計算機網(wǎng)絡(第三版)蔡皖東-西安電子科技大學出版社第五章

1、1,2020/6/26,數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)中的傳送,2,2020/6/26,第五章 序言,多種異構(gòu)網(wǎng)絡互連后，面臨諸多問題亟待解決： 不同的尋址方案 不同的最大分組長度 不同的網(wǎng)絡接入機制 不同的超時控制 不同的差錯恢復方法 不同的狀態(tài)報告方法 不同的路由選擇技術(shù) 不同的用戶接入控制 不同的服務（面向連接服務和無連接服務） 不同的管理與控制方式,3,2020/6/26,第五章 序言,TCP/IP協(xié)議,4,2020/6/26,第五章 TCP/IP協(xié)議,第五章,5,2020/6/26,第五章主要內(nèi)容,5.1 引言,5.2 網(wǎng)絡接口層,5.3 網(wǎng)際層,5.5 應用層,5.4 傳送層,6,2020/6/26

2、,TCP/IP是20世紀70年代末，美國為ARPANET制定的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。TCP/IP協(xié)議因其簡潔、實用而迅速得到了廣泛的應用。它是當今技術(shù)最成熟、應用最廣泛的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。 TCP/IP是由一組通信協(xié)議所組成的協(xié)議集，包含了大量的協(xié)議。TCP和IP是其中最基本也是最重要的兩個協(xié)議。 TCP/IP分為4層：網(wǎng)絡接口層（網(wǎng)絡訪問層）、網(wǎng)際層（網(wǎng)絡互聯(lián)層）、傳送層（主機-主機層）和應用層。,TCP/IP協(xié)議,7,2020/6/26,引言,OSI 與 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較,8,2020/6/26,引言,9,2020/6/26,第五章主要內(nèi)容,5.1 引言,5.2 網(wǎng)絡接口層,5.3 網(wǎng)際層,

3、5.5 應用層,5.4 傳送層,10,2020/6/26,網(wǎng)絡接口層,負責對硬件的溝通，與 OSI 參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層對應，但是不包含具體的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，只規(guī)定了 TCP/IP 協(xié)議與各種物理網(wǎng)絡之間的網(wǎng)絡接口。 網(wǎng)絡接口定義了一種接口規(guī)范，任何物理網(wǎng)絡只要按照這個接口規(guī)范開發(fā)網(wǎng)絡接口驅(qū)動程序，就能夠與 TCP/IP 協(xié)議 集成起來。,11,2020/6/26,第五章主要內(nèi)容,5.1 引言,5.2 網(wǎng)絡接口層,5.3 網(wǎng)際層,5.5 應用層,5.4 傳送層,12,2020/6/26,網(wǎng)際層,網(wǎng)際層的主要功能是實現(xiàn)互連網(wǎng)絡環(huán)境下的端到端數(shù)據(jù)分組傳輸。與網(wǎng)絡層功能一致。 網(wǎng)際

4、層主要包含以下四個協(xié)議，分別實現(xiàn)不同的功能： IP協(xié)議：提供數(shù)據(jù)分組傳輸、路由選擇、尋址等功能，是整個TCP/IP協(xié)議集的核心，也是構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)； 地址解析協(xié)議(ARP)和逆地址解析協(xié)議(RARP)：提供邏輯地址與物理地址之間的映射功能； 網(wǎng)際控制報文協(xié)議(ICMP)：提供網(wǎng)絡控制和差錯處理功能。,13,2020/6/26,IP協(xié)議,Internet Protocol (IP，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)是整個TCP/IP協(xié)議集的核心，也是構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。 IP協(xié)議根據(jù)其版本分為IPv4和IPv6協(xié)議。目前正在使用的主要是IPv4。 在互連網(wǎng)絡中的尋址問題，由IP地址實現(xiàn)。,14,2020/6/26,I

5、P地址,在 TCP/IP 體系中，IP 地址是最基本的概念； 在互連網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中，參與通信的各個節(jié)點(包括主機和路由器)都要預先分配一個惟一的邏輯地址作為標識符，并且使用該地址進行一切通信活動，該地址稱為IP地址； 每臺連接到Internet上的計算機，都由授權(quán)單位指定一個唯一的IP地址。,15,2020/6/26,IP地址,IP地址的編址方法，共經(jīng)歷了三個階段： 分類的IP地址：最基本的編址方法； 子網(wǎng)的劃分：對最基本編址方法的改進； 構(gòu)成超網(wǎng)：比較新的無分類編址方法；,16,2020/6/26,IP地址,IP地址有二進制格式和十進制格式兩種： IP地址的二進制表示方式為 4 組 8 位 2

