《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課件-第4章

第4章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)基礎(chǔ)知識(shí)4.1網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)技術(shù)4.2IP地址和子網(wǎng)掩碼及子網(wǎng)劃分4.3網(wǎng)絡(luò)尋址路由器4.4IPv6簡(jiǎn)介4.5網(wǎng)絡(luò)測(cè)試常用命令本章小結(jié)

4.1網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)技術(shù)

如圖4.1所示，用一個(gè)集線器(Hub)就可以將數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)連接到一起，使計(jì)算機(jī)之間可以互相通訊。圖4.1簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)連接

一、數(shù)據(jù)封裝—計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)

如圖4.2所示，數(shù)據(jù)報(bào)在被傳送之前，需要被分成一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)段，然后為每個(gè)數(shù)據(jù)段封裝上三個(gè)報(bào)頭(幀報(bào)頭、IP報(bào)頭、TCP報(bào)頭)和一個(gè)報(bào)尾。

被封裝好了報(bào)頭和報(bào)尾的一個(gè)數(shù)據(jù)段，被稱為一個(gè)數(shù)據(jù)幀。

將數(shù)據(jù)分段的目的有兩個(gè)：便于數(shù)據(jù)出錯(cuò)重發(fā)和通信線路的爭(zhēng)用平衡。圖4.2數(shù)據(jù)報(bào)的分段與封裝圖4.2數(shù)據(jù)報(bào)的分段與封裝

二、MAC主機(jī)地址

MAC地址(MediaAccessControlID)是一個(gè)6字節(jié)的地址碼，每塊主機(jī)網(wǎng)卡都有一個(gè)MAC地址，由生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)網(wǎng)卡的時(shí)候固化在網(wǎng)卡的芯片中。

如圖4.3所示的MAC地址00-60-2F-3A-07-BC的高3個(gè)字節(jié)是生產(chǎn)廠家的企業(yè)編碼OUI，例如00-60-2F是思科公司的企業(yè)編碼；低3個(gè)字節(jié)3A-07-BC是隨機(jī)數(shù)。MAC地址以一定概率保證一個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)段里的各臺(tái)主機(jī)的地址唯一。圖4.3MAC地址的結(jié)構(gòu)

三、網(wǎng)絡(luò)適配器—網(wǎng)卡

網(wǎng)卡(NIC，networkinterfacecard)安裝在主機(jī)中，是主機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和從網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)的直接設(shè)備。

網(wǎng)卡通過(guò)插在計(jì)算機(jī)主板上的總線插槽上與計(jì)算機(jī)相連。目前計(jì)算機(jī)有三種總線類型：ISA、EISA和PCI。較新的PC一般都提供PCI插槽。圖4.4所示的網(wǎng)卡就是一塊PCI總線的網(wǎng)卡。圖4.4網(wǎng)卡

網(wǎng)卡的一部分功能在網(wǎng)卡上完成，另外一部分功能在計(jì)算機(jī)里完成。網(wǎng)卡需要在計(jì)算機(jī)上完成的功能的程序稱為網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。Windows2000、WindowsXP搜集了常見(jiàn)的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，當(dāng)把網(wǎng)卡插入PC的總線插槽后，Windows的即插即用功能就會(huì)自動(dòng)配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，非常簡(jiǎn)便?？梢杂糜益I點(diǎn)擊Windows的“網(wǎng)上鄰居”，選擇屬性，在窗口中查看“本地連接”圖標(biāo)。如果在窗口中看不見(jiàn)“本地連接”圖標(biāo)，說(shuō)明Windows找不到這種型號(hào)的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。這時(shí)需要自己安裝驅(qū)動(dòng)程序(網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)在隨網(wǎng)卡一起購(gòu)買的CD或軟盤中)。4.2IP地址和子網(wǎng)掩碼及子網(wǎng)劃分

一、InternetIP地址

與郵政通信一樣，網(wǎng)絡(luò)通信也需要有對(duì)傳輸內(nèi)容進(jìn)行封裝和注明接收者地址的操作。郵政通信的地址結(jié)構(gòu)是有層次的，要分出城市名稱、街道名稱、門牌號(hào)碼和收信人。網(wǎng)絡(luò)通信中的地址也是有層次的，分為網(wǎng)絡(luò)地址、物理地址和端口地址。網(wǎng)絡(luò)地址說(shuō)明目標(biāo)主機(jī)在哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)上；物理地址說(shuō)明目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中哪一臺(tái)主機(jī)是數(shù)據(jù)報(bào)的目標(biāo)主機(jī)；端口地址則指明目標(biāo)主機(jī)中的哪個(gè)應(yīng)用程序接收數(shù)據(jù)報(bào)。

4.2IP地址和子網(wǎng)掩碼及子網(wǎng)劃分

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是靠網(wǎng)絡(luò)地址、物理地址和端口地址的聯(lián)合尋址來(lái)完成數(shù)據(jù)傳送的。缺少其中的任何一個(gè)地址，網(wǎng)絡(luò)都無(wú)法完成尋址。(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通信是一個(gè)例外。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，兩臺(tái)主機(jī)用一條物理線路直接連接，源主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)只會(huì)沿這條物理線路到達(dá)另外那臺(tái)主機(jī)，物理地址就沒(méi)有必要了。)

1.IP地址管理

IP地址是一個(gè)邏輯地址，也稱為虛擬地址，它是由負(fù)責(zé)全球互聯(lián)網(wǎng)名稱與數(shù)字地址分配的機(jī)構(gòu)(ICANN，TheInternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)統(tǒng)一管

理。

在亞太地區(qū)，RIR之下還可以存在一些IR，如國(guó)家級(jí)IR(NIR)，地區(qū)級(jí)IR(LIR)，如圖4.5所示。圖4.5IP地址管理與分配機(jī)構(gòu)

2.IP地址的結(jié)構(gòu)和組成

一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)包含了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)又包含多臺(tái)主機(jī)，所以，互聯(lián)網(wǎng)具有層次結(jié)構(gòu)。與互聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)使用的IP地址也采用層次結(jié)構(gòu)，如圖4.6所示。圖4.6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.IP地址的分類

互聯(lián)網(wǎng)既由少數(shù)大的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，又由許多小的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。因此，設(shè)計(jì)人員必須選擇一個(gè)能滿足大網(wǎng)絡(luò)和小網(wǎng)絡(luò)組合的折中編址方案。此方案將IP地址空間劃分成五類，即A類、B類和C類三個(gè)基本類，以及用于組播傳輸?shù)腄類和保留將來(lái)使用的E類。每類地址各由不同長(zhǎng)度的前綴(網(wǎng)絡(luò)號(hào))和后綴(主機(jī)號(hào))組成。五類IP地址的構(gòu)成情況如圖4.7所示。圖4.7五類IP地址

1)A類IP地址

該類地址適用于大型網(wǎng)絡(luò)，其地址范圍為：

～55。

2)B類IP地址

該類地址適用于中型網(wǎng)絡(luò)，其地址范圍為：

～55。

3)C類IP地址

該類地址適用于小型網(wǎng)絡(luò)，其地址范圍為：

～223.255255.255。

一個(gè)IP地址分為兩部分：網(wǎng)絡(luò)地址碼部分和主機(jī)碼部分。A類IP地址用第一個(gè)字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)地址編碼，后三個(gè)字節(jié)表示主機(jī)編碼。B類地址用第一、二兩個(gè)字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)地址編碼，后兩個(gè)字節(jié)表示主機(jī)編碼。C類地址用前三個(gè)字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)地址編碼，最后一個(gè)字節(jié)表示主機(jī)編碼。如圖4.8所示。圖4.8IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址碼部分和主機(jī)碼部分

A、B、C三類IP地址的區(qū)別如表4.1所示。

4)D類IP地址

該類IP地址格式中的前四位為“1110”，其地址范圍為～55，主要用作多點(diǎn)播送。

5)E類IP地址

該類IP地址格式中的前五位為“11110”，其地址范圍為～55，主要用于科學(xué)研究，同時(shí)為將來(lái)保留。

A、B、C類地址是我們最常用來(lái)為主機(jī)分配的IP地址。D類地址用于組播組的地址標(biāo)識(shí)。E類地址是InternetEngineeringTaskForce(IETF)組織保留的IP地址，用于該組織自己的研究，如圖4.9所示。圖4.9IP地址和分類

【注意】

(1)IP地址特殊的表現(xiàn)形式：HostID全部為0的地址。

(2)直接廣播地址：32位IP地址中主機(jī)地址均為1，即HostID全部為1，表示向指定的網(wǎng)絡(luò)直接廣播。

(3)有限廣播地址：32位IP地址均為1，即55，為本網(wǎng)廣播地址，表示向本網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播(路由器不轉(zhuǎn)發(fā))。

(4)回送地址：用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本地計(jì)算機(jī)間通信的地址，即。

除此之外，TCP/IP協(xié)議另有規(guī)定如下：

●網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的第一字節(jié)不能全部為0。

●主機(jī)標(biāo)識(shí)部分不能全為0，也不能全為1。

●0地址：即泛指所有網(wǎng)，即指任意網(wǎng)絡(luò)。

五類網(wǎng)絡(luò)可擁有的網(wǎng)絡(luò)數(shù)目和主機(jī)數(shù)匯總表，如表4.2所示。

6)私有IP地址

私有IP地址就是專門為構(gòu)建機(jī)構(gòu)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用的地址，也可稱為內(nèi)網(wǎng)或保留地址，不能在Internet上出現(xiàn)。與之對(duì)應(yīng)的是注冊(cè)的公網(wǎng)IP，可以在Internet上使用。IP協(xié)議約定在A、B、C三類地址里分別預(yù)留一部分IP，用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用，其預(yù)留范圍如下：

●A類中：至55；

●B類中：至55；

●C類中：至55。

二、子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼

1.子網(wǎng)技術(shù)

如圖4.10所示，可以在地址中將第3個(gè)字節(jié)挪用出來(lái)表示各個(gè)子網(wǎng)，而不再分配給主機(jī)地址。這樣，我們可以用表示濟(jì)南機(jī)務(wù)段的子網(wǎng)，將分配給太原機(jī)務(wù)段作為該子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址，將分配給蚌埠機(jī)務(wù)段作為長(zhǎng)沙機(jī)務(wù)段子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。于是，網(wǎng)絡(luò)中有、、等子網(wǎng)。圖4.10子網(wǎng)劃分示意圖

1)劃分子網(wǎng)的目的

劃分子網(wǎng)的目的一是有效利用IP地址資源；二是簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理；三是合理分割廣播域。下面通過(guò)三個(gè)例子詳細(xì)說(shuō)明劃分子網(wǎng)的目的。

例4-1如圖4.11所示，左側(cè)網(wǎng)段為，主機(jī)數(shù)可達(dá)65534；右側(cè)網(wǎng)段為，主機(jī)數(shù)可達(dá)一千六百多萬(wàn)。兩端網(wǎng)絡(luò)(不劃分子網(wǎng)情況下)通過(guò)路由器互連，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間通信，但代價(jià)是浪費(fèi)了大量的IP地址資源。(注：在此引用私有IP為例，公網(wǎng)IP與此具有同樣道理。)圖4.11不劃分子網(wǎng)

例4-2為了有效利用IP地址資源，利用路由器具有分割廣播域的功能，我們構(gòu)建如下網(wǎng)絡(luò)，如圖4.12所示。圖4.12用路由器分割網(wǎng)絡(luò)

用路由器分割網(wǎng)絡(luò)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)部署為：由兩個(gè)路由器將一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)劃分為四個(gè)網(wǎng)段，即四個(gè)廣播域。在沒(méi)有子網(wǎng)分割技術(shù)的支持下，這四個(gè)網(wǎng)段內(nèi)部任意兩臺(tái)主機(jī)間都可以實(shí)現(xiàn)相互通信。但是，四個(gè)網(wǎng)段間的相互通信卻無(wú)法正常進(jìn)行。為什么呢？原因見(jiàn)例4-3。

例4-3我們將上一例子中的兩個(gè)網(wǎng)段抽出來(lái)進(jìn)行分析，如圖4.13所示。圖4.13劃分子網(wǎng)(無(wú)子網(wǎng)技術(shù)支持)

2)子網(wǎng)的編址方法

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IP地址由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)號(hào)是向IP地址管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)獲得的，用戶組織是不可改變的。而主機(jī)號(hào)是管理員分配的，因此，要?jiǎng)?chuàng)建子網(wǎng)，得從主機(jī)號(hào)部分借位并將它們指定為子網(wǎng)號(hào)部分。子網(wǎng)組成格式如圖4.14所示。圖4.14標(biāo)準(zhǔn)的IP地址格式和有子網(wǎng)的IP地址格式

例4-4將網(wǎng)絡(luò)分成兩個(gè)子網(wǎng)。

分析：這是一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)號(hào)占8位(1個(gè)字節(jié))?，F(xiàn)要將該網(wǎng)絡(luò)分成兩個(gè)子網(wǎng)則從主機(jī)號(hào)左側(cè)開(kāi)始借一位作為子網(wǎng)號(hào)，如表4.3所示。

