計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信7internet協(xié)議-網(wǎng)絡(luò)層

第7章Internet協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)層SchoolofComputer

本章要點(diǎn)：

1.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議2.傳輸層協(xié)議

3.應(yīng)用層協(xié)議4.NAT5.瀏覽器6.搜索引擎

7.QoS實(shí)現(xiàn)

第7章Internet協(xié)議Internet主要協(xié)議UDPTCPHTTPFTPSMTPDNSTELNETRIP？SNMPDHCPICMPOSPFIPARPRARP應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層第7章Internet協(xié)議IPv4ARP、RARPICMPIPv6移動(dòng)IP7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議7.1.1IPv4IP數(shù)據(jù)報(bào)、IP包、IP分組節(jié)點(diǎn)：路由器7.1網(wǎng)絡(luò)層協(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)議配套使用的還有四個(gè)協(xié)議：地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)逆地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

網(wǎng)際層的IP協(xié)議及配套協(xié)議

各種應(yīng)用層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層(TELNET,FTP,SMTP等)物理硬件運(yùn)輸層TCP,UDP應(yīng)用層ICMPIPRARPARP與各種網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)層（網(wǎng)際層）IGMP網(wǎng)際協(xié)議IP及其配套協(xié)議7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議當(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，這僅僅是把一個(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)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)。網(wǎng)絡(luò)互連使用路由器

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議直接交付和間接交付當(dāng)主機(jī)A要向另一個(gè)主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，先要檢查目的主機(jī)B是否與源主機(jī)A連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。如果是，就將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)B而不需要通過(guò)路由器。但如果目的主機(jī)與源主機(jī)A不是連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，則應(yīng)將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器，由該路由器按照轉(zhuǎn)發(fā)表指出的路由將數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。這就叫作間接交付。直接交付和間接交付間接交付間接交付間接交付ABC直接交付直接交付直接交付不需要使用路由器但間接交付就必須使用路由器5432154321主機(jī)H1

主機(jī)H2R1R4R5

R2

R3

R1R2

R3H1R5H2R4間接交付間接交付間接交付間接交付間接交付直接交付3221132211322113221132211分組在互聯(lián)網(wǎng)中的傳送

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。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)H1R1R2R3R4R5H27.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

分類的IP地址

IP地址就是給每個(gè)連接在英特網(wǎng)上的主機(jī)(或路由器)分配一個(gè)在全世界范圍是惟一的32bit的標(biāo)識(shí)符。

IP地址的編址方式分三個(gè)階段：

(1)分類的IP地址。

(2)子網(wǎng)的劃分。

(3)構(gòu)成超網(wǎng)。即無(wú)分類編址方式。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

1.IP地址分類與表示

(1)IP地址與表示

IP地址：給每個(gè)主機(jī)（或路由器）分配的一個(gè)在全世界范圍唯一的32位的標(biāo)識(shí)符—邏輯地址。

IP地址由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼分配公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)進(jìn)行分配點(diǎn)分十進(jìn)制表示法：XX.XX.XX.XX（IPv4)

IP地址表示一臺(tái)主機(jī)與一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的連接，一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，需要多個(gè)IP地址。

兩級(jí)的IP地址可以記為：IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟

先按所要找的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id把目的網(wǎng)絡(luò)找到。當(dāng)分組到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)后，再利用主機(jī)號(hào)host-id將數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。

00001100011111機(jī)器中存放的IP地址是32bit二進(jìn)制代碼10000000000010110000001100011111每隔8bit插入一個(gè)空格能夠提高可讀性采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法則進(jìn)一步提高可讀性1128

11331將每8bit的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(2)IP地址的分類：P201－黃

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)可以把IP地址分為以下幾種：net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD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

0017.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議各類地址范圍類別范圍A～55B～55C～55D～55E～557.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議2.常用三種類別的IP地址P202－黃

A類地址：

A類地址的前8位代表網(wǎng)絡(luò)號(hào)，剩余的24位可由管理網(wǎng)絡(luò)地址的管理用戶來(lái)設(shè)置。最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)126(27－2)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)為1~126，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最大主機(jī)數(shù)16777214(224－2)。

