05-IP协议及子网规划

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1、IP协议及子网规划协议及子网规划0505学习目标通过本章的学习，希望您能够：理解IP协议实现的功能理解IP报文的格式掌握IP地址的分类理解VLSM的概念掌握子网划分的方法理解IPv6的概念理解IPv6的特点本章内容网际协议IP子网划分IPv6课程议题网际协议IP网际协议IPTCP/IP体系中最主要的协议之一，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 IP协议在TCP/IP体系中的位置 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

2、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主机主机A1主机主机A2主机主机B1主机主机B2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ABIPv4包格式版本版本服务类型服务类型标志标志标标 识识总总 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字节字节首部长度首部长度段段 偏偏 移移生存时间生存时间协议协议首首 部部 校校 验验 和和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）2060字节字节IPv4地

3、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） 常用点分十进制记法表示 IPv4地址IP地址的表示：将IP地址中网络位和主机位固定下来后，IP地址被分成了不同的几类：A类、B类、C类、D类和E类 网网 络络 号号主主 机机 号号32比特的二进制数比特的二进制数17216122204每每8比特表示成一个十进制数比特

4、表示成一个十进制数1 0 1 0 1 1 0 00 0 0 1 0 0 0 00 1 1 1 1 0 1 01 1 0 0 1 1 0 01286432168421IPv4地址的分类0NNNNNNNHostHostHost1 8 9 16 17 24 25 32A类：类：B类：类：10NNNNNNNetworkHostHost（1126）（128191）C类：类：110NNNNNNetworkNetworkHost（192223）D类：类：1110MMMM多播组多播组多播组多播组多播组多播组（224239）E类：类：1111RRRR保留保留保留保留保留保留（240255）IPv4地址的分类IP

5、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无类域间路由CIDRCIDR（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 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

6、条目合并为成更少的数目 专用IP地址专用地址（private address）或私有地址 ：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 范围A类地址中的10.0.0.010.255.255.255B类地址中的172.16.0.0172.31.255.255C类地址中的192.168.0.0192.168.255.255公网地址或合法地址：其余的可以在因特网上使用A、B、C类地址特殊IP地址环回地址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 0.0.0

7、.0表示所有不清楚的主机和目的网络 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 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 ）为直接广播地址特殊IP地址网络号全为0的地址 可用于向同一网段上的其他主机发送报文主机号全为0的地址 指向本网，表示的是“本网络” 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课程议题子网划分子网掩码用来区分网络上的主机是否在同一网段内 长度32位的二进制数字从左端开始的连续二进制数字“1”表示IP地址中有多少位属于网络号；剩余的二进制数字“0”则表示主机号

8、是哪些位 表示方法：点分十进制表示法：255.255.0.0前缀表示法：/16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 /16192.168.1.47 /272、请问下列地址是否可以分配给主机192.168.10.31 /28172.16.10.255 /193、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）192.168.10.34 /28192.168.10.53 /28192.168.10.31 /28192.168.10.61 /28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 ，使IP地址的格式变为：网络位增加

9、、主机位减少网络位网络位子网位子网位主机位主机位网络位网络位主机位主机位划分子网的方法172.16.0.0借用为子网位，子网范围：借用为子网位，子网范围：00000000000000001111111111111111子网掩码：子网掩码：子网掩码：子网掩码：/24/24划分子网的方法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可变成子网掩码VLSMVLSM（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掩码 172.16.0.0/161

10、72.16.1.0/24172.16.2.0/24172.16.14.132/30172.16.14.136/30172.16.14.140/30172.16.14.32/27172.16.14.64/27172.16.14.96/27VLSM的计算在子网的主机位中继续借位000000000000000000000000000000子网地址：子网地址：172.16.32.0/20二进制：二进制：10101100 00010000 00100000 00000000VLSM地址：地址：172.16.32.0/26二进制：二进制：10101100 00010000 00100000 0000000

11、0子网子网1：子网子网2：子网子网3：子网子网4：子网子网5：172 . 16173172 . 16174172 . 16175172 . 16176172 . 16.0010.0010.0010.0010.00100000.000000.010000.100000.110001.00=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 主网络主网络 子网子网 VLSM 主机主机 子网子网子网划分练习在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

12、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。课程议题IPv6IPv4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。IPv6的产生背景解决地址空间短缺的问题提供一个更为高效、更为安全并能更好支持不同业务流和移动特性的新路由架构 IPv6包格式版本版本源源 地地 址址第第1字节字节第第2字节字节第第3字节字节第第4字节字节流量类别流量类别流标签流

13、标签有效载荷长度有效载荷长度下一个头下一个头跳数限制跳数限制目目 的的 地地 址址下一个头下一个头扩展包头信息扩展包头信息数据（长度可变）数据（长度可变）40字节字节IPv4和IPv6包头的对比存在于IPv4包头中，但IPv6包头中没有的字段：可变可变长度长度数据填充可选项目标地址源地址首部校验和协议TTL段偏移量标志标识符总长度服务类型首部长度版本20字节字节IPv6地址类型单播地址：单一接口的标识符 IPv6全球单播地址特殊的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0:0:0:0:0:0:0:1IPv6地址类型组播地址：一个地址标识符对应多个接口

14、，发往组播地址的包被送给该地址标识的所有接口 IPv6地址类型任播：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IPv6地址的表示方法冒号分十六进制格式 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

15、）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 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 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 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IPv6与IPv4的对比更大的地址空间更高效的路由基础结构 更好的安全性 移动性 更好的服务质量 (QoS) 课程回顾网际协议IPIPv4包格式IPv4地址及分类子网划分的方法VLSMIPv6概述IPv6地址类型IPv6的特点