IP业务承载网络基础知识(powerpoint 158页)

第三章 IP业务承载网络参考教材第三、四章参考教材第三、四章提纲n网际互连协议nIP编址nIP数据报的格式nIP分组的转发nIP路由协议n多协议标签交换nIP网络组网和规划2022/9/112通信网基础IP 地址的引入n实现网际互连必须使用统一的地址形式n没有可以直接使用的物理地址系统n也不可能对现有链路技术的物理地址进行修改n必须在更高的层次上（网络层）来实现地址统一nIP 地址的引入n在 TCP/IP 体系结构中，实现不同网络的网际互连是通过 IP 协议完成的n为解决互联网络（Internet）中的寻址问题，IP 协议定义了在全网唯一的通用 32 位地址格式 IP 地址nIP 地址在网络层上屏蔽了异种网络之间物理地址等特性的差异，利于网间通信的实现2022/9/113通信网基础IPv4地址结构Internet网络Internet的概念层次网络主机主机主机主机子网主机网络 子网网络号主机号IP 地址的概念结构2022/9/114通信网基础1.传统的分类地址nIP 地址长度为 32bit，包括网络号（网络前缀）和主机号n不同的地址类型定义了地址中网络号和主机号所占的位数n利用地址类型，可快速区分出地址中的网络号和主机号组播（Multicast）地址101保留使用101111D类E类主机号网络前缀241680主机号网络前缀10主机号网络前缀1011523310 1 2 3 4 5 6 7C类B类A类2022/9/115通信网基础IP 地址表示法nIP 地址的表示法：“点分十进制表示法”n采用 4 个小数点分开的十进制整数，每个整数对应于地址中的一个字节。如，IP 地址 0 xC0020304 可表示为 192.2.3.4。n每个地址类的点分十进制范围 A1.XXX.XXX.XXX 126.xxx.xxx.xxxB128.1.xxx.xxx 191.254.xxx.xxxC192.0.1.xxx 223.255.254.xxx2022/9/116通信网基础2、子网划分n分类地址（classful addess）的缺陷：地址分配不够灵活，地址空间消耗速度快，n子网划分技术：n将较大的分类地址空间划分成多个小的子网。n划分子网的方法是将IP地址的主机号部分分成两部分，高比特位部分用来标识子网，剩余部分仍然作为主机号。借用的主机比特数据不同，得到的子网的大小也不同。2022/9/117通信网基础n带子网标识的IP地址结构 2022/9/118通信网基础子网掩码n为了区分一个IP地址的网络部分（网络子网）和主机部分，采用了子网掩码的技术。n子网掩码是一个32位的二进制数，它指定了子网标识和主机号的分界点，即对应IP地址网络号和子网标识的位全部置1，主机号部分全部置0。将一个IP地址与它的掩码相“与”，得出的结果即为该IP地址所在的网段。n子网划分时，子网掩码的位数可以根据需要确定。2022/9/119通信网基础子网掩码1451300255255002552552550IPAddressDefaultSubnetMask8-bitSubnetMaskNetworkHostNetworkHostNetworkSubnetHost2022/9/1110通信网基础二二进进制表示制表示147.12.17.110010011 00001100 00010001 00000001B类码类码正常掩正常掩码码255.255.0.011111111 11111111 00000000 00000000得出网段得出网段147.12.0.010010011 00001100 00000000 00000000借借4bit主机位作主机位作为为网网络络号掩号掩码码11111111 11111111 11110000 00000000子网号子网号为为147.12.16.010010011 00001100 00010000 00000000由由IP地址和子网掩码计算子网地址地址和子网掩码计算子网地址2022/9/1111通信网基础案例1Other subnets20 subnets5 hosts per subnetClass C address:201.222.5.0201.222.5.16201.222.5.32201.222.5.482022/9/1112通信网基础n如果把如果把8 8个个bitbit中的中的5 5个个bitbit作作为掩掩码，最多可以容，最多可以容纳3 32 2个子网符合要求。而剩下的个子网符合要求。而剩下的3 3个个bitbit用作主机号，可以用作主机号，可以容容纳6 6个主机（主机号全个主机（主机号全0 0代表本网段，全代表本网段，全1 1代表本网广代表本网广播地址）。播地址）。n子网掩子网掩码是是255.255.255.248255.255.255.248n子网号都是子网号都是8 8的倍数，如的倍数，如201.222.5.201.222.5.8,8,201.222.5.201.222.5.16,16,201.222.5.201.222.5.24,24,210.222.5.248,210.222.5.248。n子网子网201.222.5.16201.222.5.16的主机地址的主机地址范范围：201.222.5.16201.222.5.16（子（子网号）网号）,201.222.5.17 201.222.5.17，201.222.5.18 201.222.5.18，201.222.5.19 201.222.5.19，201.222.5.20 201.222.5.20，201.222.5.21 201.222.5.21，201.222.5.22201.222.5.22，201.222.5.23.(201.222.5.23.(子网广播子网广播)。2022/9/1113通信网基础子网划分的步骤n 确定需要多少个子网。确定需要多少个子网。n 确定需要多少个主机号来确定需要多少个主机号来标识每个子网上的每个子网上的每台主机。每台主机。n 综合考合考虑子网数和子网中的主机数后，确定子网数和子网中的主机数后，确定子网掩子网掩码。n 确定确定标识每个子网的网每个子网的网络号。号。n 确定每个子网上可以使用的主机号范确定每个子网上可以使用的主机号范围。