2.子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼通常和IP地址一起使用，用來(lái)說(shuō)明IP地址所在的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。

圖4.15顯示的是某Windows2000主機(jī)的IP地址配置情況。圖中的主機(jī)配置的IP地址和子網(wǎng)掩碼分別是55和28。子網(wǎng)掩碼28說(shuō)明55這臺(tái)主機(jī)所屬的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。圖4.15子網(wǎng)掩碼的使用

一般來(lái)說(shuō)，一眼是無(wú)法通過(guò)子網(wǎng)掩碼28看出55該在哪個(gè)子網(wǎng)上的，需要通過(guò)邏輯與計(jì)算來(lái)獲得55所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址：

因此，計(jì)算出55這臺(tái)主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)的28子網(wǎng)上。

在計(jì)算子網(wǎng)掩碼的時(shí)候，經(jīng)常要進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，此時(shí)可以借助Windows的計(jì)算器來(lái)輕松完成，但是要用“查看”菜單把計(jì)算器設(shè)置為“科學(xué)型”。在十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)的時(shí)候，先選擇“十進(jìn)制”數(shù)值系統(tǒng)前面的小圓點(diǎn)，輸入十進(jìn)制數(shù)，然后點(diǎn)“二進(jìn)制”數(shù)值系統(tǒng)前面的小圓點(diǎn)就得到轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)結(jié)果了，參見(jiàn)圖4.16，反之亦然。圖4.16使用計(jì)算器進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

子網(wǎng)掩碼在下一章要討論的路由器設(shè)備上也非常重要。路由器要從數(shù)據(jù)報(bào)的IP報(bào)頭中取出目標(biāo)IP地址，用子網(wǎng)掩碼和目標(biāo)IP地址進(jìn)行“與”操作，進(jìn)而得到目標(biāo)IP地址所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址。路由器是根據(jù)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)工作的。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的IP地址而言，網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的類別進(jìn)行判斷。而對(duì)于子網(wǎng)編址，機(jī)器如何知道IP地址中哪些位表示子網(wǎng)，哪些位表示主機(jī)呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，子網(wǎng)使用了子網(wǎng)掩碼(或稱子網(wǎng)屏蔽碼)。

子網(wǎng)掩碼是用于指明一個(gè)IP地址網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(包括子網(wǎng)標(biāo)識(shí))的32位描述。當(dāng)其僅能指明網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)而不含子網(wǎng)標(biāo)識(shí)時(shí)，稱之為缺省掩碼。表4.4列出了三類網(wǎng)絡(luò)的缺省掩碼。

例4-5一個(gè)IP地址，缺省掩碼是。子網(wǎng)分割后，子網(wǎng)標(biāo)識(shí)向主機(jī)標(biāo)識(shí)“借”位八個(gè)bit，由此得到子網(wǎng)掩碼為，如圖4.17所示。圖4.17子網(wǎng)掩碼

由IP地址與子網(wǎng)掩碼“與”運(yùn)算，得到IP地址所在的網(wǎng)段號(hào)為，計(jì)算方法如表4.5所示。

由子網(wǎng)掩碼“非”運(yùn)算后再與IP地址“與”運(yùn)算，就可得到該IP地址的主機(jī)號(hào)；由子網(wǎng)掩碼“非”運(yùn)算后再與IP地址“或”運(yùn)算，則可得到該IP地址所在網(wǎng)絡(luò)的直接廣播地址。例4-5可與例4-3相對(duì)應(yīng)來(lái)看，例4-5應(yīng)用了子網(wǎng)分割技術(shù)，如圖4.18所示。

應(yīng)用子網(wǎng)分割技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了子網(wǎng)間的通信，而且還合理有效地使用了IP資源，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)的通信能力。圖4.18劃分子網(wǎng)且有子網(wǎng)技術(shù)支持

3.劃分子網(wǎng)實(shí)例

例4-6一個(gè)C類網(wǎng)段()，需要?jiǎng)澐至鶄€(gè)子網(wǎng)，其子網(wǎng)掩碼應(yīng)該是多少？每個(gè)子網(wǎng)可以擁有的主機(jī)臺(tái)數(shù)最多是多少？IP地址是0和80的兩臺(tái)主機(jī)是否位于同一子網(wǎng)？各自的主機(jī)號(hào)是多少？

