第3章Internet地址及地址解析

1、要求：要求：1.掌握掌握Internet編址的方式編址的方式2.掌握掌握Internet編址的類型及特征編址的類型及特征3.掌握特殊格式的掌握特殊格式的Internet地址及其應(yīng)用場(chǎng)合地址及其應(yīng)用場(chǎng)合4.了解了解Internet編址的缺陷編址的缺陷5.掌握硬件地址和網(wǎng)絡(luò)地址的含義掌握硬件地址和網(wǎng)絡(luò)地址的含義 6.掌握掌握ARP的工作原理的工作原理7.了解了解RARP協(xié)議的原理及報(bào)文格式協(xié)議的原理及報(bào)文格式 8.掌握地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程，特別是不同網(wǎng)間轉(zhuǎn)換掌握地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程，特別是不同網(wǎng)間轉(zhuǎn)換3.1 前言前言 ARPARP是地址轉(zhuǎn)換協(xié)議（是地址轉(zhuǎn)換協(xié)議（Address Resolution Addre

2、ss Resolution ProtocolProtocol）的英文縮寫(xiě)，它是一個(gè)鏈路層協(xié)議，工作在）的英文縮寫(xiě)，它是一個(gè)鏈路層協(xié)議，工作在OSIOSI模型的第二層，在本層和硬件接口間進(jìn)行聯(lián)系，同時(shí)模型的第二層，在本層和硬件接口間進(jìn)行聯(lián)系，同時(shí)對(duì)上層（網(wǎng)絡(luò)層）提供服務(wù)。對(duì)上層（網(wǎng)絡(luò)層）提供服務(wù)。 二層的以太網(wǎng)交換設(shè)備并不能識(shí)別二層的以太網(wǎng)交換設(shè)備并不能識(shí)別3232位的位的IPIP地址，它地址，它們是以們是以4848位以太網(wǎng)地址（就是我們常說(shuō)的位以太網(wǎng)地址（就是我們常說(shuō)的MACMAC地址）傳輸?shù)刂罚﹤鬏斠蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)包的。也就是說(shuō)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的。也就是說(shuō)IPIP數(shù)據(jù)包在局域網(wǎng)內(nèi)部傳輸時(shí)數(shù)據(jù)包在局域網(wǎng)

3、內(nèi)部傳輸時(shí)并不是靠并不是靠IPIP地址而是靠地址而是靠MACMAC地址來(lái)識(shí)別目標(biāo)的，因此地址來(lái)識(shí)別目標(biāo)的，因此IPIP地地址與址與MACMAC地址之間就必須存在一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，而地址之間就必須存在一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，而ARPARP協(xié)議就協(xié)議就是用來(lái)確定這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的協(xié)議。是用來(lái)確定這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的協(xié)議。問(wèn)題一問(wèn)題一: 為什么要進(jìn)行編址？為什么要進(jìn)行編址？ 統(tǒng)一的思想統(tǒng)一的思想問(wèn)題二：什么是地址？問(wèn)題二：什么是地址？ 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符問(wèn)題三：標(biāo)識(shí)哪些東西？問(wèn)題三：標(biāo)識(shí)哪些東西？ 名字、地址、路徑。名字、地址、路徑。問(wèn)題四：?jiǎn)栴}四：Internet地址應(yīng)具備哪些性質(zhì)？地址應(yīng)具備哪些性質(zhì)？ 能定位、要唯一、好計(jì)算

4、能定位、要唯一、好計(jì)算問(wèn)題五：物理地址能作為問(wèn)題五：物理地址能作為Internet地址嗎地址嗎? 不能不能(多樣性、多義性多樣性、多義性)。問(wèn)題六：?jiǎn)栴}六： TCP/IP Internet 編址方式如何？編址方式如何？ IP地址地址1.Internet的概念層次的概念層次Internet地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)Internet網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)nIP地址地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)主機(jī)號(hào)2.編址方式編址方式32比特比特 = (netid + hostid）3.表示方法表示方法:二進(jìn)制表示、點(diǎn)分十進(jìn)制二進(jìn)制表示、點(diǎn)分十進(jìn)制4.地址類型地址類型 A類：類： 0 8位網(wǎng)絡(luò)號(hào)位網(wǎng)絡(luò)號(hào) 首字節(jié)首字節(jié)1126 B類：類

5、： 10 16位網(wǎng)絡(luò)號(hào)位網(wǎng)絡(luò)號(hào) 首字節(jié)首字節(jié)128191 C類：類： 110 24位網(wǎng)絡(luò)號(hào)位網(wǎng)絡(luò)號(hào) 首字節(jié)首字節(jié)192223 D類：類： 1110 組播地址組播地址 首字節(jié)首字節(jié)224239 E類：類： 11110 - （保留未用）（保留未用） 首字節(jié)首字節(jié)2402475.特殊特殊IP地址地址 網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號(hào)全網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號(hào)全0；廣播地址：主機(jī)號(hào)全廣播地址：主機(jī)號(hào)全1；有限廣播地址：有限廣播地址：32位全位全1；回送地址：回送地址：127.*.*.*，網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試及本機(jī)進(jìn)程間的，網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試及本機(jī)進(jìn)程間的通信。通信。6. IP地址的實(shí)質(zhì)：地址的實(shí)質(zhì)： IP地址標(biāo)識(shí)的不一定是一臺(tái)主機(jī)，實(shí)質(zhì)上