A類地址占有整個(gè)IP地址空間的50%。

B類地址：

B類地址的前16位代表網(wǎng)絡(luò)號(hào)，剩余的16位可由管理網(wǎng)絡(luò)地址的管理用戶來(lái)設(shè)置。最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)16384(214),網(wǎng)絡(luò)號(hào)為128.0~191.255,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最大主機(jī)數(shù)65534(216－2)。

B類地址占有整個(gè)IP地址空間的25%。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議C類地址：

C類地址的前24位代表網(wǎng)絡(luò)號(hào)，剩余的8位可由管理網(wǎng)絡(luò)地址的管理用戶來(lái)設(shè)置。最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)2097152(221)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.0.0~223.255.255，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最大主機(jī)數(shù)254

(28－2)。

C類地址占有整個(gè)IP地址空間的12.5%。注意：網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id和主機(jī)號(hào)host-id在全1和全0的含義。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議各類地址范圍網(wǎng)絡(luò)最大第一個(gè)最后一個(gè)每個(gè)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(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)數(shù)

A126(27–2)112616,777,214B16,384(214)128.0191.25565,534C2,097,152(221)192.0.0223.255.2552547.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.特殊地址

Net-IDHost-ID源地址目的地址含義00可不可本網(wǎng)上的本機(jī)0xx可不可本網(wǎng)上的某主機(jī)全1全1不可可本網(wǎng)內(nèi)廣播XX全1不可可對(duì)目的網(wǎng)絡(luò)廣播127xx可可Loopback測(cè)試169.254xx.xxDHCP因故障而分配的地址10xx.xx.xx私用地址172.16~172.31xx.xx192.168.xxxx

：組播地址4.IP地址的分配網(wǎng)絡(luò)信息中心(NIC)統(tǒng)一負(fù)責(zé)全球地址的規(guī)劃。全球性的網(wǎng)絡(luò)信息中心有：

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議機(jī)構(gòu)代碼機(jī)構(gòu)全稱服務(wù)器地址負(fù)責(zé)區(qū)域INTERNIC互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心

美國(guó)及其他地區(qū)APNIC亞洲與太平洋地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息中心

東亞、南亞、大洋洲RIPE歐州IP地址注冊(cè)中心

歐洲、北非、西亞地區(qū)CNNIC中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心

中國(guó)（除教育網(wǎng)內(nèi)）CERNIC中國(guó)教育與科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心

中國(guó)教育網(wǎng)內(nèi)TWNIC臺(tái)灣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心

臺(tái)灣JPNIC日本互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心whois.nic.ad.jp日本KRNIC韓國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心

韓國(guó)LACNIC拉丁美洲及加勒比互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心

拉丁美洲及加勒比海諸島ARIN美國(guó)Internet號(hào)碼注冊(cè)中心

北美、撒哈拉沙漠以南非州5.IP地址的特點(diǎn)：

(1)從某種意義上來(lái)說(shuō)，IP地址是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)，但它不反映任何有關(guān)主機(jī)位置的地理信息。

(2)IP地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口

一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址。這種主機(jī)叫作多接口主機(jī)。

一個(gè)路由器至少連接到兩個(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。

(3)按照Internet的觀點(diǎn)，用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來(lái)的局域網(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)。

若具有不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，該使用什么互聯(lián)設(shè)備呢？－－－路由器。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

(4)在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，不管是局域網(wǎng)還是廣域網(wǎng)都是平等的。

(5)在IP地址中當(dāng)主機(jī)號(hào)為全零時(shí)，可用來(lái)指明單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址。

如：10·0·0·0（A類）

175·89·0·0（B類）

201·123·56·0（C類）

(6)當(dāng)兩個(gè)路由器直接相連時(shí)，在連線兩端的接口處，可以指明也可以不指明IP地址。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的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-idB222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的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-idB222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的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互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1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。互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1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?；ヂ?lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1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?；ヂ?lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.R1222.1.2.R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1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。6.IP地址與硬件地址硬件地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址。

TCP報(bào)文IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀應(yīng)用層數(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7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。在網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)層以上使用的是IP地址，而數(shù)據(jù)鏈路層及以下使用的是硬件地址。在數(shù)據(jù)鏈路層看不到IP地址。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)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(jī)H1主機(jī)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(bào)從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng)HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)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(jī)H1主機(jī)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(bào)從虛擬的

IP

層上看

IP數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)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(bào)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HA1HA5HA4HA3HA6主機(jī)H1主機(jī)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(jī)H1主機(jī)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(bào)在鏈路上看

MAC幀的流動(dòng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機(jī)H1主機(jī)H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報(bào)IP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，就能夠使用統(tǒng)一的、抽象的IP地址研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信IP地址與硬件地址的區(qū)別：P181－182謝(4)，P118－謝(5)

在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部既有源站的IP地址也有目的站的IP地址，但是在通信中路由器只根據(jù)目的站的IP地址進(jìn)行路由選擇。

IP數(shù)據(jù)報(bào)在通信過(guò)程中，首部的源站IP地址和目的站的IP地址在經(jīng)過(guò)路由器時(shí)不會(huì)發(fā)生改變。一個(gè)路由器至少有兩個(gè)IP地址和兩個(gè)MAC地址。路由器的IP地址不會(huì)出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報(bào)中。在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層，看到的只是MAC幀。IP數(shù)據(jù)報(bào)被封裝在MAC幀中。MAC幀在不同的網(wǎng)絡(luò)上傳送時(shí)，其MAC幀首部不同。

MAC幀(硬件地址)在經(jīng)過(guò)路由器時(shí)，其首部中的源地址和目的地址會(huì)發(fā)生改變，路由器的MAC地址會(huì)出現(xiàn)在MAC幀中。

IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)卻屏蔽了下層的復(fù)雜的細(xì)節(jié)。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

問(wèn)題：

(1)主機(jī)或路由器MAC幀的首部中硬件地址怎樣得到？

(2)路由器中的路由表怎樣得到？

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP層轉(zhuǎn)發(fā)分組的流程

1.路由器和交換機(jī)相同點(diǎn)與不同點(diǎn):

相似之處：路由器和交換機(jī)都是采用查找表的方式，將分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一站。

區(qū)別：路由器是用來(lái)連接不同的網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)只是在一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)中工作。路由器是專門用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組的，交換機(jī)還可以接上許多主機(jī)。路由器使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，交換機(jī)使用所在廣域網(wǎng)中特定協(xié)議。

在查找路由表時(shí)，路由器根據(jù)目的站所在的網(wǎng)絡(luò)號(hào)找出下一跳（下一個(gè)路由器），交換機(jī)則根據(jù)目的站所接入的交換機(jī)號(hào)找出下一跳（下一個(gè)交換機(jī)）。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

網(wǎng)

1

網(wǎng)

4

網(wǎng)

3

網(wǎng)

2目的主機(jī)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(duì)每一條路由，最主要的是（目的網(wǎng)絡(luò)地址，下一跳地址）

從表中可以看出，路由選擇都是基于網(wǎng)絡(luò)號(hào)，也就是說(shuō)只用到了IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分。

查找路由表這樣根據(jù)目的網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)確定下一跳路由器的方法結(jié)果：

(1)IP數(shù)據(jù)報(bào)首先要設(shè)法找到目的主機(jī)所在目的網(wǎng)絡(luò)上的路由器(間接交付)。

(2)只有到達(dá)最后一個(gè)路由器時(shí)，才試圖向目的主機(jī)進(jìn)行直接交付。

(3)每個(gè)路由器都獨(dú)立地進(jìn)行路由選擇，因此從主機(jī)A到主機(jī)B的路由選擇與主機(jī)B到主機(jī)A的路由選擇會(huì)不同。

(4)可以使用默認(rèn)路由以減少路由表所占用的空間和搜索路由表所用的時(shí)間。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議默認(rèn)路由(defaultroute)這種轉(zhuǎn)發(fā)方式在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有很少的對(duì)外連接時(shí)是很有用的。默認(rèn)路由在主機(jī)發(fā)送IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)往往更能顯示出它的好處。如果一個(gè)主機(jī)連接在一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)上，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)只用一個(gè)路由器和因特網(wǎng)連接，那么在這種情況下使用默認(rèn)路由是非常合適的。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議N1R1因特網(wǎng)目的網(wǎng)絡(luò)下一跳

N1

直接

N2

R2

默認(rèn)R1路由表N2R2只要目的網(wǎng)絡(luò)不是N1和N2，就一律選擇默認(rèn)路由，把數(shù)據(jù)報(bào)先間接交付路由器R1，讓R1再轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)路由器。

必須強(qiáng)調(diào)指出IP

數(shù)據(jù)報(bào)的首部中沒(méi)有地方可以用來(lái)指明“下一跳路由器的IP地址”。當(dāng)路由器收到待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)，不是將下一跳路由器的

IP

地址填入IP數(shù)據(jù)報(bào)，而是送交下層的網(wǎng)絡(luò)接口軟件。網(wǎng)絡(luò)接口軟件使用

ARP

負(fù)責(zé)將下一跳路由器的IP

地址轉(zhuǎn)換成硬件地址，并將此硬件地址放在鏈路層的

MAC

幀的首部，然后根據(jù)這個(gè)硬件地址找到下一跳路由器。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.IP層轉(zhuǎn)發(fā)流程P215－黃

(1)目的地址目的網(wǎng)絡(luò)

(2)若相鄰，則直接交付

(3)若不相鄰，查路由表，找到下一個(gè)路由器（主機(jī)－>網(wǎng)絡(luò)－>缺省），轉(zhuǎn)發(fā)

(4)找不到，報(bào)告錯(cuò)誤。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議4.L1、L2和L3交換機(jī)

我們把多端口中繼器稱為L(zhǎng)1層的交換機(jī)，把網(wǎng)橋稱為L(zhǎng)2層的交換機(jī),把路由器稱為L(zhǎng)3。

在L1層進(jìn)行交換的端口的集合有時(shí)稱為沖突域。

通過(guò)L1或L2連接在一起的端口的集合有時(shí)稱為廣播域。也就是說(shuō)，它們是處于一個(gè)局域網(wǎng)上。

L3交換的對(duì)象是分組，而L2交換的是幀。第三層交換就是第二層交換加上第三層路由，即把路由功能集成在交換機(jī)中。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

子網(wǎng)及子網(wǎng)掩碼

1.兩極IP地址存在的缺陷P202－黃

(1)IP地址空間的利用率有時(shí)很低；

(2)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)數(shù)越多，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量越低(會(huì)造成擁塞)；

(3)物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)越多，則路由表越大，不利于路由的查找；

(4)兩極的IP地址不夠靈活

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議2.劃分子網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：P202－黃減輕網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況方便使用多種通信介質(zhì)減輕CPU負(fù)擔(dān)（隔離廣播）容易排錯(cuò)提高安全性7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.子網(wǎng)的劃分把主機(jī)號(hào)中的一部分劃為子網(wǎng)號(hào)。（從高位劃起）。這樣，對(duì)外仍然表現(xiàn)為一個(gè)沒(méi)有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。使兩級(jí)IP地址變成三級(jí)IP地址。

IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>，<子網(wǎng)號(hào)>，<主機(jī)號(hào)>}

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)

net-id，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。

然后此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id和子網(wǎng)號(hào)subnet-id找到目的子網(wǎng)。

最后就將IP數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議………01014563所有到網(wǎng)絡(luò)的分組均到達(dá)此路由器我的網(wǎng)絡(luò)地址是R1R3R2網(wǎng)絡(luò)一個(gè)未劃分子網(wǎng)的B類網(wǎng)絡(luò)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對(duì)外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)

01014563………子網(wǎng)子網(wǎng)

子網(wǎng)所有到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的分組均到達(dá)此路由器網(wǎng)絡(luò)R1R3R27.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議4.子網(wǎng)掩碼的概念

從一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部并無(wú)法判斷源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)的劃分。

子網(wǎng)掩碼也是用32位表示。用于區(qū)分IP地址中的子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id主機(jī)號(hào)host-id兩級(jí)IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-idhost-id三級(jí)IP地址主機(jī)號(hào)subnet-id子網(wǎng)號(hào)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(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全0

5.子網(wǎng)掩碼如何表示？

32位中網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)均用“1”表示，主機(jī)號(hào)用“0”表示。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

使用子網(wǎng)掩碼的好處：

無(wú)論網(wǎng)絡(luò)有沒(méi)有劃分子網(wǎng)，不管網(wǎng)絡(luò)字段net-id的長(zhǎng)度是1字節(jié)、2字節(jié)或3字節(jié)，只要將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行逐比特的“與”運(yùn)算，就立即得出網(wǎng)絡(luò)地址(網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào))來(lái)。例如：IP地址：8，子網(wǎng)掩碼：0xFFFFFFE0

