作站HostBRARP

Server單播RARP響應(yīng)MAC=00E0.FC01.1111,IP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111IP=1.1.1.1HostBMAC=00E0.FC01.1111,

IP=?RARP

Server無(wú)盤(pán)工作站目錄IP協(xié)議概述IP地址和地址映射IP包轉(zhuǎn)發(fā)其他相關(guān)協(xié)議介紹主機(jī)單播IP包發(fā)送上層協(xié)議要求發(fā)送數(shù)據(jù)包目的是否直連解析網(wǎng)關(guān)硬件地址解析目的主機(jī)硬件地址封裝成幀并由相應(yīng)接口發(fā)出YN若目的地址所處網(wǎng)絡(luò)號(hào)與本機(jī)所處網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，則目的處于直連網(wǎng)段路由器單播IP包轉(zhuǎn)發(fā)目的是否本機(jī)數(shù)據(jù)包入站目的是否直連解析下一跳

路由器硬件地址解析目的主機(jī)硬件地址封裝成幀并由相應(yīng)出接口發(fā)出提交本機(jī)

上層協(xié)議處理YNYN若目的地址所處網(wǎng)絡(luò)號(hào)與本機(jī)任一接口的網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，則目的處于相應(yīng)接口直連網(wǎng)段路由器通過(guò)查找路由信息判斷下一跳路由器地址主機(jī)接收IP包如果IP包的目的地址符合下列情況之一，則主機(jī)接收此包

目的IP地址等于自己的IP地址

目的IP地址是一個(gè)廣播地址

目的IP地址是一個(gè)組播地址，而本機(jī)的某個(gè)服務(wù)屬于此組播組否則主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層丟棄此IP包網(wǎng)絡(luò)接口層提交接收的數(shù)據(jù)包目的是否本機(jī)丟棄解封裝并提交給相應(yīng)的協(xié)議處理YN廣播風(fēng)暴路由器轉(zhuǎn)發(fā)廣播將導(dǎo)致全網(wǎng)充斥廣播，可能引發(fā)廣播風(fēng)暴路由器默認(rèn)不轉(zhuǎn)發(fā)廣播廣播包DIP=255.255.255.255目錄IP協(xié)議概述IP地址和地址映射IP包轉(zhuǎn)發(fā)其他相關(guān)協(xié)議介紹代理ARP廣播ARP請(qǐng)求IP=2.2.2.3,

MAC=?IP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111HostAARP代理單播ARP響應(yīng)IP=2.2.2.3,MAC=00E0.FC03.3333HostCIP=2.2.2.3MAC=00E0.FC03.3333廣播ARP請(qǐng)求IP=2.2.2.3,

MAC=?IP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111HostAARP代理HostCIP=2.2.2.3MAC=00E0.FC03.3333IP=2.2.2.3,MAC=00E0.FC02.2222E0/0

E0/1IP=1.1.1.2MAC=00E0.FC02.2222E0/0E0/1IP=2.2.2.2MAC=00E0.FC04.4444單播ARP響應(yīng)IPICMPDIP=2.2.2.2ICMP

Echo

RequestIP=1.1.1.1HostAHostBIP=2.2.2.2DIP=1.1.1.1ICMP

Echo

Reply聽(tīng)到了！ICMP定義了錯(cuò)誤報(bào)告和其它關(guān)于IP數(shù)據(jù)包處理情況的消息ICMP可用于報(bào)告IP數(shù)據(jù)包傳遞過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤、