計算機網絡(六)網絡層(2.IP協(xié)議).ppt

1、計算機網絡（六）關于網絡層（2.IP協(xié)議）,信息科學與技術學院,重點,IP協(xié)議 IP地址 IP子網和超網 IP數據報格式 IP數據報轉發(fā) IP地址與MAC地址,一、IP協(xié)議,IP協(xié)議,設計目標：實現異構網絡的互連，并使系統(tǒng)具有良好的可擴展性。 盡力（best-efforts）服務模型：網絡層只是盡最大努力將數據報從源節(jié)點傳向目的節(jié)點，但不保證數據報一定會無差錯地到達目的節(jié)點，也不保證數據報的傳輸順序。 IP協(xié)議由兩部分組成： 編址方法及地址分配策略 數據報格式及對數據報的處理規(guī)則 兩個版本：IPv4和IPv6。,IP協(xié)議,網際協(xié)議 IP是 TCP/IP體系中兩個最主要的協(xié)議之一。與 IP協(xié)議配

2、套使用的還有四個協(xié)議： 地址解析協(xié)議 ARP (Address Resolution Protocol) 反向地址解析協(xié)議 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 網際控制報文協(xié)議 ICMP (Internet Control Message Protocol) 網際組管理協(xié)議 IGMP (Internet Group Management Protocol),網絡層的 IP協(xié)議及配套協(xié)議,各種應用層協(xié)議,網絡接口層,(HTTP, FTP, SMTP 等),物理硬件,運輸層,TCP, UDP,應用層,ICMP,IP,RARP,ARP,與各種網絡接口

3、,網絡層 （網絡層）,IGMP,IP協(xié)議,IP協(xié)議的特點 IP協(xié)議是一種不可靠、無連接的數據報傳送服務協(xié)議； IP協(xié)議是點-點的網絡層通信協(xié)議； IP協(xié)議向傳輸層屏蔽了物理網絡的差異。,IP協(xié)議提供的服務,IP協(xié)議提供的服務： 數據報轉發(fā) 數據報分片 報頭檢錯 限制數據報壽命 利用選項支持功能擴展 IP協(xié)議未提供的服務 數據檢錯 可靠性 流量控制,5 4 3 2 1,主機 H1,主機 H2,R1,R4,R5,R2,R3,R1,R2,R3,H1,R5,H2,R4,間接交付,間接交付,間接交付,間接交付,間接交付,直接交付,分組在互聯(lián)網中的傳送,從網絡層看 IP數據報的傳送,如果我們只從網絡層考慮

4、問題，那么 IP數據報就可以想象是在網絡層中傳送。,網絡層,網絡層,網絡層,網絡層,網絡層,網絡層,網絡層,IP數據報,H1,R1,R2,R3,R4,R5,H2,二、IP地址,1. IP地址及其表示方法,我們把整個因特網看成為一個單一的、抽象的網絡。IP地址就是給每個連接在因特網上的主機（或路由器）分配一個在全世界范圍是唯一的 32 位的標識符。 IP地址現在由因特網名字與號碼指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進行分配,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

5、相應的標準協(xié)議。 子網的劃分。這是對最基本的編址方法的改進，其標準RFC 950在 1985 年通過。 構成超網。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用。,2. 分類的 IP地址,IP地址與網絡接口相關聯(lián)，而不是與包含該接口的主機或路由器相關聯(lián)。 IPv4地址是一個32比特的數，通常用點分十進制形式表示，如二進制IP地址：11000001 00100000 11011000 00001001 用點分十進制形式表示為：。 在最初的IP協(xié)議中，IP地址被分成A、B、C、D、E五類，以地址的最高幾位作為類型標志，稱為基于類的編址。,點分十進制記法,采

6、用點分十進制記法 則進一步提高可讀性,1,128 11 3 31,將每 8 位的二進制數 轉換為十進制數,2. 分類的 IP地址,每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網絡號 net-id，它標志主機（或路由器）所連接到的網絡，而另一個字段則是主機號 host-id，它標志該主機（或路由器）。 兩級的 IP地址可以記為： IP地址 := , (4-1),:= 代表“定義為”,2. 分類的 IP地址,IP地址結構 IP地址采用分層結構； IP地址是由網絡號（net ID）與主機號（host ID）兩部分組成的； 采用x.x.x.x的格式來表示，每個x為8位，每個

7、x的值為0255（例 如 19）； 源IP地址與目的IP地址，默認網關,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,

8、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 1,0,1,A 類地址的網絡號字段 net-id 為 1 字節(jié),net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,B 類地址的網絡號字段 net-id 為 2 字節(jié),net-id 24 位,host-id 24

9、位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,C 類地址的網絡號字段 net-id 為 3 字節(jié),net-id 24 bit,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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

10、 為 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,A 類地址的主機號字段 host-id 為 3 字節(jié),net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,B 類地址的主機號字段 host-id 為 2 字節(jié),net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字

11、段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,C 類地址的主機號字段 host-id 為 1 字節(jié),net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 bit,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,D 類地址是多播地址,net-id

12、 24 位,host-id 24 位,net-id 16 bit,net-id 8 位,IP地址中的網絡號字段和主機號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,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 1,0,1,E 類地址保留為今后使用,基于類的編址,基于類的編址,0,network,host,A,B,C,D,class, to 55, to 55, to 55,224.

13、0.0.0 to 55,32 bits,“分類” 編址:,E, to 55,常用的三種類別的 IP地址,IP地址的使用范圍,網絡 最大 第一個 最后一個 每個網絡 類別 網絡數 可用的 可用的 中最大的 網絡號 網絡號 主機數 A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,383(214 1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221 1) 192.0.1 223.255.255 254,常用的三種類別的 IP地址:A類地址,A類IP地址的網絡號長度為7位，主機號長度

14、為24位； A類地址是從：55(第一字節(jié)的數字范圍：0.127 七位二進制的最大數字為127，既：1111111=127) 網絡號長度為7位，從理論上可以有27=128個網絡，但網絡號為全0和全1 （用十進制表示為0與127）的兩個地址保留用于特殊目的，實際允許有 126 個不同的A類網絡； 由于主機號長度為24位，因此每個A類網絡的主機IP數理論上為224= 16 777 216，但主機IP為全0和全1的兩個地址保留用于特殊目的，實際允 許連接16 777 214個主機； A類IP地址結構適用于有大量主機的大型網絡。,A類地址,常用的三種類別的 IP地

15、址:B類地址,B類IP地址的網絡IP長度為14位，主機IP長度為16位； B類IP地址是從：55(第一個字節(jié)的數字范圍： 128-128+63=128-191,六位二進制的最大數字為63；既：111111=63 )； 由于網絡IP長度為14位，因此允許有214=16384個不同的B類網絡 由于主機IP長度為16位，因此每個B類網絡可以有216=65536個主機或路由 器，實際一個B類IP地址允許連接65534個主機或路由器； B類IP地址適用于一些國際性大公司與政府機構等中等大小的組織使用。,B類地址,常用的三種類別的 IP地址:C類地址,C類IP地

16、址的網絡號長度為21位，主機號長度為8位； C類IP地址是從：55(第一個字節(jié)的數字范圍： 128+64-192+31=192-223 五位二進制的最大數字為31；既11111=31) 網絡號長度為21位，因此允許有221=2097152個不同的C類網絡； 主機號長度為8位，每個C類網絡的主機地址數最多為28=256個，實際允許連 接254個主機或路由器； C類IP地址適用于一些小公司與普通的研究機構。,C類地址,IP地址的一些重要特點（1）,(1) IP地址是一種分等級的地址結構。分兩個等級的好處是： 第一，IP地址管理機構在分配 IP地址時只分配

17、網絡號，而剩下的主機號則由得到該網絡號的單位自行分配。這樣就方便了 IP地址的管理。 第二，路由器僅根據目的主機所連接的網絡號來轉發(fā)分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。,IP地址的一些重要特點（2）,(2) 實際上 IP地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的接口。 當一個主機同時連接到兩個網絡上時，該主機就必須同時具有兩個相應的 IP地址，其網絡號 net-id 必須是不同的。這種主機稱為多歸屬主機(multihomed host)。 由于一個路由器至少應當連接到兩個網絡（這樣它才能將 IP數據報從一個網絡轉發(fā)到另一個網絡），

18、因此一個路由器至少應當有兩個不同的 IP地址。,IP地址的一些重要特點（3）,(3) 用轉發(fā)器或網橋連接起來的若干個局域網仍為一個網絡，因此這些局域網都具有同樣的網絡號 net-id。 (4) 所有分配到網絡號 net-id 的網絡，范圍很小的局域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網，都是平等的。,一些特殊的IP地址,網絡號或主機號為0或-1的地址是特殊地址，從不分配給某個單獨的主機： 具有有效的網絡號但主機號全為0的地址保留給網絡本身； 具有有效的網絡號但主機號全為1的地址保留作為定向廣播，即在網絡號指定的網絡中廣播； 32位全1的地址稱為本地廣播地址，表示僅在發(fā)送節(jié)點所在的網絡中廣播； 3

