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1、5 3因特网的网络层协议 1 网络互联 互联各种网络面临的技术问题不同网络使用不同的数据帧结构和介质访问控制机制 一种网络的数据帧在另一个网络中并不被识别 2 网桥和局域网交换机可以实现局域网互联 但他们难以胜任将各种不同类型的异构网络连接的重任工作原理 依据MAC地址 但MAC地址是主机标识 不具有全局性 通过MAC地址无法得知一台主机所在的网络 3 综上所述 对能够互联各种异构网络的设备具有如下要求 能够屏蔽掉不同的物理网络技术 是一种基于软件的设备有一种作用于全局的地址识别机制 无论物理采用何种技术 该网络中的主机都具有这种地址识别 路由器和IP地址 4 网络1 R1 网络2 R2 网络
2、3 R3 网络4 R2路由表 5 序言 网络层的主要功能 定址 Addressing 为网络设备决定名称或地址路由 Routing 决定信息包在整个网络中的传送路径 6 序言 以网际协议IP为主的一组协议包括 网际协议IP地址解析协议ARP逆向地址解析协议RARP因特网控制信息协议ICMP等 7 5 3 1网际层协议IP 8 网际协议IP InternetProtocol位于网络层主要功能 IP信息包的传送IP信息包的分割与重组 9 一 传送IP信息包 负责网络之间信息传送的协议 将信息包从信源传到信宿两种机制 IP定址IP路由 10 1 IP定址 网络上所以设备都必须至少有一个独一无二的IP
3、地址尽量使连续的IP地址在地理位置上接近 11 2 IP路由 Routing IP信息包在网络上的传送机制路由器负责选择传输路径非连接式的传送特性 无连接的 不事先建立连接不检查信息包正确收到与否优点 简化过程更易于在路由器之间传送 12 二 分割与重组IP信息包 最大传输单位MTU 某技术所能传送的最大信息包的长度 13 三 IP信息包的结构 14 IP报头 IPHeader 信宿地址 DestinationAddress 信源地址 SourceAddress 上层协议Protocol标识码 顺序编码 Identification 分割与重组信息存活时间 TimetoLive TTL 15
4、二 IP信息包的传送模式 根据信宿地址的不同 分为3种模式 单点传送 Unicast 信宿地址惟一广播传送 Broadcast 某一网络内的所有设备多点传送 Multicast 一组设备 16 5 3 2IP地址表示法 17 索引 IP地址分类特殊的IP地址 18 一 IP地址 网络上的第二种寻址方法 与MAC地址比较 相同点 在同一网络中 每个地址是唯一的 不同点 IP地址不仅包含设备本身地址 还包含其所在网络 若设备从A网移至B网 其IP地址亦应做相应改变 19 与MAC地址比较 20 11000000000001010010001000001011 192 5 34 11 1 定义 32
5、位二进制数点分表示法 21 2 优点 分级地址空间 灵活性强 由软件指定 IPv4 32bitsIPv6 128bits 22 3 组成 网络号 主机号 指定 自定 32位 23 A类 B类 全世界政府机构 中等规模的公司 任何 C类 二 分类 P 101 24 注 根据IP地址分辨类别 第一字节规则 商业网络 保留网络 224 255 D类 多播 Multicast 标识一组计算机 E类 用于研究 25 三 特殊的IP地址 网络地址广播地址Local广播信息包Loopback地址私人IP地址 26 IP地址为199 10 1 7的设备所在的网络的网络地址是多少 1 网络地址 网络地址 主机号
6、位置全为0如 202 11 2 010 0 0 0172 10 0 0 路由器在因特网上前向转发数据时使用网络的网络地址 27 2 广播地址 广播地址 主机号位置全为1当一个设备向网络上所有的设备发送数据时 即产生了广播 如202 11 2 25510 255 255 25572 10 255 255 IP地址为199 10 1 7的设备所在的网络的广播地址是多少 28 关于 网络地址 与 广播地址 由于网络地址与主机地址的存在 使每个网络中的可用主机数目 2 减2 29 3 Local广播信息包 有限广播地址网络地址与主机地址全为1 即255 255 255 255与发送信息的节点在同一网络
7、上的设备都会收到此信息 30 4 Loopback地址 回路地址 127 0 0 0此IP信息包不会被送到实体网络上 而是送给系统的Loopback驱动程序目的 测试本地机的TCP IP 31 5 私有地址 非注册地址 是局域网范畴内的主机标识 专门为组织机构内部使用 不能直接通过因特网与外部主机通信 A类10 0 0 0 10 255 255 255B类172 16 0 0 172 31 255 255C类192 168 0 0 192 168 255 255 32 6 全0的地址 即0 0 0 0 表示一个没有IP地址的集合 所有没有IP地址的设备都使用这个地址 127 0 0 1内部环路