分析：子網(wǎng)劃分為六個(gè)，則至少需要“借”三個(gè)bit位(2個(gè)bit表示子網(wǎng)號(hào)最多可以有四個(gè)，三個(gè)bit表示子網(wǎng)號(hào)最多可以有八個(gè))，那么，子網(wǎng)掩碼/27的十進(jìn)制表示方式就是：24。每個(gè)子網(wǎng)表示主機(jī)位數(shù)還有五個(gè)bit，即每個(gè)子網(wǎng)可以擁有的最多主機(jī)數(shù)是30臺(tái)(25-2)。

將IP地址0和80分別與子網(wǎng)掩碼24“與”運(yùn)算，得出兩個(gè)IP地址對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)分別為和，屬于不同的網(wǎng)段，則各自的主機(jī)號(hào)分別是16和20。

4.3網(wǎng)絡(luò)尋址路由器

一、路由器

1.路由器的工作原理路由器的工作原理見(jiàn)圖4.19。圖4.19路由器工作原理

路由器的工作流程示意圖見(jiàn)圖4.20。圖4.20路由器的工作流程

2.穿越路由器的數(shù)據(jù)幀

在圖4.21中，主機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)幀，目標(biāo)MAC地址指向路由器。數(shù)據(jù)幀發(fā)往路由器，路由器收到這個(gè)數(shù)據(jù)幀后，會(huì)拆除這個(gè)幀的幀報(bào)頭，更換成下一個(gè)網(wǎng)段的幀報(bào)頭。新的幀報(bào)頭中，目標(biāo)MAC地址是下一跳路由器的，源MAC地址則換上了路由器的3端口的MAC地址00-38-96-08-7C-11。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，最后一個(gè)路由器發(fā)出的幀，目標(biāo)MAC地址是最終的目標(biāo)主機(jī)的物理地址，數(shù)據(jù)就這樣被轉(zhuǎn)發(fā)到了目標(biāo)主機(jī)。圖4.21報(bào)頭的變化

3.路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層

路由器在接收數(shù)據(jù)報(bào)、處理數(shù)據(jù)報(bào)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)的一系列工作中，完成了OSI模型中物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的所有工作。

在物理層中，路由器提供物理上的線路接口，將線路上比特?cái)?shù)據(jù)位流移入自己接口中的接收移位寄存器，供鏈路層程序讀取到內(nèi)存中。對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，路由器的物理層完成相反的任務(wù)，將發(fā)送移位寄存器中的數(shù)據(jù)幀以比特?cái)?shù)據(jù)位流的形式串行發(fā)送到線路上。

路由器在鏈路層中完成數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，為轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)封裝幀報(bào)頭，控制內(nèi)存與接收移位寄存器和發(fā)送移位寄存器之間的數(shù)據(jù)傳輸。在鏈路層中，路由器會(huì)拒絕轉(zhuǎn)發(fā)廣播數(shù)據(jù)報(bào)和損壞了的數(shù)據(jù)幀。

從圖4.22中我們可以看出，數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)路由器后，數(shù)據(jù)報(bào)會(huì)經(jīng)過(guò)物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層的一系列數(shù)據(jù)處理，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)報(bào)在路由器中的非線性。圖4.22路由器涉及OSI模型最下面三層的操作

二、路由表的生成

如表4.6所示，路由表主要由六個(gè)字段組成，顯示出了能夠前往的網(wǎng)絡(luò)和如何前往那些網(wǎng)絡(luò)。路由表的每一行，表示路由器了解的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息；網(wǎng)絡(luò)地址字段列出本路由器了解的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址。端口字段表明前往某網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)該從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；下一跳字段是在本路由器無(wú)法直接到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)上，下一跳的中繼路由器的IP地址；距離字段表明到達(dá)某網(wǎng)絡(luò)有多遠(yuǎn)，即在RIP路由協(xié)議中需要穿越的路由器數(shù)量；協(xié)議字段表示本行路由記錄是如何得到的。

靜態(tài)配置路由表的優(yōu)點(diǎn)是：可以人為地干預(yù)網(wǎng)絡(luò)路徑選擇。靜態(tài)配置路由表的端口沒(méi)有路由廣播，節(jié)省了帶寬和鄰居路由器CPU維護(hù)路由表的時(shí)間。想要對(duì)鄰居屏蔽自己的網(wǎng)絡(luò)情況時(shí)，就得使用靜態(tài)配置。靜態(tài)配置的最大缺點(diǎn)是不能動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)新的和失效的路由。如果一條路由失效后不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸就失去了可靠性，同時(shí)，無(wú)法到達(dá)目標(biāo)主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)被不停地發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。對(duì)于一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，人工配置的工作量大也是靜態(tài)配置的一個(gè)問(wèn)題。