6、 進制數(shù)，共有 32位。 十進制格式是由二進制翻譯過去的，用十進制表示是為了便于使用和掌握。二進制格式中的每 8 位 1 組，用一個十進制數(shù)表示，每組數(shù)值在 0 255 之間，并用“.”進行分隔。,11001010 01110000 00000000 00100100,202.112.0.36,17,2020/6/26,分類的IP地址,分類的IP地址，就是將IP地址劃分為若干個固定類： 每一類地址都由兩個固定長度的字段組成： 其中第一個字段是網(wǎng)絡號，它標志主機所連接到的網(wǎng)絡。一個網(wǎng)絡號在整個因特網(wǎng)范圍內(nèi)必須是唯一的； 第二個字段是主機號，它標志該主機或路由器。一個主機號在它前面的網(wǎng)絡號所指明的

7、網(wǎng)絡范圍內(nèi)必須是唯一的。 從IP地址的結(jié)構(gòu)來看，IP地址并不僅僅指明一個主機，而且還指明了主機所連接到的網(wǎng)絡。,18,2020/6/26,IP地址,分類的IP地址，分為A、B、C、D、E五類。 A、B、C類地址的一般格式為,其中，M為地址類別號，NET為網(wǎng)絡地址，HOST為主機號。 地址類別不同，這三個參數(shù)在32位中所占的位數(shù)也不同。,19,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 類地址,1 1 1 0,多 播 地 址

8、,E 類地址,保 留 為 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,20,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,A 類地址的網(wǎng)絡號字段 net-id 為 1 字節(jié),21,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A

9、類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,A 類地址的主機號字段 host-id 為 3 字節(jié),22,2020/6/26,A類地址,在A類地址中，M字段占1位，即第0位為“0”，表示是A類地址，第17位表示網(wǎng)絡地址，第831位表示主機地址。 它所能表示的地址范圍為0.0.0.0127.255.255.255，可以表示27-2=126個A類網(wǎng)，每個A類網(wǎng)最多可以有224-2=16 777 214個主機地址。 A類地址通常用于超大型網(wǎng)絡。,host-id

10、24 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,23,2020/6/26,A類地址,24,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,B 類地址的網(wǎng)絡號字段 net-id 為 2 字節(jié),25,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id

11、 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,B 類地址的主機號字段 host-id 為 2 字節(jié),26,2020/6/26,B類地址,在B類地址中，M字段占2位，即第0、1位為“1 0”，表示是B類地址，第215位表示網(wǎng)絡地址，第1631位表示主機地址。 它所能表示的地址范圍為128.0.0.0191.255.255.255，可以表示214-2 = 16 382個B類網(wǎng)，每個B類網(wǎng)最多可以有216-2 = 65 534個主機地址。

12、B類地址通常用于大型網(wǎng)絡。,net-id 16 bit,host-id 16 bit,B 類地址,0,1,27,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,C 類地址的網(wǎng)絡號字段 net-id 為 3 字節(jié),28,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit

13、,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,C 類地址的主機號字段 host-id 為 1 字節(jié),29,2020/6/26,C類地址,在C類地址中，M字段占3位，即第0、1、2位為“1 1 0”，表示是C類地址，第323位表示網(wǎng)絡地址，第2431位表示主機地址。 它所能表示的地址范圍為192.0.0.0223.255.255.255，可以表示221-2 = 2 097 150個C類網(wǎng)，每個C類網(wǎng)最多可以有28-2 =

14、254個主機地址。 C類地址通常用于校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)。,net-id 24 bit,C 類地址,0,1,1,30,2020/6/26,A、B、C類地址,31,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,D 類地址是多播地址,32,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id

15、 16 bit,net-id 8 bit,0,A 類地址,host-id 16 bit,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 0,0,1,E 類地址保留為今后使用,33,2020/6/26,IP地址的分配,在Internet中，IP地址不是任意分配的，必須由國際組織統(tǒng)一分配，以保持IP地址的惟一性，避免IP地址沖突。有關(guān)的國際組織機構(gòu)是： 國際網(wǎng)絡信息中心(NIC) 負責分配A類IP地址，授權(quán)分配B類IP地址的組織自治區(qū)系統(tǒng)。,34,2020/6/26,IP地址的分配,分配B類IP地址的國際組織是

