計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第6章網(wǎng)絡(luò)層

第6章網(wǎng)絡(luò)層(1)

上海大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院袁方

email:selina__yuan@

:本講稿部分內(nèi)容出自謝希仁電子教案)

6.1網(wǎng)絡(luò)層的作用和主要功能

6.2擁塞控制

6.3路由器在互聯(lián)中的作用

6.4網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

6.5Internet的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP

6.6劃分子網(wǎng)和構(gòu)造超網(wǎng)

劃分子網(wǎng)的思路

子網(wǎng)掩碼

CIDR編址方法

6.7網(wǎng)絡(luò)層其它t辦議(ICMPsARP、RARP)

6.8IP多播

6.9下一代網(wǎng)際協(xié)議IPv6

6.10VPN虛擬專用網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT/NAPT

6.1網(wǎng)絡(luò)層的作用和主要功能

網(wǎng)絡(luò)層是OSI中面向數(shù)據(jù)通信的低三層中最為復(fù)雜也是

最關(guān)鍵的一層.

作用：

網(wǎng)絡(luò)端-端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)

TI,面向連接的服務(wù):虛電路服務(wù)

____________\無連接的服務(wù)：數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)

路由選擇

N擁塞控制

▲網(wǎng)際互連

提供相鄰兩點(diǎn)間可

DL靠的幀傳輸服務(wù)

功能：

1.路由選擇

2.網(wǎng)間互連

在同一網(wǎng)絡(luò)中通信不涉及網(wǎng)間互連問題，在源和

目的分屬不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就涉及到在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體

間進(jìn)行中轉(zhuǎn)或中繼一一網(wǎng)間互連。

網(wǎng)間連接設(shè)備口

網(wǎng)絡(luò)層A網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路層?數(shù)據(jù)鏈路層

橋

a）第I層連接b）第2層連接

鹿用層

應(yīng)用層應(yīng)月以

*數(shù)據(jù)他用層數(shù)據(jù)惚路層

數(shù)據(jù)鏈將層數(shù)據(jù)出路仁

物理層—I

——HELD

婚由器網(wǎng)關(guān)

C）第a層連接J）第7層連接

3.流量控制

流量控制層次

層次相鄰節(jié)點(diǎn)間：段級(jí)（DL層）

網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)一網(wǎng)絡(luò)目的節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)入口一出口級(jí)（N層）

源主機(jī)進(jìn)程一目的主機(jī)進(jìn)程：進(jìn)程級(jí)（T層）

源主機(jī)一網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)：進(jìn)網(wǎng)級(jí)（DL層）

五U網(wǎng)絡(luò)端節(jié)44繼節(jié)點(diǎn)一中繼節(jié)點(diǎn)——網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點(diǎn)

—弼絡(luò)端到端的層次

主機(jī)端到端的層次-

★進(jìn)行流量控制，可以降低特定通信路徑上的通信量，局部

緩和或一定程度上預(yù)防局部擁塞發(fā)生，但不能徹底解決擁

塞問題。

4.擁塞控制

5.分段和組裝

因所經(jīng)不同子網(wǎng)允許的分組大小可能不同，在經(jīng)歷網(wǎng)間連

接設(shè)備時(shí)，一個(gè)大分組想穿過一個(gè)允許分組長(zhǎng)度較小的網(wǎng)

絡(luò)時(shí)，在網(wǎng)關(guān)處可將分組分段(fragment)

(a)透明分段(Transparentfragmentation)：

(b)不透明分段(Nontransparentfragmentation)：

Network1Network2

□

Packet□

□

□

□

□

□G?

G2

G|fragmentsreassemblesG：；fragmentsreassembles

alargepacketthefragmentsagainagain

/L

aI

1I

}J

r

□

□

□

□

□□

□

fragmentsThefragmentsarenotreassembled

alargepacketuntilthefinaldestination(ahost)isreached

(b)

Numberofthefirstelementaryfragmentinthispacket

PacketEndof

numberpacketbit1byte

n

2701ABCDEFGHJ

Header

(a)Originalpacket,containing10databytes.

2700ABCDEFGH2781J

___________

Y

HeaderHeader

(b)Fragmentsafterpassingtlu*oughanetworkwithmaximumpacketsizeof8bytes.

