計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)微課版 課件 模塊5　擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)

擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)思維導(dǎo)圖2

學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信3

主題一：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1. 了解網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概念。2. 掌握IPv4協(xié)議的特點。掌握ICMP、ARP的作用。1. 通過IP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)層的核心地位的介紹，引導(dǎo)學(xué)生做事情要從整體著眼，樹立“觀大勢，謀全局”觀念。素質(zhì)目標能力目標1. 能夠使用常見網(wǎng)絡(luò)命令工具解決實際問題。課前評估6

1．網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?，互?lián)網(wǎng)在改變我們通信及生活方式的同時，也推動著各行各業(yè)的發(fā)展。請讀者了解互聯(lián)網(wǎng)在過去30年里發(fā)生的變化，探究其未來的發(fā)展趨勢，進一步思考使用網(wǎng)絡(luò)還能做哪些方面的事情？2．在生活中，人們不再局限于與同一個網(wǎng)絡(luò)中的終端間通信，還希望可以與其他網(wǎng)絡(luò)中的終端進行通信，產(chǎn)生聯(lián)系，因此需要進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，將兩個以上的傳輸網(wǎng)絡(luò)通過一定的方法，將一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備相互連接起來，構(gòu)成更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。請讀者進一步思考網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的動力來源于什么？3．人們對當(dāng)前Internet采用的TCP/IP參考模型的描述是“EverythingoverIP，IPoverEverything”，你是如何理解這一觀點的？網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概述7

互聯(lián)網(wǎng)概述計算機的出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)任何事物都是變化發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概述8

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：是將同構(gòu)或異構(gòu)（網(wǎng)絡(luò)類型、實現(xiàn)技術(shù)、通信協(xié)議、體系結(jié)構(gòu)等不同）網(wǎng)絡(luò)通過互聯(lián)設(shè)備連接起來，以構(gòu)成規(guī)模更大的網(wǎng)絡(luò)MAC地址唯一標識結(jié)點建立以太網(wǎng)交換路徑封裝成MAC幀格式數(shù)據(jù)報交換方式MACA以太網(wǎng)終端APSTNModem終端B56566767電話號碼唯一標識結(jié)點通過呼叫過程建立點對點語音信道封裝成PPP幀，無需結(jié)點的地址信息電路交換方式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概述9

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：是將同構(gòu)或異構(gòu)（網(wǎng)絡(luò)類型、實現(xiàn)技術(shù)、通信協(xié)議、體系結(jié)構(gòu)等不同）網(wǎng)絡(luò)通過互聯(lián)設(shè)備連接起來，以構(gòu)成規(guī)模更大的網(wǎng)絡(luò)路由器實現(xiàn)不同類型網(wǎng)絡(luò)互連路由器需要多個連接不同類型網(wǎng)絡(luò)的接口終端與路由器接口之間通信由不同傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)路由器實現(xiàn)傳輸路徑的選擇和兩種不同幀格式之間的轉(zhuǎn)換MACR68686767路由器MACA以太網(wǎng)終端APSTNModem終端B56566767網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概述10

互聯(lián)層次劃分：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分別屬于不同的層次，因此網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)存在互聯(lián)層次的問題，可劃分為：物理層互聯(lián)、數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)、高層互聯(lián)應(yīng)用系統(tǒng)級網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，若主機系統(tǒng)和接入網(wǎng)絡(luò)使用不同的協(xié)議，需要使用網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)不同協(xié)議的之間的轉(zhuǎn)換現(xiàn)在把路由器也叫作網(wǎng)關(guān)，不涉及協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實質(zhì)是一個網(wǎng)絡(luò)通向另一個網(wǎng)絡(luò)的IP地址。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式不同，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備也不相同，并且與實際的應(yīng)用系統(tǒng)無關(guān)IP協(xié)議簡介11

為什么認為IP協(xié)議是最為核心的協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間連接通信的規(guī)則和方法就是網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）網(wǎng)絡(luò)層中與IP協(xié)議配套使用的協(xié)議有4個：IP協(xié)議處于中心位置，其中ARP和RARP在IP的下面，因為IP經(jīng)常要使用這兩個協(xié)議。ICMP和IGMP在IP協(xié)議的上面，因為它們要使用IP協(xié)議12

IP協(xié)議具有什么特點實現(xiàn)簡單：無連接、不可靠的服務(wù)協(xié)議，提供“盡力而為（Best-Effort）”的服務(wù)采用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)方式實現(xiàn)點到點之間的數(shù)據(jù)傳輸IP協(xié)議通過IP分組的有效定義，尤其是IP尋址模式，將各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物理層和數(shù)據(jù)鏈路的差異統(tǒng)一在IP之下，提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的能力路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主機A1234丟失數(shù)據(jù)包可能選擇不同路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包未按序到達IP協(xié)議簡介13

IP協(xié)議簡介—IP地址和MAC地址有了MAC地址可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中主機之間相互通信，為什么還需要IP地址MAC地址不能反映特定計算機的位置關(guān)系，存在尋址效率低下的問題不同網(wǎng)絡(luò)的MAC地址長度，表示方法等不同，并且有些主機根本就不使用MAC地址，存在不方便使用的問題如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大，一是采用廣播的通信方式，其嚴重性是可想而知，網(wǎng)絡(luò)肯定是無法工作；而讓交換機記住所有終端的MAC地址，存儲資源的占有量十分巨大，即便是可行，查詢速度也不堪忍受14

IP協(xié)議簡介—IP地址和MAC地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程舉例IPAMACR68686767終端AMACA終端B56566767路由器R1以太網(wǎng)PSTNModemIPR11IPBIPR12目的地第一跳IPB

IPR11目的地下一跳IPB直接MACAMACR數(shù)據(jù)IPBIPAMAC幀控制字段IP分組數(shù)據(jù)IPBIPAPPP幀IP分組逐跳轉(zhuǎn)發(fā)：每一跳根據(jù)IP分組上的目的地址確定下一跳，每一跳只負責(zé)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱惶琁P分組在傳輸中始終不變將IP分組（含有源和目的IP地址）數(shù)據(jù)封裝成MAC幀或PPP幀由實際的傳輸網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)從當(dāng)前跳傳輸?shù)较乱惶鳬P分組經(jīng)過不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸時，路由器需封裝成傳輸網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)格式（執(zhí)行接收→解封裝→重新封裝→發(fā)送）15

IP協(xié)議簡介—IP地址和MAC地址IP地址（類似于通信地址），網(wǎng)絡(luò)層上使用的地址，是一種可配置的（服務(wù)商提供）、層次化的編址MAC地址（類似于人的姓名），數(shù)據(jù)鏈路層上使用的地址，是一種靜態(tài)的（網(wǎng)卡內(nèi)置）、非結(jié)構(gòu)化的編址IP地址和MAC地址之間的聯(lián)系：IP地址屏蔽了下層網(wǎng)絡(luò)的物理地址而非替代。物理地址是必不可少的，因為只有通過物理地址才能找到節(jié)點設(shè)備的接口，將數(shù)據(jù)最終送到物理設(shè)備的接口上ARP協(xié)議16

問題：主機或路由器怎樣知道應(yīng)當(dāng)在以太網(wǎng)幀的首部填入什么樣的MAC地址當(dāng)前節(jié)點A要將數(shù)據(jù)發(fā)送給下一跳節(jié)點B，只有它們的IP地址信息是不夠的，交換機是不能識別IP數(shù)據(jù)包的，因此需要將IP數(shù)據(jù)包封裝成幀在將IP數(shù)據(jù)報封裝成以太網(wǎng)幀前，必須先獲取連接在同一廣播域上的當(dāng)前節(jié)點A和下一跳節(jié)點B的MAC地址，當(dāng)前節(jié)點A的MAC地址可以直接從安裝的網(wǎng)卡中讀取問題是如何知道下一跳節(jié)點的IP地址的前提下如何獲取下一跳節(jié)點的MAC地址，這正是ARP的作用ARP作用ARP協(xié)議17

ARP作用ARP協(xié)議的基本功能就是通過目標設(shè)備的IP地址，查詢目標設(shè)備的MAC地址，以保證通信的順利進行，更為簡單的功能描述是….交換機局域網(wǎng)內(nèi)利用MAC進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)中一個主機和另一個主機進行直接通信，必須要知道目標主機的MAC地址路由器各網(wǎng)絡(luò)間利用IP地址進行尋址轉(zhuǎn)發(fā)ARP協(xié)議18

ARP的工作過程ARP是借助ARP請求與ARP響應(yīng)兩種類型的包確定MAC地址的IP：172.16.1.1IP：172.16.1.2IP：172.16.1.3主機A主機B主機C希望與主機B進行通信A發(fā)送ARP廣播包詢問B的MAC地址C收到后丟棄此包B收到后將主機A的MAC地址收藏，并給回應(yīng)告訴A，自己的MAC地址交換機廣播該ARP數(shù)據(jù)包交換機ARP協(xié)議19

ARP的工作過程２．由于是廣播地址，網(wǎng)絡(luò)中的所有終端都接收請求幀，根據(jù)請求幀中給出的IP地址確定自己是否是目的終端。目的終端回復(fù)MAC地址FCS數(shù)據(jù)IPAMACAIPBMACBARPMACBMACA單播目的MAC地址源MAC地址１．終端A廣播ARP請求幀，請求幀中給出終端B的IP地址FCS數(shù)據(jù)IPAMACAIPB?ARPMACAFF-FF-FF-FF-FF-FFARP緩存區(qū)IPAMACAARP緩存區(qū)IPBMACB終端AIPAMACA服務(wù)器BIPBMACB以太網(wǎng)ARP協(xié)議20

ARP的工作過程進入DOS命令行界面arp命令格式及參數(shù)如下：

格式：arp[參數(shù)][主機IP地址][MAC地址]

參數(shù)：

-a：顯示本機與該接口相關(guān)的arp緩存項。 -s：向arp緩存中人工加入一條靜態(tài)項目。 -d：刪除一條靜態(tài)項目。

運行實例：

ARP協(xié)議21

ARP的應(yīng)用方式ARP地址查詢完成后，交換機將利用這一MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)IP：172.16.1.1IP：172.16.1.2IP：172.16.1.3主機A主機B主機C希望與主機B進行通信在數(shù)據(jù)鏈路層封裝主機B的MACB收到后將主機A的MAC地址收藏，并給回應(yīng)告訴A，自己的MAC地址交換機利用MAC地址找到轉(zhuǎn)發(fā)端口交換機ARP協(xié)議22

ARP協(xié)議應(yīng)用值得注意的幾個問題ARP只能在同一個廣播域內(nèi)作用，意味著下一跳和當(dāng)前結(jié)點必須屬于同一個廣播域ARP的另一個作用是：測試IP地址是否重復(fù)ARP特有的工作機制（廣播和任何終端都可以偽造用于地址解析的以太網(wǎng)幀隨時可以進行發(fā)送）可能引發(fā)一些安全問題2層廣播幀是不能被三層設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的，如果目的主機和源主機不在同一LAN（廣播域）中，怎么實現(xiàn)ARP的解析功能采用代理ARP的路由器可將ARP請求轉(zhuǎn)發(fā)給鄰近的網(wǎng)段。兩個以上網(wǎng)段的節(jié)點之間可以像在同一個網(wǎng)段中一樣進行通信。IP：172.16.1.2IP：172.16.2.1希望解析主機172.16.1.3的MAC地址發(fā)現(xiàn)解析的地址與主機A在同一網(wǎng)絡(luò)，丟棄該包路由器希望解析主機B的MAC地址主機B和A不在同一網(wǎng)絡(luò)。但路由器知道B在哪，于是給A響應(yīng)自己的MAC地址，但IP地址仍然是B的主機A主機BIP：172.16.1.1ARP協(xié)議23

ARP的操作進入DOS命令行界面查看IP地址和MAC地址的映射關(guān)系，執(zhí)行arp-a。將IP地址和MAC地址靜態(tài)綁定，執(zhí)行arp-s157.55.85.21200-aa-00-62-c6-09刪除IP地址和MAC地址的靜態(tài)綁定關(guān)系，執(zhí)行arp–d*如果ARP表中沒有映射關(guān)系或者映射關(guān)系不對，會造成斷網(wǎng)C:\>arp-a接口:192.168.212.111---0xbInternet地址物理地址類型

192.168.212.100-00-5e-00-01-fb動態(tài)

192.168.212.200-1c-25-dc-2e-61動態(tài)

192.168.212.300-16-36-bc-8a-76動態(tài)

192.168.212.4ec-a8-6b-8a-1c-ab動態(tài)

192.168.212.8d4-3d-7e-d0-e6-63動態(tài)

192.168.212.900-21-97-c2-51-b9動態(tài)ARP協(xié)議24

ARP的應(yīng)用方式ARP地址查詢完成后，交換機將利用這一MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)IP：172.16.1.1IP：172.16.1.2IP：172.16.1.3主機A主機B主機C希望與主機B進行通信在數(shù)據(jù)鏈路層封裝主機B的MACB收到后將主機A的MAC地址收藏，并給回應(yīng)告訴A，自己的MAC地址交換機利用MAC地址找到轉(zhuǎn)發(fā)端口交換機ICMP協(xié)議25

ICMP用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息，控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機是否可達、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層IP面向無連接的不可靠盡力而為傳輸錯誤是難免的是否順利到達目標主機，無法判斷ICMPICMP協(xié)議26

可以獲得網(wǎng)絡(luò)是否正常、設(shè)置是否有誤以及設(shè)備有何異常等信息，從而便于進行網(wǎng)絡(luò)上的問題診斷。錯誤診斷查詢服務(wù)擁塞控制路徑控制ICMP發(fā)送數(shù)據(jù)給主機B路由器B發(fā)現(xiàn)沒有到達主機B的路由信息，因此丟棄該包。返回主機不可達的ICMP報文路由器A路由器BICMP數(shù)據(jù)包主機A主機BInternetICMP協(xié)議27

ICMP報文類型

ICMP消息分為兩類：一類是ICMP差錯控制報文，即通知出錯原因的錯誤消息，另一類是ICMP詢問報文，即用于診斷的查詢消息。ICMP報文種類類型內(nèi)

容差錯報告報文3目標不可達4源點抑制5重定向或改變路由9路由器公告10路由器請求11超時需要注意的是：ICMP報文不會直接傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層，需要將其封裝成IP數(shù)據(jù)報后傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層，也就是說ICMP協(xié)議不能脫離IP協(xié)議而獨立存在ICMP協(xié)議28

ICMP的典型應(yīng)用—ping命令ping命令就是利用回應(yīng)請求／應(yīng)答ICMP報文來測試目的主機或路由器的可達性?？蓹z測的信息：遠程設(shè)備是否可用包(packet)的丟失情況與遠程主機通信的來回旅程的延遲目的設(shè)備的操作系統(tǒng)源與目的之間三層設(shè)備的數(shù)目pingC:\Users\jier>ping210.29.224.21正在Ping210.29.224.21具有32字節(jié)的數(shù)據(jù):來自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時間=20msTTL=48來自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時間=14msTTL=48來自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時間=18msTTL=48來自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時間=27msTTL=48Pingstatisticsfor192.168.224.21:Packets:Sent=4,Received=4,Lost=0(0%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=0ms,Maximum=1ms,Average=0msICMP協(xié)議29

ICMP的典型應(yīng)用—ping命令ping是如何工作的在超時前收到說明可達路由器A路由器B主機A主機BechorequestechoreplyPing的命令格式如下：ping[-t][-a][-ncount][-llength]{-jcomputer-list]}[-wtimeout]target-name選項選項含義-t連續(xù)發(fā)送和接收回送請求和應(yīng)答ICMP報文直到手動停止(CTR+Break：查看統(tǒng)計信息，CTR+C：停止ping命令)-a將IP地址解析為主機名-nCount發(fā)送回送請求ICMP報文的數(shù)量-lSize發(fā)送探測數(shù)據(jù)包的大小(默認值為32Byte)-f不能分片(默認為允許分片)-iTTL指定生存周期-wTimeout指定等待每個回送應(yīng)答的超時時間(以ms為單位，默認值為1000)ICMP協(xié)議30

ICMP的典型應(yīng)用—tracert命令實現(xiàn)路由跟蹤tracert可以顯示出由執(zhí)行程序的主機到達特定主機之前歷經(jīng)多少路由器，確定數(shù)據(jù)包為到達目的地所必須經(jīng)過的有關(guān)路徑，并指明哪個路由器在浪費時間。發(fā)送TTL為1的報文路由器A路由器B主機A主機B發(fā)送TTL為2的報文C:\WINDOWS>tracert-d172.16.2.65

Tracingrouteto172.16.2.65overamaximumof30hops:

1

<10ms

<10ms

<10ms

172.16.2.65

Tracecomplete.

ICMP協(xié)議31

ICMP的典型應(yīng)用實現(xiàn)路由跟蹤tracert命令格式及常見參數(shù)如下：格式：tracert[參數(shù)1][參數(shù)2]目標主機參數(shù)： -d：不解析目標主機地址。 -h：指定跟蹤的最大路由數(shù)，即經(jīng)過的最多主機數(shù)。 -j：指定松散的源路由表。 -w：以毫秒為單位指定每個應(yīng)答的超時時間。課堂練習(xí)32

一、填空題

1．從網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的層次上看，主要有__________、__________和__________，分別使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為__________、__________和__________。

2．網(wǎng)絡(luò)層上使用的常見協(xié)議有__________、__________、__________和__________。

3．ICMP報文可以分為__________和__________。

4．ARP充分利用了以太網(wǎng)的__________，將IP地址與MAC進行動態(tài)聯(lián)編。二、選擇題1.( )協(xié)議負責(zé)將IP地址轉(zhuǎn)換成MAC地址．A．TCP B．ARP C．UDP D．RARP2.IP協(xié)議提供的服務(wù)是（ ）。A．可靠服務(wù) B．有確認的服務(wù) C．不可靠無連接數(shù)據(jù)報服務(wù) D．以上都不對課堂練習(xí)33

二、選擇題3.ping命令就是利用（）協(xié)議來測試網(wǎng)絡(luò)的連通性。A．TCP B．ICMP C．ARP D．IP4.刪除ARP表項可以通過（）命令進行。A．a(chǎn)rp-a B．a(chǎn)rp-s C．a(chǎn)rp-t D．a(chǎn)rp–d三、判斷題1．主機名與IP地址之間的轉(zhuǎn)換是通過ARP實現(xiàn)的。（ ）

2．ICMP報文封裝在IP包的數(shù)據(jù)部分。（ ）

3．IP提供的是一種可靠的、盡力而為的服務(wù)。（ ）

4．協(xié)議是“水平”的，服務(wù)是“垂直”的，協(xié)議是在相鄰上下層之間起作用的。（

）謝謝！擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信36

主題二：IP數(shù)據(jù)包格式學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1. 理解IP數(shù)據(jù)包的格式。2. 掌握IP數(shù)據(jù)包分片原理。1. 通過采用剝洋蔥的方式揭開IP數(shù)據(jù)包神秘的面紗，引導(dǎo)學(xué)生建立“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的哲學(xué)思維。素質(zhì)目標能力目標1. 能夠捕獲與分析IP數(shù)據(jù)包。課前評估39

1．IP網(wǎng)絡(luò)中不允許兩個節(jié)點有相同的IP地址，網(wǎng)絡(luò)中使用__________機制來檢測這一沖突。當(dāng)對終端分配了IP地址后，終端可以通過__________測試廣播域中是否存在具有相同地址的終端。__________廣播一個ARP請求幀，該ARP請求幀中的源終端地址為__________，表明是未知地址，下一跳地址是終端自身的IP地址。如果源終端接收到響應(yīng)幀，意味著廣播域中已經(jīng)有終端使用了該IP地址，終端報錯。2．Ping的主要功能是用來測試網(wǎng)絡(luò)__________。ping命令使用__________協(xié)議的回送請求、回送應(yīng)答?？蛻魴C傳送一個回送請求包給服務(wù)器，服務(wù)器返回一個__________。在默認情況下，ping發(fā)送請求數(shù)據(jù)包的大小為__________B，屏幕上回顯__________個應(yīng)答包。IP數(shù)據(jù)包40

秦始皇統(tǒng)一文字、貨幣、度量衡IP數(shù)據(jù)包的格式求同存異，文化自信IP數(shù)據(jù)報，也叫IP數(shù)據(jù)包，或分組是IP協(xié)議功能的集中體現(xiàn)者掌握了此格式，就等于掌握了IP協(xié)議非常重要，是Internet的核心協(xié)議之一41

IP數(shù)據(jù)包IP數(shù)據(jù)報概述固定部分（20字節(jié)）可變部分首部長度服務(wù)類型標志片偏移生存時間協(xié)議首部檢驗和源地址目的地址可選字段（長度可變）總長度標識版本048161931首部上層數(shù)據(jù)首部二進制位流版本首部長度服務(wù)類型總長度標識目的地址……IP分組：01000100010101010101001001001000110……42

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式版本（version）1表示該數(shù)據(jù)報所使用的IP協(xié)議版本號0100IPv40110IPv6版本（4）43

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式頭長度（IHL）2指明“報頭區(qū)”的長度單位是32bits如：01117報頭區(qū)長度為：7*32bits=224bits=28Bytes頭長度（4）44

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式服務(wù)類型（TOS）3區(qū)分不同的服務(wù)種類，對傳輸速度及可靠性等方面加以控制優(yōu)先級可靠性吞吐量延遲TOS（8）45

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式總長度（TotalLength）4定義了報文總長，包含首部和數(shù)據(jù)，單位：32字節(jié)。20~65,535總長度（16）46

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式標識符（Identification）5讓目標主機確定一個新到達的分段屬于哪一個數(shù)據(jù)報。同一個數(shù)據(jù)報的所有分段包含相同的Identification值標識（16）47

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式標志位（Flags）6用于控制和識別分片。0DFMFDF=0時才允許分片MF為1表示后面還有分片MF為0表示最后一個分片標志（3）48

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式片偏移（FragmentOffset）7指明了每個分片相對于原始報文開頭的偏移量，以8字節(jié)作單位分片1分片2分片3片偏移（13）49