求得，網(wǎng)絡(luò)號(hào)：140.252，子網(wǎng)號(hào)＝162，主機(jī)號(hào)＝4網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id主機(jī)號(hào)host-id兩級(jí)IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)三級(jí)IP地址主機(jī)號(hào)net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1111111111111111

1111111100000000net-idsubnet-idhost-id為全0本地部分

6.在一個(gè)給定的IP地址中如何求子網(wǎng)號(hào)、主機(jī)號(hào)？例如：網(wǎng)絡(luò)號(hào)為，子網(wǎng)掩碼，求第9個(gè)子網(wǎng)上的第258個(gè)主機(jī)的IP地址？

248111110002581000000107.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議7.采用三級(jí)尋址方式

用了子網(wǎng)掩碼后，尋址采用三級(jí)尋址方式。尋址網(wǎng)絡(luò)號(hào)子網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)

同一子網(wǎng)內(nèi)：所有機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)地址、子網(wǎng)掩碼必須相同。

廣義網(wǎng)絡(luò)地址=(IP

地址)AND(子網(wǎng)掩碼)

為了簡(jiǎn)化路由器的路由算法，對(duì)不劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)采用默認(rèn)子網(wǎng)掩碼。將IP地址與默認(rèn)子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與”，即可得到該IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議net-idnet-idhost-id為全0net-id網(wǎng)絡(luò)地址A類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址B類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址C類地址默認(rèn)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(rèn)子網(wǎng)掩碼

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

630243514144044306485362252627.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議子網(wǎng)掩碼是一個(gè)重要屬性路由器在和相鄰路由器交換路由信息時(shí)，必須把自己所在網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）的子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器路由器的路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。。若一個(gè)路由器連接在兩個(gè)子網(wǎng)上就擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和兩個(gè)子網(wǎng)掩碼。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議141.14.010000001111111111111111

11000000【例1】已知IP地址是4，子網(wǎng)掩碼是。試求網(wǎng)絡(luò)地址。(a)點(diǎn)分十進(jìn)制表示的IP地址(c)子網(wǎng)掩碼是00000000141.14.

72.24.001001000141.14..24(b)IP地址的第3字節(jié)是二進(jìn)制(d)IP地址與子網(wǎng)掩碼逐位相與(e)網(wǎng)絡(luò)地址（點(diǎn)分十進(jìn)制表示）141.14.010000001111111111111111

11100000【例2】在上例中，若子網(wǎng)掩碼改為。試求網(wǎng)絡(luò)地址，討論所得結(jié)果。(a)點(diǎn)分十進(jìn)制表示的IP地址(c)子網(wǎng)掩碼是00000000141.14.

72.24.001001000141.14..24(b)IP地址的第3字節(jié)是二進(jìn)制(d)IP地址與子網(wǎng)掩碼逐位相與(e)網(wǎng)絡(luò)地址（點(diǎn)分十進(jìn)制表示）不同的子網(wǎng)掩碼得出相同的網(wǎng)絡(luò)地址。但不同的掩碼的效果是不同的。子網(wǎng)例子：P203-黃設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，分配給其中一臺(tái)主機(jī)的IP地址為20，子網(wǎng)屏蔽碼為40。（1）該主機(jī)的主機(jī)號(hào)

=(NOT(子網(wǎng)掩碼))ANDIP地址=（2）子網(wǎng)號(hào)的范圍：最后一個(gè)字節(jié)的高4位為子網(wǎng)地址

，6，2，…,40（3）可以直接接收該主機(jī)廣播信息的地址范圍：

廣義網(wǎng)絡(luò)地址相同的所有地址，12～277.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議8.使用子網(wǎng)掩碼的分組轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程

劃分子網(wǎng)的情況下，從IP地址卻不能唯一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來(lái)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)的首部并沒(méi)有提供子網(wǎng)掩碼的信息。

因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的改動(dòng)。

采用子網(wǎng)掩碼后，路由表中的每一行包含的內(nèi)容是：

目的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼和下一跳地址

在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法P134－謝(5)

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議在劃分子網(wǎng)的情況下路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的算法(1)從收到的分組的首部提取目的IP地址D。(2)先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和D逐位相“與”，看是否和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。(3)若路由表中有目的地址為D的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。(4)對(duì)路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和

D逐位相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。(5)若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。(6)報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R23H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2【例3】已知互聯(lián)網(wǎng)和路由器R1中的路由表。主機(jī)H1