2022/9/1114通信网基础3、无分类编址 CIDRn虽然划分子网方法是然划分子网方法是对IPIP地址地址结构有价构有价值的的扩充，但是它充，但是它还要受到一个基本的限制：整个网要受到一个基本的限制：整个网络只能有一个子网掩只能有一个子网掩码。因此，当用。因此，当用户选择了了一个子网掩一个子网掩码(也就意味着每个子网内的主机也就意味着每个子网内的主机数确定了数确定了)之后，就不能支持不同尺寸的子网之后，就不能支持不同尺寸的子网了。了。n在在现实世界中，世界中，对子网的要求是不一子网的要求是不一样的，希的，希望一个望一个组织或网或网络把其分成相同大小的子部分把其分成相同大小的子部分很不很不现实。因此，使用固定。因此，使用固定长度的子网掩度的子网掩码会会导致子网内致子网内IPIP主机地址的浪主机地址的浪费。2022/9/1115通信网基础n考虑一个具有C类地址的组织，它需要划分5个子网，每个子网连接的主机数分别为：60、60、60、30、30。n如果选择2bit的子网掩码，则可划分4个子网，62个地址/子网。（不行）n如果选择3bit的子网掩码，则可划分8个子网，30个地址/子网。（不行）n怎么办？案例22022/9/1116通信网基础n1987 年年，RFC 1009 就就指指明明了了在在一一个个划划分分子子网网的的网网络中中可可同同时使使用用几几个个不不同同的的子子网网掩掩码。使使用用可可变长子子网网掩掩码 VLSM(Variable Length Subnet Mask)可可进一一步步提提高高 IP 地地址址资源源的的利利用用率。率。n利用利用VLSM，可把一个地址空可把一个地址空间划分划分为若干大小若干大小不同的子网。在地址分配不同的子网。在地址分配时，可，可实现地址空地址空间容量与子网中主机的数量达到最佳的匹配。容量与子网中主机的数量达到最佳的匹配。可变长子网掩码2022/9/1117通信网基础案例2解决办法255.255.255.192255.255.255.224R62主机主机62主机主机62主机主机30主机主机30主机主机2022/9/1118通信网基础CIDRn在在 VLSM 的的基基础上上又又进一一步步研研究究出出无无分分类编址址方方法法，它它的的正正式式名名字字是是无无分分类域域间路路由由选择 CIDR(Classless Inter-Domain Routing)。nCIDR将将VLSM概念概念扩展到了展到了Internet的路由系的路由系统上。上。n它允它允许对地址空地址空间进行行递归分配，有分配，有Internet注册分配注册分配给高一高一级的的ISP，再由，再由该ISP将某个子网分配将某个子网分配给一个中等一个中等规模的模的ISP，依次依次类推，最后将一个更小的子网分配推，最后将一个更小的子网分配给公司的私有网公司的私有网络。n公司可以使用公司可以使用VLSM将将ISP分配分配给他他们的地址空的地址空间分分为更小的更小的一些子网。可一些子网。可见：VLSM和和CIDR从概念上从概念上讲是相同的，差是相同的，差别仅仅在于在于规模。模。2022/9/1119通信网基础nCIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念nCIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。nIP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。CIDR 最主要的特点 2022/9/1120通信网基础n无分类的两级编址的记法是：IP地址=,nCIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特数。nCIDR 将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR地址块”。无分类的两级编址 2022/9/1121通信网基础CIDR 地址块 n128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址（因为斜线后面的 20 是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是 12）。n这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。n在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20 地址块”。n128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0n128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.32.255n全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。2022/9/1122通信网基础4、私有地址n三个网络地址范围保留为内部网络（私有网）使用，它们是：n1 0.0.0.0-1 0.2 5 5.2 5 5.2 5 5n1 7 2.1 6.0.0-1 7 2.3 1.2 5 5.2 5 5n1 9 2.1 6 8.0.0-1 9 2.1 6 8.2 5 5.2 5 5n不能用这些地址访问Internet。n使用这些地址范围的公司或者使用代理服务器或网络地址转译器(network address translator,NAT)作为Intranet与Internet的中介。2022/9/1123通信网基础提纲n网际互连协议nIP编址nIP数据报的格式nIP分组的转发nIP路由协议n多协议标签交换nIP网络组网和规划2022/9/1124通信网基础IP 协议：无连接的分组转发nIP负责源到宿的主机间的数据报传递nIP 层采用无连接的、尽力而为的机制，不能保证传输的正确性：不作验证、确认，也不保证分组传输的顺序2022/9/1125通信网基础IPv4 分组nIP 头 网络层（IP 协议）的协议控制单元n传输头 传输层（TCP/UDP）的协议控制单元n净荷 承载应用层的数据，可变长度Data Link帧头传输层头UDP/TCP