16、InterNIC、APNIC和ENIC。這三個自治區(qū)系統(tǒng)組織的分工是：ENIC負責歐洲地址的分配工作；InterNIC負責北美地區(qū)；而APNIC負責亞太地區(qū)。我國屬于APNIC，由它來分配B類地址。例如，APNIC給中國CERNET分配了10個B類地址。 分配C類IP地址的組織是國家或地區(qū)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡信息中心。 例如，CERNET的NIC設在清華大學，CERNET各地區(qū)的網(wǎng)管中心需向CERNET NIC申請分配C類地址。,35,2020/6/26,A、B、C類地址,36,2020/6/26,IP地址的重要特點,由于每一個IP地址都由網(wǎng)絡號和主機號兩部分組成。因此IP 地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。

17、分兩個等級的好處是： 第一，方便管理： IP 地址管理機構(gòu)在分配 IP 地址時只分配網(wǎng)絡號，而剩下的主機號則由得到該網(wǎng)絡號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。,37,2020/6/26,IP地址的重要特點,第二，減小了路由表所占的存儲空間： 路由器僅根據(jù)目的主機所連接的網(wǎng)絡號來轉(zhuǎn)發(fā)分組而不必考慮目的主機號，這樣就可以使路由表中的項目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。 第三：快速尋址： 按照固定的整數(shù)字節(jié)劃分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一個分組時能夠更快地將地址中的網(wǎng)絡號提取出來，實現(xiàn)快速尋址后轉(zhuǎn)發(fā)。,38,2020/6/26,IP地

18、址的重要特點,實際上 IP 地址是標志“一個主機（或路由器）連接到一條鏈路上的接口號”。 當一個主機同時連接到兩個網(wǎng)絡上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP 地址，其網(wǎng)絡號必須是不同的。這種主機稱為多接口主機。 由于一個路由器至少應當連接到兩個網(wǎng)絡（這樣它才能將 IP 數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡），因此一個路由器至少應當有兩個不同的 IP 地址。,39,2020/6/26,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,2

19、22.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),1、 在同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的 IP 地址中的網(wǎng)絡號必須是一樣的。,40,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2

20、.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),1、在同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的 IP 地址中的網(wǎng)絡號必須是一樣的。,41,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1

21、.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),1、在同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的 IP 地址中的網(wǎng)絡號必須是一樣的。,42,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.

22、1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),2、用網(wǎng)橋互連的網(wǎng)段仍然是一個網(wǎng)絡，只有一個網(wǎng)絡號。,43,2020/6/26,B,222.1.1.,2

23、22.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),3、路由器總是具有兩個或兩個以上的 IP 地址：每一個接口都有一個 不同網(wǎng)絡號

24、的 IP 地址。,44,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),3、路由器

25、總是具有兩個或兩個以上的 IP 地址：每一個接口都有一個 不同網(wǎng)絡號的 IP 地址。,45,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.

26、5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),3、路由器總是具有兩個或兩個以上的 IP 地址：每一個接口都有一個 不同網(wǎng)絡號的 IP 地址。,46,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,2

27、22.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),4、兩個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” ?，F(xiàn)在常不指明 IP 地址。,47,2020/6/26,劃分子網(wǎng),從兩級 IP 地址到三級 IP 地址： 在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計不夠合理： IP 地址的利用率有時很低。 給每一個物理網(wǎng)絡分配一個網(wǎng)絡號會使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡性能變壞。 兩級的 IP 地址不夠靈活。,48,2020/6/26,劃分子網(wǎng),從 198

28、5 年起在 IP 地址中又增加了一個“子網(wǎng)號字段”，使兩級的 IP 地址變成為三級的 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)的正式標準協(xié)議。 劃分子網(wǎng)的基本思路如下： 一個擁有若干物理網(wǎng)絡的單位，可將所屬的物理網(wǎng)絡劃分為若干個子網(wǎng)。劃分子網(wǎng)純屬一個單位內(nèi)部的事情。這個單位對外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的一個網(wǎng)絡：優(yōu)點。,49,2020/6/26,劃分子網(wǎng),劃分子網(wǎng)的方法是：從主機號借用若干個比特作為子網(wǎng)號，而主機號也就相應減少了若干個比特，于是，兩級IP地址在本單位內(nèi)，就變成三級IP地址：網(wǎng)絡號、子網(wǎng)號、主機號： 劃分子網(wǎng)的結(jié)果是：通過劃分子網(wǎng)，增加了子

