第10講 網(wǎng)絡(luò)層(1)

1、劉宏劉宏月印月印第10講 網(wǎng)絡(luò)層（1） 劉宏月 河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT3/69數(shù)據(jù)鏈路層知識(shí)回顧 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念和術(shù)語(yǔ) 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP 以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層和CSMS/CD協(xié)議 擴(kuò)展以太網(wǎng)、高速以太網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT4/69本講學(xué)習(xí)目標(biāo)了解網(wǎng)絡(luò)層的基本業(yè)務(wù)IP協(xié)議與虛擬互連網(wǎng)掌握IP地址的概念和分類理解IP地址與硬

2、件地址的關(guān)系和轉(zhuǎn)換協(xié)議2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT5/69本講主要內(nèi)容1. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)2. 網(wǎng)際協(xié)議IP3. 分類的IP地址4. IP地址與硬件地址5. 地址解析協(xié)議ARP2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT6/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該向運(yùn)輸層提供怎樣的服務(wù)（“面向連接”還是“無(wú)連接”）曾引起了長(zhǎng)期的爭(zhēng)論。 爭(zhēng)論焦點(diǎn)的實(shí)質(zhì)就是：在計(jì)算機(jī)通信中，可靠交付應(yīng)當(dāng)由誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)？是網(wǎng)絡(luò)還是端系統(tǒng)

3、？2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT7/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 電信網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)是讓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)可靠交付 面向連接的通信方式 建立虛電路(Virtual Circuit)，以保證雙方通信所需的一切網(wǎng)絡(luò)資源。 如果再使用可靠傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，就可使所發(fā)送的分組無(wú)差錯(cuò)按序到達(dá)終點(diǎn)。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT8/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 虛電路服務(wù)應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層物理層物理層應(yīng)用層

4、應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層物理層物理層H1H2虛電路H1發(fā)送給發(fā)送給H2的所有分組都沿著同一條虛電路傳送的所有分組都沿著同一條虛電路傳送2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT9/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 虛電路是邏輯連接 虛電路表示這只是一條邏輯上的連接，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式傳送，而并不是真正建立了一條物理連接。 請(qǐng)注意，電路交換的電話通信是先建立了一條真正的連接(物理連接) 。因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但并不完全一樣。 2022-3-12Colle

5、ge of Information Science and Technology, HAUT10/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 因特網(wǎng)采用的設(shè)計(jì)思路網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡(jiǎn)單靈活的、無(wú)連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送分組時(shí)不需要先建立連接。每個(gè)分組(即IP數(shù)據(jù)報(bào))獨(dú)立發(fā)送，與其前后的分組無(wú)關(guān)(不進(jìn)行編號(hào))。網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾。即所傳送的分組可能出錯(cuò)、丟失、重復(fù)和失序(不按序到達(dá)終點(diǎn))，當(dāng)然也不保證分組傳送的時(shí)限。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT11/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 盡最大努力交付

6、的好處 由于傳輸網(wǎng)絡(luò)不提供端到端的可靠傳輸服務(wù)，這就使網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以做得比較簡(jiǎn)單，而且價(jià)格低廉。如果主機(jī)(即端系統(tǒng))中進(jìn)程之間的通信需要是可靠的，那么就由網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)中的運(yùn)輸層負(fù)責(zé)(包括差錯(cuò)處理、流量控制等)。 采用這種設(shè)計(jì)思路的好處是：網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)大大降低，運(yùn)行方式靈活，能夠適應(yīng)多種應(yīng)用。 因特網(wǎng)能夠發(fā)展到今日的規(guī)模，充分證明了當(dāng)初采用這種設(shè)計(jì)思路的正確性。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT12/691. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù) 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)H1發(fā)送給發(fā)送給H2的分組可能沿著不同路徑傳送的分組可能沿著不同路徑傳送

