網(wǎng)絡(luò)第五章網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)第五章網(wǎng)絡(luò)層第1頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月TCP/IP的主要協(xié)議

FTP

telnet

HTTP

SMTP

SNMP

DNS

其他

TCP

UDPIPARP/RARPICMP

Ethernet

Token

Ring

FDDI

ATM其他第2頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)際層的主要功能提供與多種網(wǎng)絡(luò)的接口，支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連。將不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)層統(tǒng)一在IP協(xié)議之下----

不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要區(qū)別在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如不同的局域網(wǎng)技術(shù)和廣域網(wǎng)技術(shù)。負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)報(bào)并將其獨(dú)立地發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上----

不同的數(shù)據(jù)包可能經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò)路徑。第3頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4IP協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP協(xié)議棧中核心協(xié)議之一，使用IP可使眾多的小網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器構(gòu)成大網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)際層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元是IP數(shù)據(jù)報(bào)，其包含了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)所必須的信息。第4頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)路由器路由器每個(gè)分組的首部都有IP地址信息源IP地址目的IP地址網(wǎng)絡(luò)路由器根據(jù)目的IP地址查找路由表查出下一跳路由器的地址根據(jù)目的IP地址查找路由表查出下一跳路由器的地址網(wǎng)絡(luò)路由器第5頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP協(xié)議規(guī)定：IP

地址是32

位二進(jìn)制數(shù)字：11001010011011001111100111001110為方便閱讀和從鍵盤上輸入，可把每8

位二進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換成一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字，并用小數(shù)點(diǎn)隔開(kāi)：06這就是“點(diǎn)分十進(jìn)制”記法。我們從鍵盤上輸入點(diǎn)分十進(jìn)制的

IP地址，計(jì)算機(jī)就把它轉(zhuǎn)換為

32位的二進(jìn)制數(shù)字。二進(jìn)制與點(diǎn)分十進(jìn)制第6頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP地址分類IP地址由兩部分組成，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)（net_id）和主機(jī)標(biāo)識(shí)（host_id）。net_id用來(lái)確定某一特定網(wǎng)絡(luò)，而host_id指明屬于該網(wǎng)絡(luò)下的一臺(tái)主機(jī)。這點(diǎn)與電話號(hào)相近但又有區(qū)別，網(wǎng)絡(luò)ID沒(méi)有地域?qū)傩?。根?jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不同，將常用的IP地址分為A、B、C三類第7頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三類基本IP地址第8頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP地址分類特征類別最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)最小網(wǎng)絡(luò)號(hào)最大網(wǎng)絡(luò)號(hào)最大主機(jī)數(shù)A126112616777214

至54B16382128.0/1191.25465535

至54C2097150192.0.0/1233.255.254254

至54第9頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月私有IP地址為了滿足內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的需要，IANA將A、B、C三類地址中的一部分保留下來(lái)，作為私人IP地址使用。類別IP地址范圍網(wǎng)絡(luò)ID網(wǎng)絡(luò)數(shù)A~55101B~55172.16~172.3116C~55192.168.0~192.168.255254第10頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特殊IP地址全0或全1的地址有特殊意義網(wǎng)絡(luò)主機(jī)源目的含義00可以不可本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)0h_id可以不可本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)主機(jī)全1全1不可可以只在本網(wǎng)絡(luò)廣播n_id全1不可可以對(duì)某網(wǎng)絡(luò)廣播127任意可以可以本地軟件回送測(cè)試第11頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其他IP地址D類IP地址是多播地址，主要留給IAB因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會(huì)使用。E類地址保留今后使用1110多播地址D類11110保留地址E類第12頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼（SubnetMask)Question

機(jī)器如何獲知源或目標(biāo)機(jī)器所在的網(wǎng)絡(luò)號(hào)？如何從給定的IP地址中分離出網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)？Answer

子網(wǎng)掩碼（SubnetMask)