29、網(wǎng)數(shù)，減少了每個子網(wǎng)上的主機數(shù)。,50,2020/6/26,劃分子網(wǎng),網(wǎng)絡號 net-id,主機號 host-id,兩級 IP 地址,網(wǎng)絡號,net-id,host-id,三級 IP 地址,主機號,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)后 IP 地址就變成了三級結(jié)構(gòu)。劃分子網(wǎng)只是將 IP 地址的本地部分進行再劃分，而不改變 IP 地址的因特網(wǎng)部分。,當沒有劃分子網(wǎng)時，IP 地址是兩級結(jié)構(gòu)，地址的網(wǎng)絡號字段也就是 IP 地址的“因特網(wǎng)部分”，而主機號字段是 IP 地址的“本地部分”。,51,2020/6/26,IP地址的子網(wǎng)掩碼,單純從一個 IP數(shù)據(jù)報首部中的IP地址，并無法判斷源

30、主機或目的主機所連接的網(wǎng)絡是否進行了子網(wǎng)的劃分。 使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以很方便地找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分。 子網(wǎng)掩碼是一種用來指明：一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網(wǎng) 以及 哪些位標識的是主機的 一種位掩碼。 子網(wǎng)掩碼不能單獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡地址和主機地址兩部分。,52,2020/6/26,子網(wǎng)掩碼,子網(wǎng)掩碼的表示方法,網(wǎng)絡地址,主機地址,子網(wǎng)掩碼的設定規(guī)則為： 子網(wǎng)掩碼由1和0組成，且1和0分別連續(xù)。 同IP地址一樣，子網(wǎng)掩碼的長度也是32位，左邊是網(wǎng)絡位，用二進制數(shù)字“1”表示，1的數(shù)目等于

31、網(wǎng)絡位的長度；右邊是主機位，用二進制數(shù)字“0”表示，0的數(shù)目等于主機位的長度。,53,2020/6/26,(1) 無子網(wǎng)的表示法。 如果一個IP網(wǎng)絡無子網(wǎng)，則將IP地址中的網(wǎng)絡號字段各位全設為1，主機號字段各位全設為0，構(gòu)成子網(wǎng)掩碼，此為分類IP地址默認的子網(wǎng)掩碼。 例如： IP地址：202.114.80.5 子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0 ？ 它表示該主機所處的網(wǎng)絡，沒有子網(wǎng)。,子網(wǎng)掩碼的表示方法,54,2020/6/26,net-id,net-id,host-id 為全 0,net-id,網(wǎng)絡地址,A 類 地 址,默認子網(wǎng)掩碼 255.0.0.0,網(wǎng)絡地址,B 類 地 址,默認子網(wǎng)掩

32、碼 255.255.0.0,網(wǎng)絡地址,C 類 地 址,默認子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,host-id 為全 0,host-id 為全 0,A 類、B 類和 C 類 IP 地址的默認子網(wǎng)掩碼,55,2020/

33、6/26,(2) 有子網(wǎng)的表示法： 子網(wǎng)掩碼中的網(wǎng)絡號字段各位全為1，主機號字段中的子網(wǎng)號各位也全為1，而主機號各位全為0。例如： IP地址：202.114.80.5 (5為二進制的“00000101”) 子網(wǎng)掩碼： 255.255.255.224 (224為二進制的“11100000”) 他表示該主機所處的網(wǎng)絡有子網(wǎng)，用來表示子網(wǎng)的位數(shù)有 3 位，最多可表示 8 個子網(wǎng)；同時，該主機位于第0號子網(wǎng)。,子網(wǎng)掩碼的表示方法,56,2020/6/26,子網(wǎng)掩碼的作用,通過IP地址以及子網(wǎng)掩碼，可以判斷網(wǎng)絡是否劃分了子網(wǎng)：子網(wǎng)掩碼中的主機號字段部分，是否有1。 IP地址：202.114.80.5 子