7、應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層物理層物理層應(yīng)用層應(yīng)用層運(yùn)輸層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層物理層物理層H1H2IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)丟失丟失2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT13/69虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的對(duì)比虛電路服務(wù)與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的對(duì)比對(duì)比的方面虛電路服務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)思路可靠通信應(yīng)當(dāng)由網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證可靠通信應(yīng)當(dāng)由用戶主機(jī)來(lái)保證連接的建立必須有不需要終點(diǎn)地址僅在連接建立階段使用，每個(gè)分組使用短的虛電路號(hào)每個(gè)分組都有終點(diǎn)的完整地址分組的轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一條虛電路的分組均按照同一路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)

8、分組獨(dú)立選擇路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)結(jié)點(diǎn)出故障時(shí)所有通過(guò)出故障的結(jié)點(diǎn)的虛電路均不能工作出故障的結(jié)點(diǎn)可能會(huì)丟失分組，一些路由可能會(huì)發(fā)生變化分組的順序總是按發(fā)送順序到達(dá)終點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)不一定按發(fā)送順序端到端的差錯(cuò)處理和流量控制可以由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)，也可以由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT14/69本講主要內(nèi)容1. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)2. 網(wǎng)際協(xié)議IP3. 分類的IP地址4. IP地址與硬件地址5. 地址解析協(xié)議ARP2022-3-12College of Information Science and T

9、echnology, HAUT15/692. 網(wǎng)際協(xié)議IP 網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議及配套協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用的還有三個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP (Address Resolution Protocol)網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP (Internet Control Message Protocol)網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP (Internet Group Management Protocol)2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT16/69網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議及配套協(xié)

10、議各種應(yīng)用層協(xié)議各種應(yīng)用層協(xié)議(HTTP, FTP, SMTP等等)網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層物理硬件物理硬件運(yùn)輸層運(yùn)輸層TCP, UDP應(yīng)用層應(yīng)用層ICMPIPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層( (網(wǎng)際層網(wǎng)際層) )IGMP2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT17/692. 網(wǎng)際協(xié)議IP不同的尋址方案不同的最大分組長(zhǎng)度不同的網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制不同的超時(shí)控制不同的差錯(cuò)恢復(fù)方法不同的狀態(tài)報(bào)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(wù)(面向連接服務(wù) 和無(wú)連接服務(wù))不同的管理與控制方式 虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 互連在

11、一起的網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行通信會(huì)遇到許多問(wèn)題需要解決：2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT18/69 網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備 中間設(shè)備又稱為中間系統(tǒng)或中繼(relay)系統(tǒng)。 物理層中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)：網(wǎng)橋或橋接器(bridge)。 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)：路由器(router)。 網(wǎng)橋和路由器的混合物：橋路器(brouter)。 網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)(gateway)。 2. 網(wǎng)際協(xié)議IP：虛擬互連網(wǎng)絡(luò)2022-3-12College of Information Sc

12、ience and Technology, HAUT19/69 網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器(router) 當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋時(shí)，一般并不稱之為網(wǎng)絡(luò)互連，因?yàn)檫@僅僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)關(guān)(gateway)由于比較復(fù)雜，目前使用得較少。 互聯(lián)網(wǎng)都是指用路由器進(jìn)行互連的網(wǎng)絡(luò)。 由于歷史的原因，許多有關(guān) TCP/IP 的文獻(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器稱為網(wǎng)關(guān)。2. 網(wǎng)際協(xié)議IP：虛擬互連網(wǎng)絡(luò)2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT20/69 互連網(wǎng)絡(luò)與虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 2. 網(wǎng)際協(xié)議IP：虛擬互連網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)

13、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(a) 互連網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)路由器路由器(b) 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)虛擬互連網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）（互聯(lián)網(wǎng)）2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT21/692. 網(wǎng)際協(xié)議IP：虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的意義所謂虛擬互連網(wǎng)絡(luò)也就是邏輯互連網(wǎng)絡(luò)，它的意思就是互連起來(lái)的各種物理網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性本來(lái)是客觀存在的，但是我們利用 IP 協(xié)議就可以使這些性能各異的網(wǎng)絡(luò)從用戶看起來(lái)好像是一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。使用 IP 協(xié)議的虛擬互連網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)稱為 IP 網(wǎng)。使用虛擬互連網(wǎng)絡(luò)的好處是：當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)

