第4章IP協(xié)議、子網(wǎng)、超網(wǎng)模版課件

第四章

IP協(xié)議、子網(wǎng)、超網(wǎng)1主要內(nèi)容4.1Internet網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議IP4.2劃分子網(wǎng)絡(luò)4.3構(gòu)成超網(wǎng)24.1因特網(wǎng)的網(wǎng)際協(xié)議IP

地址解析協(xié)議ARP

逆地址解析協(xié)議RARP

因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP

因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMPARP和RARP畫在最下面，因為IP經(jīng)常使用這兩協(xié)議。ICMP和IGMP畫在網(wǎng)際層上部，因為它們要使用IP協(xié)議。IP協(xié)議是TCP/IP體系中兩個最主要協(xié)議之一。與IP協(xié)議配套使用還有4個協(xié)議：3一、分類的IP地址1.IP地址及其表示方法4IP地址定義IP地址就是給每個連接在因特網(wǎng)上的主機分配一個在全世界唯一的32bit的標識符，從而使我們可以在因特網(wǎng)上很方便的進行尋址。

IP地址編址方法共經(jīng)歷三階段：

分類的IP地址。子網(wǎng)的劃分。構(gòu)成超網(wǎng)。IP地址的構(gòu)成每個地址占4字節(jié)(32bit)，定義2個固定長度字段：一個字段是netid(網(wǎng)絡(luò)號)，標志主機(路由器)連接網(wǎng)絡(luò)；另一個字段是hostid(主機號)，標志該主機(路由器)。IP地址構(gòu)成5Internet的IP地址分為分為5類：A—E類。6net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id為1字節(jié)7net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id為2字節(jié)8net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id為3字節(jié)9net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的主機號字段host-id為3字節(jié)10net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的主機號字段host-id為2字節(jié)11net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的主機號字段host-id為1字節(jié)12net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001D類地址是多播地址

13net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001E類地址保留為今后使用

14

常用的為A、B、C類，都是單播地址。網(wǎng)絡(luò)號字段：A,B,C類地址的netid分別為1,2和3字節(jié)長,且在netid最前面有1-3bit的類別比特,分別規(guī)定為0，10,110。主機號字段：A,B,C類地址的hostid分別為3個，2個，1個字節(jié)長。D類地址用于多播。

E類地址保留為以后用。15

點分十進制記法：將32bit的IP地址中的每8bit用其等效的十進制數(shù)字表示，且在這些數(shù)字之間加上一個點。162.常用的三種類別IP地址

特殊的IP地址

主機號部分為全“1”的IP地址保留用作廣播地址；主機號部分為全“0”的IP地址保留用作網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)號部分為全“0”的IP地址解釋為“任何網(wǎng)絡(luò)”。如地址表示“任何網(wǎng)絡(luò)”上的主機63。

IP地址表示主機將IP數(shù)據(jù)報回傳自身地址。17常用的三種IP地址的使用范圍網(wǎng)絡(luò)最大第一個最后一個每個網(wǎng)絡(luò)類別網(wǎng)絡(luò)數(shù)可用的可用的中最大的網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機數(shù)

A126(27–2)1126224-2B16,384(214)128.0191.255216-2C2,097,152(221)192.0.0223.255.25528-218IP地址分類練習19IP地址的一些重要特點(1)IP地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)號和主機號組成。分兩個等級的好處是：第一，IP地址管理機構(gòu)在分配IP地址時只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機號則由得到該網(wǎng)絡(luò)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(jù)目的主機所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)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(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。IP地址不能反映任何有關(guān)主機位置的地理信息。20IP地址的一些重要特點(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(wǎng)絡(luò)上時，該主機就必須同時具有兩個相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號net-id必須是不同的。這種主機稱為多接口主機(multihomedhost)。由于一個路由器至少應(yīng)當連接到兩個網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)），因此一個路由器至少應(yīng)當有兩個不同的IP地址。21IP地址的一些重要特點(3)用轉(zhuǎn)發(fā)器或HUB或網(wǎng)橋連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號net-id。(4)在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號net-id的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。(5)將IP地址的主機號字段全置為0，表示指出一個網(wǎng)絡(luò)的地址。如，和分別表示A，B，C類中單個網(wǎng)絡(luò)地址。22互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id23互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id24互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id25互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(luò)”。現(xiàn)在常不指明IP地址。26互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)號的IP地址。27互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)號的IP地址。28互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)號的IP地址。29注意:

在同一LAN上的主機或路由器的IP地址中網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。用網(wǎng)橋互連網(wǎng)段仍是一LAN,只能有一個網(wǎng)絡(luò)號。一計算機要和網(wǎng)絡(luò)號不同計算機通信，就必須經(jīng)過路由器。路由器總是具有兩個或兩個以上IP地址，即路由器每一個接口都有一個不同網(wǎng)絡(luò)號IP地址。當路由器是用一條線路直接相連時，可指明也可不指明路由器接口IP地址。這一條線路構(gòu)成一種只包含一段線路的特殊“網(wǎng)絡(luò)”。30二、IP地址與硬件地址IP地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址。物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址。

IP地址放在IP數(shù)據(jù)報首部，硬件地址放在MAC幀首部。TCP報文IP數(shù)據(jù)報MAC幀運輸層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址IP地址31

需要強調(diào)的是，物理地址是在單個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部對一個計算機進行尋址時所使用地址。物理地址、硬件地址和MAC地址常為同義詞。在數(shù)據(jù)鏈路層看不見隱藏在MAC幀數(shù)據(jù)中IP地址。只有在網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)報首部中找到源/目的IP地址。HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2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32HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動33歸納不同層次、不同區(qū)間的源地址和目的地址：在IP層抽象的互連網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報。在IP數(shù)據(jù)報的首部中的源地址和目的地址始終分別是源端和終端的IP地址，而不出現(xiàn)中間經(jīng)過的中間結(jié)點IP地址。路由器只根據(jù)目的站IP地址網(wǎng)絡(luò)號進行路由選擇。

MAC幀在不同網(wǎng)絡(luò)上傳送時，其MAC幀首部中源地址和目的地址要發(fā)生變化。34三、地址解析協(xié)議ARP和逆地址解析協(xié)議RARP注意：IP地址不能直接用來進行通信。在實際網(wǎng)絡(luò)鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀，最終還是必須使用硬件地址。351、地址解析協(xié)議（ARP）ARP功能為將一個已知的IP地址映射到MAC地址。

方法：1）每個主機都有ARP高速緩存表，存儲由IP地址到硬件MAC地址的轉(zhuǎn)換。檢查該表。2）若目的IP地址不含在表中,向網(wǎng)上發(fā)廣播尋找。具有該IP地址的目的站用其MAC地址作為響應(yīng)。

注意：

ARP將保存在高速緩存中每一個映射地址項目都設(shè)置生存時間。凡超過生存時間就從高速緩存中刪除。

ARP是解決同一個LAN上主機或路由器IP地址和硬件地址映射問題。36ARP響應(yīng)AYXBZ主機B向A發(fā)送ARP響應(yīng)分組主機A廣播發(fā)送ARP請求分組ARP請求ARP請求ARP請求ARP請求00-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是，硬件地址是00-00-C0-15-AD-18我想知道主機209.0.0.6的硬件地址我是硬件地址是08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ00-00-C0-15-AD-1837ARP只能用于具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)。3839應(yīng)當注意的問題ARP是解決同一個局域網(wǎng)上的主機或路由器的IP地址和硬件地址的映射問題。如果所要找的主機和源主機不在同一個局域網(wǎng)上，那么就要通過ARP找到一個位于本局域網(wǎng)上的某個路由器的硬件地址，然后把分組發(fā)送給這個路由器，讓這個路由器把分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個網(wǎng)絡(luò)。剩下的工作就由下一個網(wǎng)絡(luò)來做。402、逆地址解析協(xié)議（RARP）RARP功能為將一個已知MAC地址映射到IP地址。