34、網(wǎng)掩碼：255.255.255.0 IP地址：202.114.80.5 子網(wǎng)掩碼：255.255.255.224 (224為二進制的“11100000”),57,2020/6/26,子網(wǎng)掩碼的作用,通過IP地址以及子網(wǎng)掩碼，可以判斷不同的主機是否屬于同一個子網(wǎng)：兩個IP地址的子網(wǎng)號字段是否相同。 子網(wǎng)掩碼：255.255.255.224 (224-“11100000”) IP地址：202.114.80.1 原主機號字段為00000001 IP地址：202.114.80.16 原主機號字段為00010000 IP地址：202.114.80.1 原主機號字段為00000001 IP地址：202.1

35、14.80.130 原主機號字段為10000010 處在子網(wǎng)中的主機的完整網(wǎng)絡地址，該如何確定呢？,58,2020/6/26,(IP 地址) AND (子網(wǎng)掩碼) =網(wǎng)絡地址,網(wǎng)絡號 net-id,主機號 host-id,兩級 IP 地址,網(wǎng)絡號,三級 IP 地址,主機號,子網(wǎng)號,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)后 的網(wǎng)絡地址,AND,59,2020/6/26,本次課主要內(nèi)容,IP數(shù)據(jù)報格式、分段、與重裝,網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP,傳送層協(xié)議概述,TCP協(xié)議,ARP協(xié)議與RARP協(xié)議,劃分子網(wǎng)例題,IP地址與物理地址,60,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼

36、例題一,例一：以IP地址為 166.166.0.0 的網(wǎng)段為例，劃分4個子網(wǎng)，給出四個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址。 分析： 根據(jù)已知IP，可以確定屬于哪類網(wǎng)：B類網(wǎng)； B 類地址前 2 個比特規(guī)定為 10，網(wǎng)絡號占 14 比特，后 16 比特用于確定主機號。由此可知，B 類地址范圍為 128.0.0.0 至 191.255.255.255。因此，166.166.0.0 是 B 類 IP 地址中的一個。,61,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題一,確定用哪幾位來分割子網(wǎng)： 因為需要劃分四個子網(wǎng)，則可以利用 a.b.c.d 中 c 的前 2 位來劃分：(因為 a. b 已經(jīng)用于確定因特網(wǎng)部分網(wǎng)段號，

37、而子網(wǎng)號要緊隨其后，c.d 為主機號，子網(wǎng)號從中劃出。 ) 可得具體劃分方法為：,62,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題一,c:,166.166.0.0,166.166.128.0,166.166.64.0,166.166.192.0,網(wǎng)絡地址,166.166.0.0,63,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題一,本例思考：按照上述的子網(wǎng)劃分方式，對應的子網(wǎng)掩碼應為？ 分析： 原IP地址 a.b.c.d 劃分出子網(wǎng)后，a.b 對應網(wǎng)絡號，c 的前兩位對應子網(wǎng)號，因此子網(wǎng)掩碼應該通過如下方式表示： a 、b 位全為 1，c 的前兩位為 1，其余為 0 故而，可得子網(wǎng)掩碼為：2

38、55.255.192.0,64,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題一,習題1：已知某個網(wǎng)段的IP地址為166.166.0.0。子網(wǎng)掩碼為255.255.192.0。判斷如下IP地址是否屬于這個網(wǎng)段，如果屬于，指明具體的子網(wǎng)。 1. 166.166.92.23 2. 172.192.0.3,65,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題二,例二：單位分配到一個B類IP地址，其網(wǎng)絡號為129.250.0.0.該單位有4000臺機器，分布在16個不同的地點?，F(xiàn)擬在每個地點建立一個子網(wǎng)，請分析 如選用子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0 是否合適, 假設合適，試給每一個地點分配一個子網(wǎng)

39、號，并算出每個子網(wǎng)中，主機號的最小值和最大值。,66,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題二,分析解答： B 類地址中，前 2 個比特規(guī)定為 10，網(wǎng)絡號占 14 比特，后16 比特用于確定主機號。 如果選用的子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0，說明在后 16 比特中，用前 8 比特劃分子網(wǎng)，最后 8 比特確定主機。則可劃分的子網(wǎng)個數(shù)為 28=256 個；每個子網(wǎng)最多可以擁有 28-2=254 臺主機。 題中指出，使用了 16 個子網(wǎng)，因此在這種子網(wǎng)掩碼情況下，最大主機數(shù)可為 16254=4064 臺。,67,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題二,分析解答 續(xù)： 題中說明