19、2位全0的地址指示本機； 網絡號為0但主機號有效的地址指代本網中的主機； 形如127.xx.yy.xx的地址保留作為回路測試，發(fā)送到這個地址的分組不輸出到線路上，而是送回內部的接收端。,一些特殊的IP地址（1）,一些特殊的地址：全0表示本網絡或者本主機，而全1則 表示廣播地址 本地廣播地址：55 （只用于目的地址，只在本網絡上進行廣播，各路由器均不轉發(fā)） 直接廣播地址：主機部分全1，55（只用于目的地址，對net-id上的所有主機進行廣播） 本網中的主機：00（分組被限制在本網絡內部，由特定的主機號對應的主機接收該分組） 1

20、27.x.x.x：回送地址（用于網絡軟件測試和本地進程間通信）TCP/IP協(xié)議規(guī)定：含網絡號為127的分組不能出現在任何網絡上， 主機和路由器不能為該地址廣播任何尋址信息。 本機地址：全0， （只用于源地址） 常用于代表缺省網絡，在路由器表中用于構造缺省路徑。 本網絡： ,一些特殊的IP地址（2）,專用地址(private address,) ：這些地址永遠不出現在Internet中, RFC 1918 A類：-55 16個B類地址：-55 256個C類地址：1

21、-55 虛擬專用網VPN(Virtual Private Network),3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,,R1,,,,,,222.1.2.,,,,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3

22、,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,在同一個局域網上的主機或路由器的 IP地址中的網絡號必須是一樣的。 圖中的網絡號就是 IP地址中的 net-id,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,,R1,,,,,,222.1.2.,,,,,,,222.1.3.

23、3,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,在同一個局域網上的主機或路由器的 IP地址中的網絡號必須是一樣的。 圖中的網絡號就是 IP地址中的 net-id,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,,R1,,,,,,222.1.2.,,,222.

24、1.5.2,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,在同一個局域網上的主機或路由器的 IP地址中的網絡號必須是一樣的。 圖中的網絡號就是 IP地址中的 net-id,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,,R1,,,,

25、,,222.1.2.,,,,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,在同一個局域網上的主機或路由器的 IP地址中的網絡號必須是一樣的。 圖中的網絡號就是 IP地址中的 net-id,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,222.1.1.

26、4,R1,,,,,,222.1.2.,,,,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,路由器總是具有兩個或兩個以上的 IP地址。 路由器的每一個接口都有一個 不同網絡號的 IP地址。,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,22

27、,,,,R1,,,,,,222.1.2.,,,,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,路由器總是具有兩個或兩個以上的 IP地址。 路由器的每一個接口都有一個 不同網絡

28、號的 IP地址。,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,,R1,,,,,,222.1.2.,,,,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,路由器總

29、是具有兩個或兩個以上的 IP地址。 路由器的每一個接口都有一個 不同網絡號的 IP地址。,3. 互聯(lián)網中的 IP地址,B,222.1.1.,,,,,R1,,,,,,222.1.2.,,,,,,,,,,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222

30、.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網,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，則這一段連線就構成了一種只包含一段線路的特殊“網絡” 。現在常不指明 IP地址。,IP,IP地址分類練習,IP地址,地址類別,網絡比特,主機比特,,00,4,,6,20,A,,,B,,00,C,,4,C,,0.0

31、.0.2,B,,6,不存在的,IP地址,三、子網和超網,子網和超網的基本概念,為什么要研究子網和超網? IP地址的有效利用率問題 路由器的工作效率問題 子網（subnet） 將一個大的網絡劃分成幾個較小的網絡，而每一個網絡都有其自己的子網地址； 超網（supernet） 將一個組織所屬的幾個C類網絡合并成為一個更大地址范圍的邏輯網絡。,1. 子網（subnet）,劃分子網的方法： 將主機號進一步劃分成子網號和主機號，通過選擇合適的子網號長度，可以靈活控制子網的規(guī)模。 每個節(jié)點要配置子網掩碼 (subnet mask)，子網掩碼也是一個32比特的數，只是對應