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式存活時間（TTL）8避免報文在網(wǎng)絡(luò)中永遠存在。最大的生存期為255秒TTL（8）50

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式協(xié)議（Protocol）9定義了該報文數(shù)據(jù)區(qū)使用的協(xié)議協(xié)議字段值協(xié)議類型1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF協(xié)議（8）51

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式校驗和（HeaderChecksum）10只檢驗數(shù)據(jù)報的首部部分（報頭區(qū)），不包括數(shù)據(jù)部分（數(shù)據(jù)區(qū)）數(shù)據(jù)區(qū)的錯誤留待上層協(xié)議處理校驗和（16）52

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式源、目的IP地址11源IP地址是報文的發(fā)送端的地址，

目的IP地址是報文接收端的地址。源IP發(fā)送端接收端目的IP源IP地址（32）目的IP地址（32）53

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式選項12選項字段用來支持排錯、測量以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。選項（0or32ifany）54

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式數(shù)據(jù)（Data）13數(shù)據(jù)字段內(nèi)容是上層所封裝的完整數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)55

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式01000101010101010101001001001000110……4IPv45報頭長度5*4=20Byte版本（4）頭長度（4）TOS（8）總長度（16）標識（16）標志（3）片偏移（13）TTL（8）協(xié)議（8）校驗和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）選項（0or32ifany）數(shù)據(jù)bit0bit31報頭區(qū)20-60Bytes56

IP數(shù)據(jù)包IP報文格式MTU：每種網(wǎng)絡(luò)都規(guī)定了一個幀最多能夠容納的數(shù)據(jù)量，這一限制稱為最大傳輸單元。數(shù)據(jù)報的總長度一定不能超過下層的數(shù)據(jù)鏈路層的MTU值，否則無法傳輸網(wǎng)絡(luò)類型MTU（字節(jié)）總長度（字節(jié)，含F(xiàn)CS）IP網(wǎng)絡(luò)65535——IPoverATM9180——PPP（Default）1500——以太網(wǎng)15001518IEEE802.4TokenBus81668191IEEE802.5TokenRing44644508PPPoE1492——FDDI4352450057

IP數(shù)據(jù)包分片與重組網(wǎng)絡(luò)中不同網(wǎng)絡(luò)的MTU各不相同，經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點后需要進行分片F(xiàn)DDIMTU=4352以太網(wǎng)MTU=1500發(fā)送端設(shè)置一個唯一的標識符發(fā)送數(shù)據(jù)路由器負責(zé)進行分片處理。接收端利用標識符及片偏移字段進行重組。數(shù)據(jù)IP首部433220各分片具有相同的標識符數(shù)據(jù)IP首部148020數(shù)據(jù)IP首部148020數(shù)據(jù)IP首部13722058

IP數(shù)據(jù)包分片與重組經(jīng)過分片之后的IP數(shù)據(jù)報在被重組的時候，只能由目標主機進行，路由器雖然做分片但不會進行重組版本（4）頭長度（4）TOS（8）總長度（16）標識（16）標志（3）片偏移（13）TTL（8）協(xié)議（8）校驗和（16）源IP地址（32）目的IP地址（32）選項（0or32ifany）數(shù)據(jù)bit0bit31分片1IP首部分片2IP首部分片3IP首部分片1數(shù)據(jù)

分片2數(shù)據(jù)分片3數(shù)據(jù)FDDIMTU=4352以太網(wǎng)MTU=1500思考59

IP數(shù)據(jù)包分片與重組（2）確定分片后數(shù)據(jù)報片的偏移量：滿足L+20≤1500（MTU）且L能被8整除兩個條件的最大值IP首部數(shù)據(jù)1480BIP首部1480BIP首部1040BIP首部0148029604000B20B數(shù)據(jù)片1數(shù)據(jù)片2數(shù)據(jù)片3L≤1480，這里取1480；且1480/8=185,能被8整除，與MTU非常接近另外4000/1480=2.7，取整后為3，也即原始數(shù)據(jù)分為3個報片，長度分別為1480B、1480B、1040B（1）確定分片后數(shù)據(jù)報片長度方法：由每個分片的起始位置決定，如數(shù)據(jù)報片1的起始位置為0，故數(shù)據(jù)報片1的偏移量為0/8=0，其它報片類似處理片偏移0/8=0片偏移1480/8=185片偏移2960/8=370（3）確定分片后數(shù)據(jù)報片標識字段：隨機產(chǎn)生，但一個IP數(shù)據(jù)報分片后，每一個分片的標識值是一樣的（4）確定分片后數(shù)據(jù)報片標志字段：除最后一個分片的MF=0，其它分片的MF=1；DF位均為0，表示還可以繼續(xù)分片60

IP數(shù)據(jù)包分片與重組操作舉例各種數(shù)據(jù)報的首部中與分片有關(guān)字段中的數(shù)值匯總數(shù)據(jù)報總長度標識MFDF片偏移原始數(shù)據(jù)報402013579000數(shù)據(jù)報片1150013579100數(shù)據(jù)報片215001357910185數(shù)據(jù)報片31500135790037061

IP數(shù)據(jù)包分片與重組操作舉例課堂練習(xí)62

一、填空題1．IP報頭長度字段的值為10，代表IP報頭長度為__________Bytes。2．以太網(wǎng)的MTU為__________Bytes。二、選擇題1．在IP數(shù)據(jù)報報文中，標識、標志、片偏移3個字段是與控制（）有關(guān)。

A．生存周期 B．分片與重組 C．封裝 D．服務(wù)類型2．當(dāng)數(shù)據(jù)報到達目的網(wǎng)絡(luò)后，要傳送到目的主機，需要知道IP地址對應(yīng)的（）。

A．邏輯地址 B．動態(tài)地址 C．域名 D．物理地址課堂練習(xí)63

二、選擇題3．在IP首部的字段中，與分片和重組無關(guān)的字段是（）。

A．總長度B．標識C．標志D．片偏移4．以下關(guān)于IP分組的分片與重組的描述中，錯誤的是（）。

A．IP分組頭中與分片和重組相關(guān)的字段是：標識、標志與片偏移

B．IP分組規(guī)定的最大長度為65535字節(jié)

C．以太網(wǎng)的MTU為1500字節(jié)

D．片偏移的單位是4字節(jié)課堂練習(xí)64

三、判斷題

1．IP報頭長度字段的值為12，則IP報頭長度為48字節(jié)。（ ）

2．在IP數(shù)據(jù)報的傳遞過程中，IP數(shù)據(jù)報報頭中保持不變的域包括標識和目的地址。（ ）

3．IP分組中的檢驗字段檢查范圍是整個IP分組。（ ）

4．IP數(shù)據(jù)報總長度的最大值為65536字節(jié)。（ ）謝謝！擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信67

主題三：定長子網(wǎng)掩碼劃分方法學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1. 了解劃分子網(wǎng)的優(yōu)點。掌握劃分子網(wǎng)的概念。理解子網(wǎng)掩碼的作用。掌握劃分子網(wǎng)的原理1. 通過定長子網(wǎng)掩碼劃分方法的介紹，使學(xué)生認識到使用科學(xué)的方法帶來的價值，樹立“理論聯(lián)系實際”的學(xué)風(fēng)。素質(zhì)目標能力目標1. 能夠結(jié)合網(wǎng)絡(luò)實際需求規(guī)劃IP地址方案。課前評估70