40、該單位有 4000 臺機器，分配在不同的地點并建立 16 個不同的子網(wǎng)。但沒有說明這 16 個不同的地點各擁有多少臺機器。 如果是“平均”分配在 16 個子網(wǎng)中，則每個子網(wǎng)中的主機數(shù)為 4000/16=250 臺，不超過每個子網(wǎng) 254 臺最大主機數(shù)的約定，則選用這個子網(wǎng)掩碼是可以的. 如果某個子網(wǎng)中的機器數(shù)超過了 254 臺，則選擇這樣的子網(wǎng)掩碼是不合適的。 如果該單位機器總數(shù)超過 4064 臺，則選擇這樣的子網(wǎng)掩碼肯定是不合適的。,68,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題二,分析解答 續(xù)： 下面為 16 個地點的子網(wǎng)，分配子網(wǎng)號： 16 個地點分配子網(wǎng)號碼，可以選用的子網(wǎng)號為 1

41、29.250.x.0 其中 x可以是 015，1631，3247，4863，6479，8095，96111，112127，128143，144159，160175，176191，192207，208223，224239，240255?？梢园催@些分組，取其中一個分組設計子網(wǎng)，也可以任意選擇其中的 16 個數(shù)為子網(wǎng)編號。 每個子網(wǎng)中，主機號的最小值為 1，最大值為 254。,69,2020/6/26,IP地址與子網(wǎng)掩碼 例題二,習題2：單位分配到一個B類IP地址，其網(wǎng)絡號為129.250.0.0.該單位有5000臺機器，分布在16個不同的地點?，F(xiàn)擬在每個地點建立一個子網(wǎng)，請分析 1、如果各地的主機

42、數(shù)，是接近平均分配的，請給出所有合適的子網(wǎng)掩碼 2、如果希望劃分子網(wǎng)后，各子網(wǎng)中的主機數(shù)盡量的多,請給出子網(wǎng)掩碼。并算出在此情況下，每個子網(wǎng)中主機號的最小值和最大值。,70,2020/6/26,IP地址放在IP數(shù)據(jù)報的首部； 硬件地址放在MAC（介質(zhì)訪問控制）幀的首部。 在網(wǎng)絡層和網(wǎng)絡層以上，使用的是IP地址； 在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層使用的是MAC地址。 當IP數(shù)據(jù)報放入數(shù)據(jù)鏈路層的MAC幀中后，整個IP數(shù)據(jù)報就成為MAC幀的數(shù)據(jù)，因此，在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層看不到數(shù)據(jù)報的IP地址。,IP地址與硬件地址,00-00-C0-15-AD-18,71,2020/6/26,IP地址與硬件地址,TCP 報文

43、,IP 數(shù)據(jù)報,MAC 幀,應用層數(shù)據(jù),首部,首部,尾部,首部,72,2020/6/26,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,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,73,2020/6/26,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,I

44、P 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,IP 數(shù)據(jù)報,從體系結(jié)構(gòu)的層次上看數(shù)據(jù)的流動,74,2020/6/26,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報,從虛擬的 IP 層上看 IP 數(shù)據(jù)報的流動,MAC 幀,MAC 幀,MAC 幀,75,2020/

45、6/26,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報,在鏈路上看 MAC 幀的流動,MAC 幀,MAC 幀,MAC 幀,76,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2

46、,IP 數(shù)據(jù)報,在 IP 層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到 IP 數(shù)據(jù)報 圖中的 IP1IP2 表示從源地址 IP1 到目的地址 IP2 兩個路由器的 IP 地址并不出現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)報的首部中,MAC 幀,MAC 幀,MAC 幀,77,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報,路由器只根據(jù)目的站的 IP 地址的網(wǎng)絡號進行路由選擇,MAC 幀,MAC 幀,MAC 幀,78,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA

47、2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報,在具體的物理網(wǎng)絡的鏈路層 只能看見 MAC 幀而看不見 IP 數(shù)據(jù)報,MAC 幀,MAC 幀,MAC 幀,79,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機 H1,主機 H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報,互連在一起的網(wǎng)絡的硬件體系各不相同。 但IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層這些很復雜的細節(jié)。 在抽象的網(wǎng)絡層上討論問題，就能夠使用 統(tǒng)一的、抽象的 IP 地址 研

