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1、1第6章 网络层College of automation第6章 网络层2第6章 网络层College of automation 学习要求 网络层与网络互联的基本概念。 IP地址及子网编址的基本方法。 IP分组的转发与路由选择的概念。 Internet路由选择协议。 IP协议的特点与基本内容。 地址解析的基本概念与方法。 路由器与第三层交换的基本工作原理。3第6章 网络层College of automation6.1 网络层与网络互联的基本概念 网络层基本概念网络层主要任务： 通过路由选择算法，为分组通过通信子网选择最适当 的路径； 网络层使用数据链路层的服务，实现路由选择、拥塞 控制与网
2、络互联等基本功能，向传输层的端一端传输 连接提供服务。4第6章 网络层College of automation 网络互联基本概念 互联网络：利用路由器等互联设备将两个及两个以上的物理网络相互连接起来构成的系统。 5第6章 网络层College of automation 网络互联的必要性 网络应用深入的需求； 网络社会化：电子商务、远程教育、远程医疗等； 存在着大大小小、相互独立、异构的网络； 要求屏蔽异种网络的差异，为上层的各种应用提供数据 传输和交换平台。6第6章 网络层College of automation 网络的异构性 网络异构：硬件和软件平台差异 软件平台差异：DOS、WIND
3、OWS、OS/2、UNIX、 MACINTOSH 通信介质差异：双绞线、同轴电缆、光纤、微波、无线 、卫星 网络范围差异：LAN、MAN、WAN 网络互连的目的：实现异构网络中任意的两台计算机之 间的通信。7第6章 网络层College of automation6.2 IP地址 IP地址的基本概念 大型的互连网络中需要有一个全局的地址系统，它能 够给每一台主机或路由器的网络连接分配一个全局惟 一的地址； TCP/IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址； IP v.4中IP地址是一个32位的二进制地址； 网络中的每一个主机或路由器至少有一个IP地址； 如果一台主机或路由器连接到两个或多个
4、物理网络， 那么它可以拥有两个或多个IP地址； 在Internet中不允许有两个设备具有同样的IP地址。8第6章 网络层College of automation IP地址定义电话电话 号码码在全球电话电话 网上，可唯一标识标识 的电话电话 号码码IP地址在全球互联联网上，可唯一标识标识 的 主机地址9第6章 网络层College of automation IP地址结构 IP地址采用分层结构：IP地址是由网络号（net ID）与主机号（host ID）两部分 组成的。10第6章 网络层College of automation 发送分组的主机 源主机源IP地址 接收分组的主机 目的主机 目的
5、IP地址11第6章 网络层College of automation IP地址的分类 IP地址长度为32位，采用点分十进制数表示； 采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位，每个x的值为0 255（例如 202.113.29.119）； 根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类；A类地址的第一位为0；B类地址的前两位为10；C类地址的前三位为110；D类地址的前四位为1110；E类地址的前五位为11110。 12第6章 网络层College of automation IP地址的分类 13第6章 网络层College of automation A类IP地址 A类IP地址的网络号长度为7位
6、，主机号长度为24位 ； A类地址是从：1.0.0.0127.255.255.255； 网络号长度为7位，从理论上可以有27=128个网络； 网络号为全0和全1（用十进制表示为0与127）的两个 地址保留用于特殊目的，实际允许有126个不同的A 类网络； 由于主机号长度为24位，因此每个A类网络的主机IP 数理论上为224=16 777 216；主机IP为全0和全1的两 个地址保留用于特殊目的，实际允许连接16 777 214 个主机； A类IP地址结构适用于有大量主机的大型网络，容易 导致很多地址的浪费。14第6章 网络层College of automationB类IP地址 B类IP地址的
7、网络IP长度为14位，主机IP长度为16位； B类IP地址是从：128.0.0.0191.255.255.255； 由于网络IP长度为14位，因此允许有214=16384个不同 的B类网络； 由于主机IP长度为16位，因此每个B类网络可以有 216=65536个主机或路由器，实际一个B类IP地址允许连 接65534个主机或路由器； B类IP地址适用于一些国际性大公司与政府机构等中等 大小的组织使用。15第6章 网络层College of automation C类IP地址 C类IP地址的网络号长度为21位，主机号长度为8位； C类IP地址是从：192.0.0.0223.255.255.255；
8、 网络号长度为21位，因此允许有221=2097152个不同的 C类网络； 主机号长度为8位，每个C类网络的主机地址数最多为 28=256个，实际允许连接254个主机或路由器； C类IP地址适用于一些小公司与普通的研究机构。16第6章 网络层College of automation D类和E类IP地址 D类IP地址不标识网络;地址范围：224.0.0.0239.255.255.255用于其他特殊的用途，如多播地址Multicasting； E类IP地址暂时保留；地址范围：240.0.0.0255.255.255.255；用于某些实验和将来使用。17第6章 网络层College of auto