網(wǎng)絡(luò)管理員還可以通過下面的依據(jù)為設(shè)備和服務(wù)劃分子網(wǎng)：大型樓棟中的各樓層；同公司的各組織單位；設(shè)備類型的不同；任何對網(wǎng)絡(luò)有意義的其他劃分，如圖所示。通過以上的介紹，你能說出劃分子網(wǎng)還能帶來其他哪些好處嗎？71

子網(wǎng)：是把單一網(wǎng)絡(luò)劃分為多個物理網(wǎng)絡(luò)，并使用路由器將其互聯(lián)起來劃分子網(wǎng)的概念72

ABC網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號8位24位16位16位24位8位主機號主機號主機號03提高IP地址使用的靈活性02隔離廣播帶來的負面影響01提高IP地址資源的利用率子網(wǎng)劃分原因2ABC三類網(wǎng)絡(luò)中主機數(shù)11677721465534254劃分子網(wǎng)的概念73

借位：從主機最高位開始借位變?yōu)樾碌淖泳W(wǎng)位，剩余部分仍為主機位，使IP地址的格式變?yōu)?6位16位B類IP地址劃分子網(wǎng)16位m位n位+=16位主機號網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號主機號網(wǎng)絡(luò)號主機號16位m位+經(jīng)過劃分后的子網(wǎng)因為其主機數(shù)量減少，已經(jīng)不需要原來那么多位作為主機標識，從而人們可以借用那些多余的主機位作子網(wǎng)標識劃分子網(wǎng)的概念劃分子網(wǎng)引發(fā)的新問題沒有劃分子網(wǎng)前，具有相同網(wǎng)絡(luò)標識的主機之間可以直接進行通信引入劃分子網(wǎng)后，必須具有相同網(wǎng)絡(luò)標識和子網(wǎng)標識的主機之間可以直接通信但問題是：主機或路由器如何區(qū)分一個給定的IP地址是否已被進行了劃分子網(wǎng)舉例：給定一個IP地址123.1.2.3未進行劃分子網(wǎng)，它是一個A類地址，網(wǎng)絡(luò)標識為123.0.0.08位的子網(wǎng)劃分，相當(dāng)于一個B類地址，網(wǎng)絡(luò)標識為123.1.0.016位的子網(wǎng)劃分，相當(dāng)于一個C類地址，網(wǎng)絡(luò)標識為123.1.2.0其它位數(shù)的子網(wǎng)劃分，不能歸納入任何一類IP地址（即劃分子網(wǎng)后，IP地址不再有類別概念，切記）劃分子網(wǎng)的概念74

IP地址未做子網(wǎng)劃分時使用的掩碼稱之為默認掩碼，此時的IP地址叫做有類IP地址為了解決以上問題，人們提出了子網(wǎng)掩碼的概念為了表達方便，在書寫上還可以采用更加簡單的“X.X.X.X/Y”方式來表示IP地址與子網(wǎng)掩碼對。其中，每個X分別表示與IP地址中的一個8位組對應(yīng)的十進制值，而Y表示子網(wǎng)掩碼中與網(wǎng)絡(luò)標識對應(yīng)的位數(shù)舉例—給定一個IP地址192.168.1.203，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224是否子網(wǎng)劃分？

采用的掩碼非默認掩碼（255.255.255.0），所以做了子網(wǎng)劃分子網(wǎng)號借了幾位？簡潔表示形式為192.168.1.203/27，說明網(wǎng)絡(luò)位占27位（其中向原IP地址【C類地址】的主機位【8位】借了3位作為子網(wǎng)位），主機為占5位求該網(wǎng)絡(luò)的主機號和網(wǎng)絡(luò)號？網(wǎng)絡(luò)號：192.169.1.192 和

主機號：0.0.0.111111…11110000…0000111…111網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號主機號子網(wǎng)掩碼的概念幾個概念簡介有類網(wǎng)絡(luò)：也叫主類網(wǎng)絡(luò)或標準網(wǎng)絡(luò)，就是指把IP地址能歸結(jié)到的A類、B類、C類IP，使用的是標準的默認子網(wǎng)掩碼。無類網(wǎng)絡(luò)：相對于有類網(wǎng)絡(luò)，無類網(wǎng)絡(luò)IP地址的掩碼是變長的。在有類網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，拿出一部分主機ID作為子網(wǎng)ID。超網(wǎng)：把多個小網(wǎng)絡(luò)組合成一個大網(wǎng)絡(luò)，稱為超網(wǎng)（SuperNetting），也可以說子網(wǎng)掩碼長度小于相對應(yīng)的有類網(wǎng)絡(luò)的叫超網(wǎng)。子網(wǎng)：有類網(wǎng)絡(luò)劃分成更小后的網(wǎng)絡(luò)，稱為子網(wǎng)（Subnet），也可以說子網(wǎng)掩碼長度大于相對應(yīng)的有類網(wǎng)絡(luò)的叫子網(wǎng)。定長子網(wǎng)掩碼劃分方法76

劃分子網(wǎng)的條件：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的主機數(shù)量未超過所給的某類網(wǎng)絡(luò)可容納的最大主機數(shù)，內(nèi)部要求劃分成若干網(wǎng)段進行管理時確定需要多少個子網(wǎng)：子網(wǎng)數(shù)≤2n-2（個），其中n為向主機位的高位進行借位的數(shù)量確定每個子網(wǎng)容納的最大主機數(shù)：每個子網(wǎng)具有的最大主機數(shù)量≤2m-2（臺）約束條件：若為A類網(wǎng)絡(luò)，n+m=24；若為B類網(wǎng)絡(luò)，n+m=16；若為C類網(wǎng)絡(luò)，n+m=8

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法77

劃分子網(wǎng)舉例參見教材P152-153，例5-3根據(jù)題目要求，列出3個式子定義一個符合網(wǎng)絡(luò)要求的子網(wǎng)掩碼：聯(lián)立求解得n=3，m=5，說明向給定IP地址192.168.10.0的主機位的高位借了3位作為子網(wǎng)位，剩下的5位仍舊作為主機位，從而得出新的子網(wǎng)掩碼長度為24+3=27位，所以子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.224。30≤2m-2n+m=86≤2n-2思考：此式為什么這樣寫？定長子網(wǎng)掩碼劃分方法78

劃分子網(wǎng)舉例經(jīng)過劃分子網(wǎng)后的IP地址的二進制形式可以寫成：11000000.10101000.00001010.xxxyyyyy形式，其中xxx為子網(wǎng)位，yyyyy為主機位，即確定子網(wǎng)標識號：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址的概念，網(wǎng)絡(luò)地址是主機位為0的IP地址，所以主機位yyyyy=00000，而xxx用做子網(wǎng)位后，是一個變化的量，其值為0或1的組合11000000.10101000.00001010.xxxyyyyy網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號主機號11000000.10101000.00001010.0000000011000000.10101000.00001010.11000000.10101000.00001010.11000000.10101000.00001010.11000000.10101000.00001010.11000000.10101000.00001010.11000000.10101000.00001010.11000000.10101000.00001010.00100000010000000110000010000000101000001100000011100000網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號主機號子網(wǎng)地址192.168.10.0

192.168.10.32

192.168.10.64

192.168.10.96

192.168.10.128

192.168.10.160

192.168.10.192

192.168.10.224

分不清究竟是子網(wǎng)地址還是有類網(wǎng)絡(luò)地址，扣除掉與稱為直接廣播地址的特殊地址相沖突，扣除掉這是“子網(wǎng)數(shù)≤2n-2”中要“-2”的原因定長子網(wǎng)掩碼劃分方法79