向H2

發(fā)送分組。試討論R1

收到H1

向H2

發(fā)送的分組后查找路由表。0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2要發(fā)送的分組的目的IP地址：38請(qǐng)注意：H1

并不知道

H2

連接在哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。H1

僅僅知道

H2

的

IP

地址是38因此

H1

首先檢查主機(jī)

38

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(xiàng)查找路由表。0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

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

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H23380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2主機(jī)H1

首先將

本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼28與分組的目的

IP

地址38逐比特相“與”(AND

操作)

28AND38的計(jì)算255就是二進(jìn)制的全1，因此255ANDxyz=xyz，這里只需計(jì)算最后的128AND138即可。128→10000000138→10001010逐比特AND

操作后：10000000→128283828逐比特AND

操作H1

的網(wǎng)絡(luò)地址因此H1必須把分組傳送到路由器R1

然后逐項(xiàng)查找路由表0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2路由器R1收到分組后就用路由表中第1個(gè)項(xiàng)目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND

操作

0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼228AND38=28不匹配!（因?yàn)?8與路由表中的

不一致）R1

收到的分組的目的IP地址：38不一致路由器R1再用路由表中第2個(gè)項(xiàng)目的

子網(wǎng)掩碼和38逐比特AND

操作

0目的網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳282828接口0接口1R2R1

的路由表（未給出默認(rèn)路由器）3H1子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼2830R11R2子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址28

子網(wǎng)掩碼28H2380129H3子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址

子網(wǎng)掩碼228AND38=28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：38一致!

無(wú)分類域間路由CIDR（無(wú)分類編址CIDR）

1.網(wǎng)絡(luò)前綴P203－黃

在網(wǎng)絡(luò)的分類編址中，雖然劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了因特網(wǎng)在發(fā)展中的困難，但還是存在一些問(wèn)題：

(1)分類地址已基本分配完。

(2)因特網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表的項(xiàng)目數(shù)急劇增長(zhǎng)。

(3)整個(gè)IPv4的地址空間最終將全部耗盡。為了解決上述問(wèn)題，采用了變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM(VariableLengthSubnetMask)來(lái)提高IP地址資源的利用率。在VLSM的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究出無(wú)分類編址的方法，它的全稱是無(wú)分類域間路由選擇CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議CIDR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，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。CIDR使用各種長(zhǎng)度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來(lái)代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。IP地址從三級(jí)編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級(jí)編址。CIDR最主要的特點(diǎn)：

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議CIDR的劃分方法：

IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)前綴>，<主機(jī)號(hào)>}其中，網(wǎng)絡(luò)前綴代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。

表示：起始地址/網(wǎng)絡(luò)前綴位數(shù)。如：4/20,說(shuō)明前20bit表示網(wǎng)絡(luò)前綴，主機(jī)號(hào)是12bit。CIDR地址塊：指網(wǎng)絡(luò)前綴相同的連續(xù)的IP地址的組成

如：/20則塊的大小是212。其中，全1全0的主機(jī)號(hào)一般不使用。最小地址：

1000000000001110

0010000000000000

最大地址：551000000000001110

0010111111111111

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議/20表示的地址（212個(gè)地址）1000000000001110001000000000000010000000000011100010000000000001100000000000111000100000000000101000000000001110001000000000001110000000000011100010000000000100100000000000111000100000000001011000000000001110001011111111101110000000000011100010111111111100100000000000111000101111111111011000000000001110001011111111111010000000000011100010111111111111所有地址的20位前綴都是一樣的最小地址最大地址CIDR雖然不使用子網(wǎng)了，但仍然使用“掩碼”這一名詞（但不叫子網(wǎng)掩碼）。掩碼的構(gòu)成：“1”對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)前綴，“0”對(duì)應(yīng)主機(jī)號(hào)。如：/20表示掩碼有20個(gè)“1”。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議CIDR記法的其他形式/10可簡(jiǎn)寫為10/10，低位連續(xù)的0省略在網(wǎng)絡(luò)前綴的后面加一個(gè)﹡。如：﹡/10隱含地指出IP地址的掩碼是。此掩碼可表示為1111111111000000000000000000000025519200掩碼中有10個(gè)連續(xù)的17.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分類IP地址設(shè)置成網(wǎng)絡(luò)前綴應(yīng)注意問(wèn)題P200－謝（4）第一段在分配IP地址是，要注意軟件是否支持CIDR編址方法。