第13頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼（SubnetMask)子網(wǎng)掩碼(subnetmasking)的功能是告知主機(jī)或路由設(shè)備，地址的哪一部分是包括子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，哪一部分是主機(jī)號(hào)部分。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的編址格式，即4個(gè)8位組的32位長(zhǎng)格式。在子網(wǎng)掩碼中，網(wǎng)絡(luò)部分和子網(wǎng)絡(luò)部分對(duì)應(yīng)的位全為“1”，主機(jī)部分對(duì)應(yīng)的位全為“0”。通過(guò)將子網(wǎng)掩碼與IP地址進(jìn)行“與”操作，可提供所給定的IP地址所屬的網(wǎng)絡(luò)號(hào)（包括子網(wǎng)絡(luò)號(hào)）。第14頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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)掩碼第15頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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

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。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(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。第16頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP地址的一些重要特點(diǎn)(2)實(shí)際上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。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。這種主機(jī)稱為多接口主機(jī)(multihomedhost)。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。第17頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP地址的一些重要特點(diǎn)(3)用中繼器或網(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。第18頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP地址的分配與管理Internet連接了全世界的成千上萬(wàn)的網(wǎng)絡(luò)及大小網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而且不斷地在擴(kuò)展。為了保證IP地址不重復(fù)，由Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC統(tǒng)一管理。NIC管理的是IP地址中的net_id字段，而host_id字段由獲得了IP地址的單位自行分配管理。如我校申請(qǐng)了C類地址后，擁有分配254臺(tái)主機(jī)的權(quán)利。第19頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP子網(wǎng)的劃分現(xiàn)有IP地址分配方法存在很大浪費(fèi)。如某單位有10000臺(tái)主機(jī)連入Internet，申請(qǐng)到了一個(gè)B類IP地址,于是其余55000多個(gè)IP地址就浪費(fèi)了，因?yàn)槠渌麊挝徊荒茉偈褂眠@個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址了。另外如果上述10000臺(tái)主機(jī)連入同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)一旦發(fā)生廣播風(fēng)暴是很難處理的。容易造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。需要一種技術(shù)將這個(gè)大網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)部劃分為由不同部門來(lái)管理的小網(wǎng)絡(luò)。第20頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在主機(jī)標(biāo)識(shí)部分利用子網(wǎng)掩碼，將其前若干比特作為“子網(wǎng)號(hào)字段”，其余仍作為主機(jī)號(hào)。將本單位所屬主機(jī)劃分為若干個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)分配一個(gè)子網(wǎng)號(hào)，各子網(wǎng)間利用路由器相連，方便管理子網(wǎng)劃分屬于本單位內(nèi)部使用，從外部看各部門的子網(wǎng)仍是同一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)。劃分子網(wǎng)的基本思路第21頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凡是從其他網(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)。劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)）第22頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月………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)第23頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月劃分為三個(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)R1R3R2第24頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若有三個(gè)主機(jī)數(shù)在30的網(wǎng)段，需要從NIC為其申請(qǐng)幾個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)?

1個(gè)還是3個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)？第25頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月申請(qǐng)3個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)的分析：

用掉的IP地址為3*30=90個(gè)浪費(fèi)的IP地址為3*（254-30）=672

浪費(fèi)率為672/（254*3）=88.19%子網(wǎng)劃分技術(shù)分析第26頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)劃分由網(wǎng)絡(luò)管理員將一個(gè)A類、B類或C類網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)規(guī)模更小的子網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱子網(wǎng)(subnets)。目標(biāo)：

-提供IP地址使用的靈活性

-減少?gòu)V播域的大小問(wèn)題:

如何進(jìn)行子網(wǎng)劃分？第27頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從一個(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。使用子網(wǎng)掩碼(subnetmask)可以找出IP地址中的子網(wǎng)部分。子網(wǎng)掩碼第28頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP地址的各字段和子網(wǎng)掩碼網(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第29頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(IP

地址)AND(子網(wǎng)掩碼)=

網(wǎng)絡(luò)地址網(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0AND第30頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)劃分為了獲得子網(wǎng)標(biāo)識(shí)，網(wǎng)管從主機(jī)位中借出若干位，指定作為子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。必須為主機(jī)位中的高n位。從主機(jī)位中所借的子網(wǎng)位的位數(shù)n取決于子網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模n的最小值為2（為什么不是1？）n的最大值是多少？