2700ABCDE2750FGH2781J

YV

HeaderHeaderHeader

(c)Fragmentsafterpassingthroughasize5gateway.

5.向上層提供服務(wù)

?面向連接的虛電路服務(wù)傳輸層相應(yīng)簡(jiǎn)單

?無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)傳輸層相應(yīng)復(fù)雜

6.提供網(wǎng)絡(luò)加速數(shù)據(jù)傳送，供上層協(xié)議作控制

信息載體使用

7.復(fù)用多條數(shù)據(jù)鏈路來支持虛電路，以提高數(shù)

據(jù)鏈路服務(wù)效率

8.復(fù)位

9.網(wǎng)絡(luò)層管理

6.2擁塞控制

1.擁塞（congestion）：當(dāng)通信子網(wǎng)中（或子網(wǎng)某部

分）有太多分組時(shí)，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降，這就是擁塞。

2.擁塞原因：載荷超過子網(wǎng)中部分子網(wǎng)資源的承受能力

1）結(jié)點(diǎn)內(nèi)存空間使用過度

當(dāng)從下同輸入線的多個(gè)分組到達(dá)，且要輸出到同一線路時(shí),

輸出隊(duì)列存儲(chǔ)空間（長(zhǎng)度）不夠，丟棄分組，引起可能多

次的超時(shí)重傳，更加重了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

2）結(jié)點(diǎn)CPU使用過度，不

能按時(shí)完成緩沖區(qū)排隊(duì)

處理、更新路由表、差

錯(cuò)檢測(cè)等工作

3）線路使用率過高

3.死鎖

4的緩;中區(qū)川的緩沖區(qū)里

里裝滿了裝滿了要發(fā)

要發(fā)往C的往8的分組

分組

"勺緩沖區(qū)里

裝酒「要發(fā)

往人的分組

存儲(chǔ)型發(fā)死鎖

I-■

IHL

支享緩沖區(qū)能

分組1米存下六個(gè)分組

分組2來自/

正田來'出

分W.IF來

仆芻12乘：|5來「|小和月的分

分組3來'I占組0水不到達(dá)

B

里裝死鎖

4.擁塞控制方法

通信子網(wǎng)中的信息量太多，就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降----擁塞.

嚴(yán)重?fù)砣麑?dǎo)致死鎖.

網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)：

以出現(xiàn)信息丟失

以網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降

以用戶信息傳送時(shí)延加長(zhǎng)

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)如下圖所示。

Perfect

Maximumcarrying

p

①capacityofsubnet

①」

>、Desirable

po

s

Q

x/Congested

o

B

d

Packetssent

1）緩沖區(qū)預(yù)分配法（適用虛電路）

在虛電路建立時(shí)，沿途預(yù)約資源

2）分組丟棄法：不預(yù)留緩沖區(qū)，而是在緩沖區(qū)滿時(shí)丟棄到來的分組

（數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)采用）

分配緩沖區(qū)方法：

a）按簡(jiǎn)單的先來先服務(wù)的方式

缺點(diǎn)：可能引起鏈路資源浪費(fèi)。

b）限制隊(duì)列長(zhǎng)度方式：保證其它輸出鏈路有空閑緩沖區(qū)可用

限制隊(duì)列長(zhǎng)度，到達(dá)該輸出鏈路的分組將被丟棄，其它鏈路上分組

將可利用空閑緩沖區(qū)發(fā)出。

限制長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式：

K:輸出緩沖區(qū)總數(shù)

m=k/工S:輸出鏈路總數(shù)