6、標(biāo)識(shí)的是地址標(biāo)識(shí)的不一定是一臺(tái)主機(jī)，實(shí)質(zhì)上標(biāo)識(shí)的是到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一條連接。到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一條連接。7. 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序int n=2550255低低高高2550低低高高小端點(diǎn)機(jī)小端點(diǎn)機(jī)大端點(diǎn)機(jī)大端點(diǎn)機(jī)00000000 11111111255低低0高高1111111100000000= 65280規(guī)定：規(guī)定：首先發(fā)送整數(shù)中最高有效字節(jié)首先發(fā)送整數(shù)中最高有效字節(jié)11111111 000000000低低255高高8. IP編址的缺陷編址的缺陷 限制網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí)限制網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí) 對(duì)主機(jī)的移動(dòng)性支持不夠?qū)χ鳈C(jī)的移動(dòng)性支持不夠 限制多地址主機(jī)的可訪問(wèn)性限制多地址主機(jī)的可訪問(wèn)性InterNICAP

7、NICARINRIPEAfiNICLATNICCNNICKRNICTWNIC9. Internet編址管理機(jī)構(gòu)編址管理機(jī)構(gòu)圖圖3-5 3-5 全球全球IPIP地址分配機(jī)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)地址分配機(jī)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)ARP：Address Resolution Protocol RARP：Reverse Address Resolution ProtocolIP地址地址物理地址物理地址ARPRARP問(wèn)題一：為什么要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換？問(wèn)題一：為什么要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換？ 必須根據(jù)必須根據(jù)IP地址找到物理地址才能進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)傳地址找到物理地址才能進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送。送。問(wèn)題二：如何進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換？問(wèn)題二：如何進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換

8、？ 直接映射直接映射 or 動(dòng)態(tài)綁定動(dòng)態(tài)綁定兩種地址類型：兩種地址類型：1.空間較小且容易配置的物理地址（直接映射）空間較小且容易配置的物理地址（直接映射） 2.空間巨大且固定的物理地址（動(dòng)態(tài)綁定）空間巨大且固定的物理地址（動(dòng)態(tài)綁定） 直接映射：直接映射：IP地址地址物理地址物理地址動(dòng)態(tài)綁定：用協(xié)議獲得動(dòng)態(tài)綁定：用協(xié)議獲得1. ARP1. ARP原理原理 AXBYAXBY問(wèn)題：誰(shuí)的問(wèn)題：誰(shuí)的IP地址是地址是IPb？請(qǐng)你把你的物理地址告訴我請(qǐng)你把你的物理地址告訴我回答：我的回答：我的IP地址是地址是IPb？我的物理地址是我的物理地址是PAb2.基本步驟基本步驟步驟一：步驟一：源端源端A廣播廣播包

9、含目標(biāo)包含目標(biāo)B的的IP地址地址IPb的的ARP請(qǐng)求報(bào)文，請(qǐng)請(qǐng)求報(bào)文，請(qǐng)B回答自己的物理地址回答自己的物理地址PAb；步驟二：步驟二：網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)將網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)將IPb與自身的與自身的IP地址比較，地址比較，若相同，則轉(zhuǎn)步驟三，否則忽略；若相同，則轉(zhuǎn)步驟三，否則忽略；步驟三：步驟三：B將將PAb封裝在封裝在ARP應(yīng)答報(bào)文中，之后發(fā)送應(yīng)答報(bào)文中，之后發(fā)送給給A；步驟四：步驟四：A從應(yīng)答報(bào)文中提取從應(yīng)答報(bào)文中提取IPb和和PAb，從而獲得，從而獲得IPb和和PAb之間的映射關(guān)系。之間的映射關(guān)系?？偨Y(jié)：廣播請(qǐng)求，單播回應(yīng)！總結(jié)：廣播請(qǐng)求，單播回應(yīng)！3.提高提高ARP的效率的效率 設(shè)置設(shè)置ARP ca

10、che，存放最近解析出來(lái)的，存放最近解析出來(lái)的IP/MAC對(duì)。對(duì)。 請(qǐng)求解析時(shí)，把自己的請(qǐng)求解析時(shí)，把自己的IP/MAC地址也放在報(bào)文中。地址也放在報(bào)文中。 收到收到ARP請(qǐng)求的所有主機(jī)都緩存其中的請(qǐng)求的所有主機(jī)都緩存其中的IP/MAC。 主機(jī)入網(wǎng)時(shí)，主動(dòng)廣播它的主機(jī)入網(wǎng)時(shí)，主動(dòng)廣播它的IP/MAC。4. ARP中軟狀態(tài)使用（緩存信息失效的問(wèn)題）中軟狀態(tài)使用（緩存信息失效的問(wèn)題） 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：一條一條IP/MAC映射記錄失效怎么辦？映射記錄失效怎么辦？解決：解決：使用超時(shí)機(jī)制（使用超時(shí)機(jī)制（20分鐘），如果在超時(shí)到來(lái)前分鐘），如果在超時(shí)到來(lái)前都沒(méi)有使用某條記錄，則刪除該記錄。都沒(méi)有使用某條記錄