使用CIDR的好處：

P137－謝（5），P204－黃節(jié)約地址需要30個(gè)地址：A類，浪費(fèi)224-2-30，

C類，浪費(fèi)254-30CIDR/27，不浪費(fèi)

地址分配靈活可以分配幾個(gè)地址塊

路由聚合，減少路由表項(xiàng)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議一個(gè)CIDR地址塊可以表示很多地址，這種地址的聚合常稱為路由聚合，它使得路由表中的一個(gè)項(xiàng)目可以表示很多個(gè)（例如上千個(gè)）原來(lái)傳統(tǒng)分類地址的路由。路由聚合也稱為構(gòu)成超網(wǎng)(supernetting)。路由聚合(routeaggregation)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議構(gòu)成超網(wǎng)前綴長(zhǎng)度不超過(guò)23位的CIDR地址塊都包含了多個(gè)C類地址這些C類地址合起來(lái)就構(gòu)成了超網(wǎng)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

如：某大學(xué)需要800個(gè)IP地址。在使用分類IP地址時(shí)，則分配一個(gè)B類地址，此主機(jī)數(shù)最大65534(216-2)，ISP浪費(fèi)了65534－800＝64734個(gè)IP地址。利用CRID，則ISP分配一個(gè)地址塊/22，它包括1024(210)個(gè)IP地址。相當(dāng)于4個(gè)連續(xù)的C類/24地址塊。如果某ISP已擁有地址塊/18(相當(dāng)于有64個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)數(shù))，則分配一個(gè)地址塊/22(相當(dāng)于有4個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)數(shù))，只占有該ISP的地址空間的4/64=1/16。這樣提高了地址空間的利用率。

7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議CIDR地址塊劃分舉例

因特網(wǎng)/22/18ISP大學(xué)X一系二系三系四系28/2692/26/2528/25/2528/25/264/2628/2692/26/24/25/264/2628/25/23

單位地址塊二進(jìn)制表示地址數(shù)

ISP/1811001110.00000000.01*16384

大學(xué)/2211001110.00000000.010001*1024

一系/2311001110.00000000.0100010*512

二系/2411001110.00000000.01000110.*256

三系/2511001110.00000000.01000111.0*128

四系28/2511001110.00000000.01000111.1*128CIDR地址塊劃分舉例

因特網(wǎng)/22/18ISP大學(xué)X一系二系三系四系28/2692/26/2528/25/2528/25/264/2628/2692/26/24/25/264/2628/25/23這個(gè)ISP共有64個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)。如果不采用CIDR技術(shù)，則在與該ISP的路由器交換路由信息的每一個(gè)路由器的路由表中，就需要有64個(gè)項(xiàng)目。但采用地址聚合后，只需用路由聚合后的1個(gè)項(xiàng)目/18就能找到該ISP。2.最長(zhǎng)前綴匹配

P138－139謝（5）使用CIDR后路由表中的內(nèi)容應(yīng)相應(yīng)改變，它由網(wǎng)絡(luò)前綴和下一跳組成。這樣在查找路由表時(shí)可能會(huì)得到不止一個(gè)匹配結(jié)果。

如：假設(shè)目的的IP地址為D=30,路由表中有兩個(gè)項(xiàng)目，即/22和28/25。則D與這兩項(xiàng)的掩碼逐比特“與”運(yùn)算。

D和11111111111111111111110000000000逐比特相“與”＝/22匹配ANDD=206.0.01000111.0M=11111111111111111111110000000000206.0.01000100.0與/22匹配7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

D和11111111111111111111111110000000逐比特相“與”＝28/25匹配

應(yīng)當(dāng)從匹配結(jié)果中選擇具有最長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)前綴的路由。為什么？

網(wǎng)絡(luò)前綴越長(zhǎng)，其地址塊就越小，因而路由就越具體。ANDD=0000010M=111111111111111111111111100000000000000與28/25匹配7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.使用二叉線索查找路由表當(dāng)路由表的項(xiàng)目數(shù)很大時(shí)，怎樣設(shè)法減小路由表的查找時(shí)間就成為一個(gè)非常重要的問(wèn)題。如何使用更好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和更快的查找算法來(lái)查找路由表。