M:限制隊(duì)列長(zhǎng)度

m=7/y/3=4.04所以，限制隊(duì)列長(zhǎng)度為4

c）ARPA網(wǎng)對(duì)隊(duì)列長(zhǎng)度除有最大限制外，還有最小限制，

即無通信量也保留，防止某些鏈路處于“饑餓”狀態(tài)。

分組丟棄法的缺點(diǎn)：丟棄、重發(fā)會(huì)占用額外帶寬，降低了

傳輸效率。

ATM在信頭中保留一位用作丟棄優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)。

分組丟棄法對(duì)擁塞極少發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)還是可取的。

3）定數(shù)控制法（即令牌網(wǎng)中使用的許可證法）

網(wǎng)內(nèi)許可證：保證子網(wǎng)中分組數(shù)量不超過許可證數(shù)量

網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)：獲得“許可證”發(fā)送，并銷毀許可證。

目的節(jié)點(diǎn)：取走分組，并生成一許可證放入網(wǎng)內(nèi)。

缺點(diǎn)：

以源節(jié)點(diǎn)：增加了等待獲得許可證的延時(shí)。

以許可證管理較困難。

4)抑制分組法

前面介紹的幾種方法用來避免擁塞的產(chǎn)生，但代價(jià)是沒有擁塞時(shí)也

減少了吞吐量，下面介紹的是一種系統(tǒng)發(fā)生擁擠時(shí)才會(huì)啟動(dòng)的機(jī)制O

方法：對(duì)節(jié)點(diǎn)的每條輸出線路都有一實(shí)數(shù)U(0.0?1.0)監(jiān)視輸出線

路利用率。

U：監(jiān)視輸出線路利用率

重新計(jì)算U

UNEW二a?UoLD+(l-a)?f

a一考慮舊的利用率的系數(shù)

UALO時(shí)，取出到達(dá)該線路分組的源地址和目的地址，發(fā)一抑制

分組到源地址，要求減少到該目的地址的通信量，置分組頭“抑

制分組”標(biāo)志位為1,表示該分組已產(chǎn)生過“抑制分組”，以后它

就不會(huì)再產(chǎn)生“抑制分組”了。P141ICMP(4)源端抑制報(bào)文

站一一站抑制分組D（DD緩沖區(qū)開始溢出

'（由來自A的分組引起）

在高速且距離遠(yuǎn)的環(huán)

境下，向源主機(jī)發(fā)送

抑制分組反應(yīng)太慢，

不能即時(shí)發(fā)揮作用，

比較好的方法是：讓

抑制分組經(jīng)過的每個(gè)⑶C減少流量，使D馬

D上緩解*但會(huì)占C更多

站點(diǎn)都減少該方向流

入緩存，抑制分組C9B

量。

號(hào)旗~'⑷B減少到C流量，抑

這種方案能使擁塞得D制分組B+A,緩解C,

到迅速緩解，但是以/但占B更多緩存

上游使用更多緩存為減少-,

代價(jià)的。

D⑸A減少流量，擁塞

,從源頭得到控制

C

★模擬結(jié)論表明：出現(xiàn)擁塞后進(jìn)行控制，遠(yuǎn)不如在路由

器感覺要出問題時(shí)簡(jiǎn)單地丟棄分組有效。ICMPV6中取

消了源端抑制報(bào)文.

IPV6分組中的優(yōu)先級(jí)域和流標(biāo)識(shí)域允許路由器進(jìn)行擁塞

控制，路由器可以丟棄分組來控制擁塞，不用采取通知源

端降低發(fā)送速率.

0不要將擁塞控制和流量控制混淆：

擁塞控制：涉及通信子網(wǎng)通信量

流量控制：點(diǎn)一點(diǎn)通信量，發(fā)送端一接收端之間；

例：一光纖網(wǎng)絡(luò)，傳送能力lOOOGbps,網(wǎng)絡(luò)本身不存

在擁塞問題，當(dāng)一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)以lGbps的速率向一臺(tái)

普通PC機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)，就需要流控使超級(jí)計(jì)算機(jī)不斷停發(fā)，

以使PC機(jī)來得及接收數(shù)據(jù)。

5.擁塞控制算法

1）漏桶算法

Interface

containing

aleakybucket

Waterdripsoutofthe

holeataconstantrate

2）令牌漏桶算法

NetworksNetworks

(a)Before(b)After

6.3路由器在互聯(lián)中的作用

?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

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

典型的路由器的結(jié)構(gòu)

路由選擇處理機(jī)

3—一網(wǎng)絡(luò)層

路

路由選擇協(xié)議由

2——數(shù)據(jù)鏈路層選

擇

1——物理層路由表

—

輸入端口輸出端口

,:;分組

輸入端口輸出立而口蓑發(fā)