RARP要依賴于RARP服務(wù)器，該服務(wù)器中有一張MAC地址與IP地址的映射表。需要查找自己IP

地址的站點向網(wǎng)上

發(fā)送包含有其MAC

地址的RARP廣播，

RARP服務(wù)器收到

后將該MAC地址翻

譯成IP地址予以響

應(yīng)。

RARP同樣只能

用于具有廣播能力

的網(wǎng)絡(luò)。41四、路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組

在路由器路由表中，對每一條路由最主要是以下兩項：（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址（下一個路由器））則有：IP數(shù)據(jù)報首先設(shè)法找到目的主機所在目的網(wǎng)絡(luò)上路由器(間接交付)；只有到達最后一個路由器時，才試圖向目的主機進行直接交付。因特網(wǎng)所有分組轉(zhuǎn)發(fā)都是基于目的主機所在網(wǎng)絡(luò)。42

網(wǎng)

1

網(wǎng)

4

網(wǎng)

3

網(wǎng)

2目的主機所在的網(wǎng)絡(luò)下一跳路由器的地址直接交付，接口1直接交付，接口0路由器R2

的路由表鏈路

4鏈路

3鏈路

2鏈路

1R2R3R101R2R3R1在路由表中，對每一條路由，最主要的是（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）43IP地址實例1當你想將一個數(shù)據(jù)報從源地址發(fā)送到目的地址時，IP協(xié)議要進行路由判斷。請看下面的例子：網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)主機源地址153.88.4.24010011001010110000000010011110000目標地址153.89.98.25410011001010110010110001011111110

注意，它們在不同的網(wǎng)絡(luò)中。盡管它們都是B類地址，但它們的前16位并不相同。由于它們的不同，則從IP協(xié)議的觀點來看，它們應(yīng)該在不同的物理網(wǎng)絡(luò)上。發(fā)送的數(shù)據(jù)報應(yīng)先到達路由器，然后路由器再將這個數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)給目標設(shè)備。如果兩個地址的網(wǎng)絡(luò)號相同，則IP協(xié)議僅關(guān)心子網(wǎng)劃分情況。

444.2劃分子網(wǎng)

子網(wǎng)：將一個大網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個較小網(wǎng)絡(luò)，每一個小網(wǎng)絡(luò)都有其自己子網(wǎng)地址。45

為什么要劃分子網(wǎng)？

因特網(wǎng)規(guī)模的急劇增長，對IP地址的需求激增。帶來的問題是：

IP地址資源的嚴重匱乏。一個網(wǎng)絡(luò)需要有一個唯一的網(wǎng)絡(luò)地址路由表規(guī)模的急速增長。一個路由器端口的連接(一個物理網(wǎng)段)至少組成一個網(wǎng)絡(luò)

兩級IP地址不夠靈活。

1.從兩級IP地址到三級IP地址解決辦法：從IP地址主機號部分拿出若干位作為“子網(wǎng)號字段”。這種在原來IP地址結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一級結(jié)構(gòu)的方法稱為劃分子網(wǎng)。46

劃分子網(wǎng)的特點：

三層IP地址：網(wǎng)絡(luò)號＋子網(wǎng)ID＋主機ID

多個物理網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)）共享一個IP網(wǎng)絡(luò)地址空間只有本地路由器知道子網(wǎng)的存在

注意：劃分子網(wǎng)純屬一個單位內(nèi)部事情，本單位對外仍然表現(xiàn)為一個沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個主機的IP數(shù)據(jù)報，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的目的IP地址中的目的網(wǎng)絡(luò)號找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號找到目的子網(wǎng)，將IP數(shù)據(jù)報交付給目的主機。47

劃分子網(wǎng)舉例（1）：某單位擁有一個B類IP地址，網(wǎng)絡(luò)地址是142.10.0.0(網(wǎng)絡(luò)號是142.10)。4849