8、地址 表示的是设备自己 169 254 在DHCP网络中 当获取IP地址失败时 自动给自己指派的地址 33 5 3 3子网 34 索引 子网分割原理子网掩码子网分割实例 35 一 子网分割原理 网络分割成许多小的子网络 Subnet IP v4 编址 2百多万个网络路由器工作过程路由表 只含有网络地址 36 子网地址 例 电话号码010 8461 1155022 2341 5354 重点 每个子网拥有独一无二的子网地址借位 从主机地址 借用 几位 bit 注意 要求主机部分至少剩余2位 想想为什么 37 例1 C类网络地址202 10 1 0最多可划分成几个子网 答 子网号最多可占6位 共26
9、 64个 子网号分别是 例题 202 10 1 00000000 202 10 1 0202 10 1 00000100 202 10 1 8202 10 1 00001000 202 10 1 16202 10 1 00001100 202 10 1 24 38 例3 若C类网址欲创建8个子网 需从主机域至少借用几位 答 23 8 借用3位 例2 若C类网址从主机域借用2位 最多可分成几个子网 每个子网最多可包含多少主机 答 22 4个子网 26 64个主机 子网 例题 39 网络 子网号部分全为1 主机部分全为0 缺省子网掩码 无子网时 如C类 202 10 3 1的缺省子网掩码为255
10、255 255 0B类 255 255 0 0A类 255 0 0 0 二 子网掩码 40 答 例4 上述例3中 从主机域借用3位创建子网 的子网掩码是多少 例题 41 例题 例5 C类网址 欲创建16个子网 子网掩码是多少 答 24 16 28 24 240 子网掩码为255 255 255 240 42 例6 C类IP地址 子网中的主机数目与序号范围 43 子网地址 借用后的主机域全为0子网广播地址 借用后 除网络号 子网号后 的主机域全为1 子网中的保留地址 例 例6 44 注意 不能只借用1bit作为子网地址 因为它只能建立2个子网 除去全为0或全为1的子网地址 即没有可用的有效子网不
11、能使主机地址只剩下1bit 因为此时每个子网只能有2个主机地址 除去全为0或全为1的主机地址 即没有可用的有效主机地址 Example 45 注意 每个子网可进一步分割成更小的子网 方法仍是从主机地址中再借用几位作为子网地址子网分割时所作的设置 都是在某网络的内部进行的 外部的网络或路由器并不知道该网络内部是如何分割子网的 这样可保证互联网上路由结构更加简单 46 三 子网分割实例 一 假设A企业申请到如下的ClassC地址 203 74 205 0子网掩码255 255 255 0A企业由于业务需要 必须分成A1 A2 A3 A4 A5等5个独立的网络 此时需要利用子网分割的方式 建立数个子
12、网 以便分配给这5个独立的网络 47 解 确定子网地址的长度 由子网个数 确定需从主机地址借用的位数计算子网掩码 以及主机地址的长度每个子网中 确定主机地址的范围 48 A企业可用的子网 49 三 子网分割实例 2 某单位有8个部门 每个部门最多有100台机器要接入互联网 要求每个部门作为一个子网 问 该单位需申请一个哪类的网址 如何划分子网 子网掩码 各子网网络地址 广播地址和每个子网的主机地址范围各是多少 50 答 1 确定借用主机位数 2 确定IP地址类别 51 3 子网掩码 第三字节 11100000 11111111 11111 28 1 25 1 256 32 224子网掩码为 2
13、55 255 224 0 4 确定各子网网络地址 广播地址和主机地址范围相邻网络号间相差256 8 32网络号分别为 第3字节 0 32 64 96 128 160 192 224 52 4 确定各子网网络地址 广播地址和主机地址范围 地址范围 如第2个子网 00100000 00000000 00111111 11111111 子网地址 子网地址 主机地址 主机地址 53 问 子网掩码为255 255 255 0代表什么意思 一网络的子网掩码为255 255 255 248 该网络每个子网最多能够连接多少个主机 一A网络和一B类网络的子网号分别为16bit和8bit 这两个网络的子网掩码 54 问 续1 一个B类网络的子网掩码是255 255 240 0问在其中每一个子网上的主机数最多是多少 一A类网络的子网掩码是255 255 0 255 它是否为一个有效的子网掩码 55 问 续2 假如正在构建一个有22个子网的B类网络 但是几个月后该网络将增至80个子网 每个子网要求支持至少300个主机 应该选择子网掩码为 答 26 64 80 27 128 子网号位数至少为728 256 300 29 512 主机号位数至少为9所以 子网号取7位 子网掩码255 255 254 0 56
