思科学习——ip地址简介

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1、第3章 IP地址简介课时数：2.5课时网络基础与综合布缆教师自我介绍v教师姓名： q(请进行自我介绍 )课程介绍本课程主要介绍了计算机网络的基本职业 技能：网络体系结构、IP地址、局域网交换路 由基础、广域网接入与综合布线的六大子系统 等方面的知识, 以应用为目标，具有较强的实践 性。课程安排IP地址简介 1课时 1. IP编址 2. VLSM的规划 3. CIDR路由汇聚的原理 4. IPV6编址 5. ARP、ICMP的工作原理和工作过程学习对象v 希望了解计算机网络、路由与交换技术及综 合布线方面知识的学生、专业人士等学习目标v 在完成本单元的学习后，您将能够： v 掌握IP v4 地址

2、的划分标准及地址掩码的 作用 v 掌握子网划分 v 理解VLSM与CIDR的用途 v 了解IPV6地址格式和类型 v 掌握代理ARP的工作过程 v 掌握ICMP协议 目录大纲1. IP编址 2. VLSM的规划 3. CIDR路由汇聚的原理 4. IPV6编址 5. ARP、ICMP的工作原理和工作过程IP地址介绍v 为了实现Internet上不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有 一个不与其它计算机重复的地址，IP地址就是可以唯一标识主机 的地址。v IP地址是一个网络编码，它即可以是一个 主机（服务器、客户机 ）的地址，也可以是路由器一个端口的地址。即IP地址确定的是 网络中的一个连接。

3、v IP地址是数字型的，32位(32bit)，由4个 8位的二进制数组成，每 8位之间用圆点隔开。由于二进制数不利于记忆，通常转换成十 进制数表示，其取值范围为0255。1 IP编址IP地址介绍v IP地址由32Bit组成v 点分十进制法将原有32Bit，分为每8Bit一组，每组间 用“.”连接，并将每组二进制数转换成10进制数来记忆1 IP编址唯一的地址可以在两个终端工作站之间互相通信 路由器缺省依赖于IP包中的目的地址进行选路操作. 如果做路由策略,可以依赖源地址进行路由选路.IP地址示例1 IP编址v 二进制它能按照需要的地址数目来分配地址段, 最大化发挥地址的功效.缺点是:使得路由表变

4、大,消耗硬件资源. qVLSM的原理是:根据实际中需要的网络数,从主机位借用一定的位数变为子 网位.但到底借用多少位,要从网络数和一个网络内需要的主机数两个角度考 虑,否则就会“顾此失彼”. 上图是说明VLSM的示例.2 VLSM的规划管理计算VLSM2 VLSM的规划管理子网划分的捷径v你所选择的子网掩码将会产生多少个子网? 2 的x 次方(x 代表网络位, 即2 进制为1 的部分)v每个子网能有多少主机? 2 的y 次方-2(y 代表主机位,即2 进制为0 的 部分)v计算Weight(权重值):从主机位借用的最后一位所对应的十进制数值.然 后,把当前网络的掩码位变为子网位,得出第一个子网

5、;然后加权重值,得出 第二个子网;第二个子网再加权重值得出第三个子网,依次类推.v每个子网的广播地址是:广播地址=下个子网号-1v每个子网的有效主机分别是:忽略子网内全为0 和全为1 的地址剩下的 就是有效主机地址.v最后有效1 个主机地址=下个子网号-2(即广播地址-1)2 VLSM的规划管理子网划分实例一vC 类地址例子:网络地址192.168.10.0;子网掩码 255.255.255.192(/26)q1.子网数=2的2次方=4 q2.主机数=2 的6 次方-2=62 q3. 计算权重值:第26位的十进制权重值为64.因此子网为 192.168.10.0/26 ; 192.168.10