劃分子網(wǎng)舉例（2）：例如：一個C類網(wǎng)絡(luò)，主機號部分的前三位用于標識子網(wǎng)號，求可劃分出的子網(wǎng)。即：

110000000000101000000001xxxyyyyy網(wǎng)絡(luò)號新的主機號部分注意：子網(wǎng)號為全“0”和全“1”不能使用，

劃分出23-2=6個子網(wǎng)子網(wǎng)地址分別為：

110000000000101000000001001110000000000101000000001010110000000000101000000001011110000000000101000000001100110000000000101000000001101110000000000101000000001110子網(wǎng)號50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(luò)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”。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。劃分子網(wǎng)后變成了三級結(jié)構(gòu)512.子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）子網(wǎng)掩碼格式：32比特，網(wǎng)絡(luò)號(包括子網(wǎng)號)部分全為“1”，主機號部分全為“0”?！熬W(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號”部分“主機號”部分11……1100….00問題：子網(wǎng)劃分后，如何識別不同的子網(wǎng)？解決：采用子網(wǎng)掩碼來分離網(wǎng)絡(luò)號和主機號。52IP地址的各字段和子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)號net-id主機號host-id兩級IP地址網(wǎng)絡(luò)號net-idhost-id三級IP地址主機號subnet-id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)時的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全053(IP地址)AND(子網(wǎng)掩碼)=

網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)號net-id主機號host-id兩級IP地址網(wǎng)絡(luò)號三級IP地址主機號net-idhost-idsubnet-id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)時的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全0AND54net-idnet-idhost-id為全0net-id網(wǎng)絡(luò)地址A類地址默認子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址B類地址默認子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址C類地址默認子網(wǎng)掩碼111111111111111111111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001111111100000000host-id為全0host-id為全0A類、B類和C類IP地址的默認子網(wǎng)掩碼55由于C類網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號為24位，子網(wǎng)號為3位，共27位，所以子網(wǎng)掩碼為：11111111

11111111

11111111

11100000即255.255.255.224

子網(wǎng)掩碼計算注意：子網(wǎng)的劃分純屬于一單位內(nèi)部的事，在外面看仍是一個網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)傳播時，先找到網(wǎng)絡(luò)號id，進入本單位后，再由路由器根據(jù)子網(wǎng)號id進行選路，最后找到目的主機id。例如：給出一網(wǎng)絡(luò)，主機號部分的前三位用于標識子網(wǎng)號。求其子網(wǎng)掩碼。56

利用子網(wǎng)數(shù)來計算子網(wǎng)掩碼：步驟：1)將劃分子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進制表示。

2)取得該二進制位數(shù)，為n。

3)取得該IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將其主機地址部分前n位置1，得出該IP地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。在求子網(wǎng)掩碼之前必須先搞清楚要劃分子網(wǎng)數(shù)目，以及每個子網(wǎng)內(nèi)所需主機數(shù)目。57解：1)劃分27個子網(wǎng)，27的二進制表示：110112)該二進制為5位數(shù)，

3)該B類IP地址的類子網(wǎng)掩碼為，將對應(yīng)主機地址前5位置1。則有：十進制表示為：例如：將一個IP地址劃分成27個子網(wǎng)，求劃分子網(wǎng)后的子網(wǎng)掩碼。58

利用主機數(shù)來計算子網(wǎng)掩碼：步驟：1)將主機數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進制表示。

2)如果主機數(shù)254（注意去掉全0和全1），則取得該主機的二進制位數(shù)為n，n<8。如果主機數(shù)254，則n

8。也就是說主機地址將占據(jù)不止8位。

3)使用來將該類IP地址的主機地址數(shù)全部置1，然后從后向前的將n位全部置0，即為該IP地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。59解：1)每個子網(wǎng)擁有主機數(shù)=700，700的二進制表示：10101111002)該二進制為10位數(shù)，

3)該B類IP地址的子網(wǎng)掩碼的主機地址全部置1，得到255.255.255.255。然后從后向前將后10位置0，則有：十進制表示為：例如：將B類IP地址劃分成若干子網(wǎng)，每個子網(wǎng)內(nèi)擁有主機700臺，求劃分子網(wǎng)后的子網(wǎng)掩碼。60