11、，則刪除該記錄。優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)：（1）無(wú)需專門(mén)的通知機(jī)制；）無(wú)需專門(mén)的通知機(jī)制；（2）對(duì)硬件可靠性要求低。）對(duì)硬件可靠性要求低。缺陷：缺陷： 可能會(huì)可能會(huì)反應(yīng)遲鈍反應(yīng)遲鈍。5.不同網(wǎng)絡(luò)間地址轉(zhuǎn)換：路由器轉(zhuǎn)發(fā)不同網(wǎng)絡(luò)間地址轉(zhuǎn)換：路由器轉(zhuǎn)發(fā) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2ABRIn1In2路由表路由表N1直接投遞直接投遞N2In1ARP緩存緩存In1MACn1ARP請(qǐng)求請(qǐng)求In1物理地址物理地址包含包含IPA/MACAARP緩存緩存IPAMACA回應(yīng)包含回應(yīng)包含In1/MACn1IP報(bào)報(bào)幀頭幀頭ARP請(qǐng)求請(qǐng)求B物理地址物理地址包含包含In2/MACn2ARP緩存緩存In2MACn2回應(yīng)包含回應(yīng)包含IPB/MAC

12、BIPBMACBIP報(bào)報(bào)幀頭幀頭路由表路由表N1直接投遞直接投遞N2In2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2ABRIn1In2轉(zhuǎn)換步驟：轉(zhuǎn)換步驟： A利用利用ARP獲得路由器獲得路由器R接口接口1的物理地址的物理地址 A把報(bào)文發(fā)給路由器把報(bào)文發(fā)給路由器R的接口的接口1 R從接口從接口2使用使用ARP獲得獲得B的物理地址的物理地址 R把報(bào)文從接口把報(bào)文從接口2轉(zhuǎn)發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)給B6. ARP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)類型物理網(wǎng)絡(luò)類型協(xié)議類型協(xié)議類型物理地址長(zhǎng)度物理地址長(zhǎng)度協(xié)議長(zhǎng)度協(xié)議長(zhǎng)度操作操作發(fā)送方硬件地址發(fā)送方硬件地址發(fā)送方發(fā)送方IP地址地址目標(biāo)硬件地址目標(biāo)硬件地址目標(biāo)目標(biāo)IP地址地址圖圖3-8 ARP/RA

13、RP3-8 ARP/RARP報(bào)文報(bào)文07 81516317. ARP的封裝與標(biāo)識(shí)的封裝與標(biāo)識(shí) ARP報(bào)文必須封裝到一個(gè)幀中（幀類型報(bào)文必須封裝到一個(gè)幀中（幀類型0 x0806)。9. ARP命令命令 對(duì)對(duì)ARP cache進(jìn)行操作。進(jìn)行操作。arp aarp a hostarp d hostarp s host eth_addressARP報(bào)文報(bào)文幀數(shù)據(jù)區(qū)幀數(shù)據(jù)區(qū)幀頭幀頭幀尾幀尾8. ARP協(xié)議的位置協(xié)議的位置物理網(wǎng)絡(luò)的一部分物理網(wǎng)絡(luò)的一部分問(wèn)題問(wèn)題: :無(wú)盤(pán)工作站啟動(dòng)時(shí)，如何確定它的無(wú)盤(pán)工作站啟動(dòng)時(shí)，如何確定它的IPIP地址？地址？ A發(fā)出發(fā)出RARP廣播請(qǐng)求報(bào)文（廣播請(qǐng)求報(bào)文（MACA,0,MACA,0）。）。 RARP服務(wù)器給服務(wù)器給A發(fā)應(yīng)答報(bào)文（發(fā)應(yīng)答報(bào)文（MACS,IS,MACA,IA）。）。無(wú)盤(pán)站無(wú)盤(pán)站AMACa無(wú)盤(pán)站無(wú)盤(pán)站BMACbRARP服務(wù)器服務(wù)器MACs用它的物理地址在網(wǎng)上廣播，請(qǐng)求服務(wù)器告訴用它的物理地址在網(wǎng)上廣播，請(qǐng)求服務(wù)器告訴IPIP地址。地址。 幾點(diǎn)說(shuō)明：幾點(diǎn)說(shuō)明：1.無(wú)盤(pán)工作站所在網(wǎng)絡(luò)必須有無(wú)盤(pán)工作站所在網(wǎng)絡(luò)必須有RARP服務(wù)器服務(wù)器