只要能保證有2位的主機(jī)標(biāo)識(shí)位。第31頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼10net_idhost_id11111111111111110000000000000000255.255.0.0B類IP地址標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼10net_idhost_idsubnet11111111111111111111110000000000255.255.252.0劃分了子網(wǎng)的B類IP地址該子網(wǎng)掩碼從host_id中劃出高六位作為子網(wǎng)號(hào)子網(wǎng)劃分是使用子網(wǎng)掩碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由一連串的“1”與“0”組成，“1”對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)而“0”對(duì)應(yīng)主機(jī)號(hào)。第32頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月最大的子網(wǎng)位網(wǎng)絡(luò)的類

缺省的主機(jī)位長(zhǎng)度最大的子網(wǎng)位長(zhǎng)度A2422B1614C86第33頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)位與子網(wǎng)規(guī)模SubnetbitsSubnetnumber

validsubnetnumber121=22-2=0222=44-2=2323=88-2=6424=1616-2=14525=3232-2=30626=6464-2=62727=128128-2=126828=256256-2=254929=512512-2=510…….…第34頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)與網(wǎng)絡(luò)廣播地址的變化無(wú)子網(wǎng)劃分時(shí)，網(wǎng)絡(luò)位就是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。子網(wǎng)劃分后:

需要將網(wǎng)絡(luò)位及子網(wǎng)絡(luò)位同時(shí)作為主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)。廣播地址也要進(jìn)行相應(yīng)的改變。

第35頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C類子網(wǎng)劃分舉例(A-1)如何對(duì)一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)劃分，以得到兩個(gè)可用的子網(wǎng)Question1:

需要借多少位作為子網(wǎng)位?Answer1:

借2位Question2:

你可得到多少子網(wǎng)?其中可用的是幾個(gè)?Answer2:4個(gè)子網(wǎng)，但只有2個(gè)是可用的。第36頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C類子網(wǎng)劃分舉例(A-2)Question3:

每個(gè)子網(wǎng)得到的(可用的?)子網(wǎng)地址范圍是什么?

Answer3:

subnet1:

X.X.X.00000000-X.X.X.00111111

(-3)

subnet2:X.X.X.01000000-X.X.X.01111111

(4-27)

subnet3:X.X.X.10000000-X.X.X.10111111

(28-91)

subnet4:X.X.X.11000000-X.X.X.11111111

(92-55)

第37頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C類子網(wǎng)劃分舉例(A-3)Question4:

每個(gè)子網(wǎng)的廣播地址Answer4:

subnet1:

X.X.X.00111111-3

subnet2:

X.X.X.01111111-27subnet3:

X.X.X.10111111-91subnet4:

X.X.X.11111111-55第38頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C類子網(wǎng)劃分舉例(A-4)Question5:

每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)（含子網(wǎng)絡(luò)號(hào)）Answer5:

subnet1:X.X.X.00000000()

subnet2:X.X.X.01000000(4)

subnet3:X.X.X.10000000(28)subnet4:X.X.X.11000000(92)第39頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C類子網(wǎng)劃分舉例(A-5)Question6:

每個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼是什么？Answer6:everysubnetwouldhavethesamesubnetmask,itis:

11111111.11111111.11111111.11000000

or

255.255.255.192Question7:

每個(gè)子網(wǎng)擁有多少臺(tái)主機(jī)?Answer7:

26-2=64-2=62第40頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月回到最初的問(wèn)題，現(xiàn)在你知道該申請(qǐng)多少個(gè)C類地址了嗎？請(qǐng)同學(xué)們課后完成。對(duì)這三個(gè)主機(jī)規(guī)模不大于30的網(wǎng)段，一個(gè)C類地址就夠了。246第41頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于子網(wǎng)劃分的總結(jié)在創(chuàng)建子網(wǎng)時(shí)，首先要決定子網(wǎng)的數(shù)量和所擁有的主機(jī)規(guī)模，由此來(lái)確定從原主機(jī)位所借的位數(shù)。創(chuàng)建子網(wǎng)后，主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)、所在網(wǎng)絡(luò)的廣播地址、子網(wǎng)掩碼等要相應(yīng)地改變。注意，任何方式的子網(wǎng)劃分存在網(wǎng)絡(luò)地址的損失：

-第一和最末的兩個(gè)子網(wǎng)

-第一和最末的兩個(gè)子網(wǎng)中的所有IP地址。第42頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)子網(wǎng)技術(shù)的評(píng)價(jià)可以將擁有較多數(shù)目主機(jī)的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為主機(jī)數(shù)目相對(duì)較少的若干個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，分隔和減少網(wǎng)絡(luò)上不必要的通信流量?？晒?jié)省IP地址資源

舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)共有6個(gè)主機(jī)數(shù)目在32以下的小網(wǎng)絡(luò)，若分別為它們申請(qǐng)6個(gè)C類的IP地址，則至少要浪費(fèi)222*6個(gè)IP地址，且不考慮是否能申請(qǐng)到這么多的C類地址。若采用子網(wǎng)技術(shù)，則只要申請(qǐng)1個(gè)C類地址則足夠了

第43頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼分配原則確定劃分子網(wǎng)的數(shù)量，并轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，若為全1則加1。如果準(zhǔn)備劃分6個(gè)子網(wǎng)則值為110，7個(gè)子網(wǎng)則為1000計(jì)算子網(wǎng)所需的二進(jìn)制位數(shù)，將此二進(jìn)制數(shù)全部置1，即6個(gè)是111,7個(gè)是1111。按字節(jié)以高位順序開(kāi)始轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，6個(gè)是224，則A類地址子網(wǎng)掩碼是B類是C類是24。7個(gè)是240，則A類地址子網(wǎng)掩碼是B類是C類是40。第44頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼分配實(shí)例我們學(xué)校申請(qǐng)到一個(gè)C類IP地址，。欲組建校園網(wǎng)，并接入Internet。假設(shè)有5個(gè)獨(dú)立部門，分別擁有計(jì)算機(jī)20、25、29、10、15臺(tái)套，請(qǐng)運(yùn)用子網(wǎng)技術(shù)合理分配IP地址。有5個(gè)部門，需規(guī)劃出5個(gè)子網(wǎng)，二進(jìn)制數(shù)為101，在C類地址主機(jī)標(biāo)識(shí)中需要至少3比特作為子網(wǎng)標(biāo)識(shí)，則子網(wǎng)掩碼為24。子網(wǎng)號(hào)分別為1-001、2-010、3-011、4-100、5-101、6-110。子網(wǎng)分配如下表所示：第45頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼分配實(shí)例子網(wǎng)第四字節(jié)IP地址分配100100001~001111103~62201000001~010111105~94301100001~011111107~126410000001~1001111029~158510100001~1011111061~190611000001~1101111093~222第46頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月子網(wǎng)掩碼分配實(shí)例子網(wǎng)本子網(wǎng)地址子網(wǎng)廣播地址1232453627428595609169221每個(gè)子網(wǎng)所容納主機(jī)數(shù)為30臺(tái)第47頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長(zhǎng)度是可變的。參見(jiàn)《IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式》