32、主機號的位上都為0；將IP地址與子網掩碼相與，即可獲得地址前綴。 子網內的路由器負責在子網內轉發(fā)分組，而子網間的轉發(fā)由主路由器完成。,子網的例子,4.3.1 劃分子網,1. 從兩級 IP地址到三級 IP地址 在 ARPANET 的早期，IP地址的設計確實不夠合理。 IP地址空間的利用率有時很低。 給每一個物理網絡分配一個網絡號會使路由表變得太大因而使網絡性能變壞。 兩級的 IP地址不夠靈活。,從 1985 年起在 IP地址中又增加了一個“子網號字段”，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(subnetting) 。劃分子網已成為因特網的正式標準協(xié)議。,三級的 IP地

33、址,劃分子網純屬一個單位內部的事情。單位對外仍然表現為沒有劃分子網的網絡。 從主機號借用若干個位作為子網號 subnet-id，而主機號 host-id 也就相應減少了若干個位。 IP地址 := , , (4-2),劃分子網的基本思路,凡是從其他網絡發(fā)送給本單位某個主機的 IP數據報，仍然是根據 IP數據報的目的網絡號 net-id，先找到連接在本單位網絡上的路由器。 然后此路由器在收到 IP數據報后，再按目的網絡號 net-id 和子網號 subnet-id 找到目的子網。 最后就將 IP數據報直接交付目的主機。,劃分子網的基本思路（續(xù)）,0,1,14

34、01,4,5,6,3,,,所有到網絡 的分組均到達此路由器,我的網絡地址 是 ,R1,R3,R2,一個未劃分子網的 B 類網絡,劃分為三個子網后對外仍是一個網絡,0,1,01,4,5,6,3,,,子網 145.1

35、3.21.0,子網 ,子網 ,所有到達網絡 的分組均到達 此路由器,網絡 ,R1,R3,R2,當沒有劃分子網時，IP地址是兩級結構。 劃分子網后 IP地址就變成了三級結構。 劃分子網只是把 IP地址的主機號 host-id 這部分進行再劃分，而不改變 IP地址原來的網絡號 net-id。,劃分子網后變成了三級結構,從一個 IP數據報的首部并無法判斷源主機或目的主機所連接的網絡是否進行了子網劃分。 使用子網掩碼(subnet mask)可以找出 IP地址中的子網部分。,2. 子網掩碼,IP地址的各字段和子網掩碼,1

36、45 . 13 .,3 . 10,兩級 IP地址,子網號為 3 的網絡的網絡號,三級 IP地址,主機號,子網掩碼,net-id,host-id,子網的 網絡地址,0,net-id,subnet-id,host-id,145 . 13 .,145 . 13 . 3,3 . 10,(IP地址) AND (子網掩碼) =網絡地址,網絡號 net-id,主機號 host-id,兩級 IP地址,網絡號,三級 IP地址,主機號,子網號,子網掩碼,子網的 網絡地址,net-id,subnet-id,0,逐位進行 AND 運算,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

37、 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 1,1 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,net-id,net-id,host-id 為全 0,net-id,網絡地址,A 類 地 址,默認子網掩碼 ,網絡地址,B 類 地 址,默認子網掩碼 ,網絡地址,C 類 地 址,默認子網掩碼 ,host-id 為全 0,host-i

38、d 為全 0,默認子網掩碼,子網掩碼是一個重要屬性,子網掩碼是一個網絡或一個子網的重要屬性。 路由器在和相鄰路由器交換路由信息時，必須把自己所在網絡（或子網）的子網掩碼告訴相鄰路由器。 路由器的路由表中的每一個項目，除了要給出目的網絡地址外，還必須同時給出該網絡的子網掩碼。 若一個路由器連接在兩個子網上就擁有兩個網絡地址和兩個子網掩碼。,141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0,【例】已知 IP地址是 4，子網掩碼是 。試求網絡地址。,(a

39、) 點分十進制表示的 IP地址,(c) 子網掩碼是 ,0 0 0 0 0 0 0 0,141 . 14 .,72 . 24,141 . 14 .,64 . 0,. 0,0 1 0 0 1 0 0 0,141 . 14 .,. 24,(b) IP地址的第 3 字節(jié)是二進制,(d) IP地址與子網掩碼逐位相與,(e) 網絡地址（點分十進制表示）,141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0,【例】在上例中，若子網掩碼改為。試求網絡地址，討論所得