□□+匡｝七］HH交換結(jié)構(gòu)?31卜a

轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇的區(qū)別

?轉(zhuǎn)發(fā)"(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用

戶的IP數(shù)據(jù)報(bào)從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。

?“路由選擇"(routing)則是按照分布式算法，根

據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?/p>

情況，動(dòng)態(tài)地改變所選擇的路由。

?路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是

從路由表得出的。

?在討論路由選擇的原理時(shí)，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表

和路由表的區(qū)別，

輸入端口對(duì)線路上

收到的分組的處理

?數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢螅瑢⒎纸M送到

網(wǎng)絡(luò)層的隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。這會(huì)產(chǎn)生一定

的時(shí)延。

輸入端口的處理

從

線

交

路

換

接

結(jié)

收

構(gòu)

分

組

輸出端口將交換結(jié)構(gòu)傳送來的

分組發(fā)送到線路

?當(dāng)交換結(jié)構(gòu)傳送過來的分組先進(jìn)行緩存。數(shù)據(jù)

鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾

部，交給物理層后發(fā)送到外部線路。

輸出端口的處理

向

網(wǎng)絡(luò)層處理線

交

分組排隊(duì)路

發(fā)

換

送

結(jié)數(shù)據(jù)鏈路層

物理層處理分

構(gòu)處理

組

緩存管理

分組丟棄

?若路由器處理分組的速率趕不上分組進(jìn)入

隊(duì)列的速率，則隊(duì)列的可用存儲(chǔ)空間最終

必定減少到零，這就使后面再進(jìn)入隊(duì)列的

分組由于沒有存儲(chǔ)空間而只能被丟棄。

?路由器中的輸入或輸出隊(duì)列產(chǎn)生溢出是造

成分組丟失的重要原因。

6.4網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

?數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)

-在相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的透明傳輸。

?網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)

-負(fù)責(zé)將分組從源節(jié)點(diǎn)傳送到目的節(jié)點(diǎn)。

?局域網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)層的功能很弱

-在單個(gè)的局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)層并不重要。網(wǎng)絡(luò)層主

要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，流量控制和差錯(cuò)處理都放在鏈

路層完成。

網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

⑴數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù):無連接的傳輸服務(wù)

-每個(gè)分組攜帶完整的地址信息，獨(dú)立傳輸，獨(dú)立

尋址，彼此之間不需要保持任何的順序關(guān)系。

⑵虛電路服務(wù):可靠的面向連接的傳輸服務(wù)

-電話公司為代表：發(fā)送數(shù)據(jù)之間應(yīng)該先建立連接,

好處是對(duì)控制參數(shù)、可選服務(wù)類型、服務(wù)質(zhì)量等

進(jìn)行協(xié)商；保證數(shù)據(jù)的按序傳送，便于流量控制。

兩種服務(wù)類型的比較

?無連接服務(wù)

-網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，傳輸層（主機(jī)）協(xié)議復(fù)雜；

-適用于要求快速投遞而允許偶然出錯(cuò)的實(shí)時(shí)系統(tǒng);

?面向連接的服務(wù)

-要求網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)復(fù)雜，而傳輸層簡(jiǎn)單。

-適用于實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳送（電視圖像傳送）。

-如：ATM網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)。

6.5Internet的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP

Internet是有許多網(wǎng)絡(luò)連接而成的網(wǎng)際網(wǎng)，各種網(wǎng)遵循

IPflnternetProtocol)協(xié)議互連在一起.

各種應(yīng)用層協(xié)議

應(yīng)用層

(TELNET,FTF：SMTP等)

運(yùn)輸層TCP,UDP

ICMPIGMP

網(wǎng)際層IP

RARP”ARP

網(wǎng)絡(luò)接口層與各種網(wǎng)絡(luò)接口

物理硬件

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Internet網(wǎng)絡(luò)層其他四個(gè)協(xié)議:

-地址解析協(xié)議ARP

(AddressResolutionProtocol)

-反向地址解析協(xié)議RARP

(ReverseAddressResolutionProtocol)

(DHCP:DynamicHostConfigurationProtocol)

-因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP

(InternetControlMessageProtocol)

-因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP

(InternetGroupManagementProtocol)

6.5.1IP地址及其表示方法

?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

世界范圍是惟一的32bit的標(biāo)識(shí)符。

?IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公

司ICANN(InternetCorporationfor

AssignedNamesandNumbers)進(jìn)行分

配。

IP地址與硬件地址

?物理地址/MAC地址

-數(shù)據(jù)鏈路層使用的地址。

?IP地址

-網(wǎng)絡(luò)層用IP地址定位Internet上的一臺(tái)主機(jī)或設(shè)備。

,端口

-傳輸層用端口號(hào)定位主機(jī)上一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程.