14、進(jìn)行通信時(shí)，就好像在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上通信一樣，而看不見(jiàn)互連的各具體的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)細(xì)節(jié)。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT22/69分組在互聯(lián)網(wǎng)中的傳送分組在互聯(lián)網(wǎng)中的傳送 54321主機(jī)主機(jī)H1 主機(jī)主機(jī)H2 R1 R5 R2 R3 R1 R2 R3H1 R5 H2 R4間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付直接交付直接交付32 21 132 21 132 21 132 21 132 21 154321 R42022-3-12College of Information Sc

15、ience and Technology, HAUT23/692. 網(wǎng)際協(xié)議IP：虛擬互連網(wǎng)絡(luò) 從網(wǎng)絡(luò)層看IP數(shù)據(jù)報(bào)的傳送 如果我們只從網(wǎng)絡(luò)層考慮問(wèn)題，那么IP數(shù)據(jù)報(bào)就可以想象是在網(wǎng)絡(luò)層中傳送(水平通信)。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)H1R1R2R3R4R5H22022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT24/69本講主要內(nèi)容1. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)2. 網(wǎng)際協(xié)議IP3. 分類的IP地址4. IP地址與硬件地址5. 地址解析協(xié)議ARP2022-3-

16、12College of Information Science and Technology, HAUT25/693. 分類的IP地址 IP地址及其表示方法 我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)(或路由器)分配一個(gè)在全世界范圍是唯一的32位(IPv4)的標(biāo)識(shí)符。 IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼分配機(jī)構(gòu)ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進(jìn)行分配。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT

17、26/693. 分類的IP地址 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(guò)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 子網(wǎng)的劃分。這是對(duì)最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)RFC 950在1985年通過(guò)。 構(gòu)成超網(wǎng)。這是比較新的無(wú)分類編址方法。1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT27/693. 分類的IP地址 分類的IP地址 每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id，它標(biāo)志主機(jī)(或路由器)所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個(gè)字段則是主機(jī)號(hào)host-id，

18、它標(biāo)志該主機(jī)(或路由器)。 兩級(jí)的IP地址可以記為： IP地址 := , := 代表代表“定義為定義為”2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT28/69host-id24 位位net-id8 位位0A類地址類地址net-id16 位位host-id16 位位B類地址類地址10分類IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 net-id24 位位C類地址類地址110host-id8 位位D類地址類地址 1110多多 播播 地 址址E類地址類地址保保 留留 為為 今今 后后 使使 用用11112022-3-12College

19、 of Information Science and Technology, HAUT29/693. 分類的IP地址 點(diǎn)分十進(jìn)制記法 10000000 00001011 00000011 00011111每隔每隔8位插入一個(gè)位插入一個(gè)空空格格能夠提高可讀性能夠提高可讀性采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法則更加便于使用則更加便于使用1 128 11 3 31 將每將每8位的二進(jìn)制數(shù)位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)10000000000010110000001100011111機(jī)器中存放的機(jī)器中存放的IP地址地址是是32位位 二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼2022-3-12C

20、ollege of Information Science and Technology, HAUT30/693. 分類的IP地址 特殊的IP地址直接廣播地址 主機(jī)號(hào)全1：對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)進(jìn)行廣播，不可做源地址。受限廣播地址 32位全1：在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播，不可做源地址，路由器不轉(zhuǎn)發(fā)目的地址全1(55)的IP分組。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT31/693. 分類的IP地址 特殊的IP地址本網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)地址 網(wǎng)絡(luò)號(hào)全0：不可做目的地址本網(wǎng)絡(luò)上的本機(jī)地址 32位全0：不可

21、做目的地址回送/回環(huán)地址 ：用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試和本地進(jìn)程間通信。注：全1有“all”，全0有“this”之意。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT32/693. 分類的IP地址 專用IP地址/私有IP地址類網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)總數(shù)A10.1B172.18-172.3116C192.168.2562022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT33/693. 分類的IP地址 專用IP地址/私有IP地址 專用IP地址的作用適用于使用TCP