動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)路由表的優(yōu)點(diǎn)是：可以動(dòng)態(tài)了解網(wǎng)絡(luò)的變化。新增、失效的路由都能動(dòng)態(tài)地導(dǎo)致路由表做出相應(yīng)變化。這種自適應(yīng)特性是動(dòng)態(tài)路由受到歡迎的重要原因，大型網(wǎng)絡(luò)無(wú)一不采用動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)的方式維護(hù)路由表。其缺點(diǎn)是路由廣播會(huì)耗費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬。另外，路由器的CPU也需要停下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作來(lái)處理路由廣播、維護(hù)路由表，降低了路由器的吞吐量。

流行的支持路由器動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)生成路由表的協(xié)議有：路由信息協(xié)議RIP、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議IGRP、開(kāi)放的最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF。

4.4IPv6簡(jiǎn)介

一、IPv4的不足IPv4自從1981年頒布后，為全球網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)及應(yīng)用立下了很大的功勞。32位的IP地址在當(dāng)時(shí)已經(jīng)能夠滿足Internet的需求，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和Internet用戶的急速膨脹，現(xiàn)在已難以滿足要求。IPv4主要面臨以下的問(wèn)題：IP地址的消耗，引起地址空間不足；缺乏安全性；協(xié)議配置復(fù)雜。

二、IPv6的特點(diǎn)

IPv6是InternetProtocolversion6的縮寫。IPv6由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF，InternetEngineeringTaskForce)設(shè)計(jì)，是用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議(IPv4)的下一代IP協(xié)議。IPv6的研究與應(yīng)用，一方面是由于IPv4地址資源數(shù)量受限，另一方面是隨著電子技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，單從數(shù)量上來(lái)講，IPv6所擁有的地址容量約為IPv4的8?×?1028倍，達(dá)到2128?-?1個(gè)。這不但解決了網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量的問(wèn)題，同時(shí)也為除電腦外的其他設(shè)備連入互聯(lián)網(wǎng)掃清了數(shù)量限制上的障礙。

IPv6的技術(shù)特點(diǎn)如下。

(1)擴(kuò)大了地址空間。

(2)地址層次豐富、分配合理。

(3)增加了安全認(rèn)證機(jī)制。

(4)提高了路由器的轉(zhuǎn)發(fā)效率。

(5)增強(qiáng)了協(xié)議的可擴(kuò)充性。

(6)無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置。

三、IPv6對(duì)IPv4的兼容

全球有難以計(jì)數(shù)的計(jì)算機(jī)正在使用IPv4，這使IPv4到IPv6的轉(zhuǎn)變不可能在短期內(nèi)完成。因此，IPv4和IPv6必須在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)共存，IPv6對(duì)IPv4的兼容就至關(guān)重要了。

四、IPv6地址

1.IPv6地址的表示

IPv4地址用以“.”分隔的十進(jìn)制格式表示，32位地址每8位一組，再將每組的8位轉(zhuǎn)換成等價(jià)的十進(jìn)制數(shù)，并用“.”分隔。而對(duì)于IPv6，128位地址每16位十組，再將每個(gè)16位塊轉(zhuǎn)換成4位十六進(jìn)制數(shù)字，每組間用“：”分隔，結(jié)果用十六進(jìn)制格式表示。

例4-7二進(jìn)制格式的IPv6地址，每16位分為一組，表示為：

將每個(gè)16位塊轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)字，用“：”分隔，表示為：21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A。

1)IPv6地址壓縮表示

用128位來(lái)表示地址，地址中會(huì)含有較多的0，將每個(gè)塊中的前導(dǎo)零(開(kāi)頭的零)刪除，就成為IPv6地址的壓縮表示。

要進(jìn)一步簡(jiǎn)化IPv6地址的表示，十六進(jìn)制數(shù)格式中被設(shè)置為0的連續(xù)16位信息塊可以被壓縮為“：：”(即雙冒號(hào))。

要確定“::”表示多少個(gè)0位，可以數(shù)一下壓縮地址中的塊數(shù)，用8減去塊數(shù)后乘以16就可以得到0的位數(shù)。

2)IPv6的前綴

IPv6的前綴是地址的一部分，它指出了有固定值的地址位，或者屬于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的地址位。IPv6路由和子網(wǎng)標(biāo)識(shí)的前綴，與IPv4的域內(nèi)無(wú)級(jí)路由選擇法(CIDR)的表達(dá)方式一樣。IPv6前綴用“地址/前綴長(zhǎng)度”的表示法表示。如21DA:D3::/48是路由前綴，而21DA:D3:0:2F3B::/64是子網(wǎng)前綴。