劃分子網(wǎng)舉例確定每個子網(wǎng)可用主機范圍，此時變化的部分不再是xxx子網(wǎng)位，而是yyyyy主機位子網(wǎng)標識，不能用作主機地址，扣除掉廣播地址，不能用作主機地址，扣除掉這是“每個子網(wǎng)具有的最大主機數(shù)量≤2m-2（臺）”中要“-2”的原因定長子網(wǎng)掩碼劃分方法80

劃分子網(wǎng)舉例確定每個子網(wǎng)可用主機范圍，IP地址利用率討論思考：劃分子網(wǎng)后IP地址資源的利用率是否可以達到100%？IP地址利用率：43.75%IP地址利用率：75%IP地址利用率：21.88%IP地址利用率：37.5%IP地址利用率：6.25%IP地址利用率：93.75%總的IP地址利用率：89/256=34.77%定長子網(wǎng)掩碼劃分方法81

劃分子網(wǎng)舉例對例子的幾點說明從主機號最高位開始借用主機位作為子網(wǎng)位需要對IP地址的哪個或哪些字節(jié)作處理時，應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為二進制形式子網(wǎng)劃分是一個組織內(nèi)部的事情（增加了部署的靈活性）定長子網(wǎng)掩碼劃分方法82

劃分子網(wǎng)舉例劃分子網(wǎng)圖示過程某單位現(xiàn)有70臺計算機需要聯(lián)網(wǎng)，要求每個子網(wǎng)內(nèi)的主機數(shù)量不少于40臺，問使用一個C類網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.0/24如何進行子網(wǎng)劃分定長子網(wǎng)掩碼劃分方法83

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1、IP地址192.168.12.97對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼為255．255．255．224。問該IP地址屬于哪個子網(wǎng)，寫出子網(wǎng)號；該子網(wǎng)可容納的最大主機數(shù)是多少?該子網(wǎng)的廣播地址是多少？ 2、某單位申請到一個才C類IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號為192.168.10.0，現(xiàn)進行子網(wǎng)劃分，根據(jù)實際要求需劃分6個子網(wǎng)。請寫出每個子網(wǎng)掩碼以及第一個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號和主機地址范圍。課堂練習(xí)85

某學(xué)校需要新建兩個網(wǎng)絡(luò)專業(yè)機房，每個機房安置了49臺計算機，使用C類IP地址192.168.1.0/24。為了便于管理，請運用子網(wǎng)劃分技術(shù)，對新建的兩個機房進行IP地址的合理規(guī)劃。完成下表。課堂練習(xí)86

一、填空題1．IP地址199.25.23.56的默認子網(wǎng)掩碼是__________。2．IP地址是兩級層次地址結(jié)構(gòu)，包含__________部分和__________部分。3．一個IP地址192.168.1.5/30，其掩碼采用點分十進制法表示為__________。二、選擇題1．使用子網(wǎng)的主要目的是（）。 A．增加網(wǎng)絡(luò)帶寬

B．增加主機地址的數(shù)量 C．?dāng)U大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 D．合理使用IP地址，避免浪費，便于管理2．把網(wǎng)絡(luò)202.112.78.0劃分為多個子網(wǎng)（子網(wǎng)掩碼是255.255.255.192），則各子網(wǎng)中可用的IP地址總數(shù)是（）。 A．254 B．252 C．64 D．623．以下地址中，不是子網(wǎng)掩碼的是（）。 A．255.255.255.0 B．255.255.0.0 C．255.241.0.0 D．255.255.254.0課堂練習(xí)87

三、判斷題 1．255.255.241.0是一個子網(wǎng)掩碼。（

） 2．子網(wǎng)掩碼可以單獨存在。（

） 3．廣播地址主機位全為0，網(wǎng)絡(luò)地址主機位全為1。（

） 4．在定長劃分出來的子網(wǎng)中，每一個子網(wǎng)所能容納的主機數(shù)量相同。（

）課堂練習(xí)謝謝！擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信90

主題四：變長子網(wǎng)掩碼劃分方法學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1. 了解可變長子網(wǎng)掩碼的使用場合。掌握變長子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)的過程。1. 通過探究變長子網(wǎng)掩碼劃分過程，明確其是定長子網(wǎng)掩碼劃分的繼承并發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)展的眼光看問題。素質(zhì)目標能力目標1. 能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際需求優(yōu)化子網(wǎng)劃分方案。課前評估93

1．大家知道，目前上網(wǎng)的人和物越來越多，必然存在IP地址不夠用的情況，為了提高IP地址的可用性，同時提高網(wǎng)絡(luò)效率和安全性，劃分子網(wǎng)不失為一種臨時性的解決方案，IP地址采用__________、__________和__________三級層次結(jié)構(gòu)。2．定長子網(wǎng)掩碼劃分方法類似于日常生活中將一張正方形紙片對折若干次后的結(jié)果，每個子網(wǎng)使用的子網(wǎng)掩碼都是__________的，每個子網(wǎng)的IP地址數(shù)量是__________，該方法能否節(jié)省IP地址資源？是否可以進一步提高IP地址資源的利用率？請舉例說明。劃分子網(wǎng)舉例對例子的幾點說明從主機號最高位開始借用主機位作為子網(wǎng)位需要對IP地址的哪個或哪些字節(jié)作處理時，應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為二進制形式子網(wǎng)劃分是一個組織內(nèi)部的事情（增加了部署的靈活性）94

變長子網(wǎng)掩碼的基本概念劃分子網(wǎng)舉例劃分子網(wǎng)，IP地址利用率討論思考：劃分子網(wǎng)后IP地址資源的利用率是否可以達到100%？IP地址利用率：43.75%IP地址利用率：75%IP地址利用率：21.88%IP地址利用率：37.5%IP地址利用率：6.25%IP地址利用率：93.75%總的IP地址利用率：89/256=34.77%

一個C類地址192.168.10.0需要劃分成6個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)分別能容納14、24、7、12、2、30臺主機，給出子網(wǎng)掩碼和對應(yīng)的地址空間范圍。95

變長子網(wǎng)掩碼的基本概念如何進一步提高IP地址利用率變長子網(wǎng)掩碼的概念當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中所有子網(wǎng)節(jié)點的數(shù)量相等時，F(xiàn)LSM劃分技術(shù)能最大化地節(jié)約地址。網(wǎng)絡(luò)中不同子網(wǎng)的節(jié)點數(shù)量相差懸殊，采用FLSM的分配方式就會造成IP地址的浪費。FLSM劃分技術(shù)導(dǎo)致“全0”和全“1子網(wǎng)”不能使用，從而浪費了IP地址（現(xiàn)在不是問題）FLSM劃分方法非常缺乏靈活性。

VLSM：根據(jù)不同子網(wǎng)的主機規(guī)模來進行不同位數(shù)的子網(wǎng)劃分，從而會在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)出現(xiàn)不同子網(wǎng)掩碼長度并存的情況96