48、究主機和主機或主機和路由器之間的通信,MAC 幀,MAC 幀,MAC 幀,80,2020/6/26,ARP協(xié)議與RARP協(xié)議,81,2020/6/26,(逆)地址解析協(xié)議(R)ARP,IP 地址,物理地址,ARP,物理地址,IP 地址,RARP,82,2020/6/26,地址解析協(xié)議ARP,在實際網(wǎng)絡的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時，必須使用硬件地址。 因此，需要根據(jù)IP地址，得到硬件地址。 而且，硬件地址有時候會發(fā)生改變，這就要求在使用時，保證獲得最新的硬件地址。 上述需求，通過網(wǎng)際層ARP協(xié)議實現(xiàn)：ARP 協(xié)議解決同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的 IP 地址向硬件地址映射的問題。 ARP的高效實現(xiàn)，依賴

49、于ARP高速緩存：每一個主機都設有一個 ARP 高速緩存，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表，并且這個映射表還經(jīng)常動態(tài)更新。,83,2020/6/26,地址解析協(xié)議ARP,ARP工作步驟： 當主機 A 欲向本局域網(wǎng)上的某個主機 B 發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報時，就先在其 ARP 高速緩存中查看有無主機 B 的 IP 地址。 如有，就可查出其對應的硬件地址，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。 如果在高速緩存中，查不到主機B的IP地址及硬件地址對應的信息，則主機A自動發(fā)送ARP請求分組，以便根據(jù)IP地址獲取硬件地址。,84,20

50、20/6/26,A,Y,X,B,Z,主機 B 向 A 發(fā)送 ARP 響應分組,主機 A 廣播發(fā)送 ARP 請求分組,ARP 請求,ARP 請求,ARP 請求,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主機 209.0.0.6 的硬件地址,我是 209.0.0.6 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,85,2020/6/26,ARP高速緩存

51、的作用,通過ARP高速緩存，可以減少網(wǎng)絡上的通信量： 通過上述步驟，可以增加主機A的ARP高速緩存中所記錄的，主機B的IP地址與硬件地址對應信息。 主機 A 在發(fā)送其 ARP 請求分組時，就將自己的 IP 地址到硬件地址的映射寫入 ARP 請求分組。當主機 B 收到 A 的 ARP 請求分組時，就將主機 A 的這一地址映射寫入主機 B 自己的 ARP 高速緩存中。這對主機 B 以后向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)報時就更方便了。 如果不使用高速緩存 映射地址項目，設置了生存時間。,86,2020/6/26,IP數(shù)據(jù)報格式 分段、與重裝,87,2020/6/26,數(shù)據(jù)報的分段,在許多物理網(wǎng)絡中，如Etherne

52、t、Token-Ring等，都有最大幀長限制。 為了使較大的數(shù)據(jù)報能以適當?shù)拇笮≡谖锢砭W(wǎng)絡上傳輸，IP協(xié)議首先要根據(jù)物理網(wǎng)絡所允許的最大幀長，對上層協(xié)議提交的數(shù)據(jù)報進行長度檢查。 IP協(xié)議會在必要時把數(shù)據(jù)報分成若干個段發(fā)送。 在看分段的影響前，先看下IP數(shù)據(jù)報的格式：,88,2020/6/26,固 定 部 分,可變 部分,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標志,生 存 時 間,協(xié) 議,標 識,區(qū) 分 服 務,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,首 部,IP 數(shù)

53、據(jù)報,IP數(shù)據(jù)報格式,89,2020/6/26,可變 部分,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標志,生 存 時 間,協(xié) 議,標 識,區(qū) 分 服 務,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,首 部,IP 數(shù)據(jù)報,IP數(shù)據(jù)報格式,90,2020/6/26,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標志,生 存 時 間,協(xié) 議,標 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位

54、,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,首 部,IP 數(shù)據(jù)報,固 定 部 分,區(qū) 分 服 務,IP數(shù)據(jù)報格式,91,2020/6/26,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標志,生 存 時 間,協(xié) 議,標 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū) 分 服 務,IP數(shù)據(jù)報格式,92,2020/6/26,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標志,生 存 時 間,協(xié) 議,標 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū) 分 服 務,IP數(shù)據(jù)報格式,93,2020/6/26,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標志,生 存 時 間,協(xié) 議,標 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū) 分 服 務,IP數(shù)據(jù)報格式,94,