6、.64/26; 192.168.10.128/26; 192.168.10.192/26 q4.广播地址:下个子网-1.所以2 个子网的广播地址分别是 192.168.10.63,192.168.10.127依次类推. q5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是192.168.10.1 到 192.168.10.62;第二个是192.168.10.65 到192.168.10.126,依次 类推2 VLSM的规划管理子网划分实例二 vB 类地址例子:网络地址:172.16.0.0;子网掩码 255.255.192.0(/18) q1.子网数=2的2次方=4 q2.主机数=2 的14 次方-2

7、=16382 q3.权重值位:第18位的十进制权重值为64.所以第一个子网为 172.16.0.0/18,最后1 个为172.16.192.0/18 q4.广播地址:下个子网-1.所以2 个子网的广播地址分别是 172.16.63.255 和172.16.255.255 q5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是172.16.0.1 到 172.16.63.254;第二个是172.16.64.1 到172.16.127.254;依次类推2 VLSM的规划管理一个实际的VLSM 范例:2 VLSM的规划管理什么是CIDRqCIDR和VLSM都是为打破传统的以类(class)为标准的地址划分方法

8、,缓解IP地址紧缺而出现的 qCIDR可以看成是VLSM的逆过程,也可以叫做手工路由汇总或超网汇总. q路由汇总使得多个IP地址集看上去就像是一个地址集从而减少了在路由器中的路由条目;减轻了CPU和内存的负载;提供更为有效的路由服务;加快了网络收敛的速度; 减少了路由翻动的可能性. qCIDR不被RIPV1和IGRP支持,因为这两个路由协议只支持自动汇总,并且在传递路 由消息时不传递子网掩码,而CIDR全指子网掩码活着.3 CIDR路由汇聚原理汇总的实例从实例我们能看出,CIDR就是比较多少个高位的网络位是相同的.然后把这条汇总路由 通过路由协议发布出去,大大减少了路由条目的数量.但汇总时要注

9、意,千万不能和其他 网络产生交集,否则就会产生路由黑洞,切记!3 CIDR路由汇聚原 理CIDR需要考虑的因素p多个IP地址必须有相同的高位.也就是说汇总是从前向后的方 向,不能相反. p路由协议实施CIDR汇总时,会自动在路由表中产生一个指向 NULL0的静态汇总路由,但你不用担心分组被扔到垃圾桶中,因 为路由协议会依赖路由表中的最长掩码进行匹配,而汇总正是 对路由表中具体路由的汇总,只要更具体的路由存在就不会丢 弃;如果路由表中的具体路由全都不存在了,那么汇总路由也随 之不复存在.所以,汇总路由依赖于具体路由的存在而存在.p要求路由协议必须能承载子网掩码.早期的距离矢量路由协议 是不支持的

10、,要注意.3 CIDR路由汇聚原理一个不连续的网络环境下的路由汇总qRIPv1和IGRP在不同的网络边界自动汇总,不具备在不同网络边界通 告子网的能力,因为他们在路由更新中不传递子网掩码,因此,如果网络 运行这两种路由协议要求网络必须是连续的,否则就会如上图产生路由 黑洞. qOSPF, EIGRP和RIPv2 具备通告子网的能力,因此它们可以支持不连 续的网络.3 CIDR路由汇聚原理目前，可用的IPv4地址有大约13.0亿个IPv4 and IPv64 IPv6编址简介q网络日趋流行 q截至到2005年11月，大约有9.73亿名internet用户 q网络的日趋流行及平民化需要更大的地址空

11、间 q移动用户要求使用IP地址 qPDA, 画板, 笔记本等 q截至到2004年，这样的设备大约有两千万台 q移动电话 q其数量已超过10亿台 q运输设备 q预计，支持IP的汽车数量将达到10亿量 q飞机上的Internet接入设备 q消费电子设备 qSony 公司规定从2005开始，所有产品支持IPV6 q数以亿记的家用产品需要配置IP地址更大地址空间需求4 IPv6编址简介更大的地址空间: q改善了全球可达性和灵活性 q能够在路由选择表中聚合通告的 前缀 q更容易连接到多家ISP q自动配置链路层地址 q即插即用功能 q无需进行地址转换 q简化了重新编址和修改地址的机 制移动性和安全性更好