2.IPv6地址空間

IPv6的最大特征就是采用了128位的地址空間，位數(shù)是IPv4的4倍。IPv6在設(shè)計(jì)分層尋址和路由時(shí)能提供多個(gè)等級(jí)的層次和靈活性，這一點(diǎn)正好是目前基于IPv4的Internet所缺乏的。與IPv4地址空間的劃分方法類似，IPv6地址空間也是根據(jù)地址中的高位比特來(lái)劃分的。

按格式前綴分配IPv6地址空間的情況如表4.7所示。

3.IPv6地址的分類

1)單播IPv6地址

單播IPv6地址表示單個(gè)接口，與IPv4的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的地址類似。單播地址分為兩部分：子網(wǎng)前綴和接口標(biāo)識(shí)符。格式如下：

2)組播IPv6地址

組播IPv6地址又稱多播地址，用來(lái)表示屬于不同節(jié)點(diǎn)的一組接口。格式如下：

3)任播IPv6地址

任播IPv6地址又稱泛播地址，它的地址范圍是除了單播地址外的所有范圍。

4)未指定地址

這是一個(gè)全0的地址，即0:0:0:0:0:0:0:0。

5)回送地址或返回地址

這是一個(gè)測(cè)試地址，該地址除最低位是1外，其余的位全是0，即0:0:0:0:0:0:0:1。

4.其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

1)NetBEUI協(xié)議

NetBEUI是Microsoft公司開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議，全稱是網(wǎng)絡(luò)基本輸入/輸出系統(tǒng)(NetBIOS)的增強(qiáng)用戶接口。它的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)存開(kāi)銷較少、易于實(shí)現(xiàn)、安裝配置簡(jiǎn)單。但它不能在網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行路由選擇，因此僅限于小型局域網(wǎng)內(nèi)使用，不能單獨(dú)用它來(lái)構(gòu)建由多個(gè)局域網(wǎng)組成的大型網(wǎng)絡(luò)。

2)NWLink協(xié)議

從Windows2000開(kāi)始的Windows系列操作系統(tǒng)都提供了NWLink協(xié)議。NWLink是一種可路由的協(xié)議，適用于大型網(wǎng)絡(luò)，尤其是那些使用Netware服務(wù)器做路由的網(wǎng)絡(luò)。NWlink客戶機(jī)不需要進(jìn)行任何配置。

3)IPX/SPX協(xié)議

早期許多網(wǎng)絡(luò)都是使用Novell公司的Netware網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，所使用的傳輸協(xié)議是IPX/SPX。IPX/SPX即網(wǎng)絡(luò)包交換/順序包交換的縮寫。IPX/SPX避免了NetBEUI的弱點(diǎn)，但也帶來(lái)了新的弱點(diǎn)，即大規(guī)模IPX/SPX網(wǎng)絡(luò)的管理非常困難。

4.5網(wǎng)絡(luò)測(cè)試常用命令

一、常用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試命令及運(yùn)行環(huán)境常用的網(wǎng)絡(luò)命令包括：arp、ftp、ipconfig、nbtstat、net、netstat、ping、route、telnet、tracert、pathping和winipcfg。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試命令在Windows平臺(tái)下使用，在DOS命令提示符下進(jìn)行。

二、常用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試命令介紹

1.ping

ping命令是測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接狀況非常有用的工具之一。執(zhí)行ping命令后，該命令一次向目標(biāo)主機(jī)連續(xù)發(fā)送四個(gè)長(zhǎng)度為32byte的回送請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，要求目標(biāo)主機(jī)收到請(qǐng)求后給予答復(fù)，從而判斷網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間以及本機(jī)是否與目標(biāo)主機(jī)連通。

命令格式：pingX.X.X.X或域名地址[-t][-ncount][-lsize]等。

參數(shù)含義：

●-t不停地向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

●-ncount指定要ping多少次，具體次數(shù)由count來(lái)指定。

●-1size指定發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)的數(shù)據(jù)包的大小。

2.Tracert

Tracert命令功能同ping類似，但它所獲得的信息要比ping命令更加詳細(xì)，它可將數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)的路由器、IP地址以及到達(dá)該路由器所用的時(shí)間都一一顯示出來(lái)。該命令適用于大型網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。