方法:(1)循環(huán)查找：P139－謝（5）

(2)二叉線索查找：P139－謝（5）與惟一前綴相匹配。

為了提高二叉線索的查找速度，廣泛使用了各種壓縮技術(shù)。7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

例:一個(gè)自治系統(tǒng)有4個(gè)局域網(wǎng)，LAN2至LAN4上的主機(jī)數(shù)分別為91、150和15。該自治系統(tǒng)分配的IP地址塊為30.138.118/23。試給每個(gè)局域網(wǎng)分配地址塊。LAN1LAN291個(gè)主機(jī)LAN3150個(gè)主機(jī)LAN415個(gè)主機(jī)IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式

P122—123謝(5)，P204－206黃

1.IP數(shù)據(jù)報(bào)首部固定部分中的各字段。

首部數(shù)據(jù)可變部分（一般為32位的倍數(shù)）固定20個(gè)字節(jié)IP數(shù)據(jù)報(bào)7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議固定部分可變部分04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特?cái)?shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)首部可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特?cái)?shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)固定部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特?cái)?shù)據(jù)部分首部傳送IP數(shù)據(jù)報(bào)固定部分可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分版本——占4bit，指IP協(xié)議的版本目前的IP協(xié)議版本號(hào)為4(即IPv4)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分首部長(zhǎng)度——占4bit，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單位(一個(gè)單位為4字節(jié))因此IP的首部長(zhǎng)度的最大值是60字節(jié)。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分服務(wù)類型——占8bit，用來(lái)獲得更好的服務(wù)這個(gè)字段以前一直沒(méi)有被人們使用服務(wù)類型：格式為PPPDTRC0，PPP定義優(yōu)先級(jí)，D為延遲，T為吞吐量，R為可靠性，C為代價(jià)。D、T、R，C的值取0表示低，取1表示高首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）位首部長(zhǎng)度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分區(qū)分服務(wù)——占8位，用來(lái)獲得更好的服務(wù)在舊標(biāo)準(zhǔn)中叫做服務(wù)類型，但實(shí)際上一直未被使用過(guò)。1998年這個(gè)字段改名為區(qū)分服務(wù)。只有在使用區(qū)分服務(wù)（DiffServ）時(shí)，這個(gè)字段才起作用。在一般的情況下都不使用這個(gè)字段區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分總長(zhǎng)度——占16bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)?？傞L(zhǎng)度必須不超過(guò)最大傳送單元MTU。

首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分標(biāo)識(shí)(identification)占16bit，它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識(shí)。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分標(biāo)志：占3bit。目前只有前兩個(gè)比特有意義。最低位MF＝1表示后面“還有分片”，MF=0表示數(shù)據(jù)報(bào)片中的最后一片。中間一位為DF，DF＝1表示“不能分片”，DF＝0才允許分片。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分片偏移(12bit)指出：較長(zhǎng)的分組在分片后某片在原分組中的相對(duì)位置。片偏移以8個(gè)字節(jié)為偏移單位。IP數(shù)據(jù)報(bào)分片的舉例(MTU為1420字節(jié))7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議總長(zhǎng)=1420B標(biāo)識(shí)=12345MF=1偏移=0/8=0偏移=0/8=0總長(zhǎng)=1420B標(biāo)識(shí)=12345MF=1偏移=1400/8=175總長(zhǎng)=1020B標(biāo)識(shí)=12345MF=0偏移=2800/8=350140028003799279913993799需分片的數(shù)據(jù)報(bào)DF=0標(biāo)識(shí)=12345數(shù)據(jù)報(bào)片1首部數(shù)據(jù)部分共3800字節(jié)首部1首部2首部3字節(jié)0數(shù)據(jù)報(bào)片2數(shù)據(jù)報(bào)片314002800字節(jié)0首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分生存時(shí)間(8bit)記為TTL(TimeToLive)數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，其單位為秒。數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過(guò)的路由器數(shù)的最大值。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識(shí)服務(wù)類型總長(zhǎng)度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長(zhǎng)度可變）比特首部長(zhǎng)度01234567DTRC未用優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)部分比特固定部分可變部分協(xié)議(8bit)字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議以便目的主機(jī)的IP層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過(guò)程7.1網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層首部TCP6UDP17ICMP1IGMP2OSPF89數(shù)據(jù)部分IP數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議字段