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1、2009 年 9 月 30 日课题：课题： 第五章第五章 IP 协议协议及子网及子网规规划划 教学目的：教学目的： 1.理解 IP 协议实现的功能2.理解 IP 报文的格式3.掌握 IP 地址的分类4.理解 VLSM 的概念 5.掌握子网划分的方法 6.理解 IPv6 的概念 7.理解 IPv6 的特点 教学重点、难点：教学重点、难点： 1.IP 地址的分类；2.子网划分。教学方法：教学方法：讲授、案例教学法 教学器材、设备：教学器材、设备： 计算机、路由器、交换机、网线教 案 续 页 第 1 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容一、网际协议网际协议 IP TCP/IP 体系中最主要的协议之
2、一，最重要的因特网标准协议之一 解决子网之间的路由和寻址问题 提供无连接的数据报传输和网际路由服务 使性能各异的网络让用户看起来好像是一个统一的网络 1.IP 协议在 TCP/IP 体系中的位置 2.IP 协议概述 在互联网络间进行寻址和分组转发 对设备进行逻辑编址 提供不可靠和无连接的数据包传送服务应用程序应用程序应用程序应用程序应用程序应用程序TCPUDPIP应用层应用层传输层传输层网际层网际层网络接口网络接口1网络接口网络接口2网络接口网络接口N网络接口层网络接口层主机主机 B2主机主机 A1主机主机 A2主机主机 B1路由器路由器子网络子网络A子网络子网络B互联网络互联网络AB教 案
3、续 页 第 2 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容3.IPv4 包格式二、IPv4 地址及其分类 IP 地址：给连接到因特网上的每一台主机分配一个全世界范围内惟一的 32 位的标 识符 由因特网名字与号码指派公司 ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）进行分配 32 位的二进制代码包含了两个独立的信息段：网络号（net-id）和主机号（host- id） 1.IPv4 地址IP 地址类型地址类型第一字节第一字节 十进制范围十进制范围二进制二进制 固定最高位固定最高位二进制二进制 网络位网络位二进制二进制 主机位主
4、机位A 类类012708 位位24 位位B 类类1281911016 位位16 位位C 类类19222311024 位位8 位位D 类类2242391110组播使用组播使用E 类类2402551111保留试验使用保留试验使用2.无类域间路由 CIDR CIDR（Classless Inter-Domain Routing）：无类域间路由 减缓 IP 地址的消耗和解决路由表增大的问题 生存时间生存时间版本版本标标 识识源地址源地址目的地址目的地址选项（长度可变）选项（长度可变）数据（长度可变）数据（长度可变）服务类型服务类型标志标志总总 长长 度度第第1字节字节第第2字节字节第第3字节字节第第4
5、字节字节首部长首部长度度段段 偏偏 移移协议协议首首 部部 校校 验验 和和 2060字节字节允许不再使用标准的 A、B、C 三类 IP 地址，网络位和主机位的区分将完 全依靠子网掩码 支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目 教 案 续 页 第 3 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容3.专用 IP 地址 （1）专用地址（private address）或私有地址使用范围 可以由本机构自行分配其 IP 地址 只在本机构内部有效，不会被路由器转发到公网中 不需要向因特网的管理机构申请全球惟一的 IP 地址，可节省宝贵的全球 IP 地址的资源 （2）地址范围 A 类地址中的
6、 10.0.0.010.255.255.255 B 类地址中的 172.16.0.0172.31.255.255 C 类地址中的 192.168.0.0192.168.255.255 （3）公网地址或合法地址：其余的可以在因特网上使用 A、B、C 类地址 4.特殊 IP 地址 （1）环回地址 127 网段的所有地址都称为环回地址，主要用来测试网络协议是否工作正 常的作用 （2）0.0.0.0 表示所有不清楚的主机和目的网络 （3）255.255.255.255 受限制的广播地址 ，指本网段内（同一个广播域）的所有主机 （4）直接广播地址 一个网络中的最后一个地址（即主机位全为 1 ）为直接广播
7、地址 （5）网络号全为 0 的地址 可用于向同一网段上的其他主机发送报文 （6）主机号全为 0 的地址 指向本网，表示的是“本网络” （7）169.254.*.* 当不能通过 DHCP 正常得到 IP 地址时，由 Windows 系统自动为主机分配 的地址 三、子网划分子网划分 1.子网掩码练习 （1）求下列地址的网络编号和广播地址 172.16.10.255 /16 192.168.1.47 /27 （2）请问下列地址是否可以分配给主机 192.168.10.31 /28 172.16.10.255 /19（3）请问下列地址中哪些地址分配给主机后可以直接通信（无需路由） 192.168.10