第48頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP協(xié)議的配置安裝網(wǎng)絡(luò)接口卡，安裝驅(qū)動(dòng)程序在控制面板下的網(wǎng)絡(luò)組件中添加協(xié)議輸入靜態(tài)IP地址及子網(wǎng)掩碼，配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)即默認(rèn)路由器地址輸入默認(rèn)DNS服務(wù)器地址使用Ping命令測(cè)試第49頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP實(shí)驗(yàn)要求添加服務(wù)、客戶、協(xié)議理解協(xié)議的作用掌握IP配置技術(shù)Ping/？為幫助使用Ipconfig/all命令檢測(cè)本機(jī)IP地址及物理地址。共享管理第50頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式與工作原理網(wǎng)絡(luò)層的基本傳輸單元叫做數(shù)據(jù)報(bào)，如果運(yùn)行的是IP協(xié)議，則稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)。是實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議的信息組織。其由兩部分組成：首部+數(shù)據(jù)區(qū)，其中只對(duì)首部做了要求，而數(shù)據(jù)部分沒(méi)有格式限制，可傳輸任意數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報(bào)首部數(shù)據(jù)區(qū)域第51頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)基本格式版本頭長(zhǎng)服務(wù)類型總長(zhǎng)度標(biāo)志號(hào)MDX片偏移量生存周期協(xié)議報(bào)頭校驗(yàn)和源地址目的地址可選項(xiàng)填充數(shù)據(jù)0481631定長(zhǎng)20字節(jié)第52頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)格式一版本：4bit值為4代表IPv4,保證通信雙方及中間經(jīng)過(guò)的路由器能按同一種格式處理IP數(shù)據(jù)報(bào)。首部長(zhǎng)：4bit給出以32bit字長(zhǎng)為一個(gè)單位的報(bào)文首部的長(zhǎng)度。最小首部長(zhǎng)為5，即首部最小為5*4=20字節(jié)。服務(wù)類型：8bit表示數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)、可靠性和延遲量等，通知IP如何處理攜帶的數(shù)據(jù)。第53頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月服務(wù)類型優(yōu)先級(jí)表示數(shù)據(jù)重要程度，級(jí)別越高本數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)越重要。D：低的時(shí)延（Delay）T：要求高的吞吐量（Throughput）R：要求高的可靠性（Reliability）C：選擇費(fèi)用更低廉的路由（Cost）優(yōu)先級(jí)DTRC未用01234567第54頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總長(zhǎng)度總長(zhǎng)度：16bit，數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)度是多少字節(jié)。最大數(shù)據(jù)報(bào)長(zhǎng)度是65535字節(jié)。若分片則代表分片后數(shù)據(jù)報(bào)片的長(zhǎng)度。MTU（MaximumTransferUnit）最大傳輸單元網(wǎng)絡(luò)0MTU為650網(wǎng)絡(luò)1MTU=1500網(wǎng)絡(luò)2MTU=1500R1R21500B1500B分片640B片1640B片2240B片3重組第55頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分片與組裝當(dāng)IP數(shù)據(jù)報(bào)將被封裝為幀時(shí)，由于局域網(wǎng)所規(guī)定允許傳輸?shù)淖畲髱L(zhǎng)的限制，有可能一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)不能被封裝在一個(gè)幀內(nèi)，需要通過(guò)路由器將數(shù)據(jù)報(bào)切分成若干片，封裝在不同的幀內(nèi)，此過(guò)程稱為IP分片，每個(gè)分片稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)片。每個(gè)分片的報(bào)文頭與原數(shù)據(jù)報(bào)頭幾乎一樣，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要由IP協(xié)議將其重新組裝。第56頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP分片示例H1數(shù)據(jù)1L1H3數(shù)據(jù)3L3H2數(shù)據(jù)2L2IP數(shù)據(jù)報(bào)片1IP數(shù)據(jù)報(bào)片2IP數(shù)據(jù)報(bào)片3幀1幀2幀3IP數(shù)據(jù)報(bào)用戶數(shù)據(jù)H片1片2片3第57頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)格式二標(biāo)志號(hào)：16bit，若數(shù)據(jù)報(bào)被分片，每片所具有的唯一標(biāo)識(shí)，使得接收節(jié)點(diǎn)將具有此標(biāo)識(shí)的所有分片組裝在一起。標(biāo)志符：3bit，數(shù)據(jù)報(bào)是否被分片，D：DF=0不分片,M:MF=0若干分片的最后一片,MF=1后面還有分片.X未定義。片偏移：該片在原數(shù)據(jù)分組中的相對(duì)位置，相對(duì)于用戶字段的起始位置。以8字節(jié)為單位。第58頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)格式三生存周期（TTL）：表示數(shù)據(jù)報(bào)被丟棄前在網(wǎng)絡(luò)中能存活的以秒為單位的時(shí)間。每個(gè)計(jì)算機(jī)或路由器處理過(guò)一次數(shù)據(jù)報(bào)，將該值減一，為零則丟棄數(shù)據(jù)報(bào)?？杀ＷC數(shù)據(jù)報(bào)不會(huì)因?yàn)檫x擇了錯(cuò)誤的循環(huán)路由而在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無(wú)休止地轉(zhuǎn)發(fā)與傳送。協(xié)議：8bit，表示傳輸層所使用的協(xié)議類型。UDP17TCP6ICMP1GGP3等第59頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)格式四報(bào)頭校驗(yàn)和：16bit，由轉(zhuǎn)發(fā)方計(jì)算填充，由接收方計(jì)算校驗(yàn)，報(bào)文頭是否出錯(cuò)。具體方法是先將校驗(yàn)和部分清零，將報(bào)頭部分按16bit一組相加，其和的反碼填入校驗(yàn)和部分。接收方同樣方法相加若和不為全1則出錯(cuò)，丟棄數(shù)據(jù)報(bào)。源地址：32bit，源節(jié)點(diǎn)的完整IP地址。目的地址：32bit目的節(jié)點(diǎn)的完整IP地址。第60頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP數(shù)據(jù)報(bào)格式五可選項(xiàng)：表示可選的路由和相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，用來(lái)規(guī)定附加服務(wù)。如排錯(cuò)、安全措施、記錄路由、時(shí)間戳等。長(zhǎng)度是可變的。填充：保證可選項(xiàng)以32bit為一組。數(shù)據(jù)：源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的原始數(shù)據(jù)（傳輸層報(bào)文）。第61頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IP協(xié)議總結(jié)IP是第三層的主要協(xié)議，主要任務(wù)為數(shù)據(jù)報(bào)選擇路由，另外具有分片重組及差錯(cuò)校驗(yàn)與控制功能。但只對(duì)報(bào)文頭部進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，并不對(duì)包含的數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)控制，不能保證數(shù)據(jù)的完整性，即不提供可靠數(shù)據(jù)傳輸。需要由高層來(lái)完成此任務(wù)。所以IP是一個(gè)不可靠的無(wú)連接的協(xié)議。第62頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