12、: q可在不中断网络连接的情况下在 网络中移动 qIPV6要求必须使用IPsec更简单的报头:q路由选择效率高 q提高性能和转发速率 q没有广播 q不需要处理校验和 q报头扩展机制更简单 q流标签 过度方式丰富多彩: q双栈 q6to4 和 manual tunnels q地址翻译IPv6 的特点4 IPv6编址简介格式： qx:x:x:x:x:x:x:x, 其中X为一个16字节的十六进制字段 q注意：在IPV6地址中，十六进制数A、B、C、D、E和F是不区分大小写的 q在一个16字节中，可省略前面的零 q在每个地址中，可以使用一对冒号来表示相连的任意数量的零 举例: q2031:0000:1

13、30F:0000:0000:09C0:876A:130B q前面的地址可以简写为：2031:0:130f:9c0:876a:130b q不能简写成：2031:130f:9c0:876a:130b qFF01:0:0:0:0:0:0:1 FF01:1 q0:0:0:0:0:0:0:1 :1 q0:0:0:0:0:0:0:0 :IPv6 地址的书写方式4 IPv6编址简介q单播地址: q和IPV4地址类似，IPV6单播地址可以用于单个接口 q一个接口可以有多个IPV6的地址(例如, 全球地址, 预留地址, 链路地址, 站点地址等） q组播地址: q标识位于不同设备的一组接口 q可提高网络的效率 q

14、地址范围比IPV4的大 q任意播地址: q将一个单播地址分配给位于一组不同设备的接口上，就成为任播地址 q 多台设备共享一个地址 q所有的节点提供相同的服务 q源端设备可发送数据包到任意播地址 q路由器决定将数据包发往离源最近的任意播地址 q实现负载均衡IPv6 地址的类型4 IPv6编址简介qIPV6单播地址的类型: q全球地址：从2000:/3开始，由IANA组织指派 q预留地址：被IETF所采用 q私有地址: 本地链路地址(从FE80:/10起始) q一个单一的接口可能会指派多个IPv6地址的任何类型：单播，任播 或组播. qIPv6的处理规则所涵盖的多个RFC文档 。 q由RFC 42

15、91进行明确的架构IPv6 单播地址4 IPv6编址简介p IPv6的全球单播地址和任播地址具有相同的地址格式。p使用全球路由前缀的结构并聚集向上，最终到ISP.p 一个单一的接口可能会指派多个类型的地址（单播，任播，组播 ） p每一个IPv6的接口至少包含一个环回（:1 / 128 ）和一个链接 本地址.p每一个接口可以有多个独特的本地和全球地址（可选）.IPv6全局单播地址4 IPv6编址简介n链路本地地址的有效范围为本地链路，在所有IPV6的接口上，他们都 是使用链路本地前缀FE80:/10和一个64为接口标识符创建的 n链路本地地址用于自动地址配置、邻居发现和路由器发现，众多路由选 择

16、协议也使用这种地址 n链路本地地址可用于连接局域网的设备，从而不需要使用全局地址 n同链路本地地址通信时，必须指定出站的接口，因为每个接口都连接到 FE80:/10链路本地地址4 IPv6编址简介n地址汇聚有以下好处: n 在全球路由表中宣布聚集后的前缀路由 n 提供高效且可扩展的路由在大的地址空间上使用地址汇聚4 IPv6编址简介n静态指派地址n手动的接口地址指派nEUI-64格式的接口ID的自动创建n自动指派地址n无状态的自动配置nDHCPv6 (stateful)分配 IPv6 全球单播地址4 IPv6编址简介n思科可以使用64位扩展通用标识符（EUI-64）.n创建的格式是：在 48位的 MAC 地址中间插入“FFFE”，使之64位n要确保所选择的地址是从一个独特的以太网MAC地址，n U/L位设置为1 ，为全球范围地址（ 0为本地的范围）.IPv6 EUI-64 接