子網(wǎng)地址計算在劃分子網(wǎng)情況下，子網(wǎng)地址就是將主機號置為0的IP地址，即子網(wǎng)掩碼∧IP地址的結(jié)果。例如：IP地址，子網(wǎng)掩碼11001010011101010000000111001111(相與)∧11111111111111111111111111100000110010100111010100000001

110

00000∴子網(wǎng)絡(luò)地址為：，子網(wǎng)號為6（110）主機地址為：，主機號為：15（01111）

主機之間要能夠通信，它們必須在同一子網(wǎng)內(nèi)，否則需要使用路由器（或網(wǎng)關(guān)）實現(xiàn)互聯(lián)。61主機所在網(wǎng)絡(luò)地址

主機所在的子網(wǎng)號

=84（0000001010100）本網(wǎng)絡(luò)中的主機號

=6（110）本網(wǎng)段主機地址范圍=172.16.2.161～此網(wǎng)中的廣播地址子網(wǎng)號用了13位比特62主機所在網(wǎng)絡(luò)地址主機所在子網(wǎng)號=15（01111）本網(wǎng)段中的主機號=1（001）本網(wǎng)段主機地址范圍此網(wǎng)中的廣播地址子網(wǎng)號用5位比特63使用掩碼幾點說明IP地址和掩碼換算成二進制是一對一使用IP網(wǎng)絡(luò)地址是由IP地址和對應(yīng)的掩碼“相與”計算而得來的。A、B、C類的網(wǎng)絡(luò)比特所對應(yīng)的掩碼在通常情況下為1。子網(wǎng)掩碼只能在主機比特內(nèi)增設(shè)子網(wǎng)（該子網(wǎng)稱IP設(shè)置的虛擬網(wǎng)）;IP地址和IP網(wǎng)絡(luò)地址之差的有效位數(shù)為工作站（主機）地址序號地址

IP尋址主要根據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)地址尋找主機所在的網(wǎng)。64

注意：

子網(wǎng)掩碼是一個網(wǎng)絡(luò)或一個子網(wǎng)的重要屬性。路由器的路由表中每一個項目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時給出該網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼。若一個路由器連接在兩個子網(wǎng)上就擁有兩個網(wǎng)絡(luò)地址和兩個子網(wǎng)掩碼。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)具體情況選擇合適子網(wǎng)掩碼。若使用較少比特數(shù)子網(wǎng)號，則每一個子網(wǎng)上可連接主機數(shù)就較大。反之，若使用較多比特數(shù)子網(wǎng)號，則每一個子網(wǎng)上可連接主機數(shù)就較少。65二、使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過程0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1128.30.33.129H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼R1

的路由表（未給出默認路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼H201H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼注意：使用子網(wǎng)劃分后，路由表中每行所包括主要內(nèi)容是：目的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼和下一跳地址。66主機H1要發(fā)送分組給H2

0R1

的路由表（未給出默認路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼H201H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼要發(fā)送的分組的目的IP地址：請注意：H1

并不知道

H2

連接在哪一個網(wǎng)絡(luò)上。H1

僅僅知道

H2

的

IP

地址是因此

H1

首先檢查主機

是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上如果是，則直接交付；否則，就送交路由器

R1，并逐項查找路由表。目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1128.30.33.129670目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼H201H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼主機H1

首先將

本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼255.255.255.128

與分組的

IP

地址128.30.33.138逐比特相“與”(AND操作)AND128.30.33.138的計算255就是二進制的全1，因此255ANDxyz=xyz，這里只需計算最后的128AND138即可。128→10000000138→10001010逐比特AND

操作后：10000000→128255.255.255.128128.30.33.138128.30.33.128逐比特AND

操作H1

的網(wǎng)絡(luò)地址

68因此H1必須把分組傳送到路由器R1

然后逐項查找路由表0R1

的路由表（未給出默認路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼H201H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1128.30.33.12969路由器R1收到分組后就用路由表中第1個項目的