40、結果。,(a) 點分十進制表示的 IP地址,(c) 子網掩碼是 ,0 0 0 0 0 0 0 0,141 . 14 .,72 . 24,141 . 14 .,64 . 0,. 0,0 1 0 0 1 0 0 0,141 . 14 .,. 24,(b) IP地址的第 3 字節(jié)是二進制,(d) IP地址與子網掩碼逐位相與,(e) 網絡地址（點分十進制表示）,不同的子網掩碼得出相同的網絡地址。 但不同的掩碼的效果是不同的。,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（1）,多個物理網絡（子網）共享一個IP網絡地址空間 IP地址主機部分的一些比特作為子網號 三層層次結構：網絡號子網ID

41、主機ID 只有本地路由器知道子網的存在 本地路由器通過子網掩碼來截取子網號 同一個子網中所有的主機須使用相同的子網號 子網的概念可應用在A、B、C類IP地址中。子網間的距離須近。,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（2）,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（3）,子網掩碼的概念 子網掩碼表示方法：網絡號與子網號置1，主機號置0。,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（4）,Network,Host,66,,172,16,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,0000

42、0000,10100110,00000000,00000000,正常使用掩碼所得的網絡段號,00000010,轉換成十進制的網絡號：,0 0 2 166,之差計算出主機序號地址：,通過對應位與計算而得：,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（5）,Network,Host,172.16.2. 166,,172,16,2,0,Subnet,11111111,11111111,00000000,11111111,10101100,10101100,00010000,00010000,00000010,10100110,00000000,00000010,產生的網絡地址：,Su

43、bnet:,0 0 0 166,主機序號地址：,帶有子網網掩碼的絡段,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（6）,主機 IP地址: 66 網絡掩碼: ,子網劃分時，子網號的位數不一定是8的整數倍 本網段主機可用地址范圍= 54 主機號為全0，用來表示子網地址，全1，表示子網廣播地址,Network,Subnet,Host,172,16,2,0,66:,,10101100,11111111,產生的網絡地址：,10101100,00010000,00010000,1111

44、1111,00000010,00000010,11111111,10100110,00000000,00000000,Subnet:,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法（7）,Network,Host,204 . 16 . 2 . 166,255.255. 255. 248,204,16,2,160,Subnet,11111111,11111111,11111000,11111111,11001100,11001100,00010000,00010000,00000010,10100110,10100000,00000010,Subnet:,0 0 0 6,在C網段產生的子網絡,產生的網絡地址：

45、,主機序號地址：,子網掩碼與子網地址空間的劃分方法(8),在C網段產生的子網絡,主機所在網絡地址 = 60 本網絡中的主機號 = 0 . 0 . 0 . 6 本網段主機可用地址范圍= 6166 此網中的廣播地址 = 67,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,例：一個大型跨國公司的管理者從網絡管理中心獲得一個A類IP地址，需要劃分1000個子網。 分析：該公司需要有1 000個物理網絡，加上子網號全 0 和全1的兩種特殊地址，子網數量至少為1002； 選擇子網號的位長為10，可以用來分配的子網最多為1024

46、，滿足用戶要求。,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,A類地址子網劃分后的結構,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,劃分子網后的地址范圍,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,劃分子網后的網點內部結構,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,如何根據主機的IP地址判斷是否屬于同一個子網？ 在劃分子網的情況下，判斷兩臺主機是不是在同一個子網中，看它們的網絡號與子網地址是不是相同。 實例： 主機1的IP地址為1 主機2的IP地址為10 子網掩碼為92 判斷它們是不是在同一個子網上。,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,主機1的IP地址與子網掩碼做與運算： 主機2的IP地址與

47、子網掩碼做與運算：,子網規(guī)劃與地址空間劃分舉例,子網掩碼的使用練習,IP主機地址,類別,網絡地址,最大主機地址,0,48,子網掩碼,,,3,52,7,,C,6,3,A,,55,B,2,5,C,,55,IP編址問題的演進

48、1987 年，RFC 1009 就指明了在一個劃分子網的網絡中可同時使用幾個不同的子網掩碼。使用變長子網掩碼 VLSM (Variable Length Subnet Mask)可進一步提高 IP地址資源的利用率。 在 VLSM 的基礎上又進一步研究出無分類編址方法，它的正式名字是無分類域間路由 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。,3. 無類域間路由CIDR,劃分子網在一定程度上緩解了因特網在發(fā)展中遇 到的困難。然而在 1992 年因特網仍然面臨三個必 須盡早解決的問題，這就是： B 類地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就要在 1994 年 3