22、/IP技術(shù)但不接入因特網(wǎng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)解決IP地址緊缺問(wèn)題：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用專用IP地址，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT (Network Address Translation) 將專用地址轉(zhuǎn)換成公用IP地址，即可接入互聯(lián)網(wǎng)（只需要少量的公用IP地址）。 如果IP分組使用了這些地址，則路由器就認(rèn)為是一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用的IP地址，不會(huì)向Internet轉(zhuǎn)發(fā)該分組。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT34/693. 分類的IP地址 常用的三類IP地址 IP地址的使用范圍地址的使用范圍 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 最大最大 第一個(gè)第一個(gè) 最后一

23、個(gè)最后一個(gè) 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)類別類別 網(wǎng)絡(luò)數(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù) 可用的可用的 可用的可用的 中最大的中最大的 網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào) 網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)數(shù)主機(jī)數(shù) A 126 (272) 1 126 16,777,214 B 16,383(2141) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (2211) 192.0.1 223.255.255 2542022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT35/693. 分類的IP地址 IP地址的一些重要特點(diǎn)(1)IP地址是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級(jí)的好處是： 第一，IP

24、地址管理機(jī)構(gòu)在分配 IP 地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)，而剩下的主機(jī)號(hào)則由得到該網(wǎng)絡(luò)號(hào)的單位自行分配，方便了IP地址的管理。 第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組(而不考慮目的主機(jī)號(hào))，這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲(chǔ)空間。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT36/693. 分類的IP地址 IP地址的一些重要特點(diǎn)(2) 本質(zhì)上IP地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)和一條鏈路的接口。 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id必須是不同的

25、。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī)(multihomed host)。 由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)(這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò))，因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的IP地址。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT37/693. 分類的IP地址 IP地址的一些重要特點(diǎn)(3) 用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來(lái)的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng) 絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。(4) 所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)， 還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。2022-3

26、-12College of Information Science and Technology, HAUT38/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.2R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)

27、互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器，其IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT39/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.2222.1.3.

28、2R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器，其IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT40/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.2222.1.6.

29、1R3R2222.1.3LAN3N3N2N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器，其IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT41/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.122

30、R1222.1.2R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器，其IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP地址中的net-id。2022-3-12College of Information Science and Tech

31、nology, HAUT42/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.2R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 IP 地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)

32、號(hào)的 IP 地址。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT43/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.2R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.

33、1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 IP 地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的 IP 地址。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT44/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.2222.1.

34、3.3R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 IP 地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的 IP 地址。 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT45/69互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1R1222.1.222

35、R3R2222.1.3LAN3N3N2222.1.4222.1.5222.1.6N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)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(luò)” ?，F(xiàn)在常不指明IP地址。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT46/69本講主要內(nèi)容1. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)2. 網(wǎng)際協(xié)議IP

36、3. 分類的IP地址4. IP地址與硬件地址5. 地址解析協(xié)議ARP2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT47/694. IP地址與硬件地址 TCP 報(bào)文報(bào)文IP 數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)MAC 幀幀應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部首部首部首部尾部尾部首部首部鏈路層及以下鏈路層及以下使用硬件地址使用硬件地址硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上網(wǎng)絡(luò)層及以上 使用使用 IP 地址地址IP地址地址2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT48/69通信的路徑通信的路徑H

37、1經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò) R1 轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)再經(jīng)過(guò)再經(jīng)過(guò) R2 轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)H2查找路由表查找路由表HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)主機(jī)H1主機(jī)主機(jī)H2硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)路由器路由器R14. IP地址與硬件地址 2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT49/69IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到

38、HA3從從HA4到到HA5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1主機(jī)主機(jī)H22022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT50/69從虛擬的從虛擬的IP層上看層上看IP數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局

39、域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到HA3從從HA4到到HA5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)主機(jī)H22022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT51/69在鏈路上看在鏈路上看MAC幀的流動(dòng)幀的流動(dòng)HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2H