子網(wǎng)掩碼和128.30.33.138逐比特AND

操作0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1128.30.33.129R1

的路由表（未給出默認路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼H201H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128AND不匹配!（因為128.30.33.128與路由表中的128.30.33.0不一致）R1

收到的分組的目的IP地址：不一致70路由器R1再用路由表中第2個項目的

子網(wǎng)掩碼和128.30.33.138逐比特AND

操作0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口0接口1128.30.33.129R1

的路由表（未給出默認路由器）H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼H201H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼255.255.255.128AND匹配!這表明子網(wǎng)2就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò)R1

收到的分組的目的IP地址：一致!71

子網(wǎng)掩碼的作用：獲取主機網(wǎng)絡(luò)地址部分，區(qū)分主機通信不同情況，選擇路徑。主機之間通信兩種情況：同一子網(wǎng)內(nèi)主機之間通信（直接交付）不同子網(wǎng)內(nèi)主機之間通信（間接交付）如何區(qū)分這兩種情況？7273IP地址實例2如下圖所示，一臺路由器連接3個以太網(wǎng)。請根據(jù)圖中給出的參數(shù)解答下列問題：74（1）該TCP/IP網(wǎng)絡(luò)使用的是哪一類IP地址？（2）寫出該網(wǎng)絡(luò)劃分各子網(wǎng)對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼。（3）寫出各子網(wǎng)絡(luò)能夠容納最多主機數(shù)。（4）系統(tǒng)管理員將計算機D和E按照圖中所示結(jié)構(gòu)連入網(wǎng)絡(luò)并使用所分配的地址對TCP/IP軟件進行常規(guī)配置后，發(fā)現(xiàn)這兩臺機器上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序不能夠正常通信。這是為什么？75三、因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP

IP數(shù)據(jù)報傳送不保證不丟失。為了減少分組丟失，就要使用ICMP(InternetControlMessageProtocol)。

ICMP允許主機或路由器報告差錯情況和提供有關(guān)異常情況的報告。

ICMP不是高層協(xié)議，仍是IP層協(xié)議。

ICMP報文作為IP層數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報首部，組成數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。76ICMP報文前4字節(jié)是統(tǒng)一格式，共3個字段：類型，代碼，校驗和。接著4字節(jié)是數(shù)據(jù)字段(長度可變部分)，長度取決于ICMP類型。ICMP報文的格式首部ICMP報文0數(shù)據(jù)部分檢驗和類型代碼（這4個字節(jié)取決于ICMP報文的類型）81631IP數(shù)據(jù)報前4個字節(jié)都是一樣的ICMP的數(shù)據(jù)部分（長度取決于類型）77ICMP報文的種類有兩種：ICMP差錯報告報文和ICMP詢問報文。78ICMP差錯報告報文的數(shù)據(jù)字段：將收到需要進行差錯報告的IP數(shù)據(jù)報首部和數(shù)據(jù)字段前8個字節(jié)提取出來，作為ICMP報文數(shù)據(jù)字段。再加上相應(yīng)ICMP差錯報告報文前8個字節(jié)，構(gòu)成ICMP差錯報告報文。整個ICMP報文作為IP數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)字段發(fā)送給源站。79ICMP協(xié)議重要的應(yīng)用：Ping程序——“回聲”消息。PING用來測試兩臺主機之間的連通性。PING使用了ICMP回送請求與回送回答報文。80814.3超網(wǎng)

CIDR采用無分類的兩級編址，記法是：

IP地址=網(wǎng)絡(luò)前綴+主機號CIDR使用網(wǎng)絡(luò)前綴代替分類地址中網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念。

CIDR采用“斜線記法”，即在IP地址后加上一個斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占比特數(shù)。如：IP地址128.14.46.34/20,其網(wǎng)絡(luò)號為表示前20bit為網(wǎng)絡(luò)前綴，后面12bit為主機號。則網(wǎng)絡(luò)前綴為10000000000011100010，主機號為111000100010。82

CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成“CIDR地址塊”。一個地址塊是由地址塊的起始地址(