變長子網(wǎng)掩碼的基本概念如何進一步提高IP地址利用率一個C類地址192.168.10.0需要劃分成6個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)分別能容納14、24、7、12、2、30臺主機，請設(shè)計一個編址方案，滿足上述要求并以最節(jié)約的方式規(guī)劃IP地址。192.168.10.0/24例1.按照30臺主機數(shù)劃分2n-2≥30192.168.10.0000000000000000n=5192.168.10.0/2700100000192.168.10.32/2701000000192.168.10.64/2701100000192.168.10.96/2710000000192.168.10.128/2710100000192.168.10.160/2711000000192.168.10.192/2711100000192.168.10.224/2730臺主機使用24臺主機使用其他網(wǎng)絡(luò)使用其他網(wǎng)絡(luò)使用其他網(wǎng)絡(luò)使用其他網(wǎng)絡(luò)使用其他網(wǎng)絡(luò)使用其他網(wǎng)絡(luò)使用2.按照14臺主機數(shù)劃分2n-2≥14n=4192.168.10.01000000192.168.10.64/2801010000192.168.10.80/2814臺主機使用12臺主機使用3.按照7臺主機數(shù)劃分2n-2≥7n=4192.168.10.01100000192.168.10.96/2801110000192.168.10.112/287臺主機使用其他網(wǎng)絡(luò)使用4.按照2臺主機數(shù)劃分2n-2≥2n=2192.168.10.01110000192.168.10.112/3001110100192.168.10.116/302臺主機使用其他網(wǎng)絡(luò)使用01111000192.168.10.120/3001111100192.168.10.124/30其他網(wǎng)絡(luò)使用其他網(wǎng)絡(luò)使用如何進一步提高IP地址利用率變長子網(wǎng)掩碼劃分IP地址利用率討論總共浪費掉的IP地址數(shù)量為：2+8+2+4+9+2+2+2+2+4*2=39，所以IP地址的利用率為（256-39）/256=85%，比FLSM劃分子網(wǎng)的方法提高了50%。98

變長子網(wǎng)掩碼的基本概念課堂練習(xí)路由器B路由器AInternet3樓：54個IP2樓：101個IP2個IP可變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）：各子網(wǎng)主機規(guī)模不一致的情況，允許在同一網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)使用不同長度子網(wǎng)掩碼。192.168.1.0/24例192.168.1.000000001.按照2樓主機數(shù)劃分2n-2≥101n=7192.168.1.0/25192.168.1.128/25100000002樓使用其他網(wǎng)絡(luò)使用2.按照3樓主機數(shù)劃分2n-2≥54n=6192.168.1.1000000011000000192.168.1.128/26192.168.1.192/263樓使用其他網(wǎng)絡(luò)使用3.為路由器之間網(wǎng)絡(luò)劃分2n-2≥2n=2192.168.1.11000000192.168.1.192/30路由器之間使用99

100

全局地址也就是可以在公網(wǎng)上（Internet）使用的地址，必須是唯一的。路由器A路由器C路由器BInternet10.1.0.0/810.1.1.0/810.1.2.0/810.1.4.0/810.1.5.0/810.1.5.0/8邊界路由器私有地址全局地址網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)101

目的地址：112.16.1.2主機A主機B主機C11.0.0.2112.16.1.2112.16.1.2路由器A發(fā)給誰呢？全局地址也就是可以在公網(wǎng)上（Internet）使用的地址，必須是唯一的。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，IP地址不足的問題日趨顯著。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)102

私有地址包含了A類、B類和C類三類地址空間中的3個小部分IP地址類別私有地址范圍A類10.0.0.0～10.255.255.255B類172.16.0.0～172.31.255.255C類192.168.0.0～192.168.255.255舉例：以下哪些地址屬于私有地址？10.1.1.1172.32.1.2192.168.1.2192.168.100.1網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)103

私有地址暫時解決了地址短缺問題，它可以在不同的局域網(wǎng)中重復(fù)使用主機A主機B主機C主機D主機E172.16.1.2172.16.1.3172.16.1.2172.16.1.3路由器A路由器B路由器C11.0.0.222.1.1.133.1.1.1公網(wǎng)中使用全局地址私網(wǎng)內(nèi)使用私有地址通過NAT將私網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址全局IP地址要在整個互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)保持唯一性，但私有地址不需要，只要在同一個私網(wǎng)中保證唯一即可網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)公網(wǎng)IP+端口號104

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)105

一、填空題1．當(dāng)IP地址為210.198.45.60，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.240時，其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址是__________，廣播地址是__________。2．將A類、B類、C類的私有IP地址使用前綴表示法來表示，分別為__________、__________和__________。3．NAT是將__________轉(zhuǎn)化或翻譯為__________的過程。二、選擇題1．IP地址200.200.8.68/24的網(wǎng)絡(luò)地址是（）。A．200.200.8.0 B．200.200.8.32 C．200.200.8.64 D．200.200.8.652．把網(wǎng)絡(luò)202.112.78.0劃分為多個子網(wǎng)后，子網(wǎng)掩碼是255.225.255.192，則各子網(wǎng)中的可用主機數(shù)是（）。A．254 B．252 C．64 D．62課堂練習(xí)106

二、選擇題3．某公司申請到一個C類IP地址，但要連接6個分部，最大的分部有26臺計算機，則子網(wǎng)掩碼應(yīng)設(shè)為（）。A．255.255.255.0 B．255.255.255.128 C．255.255.255.192 D．255.255.255.224課堂練習(xí)107

三、判斷題 1．使用變長子網(wǎng)掩碼劃分方法可以使IP地址的利用率達到100%。 （）2．變長子網(wǎng)掩碼劃分出來的所有子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼相同。 （）

3．192.168.1.0/24使用掩碼255.255.255.240劃分子網(wǎng)，其可用子網(wǎng)數(shù)為14。 （）4．172.16.10.32/24代表的是一個網(wǎng)絡(luò)地址。 （）課堂練習(xí)108

四、簡答題 1．子網(wǎng)掩碼255.255.255.0代表什么意思？如果某一網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.128，那么該網(wǎng)絡(luò)能夠連接多少臺主機？ 2．某公司有工程部、市場部、財務(wù)部和辦公室四個部門，每個部門分別需要5、17、28和40臺計算機。假設(shè)使用C類網(wǎng)絡(luò)地址192.168.161.0，請運用子網(wǎng)劃分技術(shù)對公司IP地址進行合理的規(guī)劃。需要劃分多少個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)擁有的IP地址數(shù)是多少？子網(wǎng)掩碼是多少？各部門網(wǎng)絡(luò)中的主機IP地址范圍？每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址是是多少？課堂練習(xí)謝謝！擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課前回顧課前回顧1．理論上，IPv4最多有__________億個地址。__________、__________和__________對放緩IPv4地址空間的耗盡起了不可或缺的作用。在萬物互聯(lián)時代，交互對象關(guān)系正在經(jīng)歷從人與人到人與物到物與物的深刻變化，因此，當(dāng)今的Internet設(shè)備不僅僅只有計算機、平板電腦和智能手機，還有嵌入通信與計算功能設(shè)備，甚至包括安裝有傳感器和Internet預(yù)留裝置的設(shè)備如汽車、家用器械以及自然生態(tài)系統(tǒng)等一切事物。IPv4地址空間已經(jīng)無法滿足巨大聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的需求。2．到目前為止，全球IPv4地址空間已耗盡。考慮到Internet用戶數(shù)量的不斷增加、有限的IPv4地址空間和萬物互聯(lián)等問題，是時候向IPv6地址過渡了。IPv6地址不但擁有更大的__________位地址空間，提供__________個地址，還修復(fù)了IPv4的一些限制，如__________和__________等，并開發(fā)了額外的增強功能。需要注意的是，過渡到IPv6不是一朝一夕可以完成的，因此，IPv4和IPv6共存會花費數(shù)年時間。學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信113

