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1、课程负责人：甘卫民IP地址与MAC地址关系IP数据报习题重点：了解IP地址与硬件地址的区别？了解ARP协议工作过程？掌握IP数据报的格式一些重要参数？难点：ARP4HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网通信的路径 H1经过 R1 转发再经过 R2 转发H2查找路由表查找路由表讨论4：IP地址与MAC地址5TCP 报文IP 数据报MAC 帧应用层数据首部首部尾部首部 链路层及以下 使用硬件地址硬件地址网络层及以上使用 IP 地址IP 地址HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R
2、2HA2IP1IP2局域网局域网局域网通信的路径 H1经过 R1 转发再经过 R2 转发H2查找路由表查找路由表HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报从协议栈的层次上看数据的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器
3、 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的
4、互联网MAC 帧IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报在链路上看 MAC 帧的流动IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报 图中的 IP1IP2 表示从源地址 IP1
5、 到目的地址 IP2 两个路由器的 IP 地址并不出现在 IP 数据报的首部中 IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择 IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2M
6、AC 帧从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报在具体的物理网络的链路层 只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报 IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网IP2 IP4IP3IP5路由器 R2IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2MAC 帧从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节 在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用 统一的、抽象的 IP 地址 研究主机和主机或主机和路由器之
7、间的通信 14地址解析协议 ARP 和 逆地址解析协议 RARP IP 地址物理地址ARP物理地址IP 地址RARP15每一台主机都设置一个ARP高速缓存(ARP Cache),存 放主机所在局域网上的各个主机和路由器的IP地址和 硬件地址的映射关系表.ARP(地址解析协议)16IP-H IP1-IP2DL-H HA1-HA2DATADL-T(1)同一LAN内通信时例:A-BA首先比较IP1和 IP2是否网址相同如相同则,A首先 在自己的ARP Cache中查找IP2 和HA2的映射关系 ,如果找到则直接 使用之,否则调用 ARP,完成地址映 射的查找过程,步 骤如下页述.IP1IP2IP3I
8、P4IP7IP8HA1HA2HA4HA5HA7 HA8211.70.48.10211.70.48.15ABDE01CHA317I. A广播发送ARP请求分组II.LAN所有主机接收ARP请求分组III.B返回ARP响应分组IV.A将IP2和HA2的映射关系填入ARP Cache全1HA1IP1IP2DMACSMACSIPDIPHA1HA2IP2IP1DMACSMACSIPDIP211.70.48.15ARP请求ARP查找过程:ARP响应IP1IP2 IP7HA1HA2HA7211.70.48.10ACB18(2)不同LAN间通信时例:A-DA比较IP1和IP3,发现网址不同,就知道必须借助网关
9、出网通 信,于是借助物理网络的MAC帧将IP包(IP1-IP3)交给路由 器的0接口(硬件地址:HA7),在路由器内根据IP3和路由信息 表决定交给1接口(硬件地址:HA8),再由HA8借助物理网络的 MAC帧将IP包(IP1-IP3)交给HA3,该过程内可能要用到ARPIP1IP2IP3IP4IP7IP8HA1HA2HA3HA4HA7 HA8211.70.48.10211.70.48.15ABDE01202.12.126.15202.12.126.16C讨论6 IP 数据报的格式 v一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。 v首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是 所有 IP 数据报
10、必须具有的。 v在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其 长度是可变的。 固 定 部 分可变 部分04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识区 分 服 务总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部IP 数据报首 部发送在前可变 部分首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识区 分 服 务总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部IP 数据报固 定 部
11、分发送在前首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分数 据 部 分首 部IP 数据报固 定 部 分可变 部分区 分 服 务发送在前首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分版本占 4 位，指 IP 协议的版本 目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)区 分 服 务首 部0
12、4816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分首部长度占 4 位，可表示的最大数值 是 15 个单位(一个单位为 4 字节) 因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节。区 分 服 务首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分区分服务占 8 位，用来获得更好的服务
13、在旧标准中叫做服务类型，但实际上一直未被使用过。 1998 年这个字段改名为区分服务。 只有在使用区分服务（DiffServ）时，这个字段才起作用。 在一般的情况下都不使用这个字段 区 分 服 务首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分总长度占 16 位，指首部和数据之和的长度， 单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。 总长度必须不超过最大传送单元 MTU。 区 分 服 务首 部04816192431版 本
14、标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分标识(identification) 占 16 位， 它是一个计数器，用来产生数据报的标识。 区 分 服 务首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识区 分 服 务总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分标志(flag) 占 3 位，目前只有前两位有意义。 标志字段的最低位是 MF (M
15、ore Fragment)。 MF 1 表示后面“还有分片”。MF 0 表示最后一个分片。 标志字段中间的一位是 DF (Dont Fragment) 。 只有当 DF 0 时才允许分片。 首 部04816192431版 本标志生 存 时 间协 议标 识总 长 度片 偏 移填 充首 部 检 验 和源 地 址目 的 地 址可 选 字 段 （长 度 可 变）位首部长度数 据 部 分固 定 部 分可变 部分片偏移(12 位)指出：较长的分组在分片后 某片在原分组中的相对位置。 片偏移以 8 个字节为偏移单位。区 分 服 务偏移 = 0/8 = 0偏移 = 0/8 = 0偏移 = 1400/8 = 175偏移 = 2800/8 = 350140028003799279913993799需分片的 数据报数据报片 1首部数据部分共 3800 字节首部 1首部 2首部 3字节 0数据报