IP地址與硬件地址

IP地址的編址方法

?IP地址編址的三個(gè)階段

-分類的IP地址：這是最基本的編址方法，在

1981年就通過了相應(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)［RFC950］在1985年通過。

-構(gòu)成超網(wǎng)：這是比較新的無分類編址方法。

1993年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。

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-id5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：：={v網(wǎng)絡(luò)號(hào),，v主機(jī)號(hào),}

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

A類地址0：

■?___1nIUoLt"IiUH_____?>"IlUbl-IU*

8bit24bit

B類地址10!

net-idhost-id

16bit16bit

C類地址110：

net-id----------------------------p-host-id―

24bit8bit

D類地址mo：多播地址

E類地址11110；保留為今后使用

32Bits

Rangeofhost

Classaddresses

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

E類地址111101保留

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

A類地址_____________________

--net-id-----4----------------------host-id

8bit24bit

D類地j也i類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)孑翻§峭b'd為2子節(jié)

E類地址11110；保留

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

A類地址0；

net-idhost-id

8bit24bit

B類地址1o：

1

■?1nIUpLt-iIrdl-.*nosi-ici?

16bit

C類地址110；

net-idhost-idT

24bit8bit

D類地土G深地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)民瑞刪啜-id為3字節(jié)

E類地址111101保留

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

E類地址111101保留

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

E類地址111101保留

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

E類地址111101保留

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

A類地址0；

net-idhost-id

8bit24bit

B類地址10：

IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段

A類地址0；

net-idhost-id

8bit24bit

B類地址10：

點(diǎn)分十進(jìn)制記法

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

T0000000000010110000001100011111

能夠提高可讀性"k_\________)I______)\_______)

YY'------y------/Y

將每8bit的二進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法

則進(jìn)一步提高可讀性

IP地址分類的好處

-劃分成不同類別的考慮

-各種網(wǎng)絡(luò)差異很大，有的網(wǎng)絡(luò)擁有很多主機(jī)，而有的網(wǎng)絡(luò)擁

有的主機(jī)數(shù)目很少。

-將IP地址劃分成不同類別A、B、C可以滿足不同用戶的需求。

-當(dāng)一個(gè)單位申請(qǐng)到一個(gè)IP地址時(shí)，只是申請(qǐng)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)

Net-id,具體的主機(jī)號(hào)由各個(gè)單位自行分配。

?D類和E類使用較少

-D類的多播地址主要留給IAB（因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會(huì)）使用。

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址可分配的最大主機(jī)號(hào)是2n一2：

n是主機(jī)部分的位數(shù)，全0地址表示本網(wǎng)絡(luò)，全1地址表示廣播地址

下面是特殊的IP地址，部分全0值表示本網(wǎng)絡(luò)或本主機(jī)，部分

全1表示廣播地址

00000000000000000000000000000000Thishost

00...00翻Ahostonthisnetwork

Broadcastonthe

localnetwork

Broadcastona

Network

1111...1111distantnetwork

127(Anything)Loopback

652IP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，方便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

轉(zhuǎn)發(fā)分組(而不考慮目的主機(jī)號(hào))，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。

IP地址的一些重要特點(diǎn)

?(2)IP地址是標(biāo)識(shí)“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)而IP地址，其麗絡(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)o

-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。

在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的

IP地址智

圖中的網(wǎng)展t-id

111

111

LAN1---------1---------------------------------

\B

1

互聯(lián)網(wǎng)口

在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的

IP地址

圖中的網(wǎng)名E是IPnet-id

.__

111

LANi

互聯(lián)網(wǎng)口口

一I

互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址

.....