40、A2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到HA3從從HA4到到HA5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)主機(jī)H22022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT52/69HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2I

41、P1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到HA3從從HA4到到HA5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)主機(jī)H2在在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)圖中的圖中的IP1IP2表示從源地址表示從源地址IP1到目的地址到目的地址IP2 兩個(gè)路由器的兩個(gè)路由器的IP地址并不出現(xiàn)在地址并不出

42、現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部中數(shù)據(jù)報(bào)的首部中 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP22022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT53/69HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到HA3從從HA4到到HA

43、5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)主機(jī)H2路由器只根據(jù)目的站的路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT54/69HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由

44、器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到HA3從從HA4到到HA5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)主機(jī)H2在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層只能看見(jiàn)只能看見(jiàn)MAC幀而看不見(jiàn)幀而看不見(jiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào) MAC幀幀從從 HA1 到到 HA3從從 HA4 到到 HA5從從 HA6 到到 HA2MAC 幀幀MAC 幀幀2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT55/69HA1HA5HA4HA3HA6硬件地址硬件地址路由器路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域

45、網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)主機(jī)H2主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)主機(jī)H1路由器路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀幀IP2IP4IP3IP5路由器路由器R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2從從HA1到到HA3從從HA4到到HA5從從HA6到到HA2MAC 幀幀MAC 幀幀IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)報(bào)主機(jī)主機(jī)H2IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié)層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié)在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問(wèn)題，就能夠使用在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問(wèn)題，就能夠使用統(tǒng)一的、抽象的統(tǒng)一的、抽象的IP地址地址研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信

46、研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT56/69本講主要內(nèi)容1. 網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)2. 網(wǎng)際協(xié)議IP3. 分類的IP地址4. IP地址與硬件地址5. 地址解析協(xié)議ARP2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT57/695. 地址解析協(xié)議ARP 地址解析協(xié)議的位置和作用 Address Resolution Protocol網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層ARPIP地址地址硬件地址硬件地址IPIGMPICMPARP20

47、22-3-12College of Information Science and Technology, HAUT58/695. 地址解析協(xié)議ARP ARP的工作機(jī)理 不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，最終還是必須使用硬件地址。 每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè)ARP高速緩存(ARP cache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器的IP地址到硬件地址的映射表。 當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī)B發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先在其ARP高速緩存中查看有無(wú)主機(jī)B的IP地址。如有，就可查出其對(duì)應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入MAC幀，然后通過(guò)局域網(wǎng)將該MAC幀發(fā)往此硬件地址。 2022-3

48、-12College of Information Science and Technology, HAUT59/69ARP 響應(yīng)響應(yīng)主機(jī)主機(jī)B向向A發(fā)送發(fā)送ARP響應(yīng)分組響應(yīng)分組 主機(jī)主機(jī)A廣播發(fā)送廣播發(fā)送ARP請(qǐng)求分組請(qǐng)求分組 08-00-2B-00-EE-0A我是我是，硬件地址是，硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ00-00-C0-15-AD-18AYXBZARP請(qǐng)求請(qǐng)求ARP請(qǐng)求請(qǐng)求ARP請(qǐng)求請(qǐng)求ARP請(qǐng)求請(qǐng)求00-00-C0-15-AD-18我是我是，硬件地址，硬件地址00-

49、00-C0-15-AD-18我想知道主機(jī)我想知道主機(jī)的硬件地址。的硬件地址。2022-3-12College of Information Science and Technology, HAUT60/695. 地址解析協(xié)議ARP ARP高速緩存的作用 為了減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，主機(jī)A在發(fā)送其ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將自己的IP地址到硬件地址的映射寫入ARP請(qǐng)求分組。 當(dāng)主機(jī)B收到A的ARP請(qǐng)求分組時(shí)，就將主機(jī)A的這一地址映射寫入主機(jī)B自己的ARP高速緩存中。這對(duì)主機(jī)B以后向A發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就更方便了。 2022-3-12College of Information Science