8、.34 /28 192.168.10.53 /28教 案 续 页 第 4 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容192.168.10.31 /28 192.168.10.61 /28 2.划分子网的方法 借位：从主机最高位开始借位变为新的子网位，剩余部分仍为主机位。 注意： 子网中的主机位不能全 0 或全 1 路由器支持全 0 或全 1 子网 启用全 0 子网： Router(config)# ip subnet-zero 3.可变成子网掩码 VLSM （1）VLSM（Variable-length subnet mask）：可变长子网掩码 一个主网络中定义多个子网，多个子网可能使用不同长度的
9、掩码 172.16.1.0/24172.16.2.0/24172.16.14.32/27172.16.14.64/27172.16.14.96/27172.16.0.0/16172.16.14.132/30172.16.14.136/30172.16.14.140/30172.16.172.16.172.16.0 0 0.0.0.0借用为子网位，子网范围：借用为子网位，子网范围：借用为子网位，子网范围：000000000000000000000000. . . . . . . . .111111111111111111111111 子网掩码：子网掩码：子网掩码：子网掩码：/24/24/24教
10、案 续 页 第 5 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容（2）计算方法000000 000000 000000 000000 000000子子网网1： 子子网网2： 子子网网3： 子子网网4： 子子网网5：172. 16 172 . 16 172 . 16 172 . 16 172 . 16.0010 .0010 .0010 .0010 .00100000.00 0000.01 0000.10 0000.11 0001.00=172.16.32.0/26 =172.16.32.64/26 =172.16.32.128/26 =172.16.32.192/26 =172.16.33.0/26主
11、主网网络络子子网网VLSM 主主机机 子子网网子子网网地地址址：172.16.32.0/20二二进进制制：10101100 00010000 00100000 00000000VLSM地地址址：172.16.32.0/26二二进进制制：10101100 00010000 00100000 00000000（3）子网划分练习 在 192.168.1.0/24 的 C 类主网络内，需要划分出 1 个可容纳 100 台主机的子网、1 个可 容纳 50 台主机的子网，2 个可容纳 25 台主机的子网，应该如何划分？ 请写出每个子网的网络号、子网掩码、容纳主机数量和广播地址。 四、IPv6 1.IPv4
12、 存在的问题 地址空间使用效率较低，地址不足问题日益严峻 对服务质量没有保障 由于受其诞生时代背景的影响，IPv4 对于移动特性并没有很好的支持。 对于某些应用，因特网必须能够对数据进行加密和鉴别，但 IPv4 不提供数据的加 密和鉴别。 2.IPv6 包格式Ipv6 数据包头注意：与 ipv4 地址的比较表 2ipv6 包头格式4bit 版本号8bit 业务流类别20bit 流标签净荷长度(16bit)下一报头(8bit)HOP 限制(8bit)源 IP 地址（128bit）目的 IP 地址（128bit）教 案 续 页 第 6 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容2.IPv6 地址类型
13、（1）单播地址：单一接口的标识符 IPv6 全球单播地址（2）特殊的 IPv6 单播地址 不确定地址：单播地址 0:0:0:0:0:0:0:0 回环地址：单播地址 0:0:0:0:0:0:0:1 （3）组播地址：一个地址标识符对应多个接口，发往组播地址的包被送给该地址标识的所 有接口。（3）任播：一个标识符对应多个接口，发往任播地址的包被传送到由该地址标识的一组接 口中的最近一个 形式上与单播地址没有区别 IPv6 任播地址存在下列限制： 任播地址不能用作源地址，而只能作为目的地址 任播地址不能指定给 IPv6 主机，只能指定给 IPv6 路由器 2.IPv6 地址的表示方法 冒号分十六进制格
14、式 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A IPv6 地址的特殊形式 每个 16 位分组中的前导零位可以去除 21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A 相邻的连续零位可合并，用双冒号“:”表示 （仅能出现一次）1080:0:0:0:8:800:200C:417A 1080:8:800:200C:417A 用于 IPv4 和 IPv6 混合环境的地址 x:x:x:x:x:x:d.d.d.d 3.IPv6 的特点 定长而简化的包头 IPv4 的报头有 13 个字段，而 IPv6 的只有 8 个字段 层次化的地址结构层次化的地址结构 地址分配严格有序 ，保证 IPv6 的路由表可以很好的汇总 即插即用的连网方式 教 案 续 页 第 7 页教教 学学 步步 骤、内骤、内 容容可将 IP 地址自动分配给用户 身份验证和保密 IPSec 是 IPv6 的一个必须组成部分 流