49、月全部分配完畢！ 因特網主干網上的路由表中的項目數急劇增長（從幾千個增長到幾萬個）。 整個 IPv4 的地址空間最終將全部耗盡。,3. 無類域間路由CIDR,3. 無類域間路由CIDR,分類編址方案的缺陷 地址分級不合理，B類網絡太大造成地址浪費，而C類網絡太小又不實用； 路由表規(guī)模呈爆炸式增長，不僅占用太多的內存，也會在交換路由信息時消耗太多的帶寬。 CIDR的基本思想是拋棄類的概念， 按照實際需要的地址數量而不是類來分配地址空間，提高地址分配的效率； 允許將若干條路由聚合（aggregate）成一條路由，減小路由表的規(guī)模。 采用CIDR后，IP地址查找應采用最長前綴匹配,CIDR 消除了傳

50、統(tǒng)的 A 類、B 類和 C 類地址以及劃分子網的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空間。 CIDR使用各種長度的“網絡前綴”(network-prefix)來代替分類地址中的網絡號和子網號。 IP地址從三級編址（使用子網掩碼）又回到了兩級編址。,3. 無類域間路由CIDR,3. 無類域間路由CIDR,CIDR最主要的特點有兩個： (1)CIDR消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網的概念。使用各種長度的“網絡前綴” 來代替分類地址中的網絡號和子網號。 CIDR使用“斜線記法”，即在IP地址后面加一 個斜線“”，然后寫上網絡前綴所占的比特數(這個數位對應于三級編址中子網掩碼中比

51、特1的個數)。例如，420，表示在這個32bit的IP地址中，前20bit表示網絡前綴，而后面的12bit為主機號。,3. 無類域間路由CIDR,(2)CIDR將網絡前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成CIDR地址塊”。 例如：20表示的地址塊共有212個地址 最小地址 l 0000000 00001110 00100000 00000000 最大地址 55 10000000 00001110 00l 01111 11111111 路由表中利用CIDR地址塊來查找目的網絡。這種地址的聚合常稱為路由聚合，它使得路

52、由表中的個項目可以表示很多個原來傳統(tǒng)分類地址的路由。路由聚合也稱為構成超網。 CIDR雖然不使用子網了，但仍然使用“掩碼”這一名詞。對于/20地址塊，它的掩碼是： 111111111 11111111 11110000 00000000(20個連續(xù)的1)。,無分類的兩級編址的記法是： IP地址 := , (4-3) CIDR還使用“斜線記法”(slash notation)，它又稱為CIDR記法，即在 IP地址面加上一個斜線“/”，然后寫上網絡前綴所占的位數（這個數值對應于三級編址中子網掩碼中 1 的個數）。 CIDR把網絡前綴都相同的連續(xù)的 IP地址組成“CIDR 地址塊”。,無分類的兩級編

53、址,CIDR 地址塊,/20 表示的地址塊共有 212 個地址（因為斜線后面的 20 是網絡前綴的位數，所以這個地址的主機號是 12 位）。 這個地址塊的起始地址是 。 在不需要指出地址塊的起始地址時，也可將這樣的地址塊簡稱為“/20 地址塊”。 /20 地址塊的最小地址： /20 地址塊的最大地址：55 全 0 和全 1 的主機號地址一般不使用。,/20 表示的地址（212 個地址）,10000000 00001110 00100000 0

54、0000000 10000000 00001110 00100000 00000001 10000000 00001110 00100000 00000010 10000000 00001110 00100000 00000011 10000000 00001110 00100000 00000100 10000000 00001110 00100000 00000101 10000000 00001110 00101111 11111011 10000000 00001110 00101111 11111100 10000000 00001110 00101111 11111101 1000

55、0000 00001110 00101111 11111110 10000000 00001110 00101111 11111111,所有地址 的 20 位 前綴都是 一樣的,CIDR 記法的其他形式,/10 可簡寫為 10/10，也就是把點分十進制中低位連續(xù)的 0 省略。 /10 隱含地指出 IP地址 的掩碼是 。此掩碼可表示為 11111111 11000000 00000000 00000000,CIDR 記法的其他形式,/10 可簡寫為 10/10，也就是將點分十進制中低位連續(xù)的 0 省略。 /10 相當于指出 IP地址 的掩碼是 ，即 11111111 11000000 00000000 00000000 網絡前綴的后面加一個星號 * 的表示方法 如 00001010 00*，在星號 * 之前是網絡前綴，而星號 * 表示 IP地址中的主機號