命令格式：TracertX.X.X.X或域名[-d][-hmaximum_hops][-jhost_list][-wtimeout]

例4-8執(zhí)行命令Tracert查看到達(dá)百度Web服務(wù)器經(jīng)過(guò)的路由情況，如圖4.23所示。結(jié)果說(shuō)明測(cè)試主機(jī)到百度站點(diǎn)中間經(jīng)過(guò)的路由器數(shù)目。圖4.23Tracert命令應(yīng)用

3.ipconfig

ipconfig命令以窗口的形式顯示IP協(xié)議的具體配置信息，除了可以顯示主機(jī)網(wǎng)絡(luò)適配器的物理地址、IP地址、子網(wǎng)掩碼以及默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等，還可以查看主機(jī)名、DNS服務(wù)器、結(jié)點(diǎn)類型等相關(guān)信息。

命令格式：ipconfig

[/all

/release

/renew]等。

常用參數(shù)含義：

●無(wú)參數(shù)：當(dāng)使用ipconfig不帶任何參數(shù)選項(xiàng)時(shí)，則代表它為每個(gè)已經(jīng)配置了的接口顯示IP地址、子網(wǎng)掩碼和缺省的網(wǎng)關(guān)值。

●/all顯示網(wǎng)絡(luò)適配器完整的TCP/IP配置信息。/release和/renew是兩個(gè)附加選項(xiàng)，只能在向DHCP服務(wù)器租用其IP地址的計(jì)算機(jī)上起作用。

●如果使用/release，則所有接口的租用IP地址便重新交付給DHCP服務(wù)器(歸還IP地址)，即釋放主機(jī)的當(dāng)前DHCP配置。如果使用renew，則本地計(jì)算機(jī)便設(shè)法與DHCP服務(wù)器取得聯(lián)系，啟用DHCP并使用DHCP服務(wù)器獲得配置，并租用一個(gè)IP地址。

●使用帶all選項(xiàng)的ipconfig命令時(shí)，將給出所有接口的詳細(xì)配置報(bào)告，包括任何已配置的串行端口。

使用ipconfig/all命令輸出，獲取本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)配置信息的應(yīng)用如圖4.24所示。圖4.24ipconfig命令應(yīng)用

4.Netstat

Netstat命令用于顯示與IP、TCP、UDP和ICMP協(xié)議有關(guān)的連接信息，一般用于檢驗(yàn)本機(jī)各端口的網(wǎng)絡(luò)連接情況。它可以幫助了解網(wǎng)絡(luò)的整體使用情況，如顯示網(wǎng)絡(luò)連接、路由表和網(wǎng)絡(luò)接口信息、統(tǒng)計(jì)目前總共有哪些網(wǎng)絡(luò)連接正在運(yùn)行等。命令格式為：netstat[-r][-s][-n][-a][-b][-pproto]…。

參數(shù)含義：

●-r顯示本機(jī)路由表的內(nèi)容。

●-s顯示每個(gè)協(xié)議的使用狀態(tài)(包括TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議)。

●-n以數(shù)字形式顯示地址和端口。

●-a顯示所有主機(jī)的端口號(hào)。

●-b顯示包含于創(chuàng)建每個(gè)連接或監(jiān)聽(tīng)端口的可執(zhí)行組件。

●-pproto指定顯示某協(xié)議的連接狀態(tài)，協(xié)議包括TCP、UDP。

例4-9執(zhí)行命令netstat-an，將以數(shù)字IP形式顯示本機(jī)當(dāng)前所有端口的連接狀態(tài)，結(jié)果如圖4.25所示。

執(zhí)行命令netstat–an–ptcp，將在上述結(jié)果中，只給出TCP協(xié)議的連接狀況。

執(zhí)行命令netstat–anb–ptcp，除上述結(jié)果，還要給出創(chuàng)建連接的執(zhí)行元件(進(jìn)程)以及進(jìn)程的PID(進(jìn)程控制符)。圖4.25netstat命令的應(yīng)用

命令輸出信息，各種State解釋如下。

●SYN_SENT：在發(fā)送連接請(qǐng)求后等待匹配的連接請(qǐng)求，這一狀態(tài)的時(shí)間很短，一般看不到。

●SYN-RECEIVED：在收到和發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求后等待對(duì)連接請(qǐng)求的確認(rèn)。

●ESTABLISHED：代表一個(gè)打開(kāi)的連接，數(shù)據(jù)可以傳送給用戶。

●TIME_WAIT：已經(jīng)處于等待