9、mation 各类IP地址的比较 网络类 别最大网络数第一个可用 的网络号最后一个可用的 网络号每个网络的 最大主机数A126 (27-2)1126224-2B16384 (214)128.0191.255216-2C2097152 (221)192.0.0233.255.25528-218第6章 网络层College of automation IP地址的二进制表示 用点分十进制表示 用二进制表示129 81625 10000001 00001000 00010000 00011001 10 . 2. 0. 52 00001010 00000010 00000000 00110100 126
10、. 0. 0. 0 01111110 00000000 00000000 00000000 192.255. 255. 255 11000000 11111111 11111111 11111111 19第6章 网络层College of automation 特殊IP地址形式 直接广播地址 受限广播地址 “这个网的这个主机”地址 回送地址20第6章 网络层College of automation 直接广播地址A类、B类与C类IP地址中主机号全1的地址； 用来使路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机 ； 只能作为分组中的目的地址。21第6章 网络层College of auto
11、mation 受限广播地址网络号与主机号的32位全为1的地址为受限广播地址; 用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机，路由器不转发;分组将被本网的所有主机将接受该分组，路由器则阻挡该分组通过 。22第6章 网络层College of automation “这个网络上的特定主机”地址主机或路由器向本网络上的某个特定的主机发送分组； 网络号部分为全0，主机号为确定的值； 这样的分组被限制在本网络内部。 23第6章 网络层College of automation 回送地址 回送地址：IP地址的第一字节为127； 用于网络软件测试和本地进程间通信； TCP/IP协议规定：含网络号为127的分
12、组不能出现在任何网络上；主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。24第6章 网络层College of automation6.3 子网和超网的基本概念 为什么要研究子网和超网 IP地址的有效利用率问题 路由器的工作效率问题 子网（subnet）将一个大的网络划分成几个较小的网络，而每一个网 络都有其自己的子网地址； 超网（supernet）将一个组织所属的几个C类网络合并成为一个更大地址 范围的逻辑网络。25第6章 网络层College of automation子网掩码与子网地址空间的划分方法子网与IP地址的三级层次结构 26第6章 网络层College of automation划分为
13、3个子网的结构 27第6章 网络层College of automation三级层次的IP地址是：网络号. 子网号. 主机号；第一级网络号定义了网点的位置；第二级子网号定义了物理子网 ；第三级主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接； 三级层次的IP地址，一个IP分组的路由选择的过程为三步：第一 步转发给网点，第二步转发给物理子网，第三步转发给主机。28第6章 网络层College of automation子网掩码的概念 子网掩码表示方法：网络号与子网号置1，主机号置0 。29第6章 网络层College of automation掩码运算 二进制的IP地址与掩码按位进行“与”运算的过程 3
14、0第6章 网络层College of automation 子网掩码运算31第6章 网络层College of automation 子网地址空间的划分 划分子网就是将一个大网分成几个较小的网络； A类、B类与C类IP地址都可以划分子网； 划分子网是在IP地址编址的层次结构中增加了一个中间 层次，使IP地址变成了三级层次结构。 例：一个大型跨国公司的管理者从网络管理中心获得 一个A类IP地址121.0.0.0；需要划分1000个子网。分析：该公司需要有1 000个物理网络，加上主机号全 0 和全1的两种特殊地址，子网数量至少为1002；选择子网号的位长为10，可以用来分配的子网 最多为1024
15、，满足用户要求。32第6章 网络层College of automation A类地址子网划分后的结构 33第6章 网络层College of automation划分子网后的地址范围 34第6章 网络层College of automation 划分子网后的网点内部结构 35第6章 网络层College of automation如何根据主机的IP地址判断是否属于同一个子网 在划分子网的情况下，判断两台主机是不是在同一个 子网中，看它们的网络号与子网地址是不是相同。实例： 主机1的IP地址为156.26.27.71 主机2的IP地址为156.26.27.110 子网掩码为255.255.25
16、5.192 判断它们是不是在同一个子网上。36第6章 网络层College of automation 主机1的IP地址与子网掩码做与运算： 主机2的IP地址与子网掩码做与运算： 子网号都是 0001101101，因此属于同一个子网。 37第6章 网络层College of automation6.4 IP分组交付和路由选择 IP分组交付 分组交付是指在互联网络中路由器转发IP分组的物理 传输过程与数据报转发交付机制 ; 分组交付可以分为直接交付和间接交付两类; 是直接交付还是间接交付，路由器需要根据分组的目 的IP地址与源IP地址是否属于同一个子网来判断。38第6章 网络层College of