主題五：IPv6地址學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標了解IPv6地址的基本概念。掌握IPv6地址的表示方法。通過分析IPv4地址必然向IPv6地址演化的本質(zhì)原因，幫助學(xué)生認識事物發(fā)展的基本規(guī)律，建立對“量變到質(zhì)變”的正確認知。素質(zhì)目標能力目標能夠在終端、中間設(shè)備上配置IPv6地址。IPv6簡介116

IPv4地址出現(xiàn)短缺IPv4電信網(wǎng)絡(luò)電視網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)03NAT02CIDR01子網(wǎng)劃分IPv6IPv6特點117

1巨大的地址空間IPv6的地址長度為128位3支持即插即用功能沒有DHCP服務(wù)器也可以實現(xiàn)自動分配IP地址5提供網(wǎng)路歐服務(wù)質(zhì)量能力2性能提升簡化首部結(jié)構(gòu)，減輕路由器負荷4采用認證與加密功能集成了IPSec用于網(wǎng)絡(luò)層的認證與加密IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元118

IPV6包含兩部分，由固定首部和有效載荷組成。IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元119

（1）版本（Version）占4位指明了協(xié)議的版本IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元120

（2）通信量類（TrafficClass）占8位區(qū)分不同的IPv6數(shù)據(jù)報的類別或優(yōu)先級IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元121

（3）流標簽（FlowLabel）占20位指明IPV6數(shù)據(jù)報屬于哪一個數(shù)據(jù)流。屬于同一個數(shù)據(jù)流的報文，流標簽的值是相同的IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元122

（4）有效載荷長度（PayloadLength）指明IPv6數(shù)據(jù)報除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴展首部都算在有效載荷之內(nèi)）。IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元123

（5）下一個首部（NextHeader）相當(dāng)于IPv4的協(xié)議字段或可選字段IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元124

（6）跳數(shù)限制（HopLimit）用來防止數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中無限期地存在IPv6協(xié)議數(shù)據(jù)單元125

（7）源地址占128位，即數(shù)據(jù)報的發(fā)送端的IPv6地址。（8）目的地址占128位，即數(shù)據(jù)報的接收端的IPv6地址。IPv6地址表示126

IPv6的地址的長度128位，，IPv6地址一共有2128

個。

表示方法：IPv6使用冒號將IP地址分割成8個16比特的數(shù)組，每個數(shù)組表示成4位十六進制數(shù)。不區(qū)分大小寫IPv6地址表示127

其他表示方法：

（1）壓縮格式：在某些IPv6的地址形式中，很可能包含了長串的“0”。為了書寫方便，可以允許“0”壓縮，即一連串的0用一對冒號來取代。

例：1080:0:0:0:8:8000:200C:417A1080::8:8000:200C:417A一對冒號（::）在一個地址中只能出現(xiàn)一次IPv6地址表示128

其他表示方法：

（2）內(nèi)嵌IPv4的IPv6地址：此時地址常表示為X:X:X:X:X:X:d.d.d.d。

例：0:0:0:0:0:0:218.129.100.10::218.129.100.10前96比特采用冒分十六進制表示，后32比特則使用IPv4的點分十進制表示

其他表示方法：

（3）“地址/前綴長度”表示法：

例：F00D:4598:7304:3210:FEDC:BA98:7654:3210/64表示該地址的前多少位是地址前綴課堂練習(xí)129

一、填空題1．IPv6的地址容量空間為__________。2．IPv6有3種地址類型，分別是__________、__________和__________。3．采用壓縮格式0:0:0:0:0:0:0:0等于__________，這是IPv4中0.0.0.0的等價物，當(dāng)向DHCPv6服務(wù)器請求地址時，源地址就是0:0:0:0:0:0:0:0。0:0:0:0:0:0:0:1等于__________，這是IPv4中127.0.0.1的等價物。課堂練習(xí)130

二、選擇題1．由IPv4升級到IPv6，對OSI參考模型來說是（）進行了更改。 A．網(wǎng)絡(luò)層

B．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層 C．物理層 D．應(yīng)用層2．目前來看，下面關(guān)于IPv4的描述（）項是錯誤的。 A．IPv4地址空間即將耗盡

B．路由表急劇膨脹 C．能夠提供多樣的QoS D．網(wǎng)絡(luò)安全令人擔(dān)憂3．下列關(guān)于IPv6基本報頭中有效載荷長度字段的描述錯誤的是（）。 A．字段長度為16bit B．有效載荷長度不包含基本報頭的長度 C．一個IPv6數(shù)據(jù)報可以容納64KB數(shù)據(jù) D．有效載荷長度包含基本報頭的長度4．下列（）IPv6地址是錯誤地址。A．::FFFF B．::1 C．::1:FFFF D．::1::FFFF課堂練習(xí)131

三、判斷題1．IPv6地址沒有廣播地址。（）2．IPv6協(xié)議不再有分片操作。（）謝謝！擴展網(wǎng)絡(luò)立體空間-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課前回顧課前回顧1．通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道路由器是__________兩個或多個網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)間起__________的作用，通過讀取__________中的網(wǎng)絡(luò)地址，然后決定如何轉(zhuǎn)發(fā)的專用智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。2．在數(shù)據(jù)傳輸過程中會使用到MAC地址和IP地址兩種地址。__________地址用于同一物理或邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信，而__________用于多個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間的通信，其中的一個重要操作是ARP，即在知道下一跳IP地址的前提下，獲取下一跳MAC地址。請分析IP數(shù)據(jù)包在跨網(wǎng)通信的過程中，IP地址與MAC地址是如何發(fā)生變化的？3．回顧IP數(shù)據(jù)包的格式中各個字段的含義，路由器可以互聯(lián)兩個或多個獨立的相同類型和不同類型的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)它收到一個IP分組的前8位是01000010，會選擇丟棄該分組，為什么？課前回顧4．到網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室或借助Internet熟悉路由器的外部特征及其組件，如電源開關(guān)、管理端口、LAN和WAN接口、指示燈、網(wǎng)絡(luò)擴展槽、內(nèi)存擴展槽和USB端口。圖為Cisco1941Series背板示意圖，請識別該路由器的各個組成部分，并回答下列問題。（1）圈出并標記圖中描繪的路由器的電源開關(guān)。（2）圈出并標記管理端口。（3）圈出并標記路由器的LAN接口。圖中路由器有多少個LAN接口，接口的技術(shù)類型是什么？（4）圈出并標記路由器的WAN接口。圖中路由器有多少個WAN接口，接口的技術(shù)類型是什么？學(xué)習(xí)提示12主題：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述、

IP數(shù)據(jù)報格式、

定長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

變長子網(wǎng)掩碼劃分方法、

IPv6地址、

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、

靜態(tài)路由、

動態(tài)路由協(xié)議如何實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)和通信137

主題六：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標理解路由器的組成及其基本組件。掌握路由器的工作原理和路由表的內(nèi)容。掌握路由器的基本配置方式和管理方式。通過分析路由器工作原理，告訴學(xué)生自覺遵守社會秩序的重要性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揚中華民族謙恭禮讓的傳統(tǒng)美德。素質(zhì)目標能力目標能夠描述路由器的物理部件。能夠配置和管理路由器。140

路由器的概念路由器工作在OSI參考模型的第三層，能“讀懂”IP數(shù)據(jù)報中的內(nèi)容在進行網(wǎng)絡(luò)擴展時，不同子網(wǎng)間互聯(lián)時需要路由器

路由器的基本概念路由器主要完成兩項任務(wù)尋徑：指建立和維護路由表的過程，主要由軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)：指把數(shù)據(jù)分組從一個接口轉(zhuǎn)到另一個接口的過