,1.1.2

LAN1

222.1.1.n

222.1.31；處河.T局域網(wǎng)上雌機(jī)或路由器的

oIIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)嵬緩是上樣的照

鷲中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是IP堰此中的n^-icf□

222.1.3J

I名巴M222.1.4.比d烏

\222.1.3,2

1

互聯(lián)網(wǎng)aa

在同一互賺網(wǎng)中睡的或轆器的

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

22211.122211.3

LAN1

222.1.1.,1.1.4

—二LAN3222.1.5.

222.1.3.

N3222.1.6.LAN2

222.1.2

N222.1.5.

222.1.5.2

IR3N1222.1.4.

\222.1.3,2

1

互聯(lián)網(wǎng)

路由器總是垂腰隧網(wǎng)的以I土地地地址。

路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)

不同網(wǎng)絡(luò)最的IP曲址1?2

IIT

LAN1

n；222.1.1.

-r

LAN3222.15

222.1.3.

N3222.1.6.LAN2

222.1.2

N222.1.5.

222.1.5.2a_-i

IR3NI222.1.4,R2備^22212.5:

\

互聯(lián)網(wǎng)

路由器總是肺的闞麻梅惘地址地址。

路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)

不同附號(hào)的?P2拋拉2

--YVY、一

互聯(lián)網(wǎng)

路由器總是肺的闞麻梅惘地址地址。

路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)

不同網(wǎng)監(jiān)考的匹2地找2

ITT、、

LAN1

R,』鏟.114

222.1.1.

LAN

043222.1.5.6

222.1.3.

LAN

N3222.1.6.2

222.1.2

N222.1.5.

222.1.5.2

IR3N1222.1.4.R2一產(chǎn).1.2.5

o-i

\222.1.3,2222.142

互聯(lián)網(wǎng)

兩個(gè)路由器直接蠢軟用蛹的I樹增胡能可不指明

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卻特殊S題I絡(luò)3必如圖井M,

N2,N3)O邸率常不指明IP地址。

222.1.1.Y

LAN3222.1.5.

222.1.3.

N3222.1.6.LAN2

222.1.2

N222.1.5.

222.1.5.2

R3NI222.14R

;222.1.3,2

1

互聯(lián)網(wǎng)

6.6IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式p122

IP數(shù)據(jù)報(bào)的組成

?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

?固定部分

-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。

?可變部分

-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。

?數(shù)據(jù)部分

比特01234567

優(yōu)先級(jí)DTRC未用

比特04816192431

'版本首部長(zhǎng)度服務(wù)類型總長(zhǎng)度

標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移

首生存時(shí)間協(xié)議首部檢驗(yàn)和

部

源地址

目的地址

；:可選字段（長(zhǎng)度可變）填充：

數(shù)據(jù)部分

首部數(shù)據(jù)部分

IP數(shù)據(jù)報(bào)

發(fā)送在前

比特01234567

優(yōu)先級(jí)DTRC未用

比特04816192431

'版本首部長(zhǎng)度服務(wù)類型總長(zhǎng)度

標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移

首生存時(shí)間協(xié)議首部檢驗(yàn)和

部

源地址

、目的地址

可變工

可選字段（長(zhǎng)度可變）填充

部分T

數(shù)據(jù)部分

傳送V首部數(shù)據(jù)部分

IP數(shù)據(jù)報(bào)

比特01234567

IP數(shù)據(jù)報(bào)

特

比O346

優(yōu)先級(jí)DTRC未用

b源O48169

—24

:，

I版本I部長(zhǎng)度服務(wù)類型總長(zhǎng)度

固k

定標(biāo)識(shí)標(biāo)志片偏移

首

整

部生存時(shí)間協(xié)議首部檢驗(yàn)和

源地址

目的地址

變

0部J

▼分可選字段（長(zhǎng)度可變）I填充

數(shù)據(jù)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）

456

比特一

―

DTR

C

未用

優(yōu)先級(jí)

比特

48

1—6

24

版本卜部長(zhǎng)同服務(wù)類型

總長(zhǎng)度

-固

-定

標(biāo)識(shí)片偏移

首標(biāo)志

部

生存時(shí)間協(xié)議