ICMP簡(jiǎn)介

為了讓互連網(wǎng)中的路由器報(bào)告錯(cuò)誤或提供有關(guān)意外情況的信息，設(shè)計(jì)者在TCP／IP中加入了一個(gè)特殊用途的報(bào)文機(jī)制。Internet控制報(bào)文協(xié)議ICMP（InternetControlMessageProtocol），作為IP的一部分，在每個(gè)IP實(shí)現(xiàn)中都必須使用它。第63頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ICMP簡(jiǎn)介ICMP允許主機(jī)或路由器報(bào)告差錯(cuò)情況和提供有關(guān)異常情況的信息。ICMP不是高層協(xié)議，它仍是IP層中的協(xié)議。ICMP報(bào)文作為IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部，組成IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。第64頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ICMP報(bào)文格式第65頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ICMP報(bào)文格式類型字段占一個(gè)字節(jié)，不同類型決定了后面長(zhǎng)度可變部分。

ICMP報(bào)文的代碼字段也占一個(gè)字節(jié)。為的是進(jìn)一步區(qū)分某種類型中的幾種不同的情況。檢驗(yàn)和占兩個(gè)字節(jié)，它檢驗(yàn)整個(gè)ICMP報(bào)文。

第66頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月類型字段類型字段的值ICMP報(bào)文的類型03458111213141718Echo（回送）回答目的站不可達(dá)源站抑制（SourceQuench）改變路由（Redirect）Echo請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)的時(shí)間超過(guò)數(shù)據(jù)報(bào)的參數(shù)有問(wèn)題時(shí)間戳（Timestamp）請(qǐng)求時(shí)間戳回答地址掩碼（AddressMask）請(qǐng)求地址掩碼回答第67頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ICMP報(bào)文更改路由網(wǎng)絡(luò)1HC網(wǎng)絡(luò)2HBR1R2網(wǎng)絡(luò)3HA第68頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ICMPEcho請(qǐng)求報(bào)文

是由主機(jī)或路由器向一個(gè)特定的目的主機(jī)發(fā)出的詢問(wèn)。收到此報(bào)文的機(jī)器必須給源主機(jī)發(fā)送ICMPEcho回答報(bào)文。這種詢問(wèn)報(bào)文用來(lái)測(cè)試目的站是否可達(dá)以及了解其有關(guān)狀態(tài)。

Ping使用此報(bào)文第69頁(yè)，課件共79頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ICMP時(shí)間戳請(qǐng)求報(bào)文

是請(qǐng)某個(gè)主機(jī)或路由器回答當(dāng)前的日期和時(shí)間。在ICMP時(shí)間戳回答報(bào)文中有一個(gè)32bit的字段，其中寫(xiě)入的整數(shù)代表從1900年1月1日起到當(dāng)前時(shí)刻一共有多少秒。時(shí)間戳請(qǐng)求與回答可用來(lái)進(jìn)行時(shí)鐘同步和測(cè)量時(shí)間。

ICMP地址掩碼請(qǐng)求報(bào)文可使主機(jī)向子網(wǎng)掩碼服務(wù)器得到某