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文档简介
网络编程技术,网络编程基础:IP地址和路由,网络编程基础:IP地址和路由,主要内容 IP地址的表示 IP地址的分类和范围 IP地址中子网的作用和划分 IP地址的唯一性 网络层数据包的路由过程 域名解析服务,IP地址,IP地址是网络层的IP协议(Internet Protocol)中给每个主机或者设备分配的地址 在Internet上,一台主机可能会存在多个IP地址,但一个IP地址能唯一的定位一台主机,即IP地址是唯一的、无重复的,思考题:如果IP地址不唯一,,,,两个相同IP的主机访问msn网址,会出现什么结果?,IP地址的表示,这种表示形式一般称为点分十进制形式,11011110101111100110111011100010,11011110. 10111110. 01101110. 11100010,IP地址的表示,11011110 10111110 01101110 11100010,222 . 190 . 110 . 226,202 . 119 . 108 . 53,11001010 01110111 01101100 00110101,IP地址的表示,IP地址的编码组成,分成两部分:网络位和主机位,网络位用于标识一个网络 班级 主机位用来标识一台具体的计算机 具体的某个学生,具有同一个网络位标识的主机能直接通信,不具有相同网络标识的不能直接通信。,01011110 10111110 01101110 11100010,94 . 190 . 110 . 226,网络位,主机位,A类网络范围:55,IP地址的分类:A类地址,属于哪一类?,A 类,网络标识,主机标识,B 类,网络标识,主机标识,C 类,网络标识,主机标识,1 8 16 24 32,1 8 16 24 32,1 8 16 24 32,0,1 0,1 1 0,IP地址的分类,D类和E类,自行学习,IP地址的分类,网络地址:主机位为全零的地址为网络地址 如,是一个B类地址,所在网络地址为 广播地址:主机位为全一的是该网络的广播地址 如所在网络的广播地址为55,广播地址和网络地址不能分配给任何一台主机. 以127开头的A类网不能分配给任何计算机,代表的是本机网络,代表本机地址,IP 地址分类,A类地址 - 55 B类地址 - 55 C类地址 -55,局域网可用的IP地址范围为,子网掩码,为什么需要子网掩码,网络管理?广播风暴?,缺省子网掩码:,A类地址:,B类地址:,C类地址:,子网掩码,16,172,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,00000000,10100000,00000000,00000000,00000010,60,,网络号,MASK: ,IP: 0,网络标识,主机标识,网络ID:00001010.00001000.00000000.00000000,子网的划分原理:子网掩码,掩码与IP地址与运算,判断是否处于同一子网,网络号: 主机号:1,网络号: 主机号:2,思考题,我们知道一个C类地址最多容纳的主机数是254台节点计算机,如果某个单位有255台机器,要求同时上网(不能用动态分配IP地址,而且几年内计算机数量不会出现大规模增长),如果你是该单位的网管,你如何解决?,思考题,和1在缺省的情况下属于同一个网段吗? 和1在子网掩码是时属于同一个网段吗?,IP地址的唯一性,IP地址在Internet上的唯一性由以下措施来保证: IP地址的分配管理 IP地址的路由管理,北美地区,ARIN,亚太地区,APNIC,拉丁美洲,LACNIC,欧洲 中东 中亚,RIPE NCC,因特网网络信息中心(InterNIC),互联网数字分配机构(IANA),IP地址的分配管理,非洲地区,AfriNIC,IP地址根据各地区的需求和网络规划下发,不会重复分配,各个运营商的国家网网管,中国互联网络信息中心(CNNIC),IP地址的分配管理,国内也是根据各地区的需求和网络规划下发,不会重复分配,各个运营商的省网管,各个运营商的市网管,IP地址的分配管理,用户 电脑,用户名和密码,自动分配的IP地址,各个地市运营商网络,IP地址的分配管理,用户 电脑,固定分配的IP地址,各个地市运营商网络,用户申请使用专线,IP地址的路由管理,运营商网络,用户 电脑,恶意用户使用其他的 IP地址,源地址校验不对,运营商拒绝用户的数据包 运营商接入点没有用户IP的路由,该IP地址相关数据包不会发给用户,思考题,如果网络管理员一时糊涂,将同一个IP地址分配给了两个不同的用户,会出现什么情况? 如果一个城市的宽带网络分配IP地址段出错,将同一段IP分给了两个不同区域的用户,会出现什么情况?,两种情况,有没有路由?即有没有在路上放置指示牌,重复IP,重复IP,路由,路由(名词):到某个IP或某段IP的方向指示 路由(动词):把一个数据包从一个设备发送到不同网络的另一个设备去 路由的分类 路由的原理,路由的分类,直连路由:目的IP地址与本机IP地址在同一个子网,可以直接通信,不需要其他网络层设备转发。具有最高的优先级 静态路由:由管理员手工配置的数据包转发路线,不会随拓朴自动改变,除非管理员手动变更,例如:本机IP地址是84/24,那么直连路由有 去往环回地址的路由 去往本地子网/24 的路由,路由的分类,默认路由:代表所有网络的一条静态路由,可以看作静态路由一种特殊类型。在没有找到其他合适路由情况下的最后选择 动态路由:通过某些机制动态得知的数据包转发路线,比如从动态路由协议学到的路由,在路由器上经常能看到,去往/0的路由,是默认路由,路由的分类,在上网的电脑上可以查看本机的路由,利用 命令:route print,目的地址,子网掩码,网关地址,通过哪一个接口,静态路由的添加,利用命令:route add 可以添加静态路由 具体命令格式请用“route/?”查看,目的地址,子网掩码,网关地址,通过哪一个接口,网关(Gateway)是不同网络之间用作协议转换、路由转换的设备,它的存在使数据可以在这些网络之间传输。它是一个网络和外界的出口。没有网关设备计算机就不能和本网以外的计算机通信。,路由的分类,Prefix 10,Prefix 192.5.48,7,9,,5,网关,路由的分类,网关的IP地址与计算机IP地址网络号相同 设置了默认网关,相当于设置了默认路由,路由的分类,动态分配IP的电脑可以用命令行查看IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器的设置 命令是:ipconfig /all,路由的原理,先查看目的IP地址是否与本机IP地址在同一个子网,是则可以直接通信 如果目的IP地址在其他子网,在本地路由表中查找能到达目的子网的路由设备(包括查询静态路由和动态路由),将数据包转发给该设备 如果没有相应的静态路由和动态路由,将数据包转发给网关或者默认路由 没有网关或默认路由,则丢弃数据包,思考题,本地IP地址为/24,请指出、9、9、 7、8 的路由选择,IP包在数据链路层的转发过程,网络层的数据包要经由底层的服务才能传递到别的主机,涉及数据链路层、物理层的处理,IP包在数据链路层的转发过程,数据链路层不能识别网络层的地址,它采用自己的地址规范来处理数据包转发。想传输IP数据包,需要知道接收方的数据链路层地址,以填充链路层的数据帧,以太网的数据帧,Ethernet的数据帧格式,8 字节,6字节,6字节,2字节,46 1500字节,4字节,Ethernet地址格式,MAC(Media Access Control) 地址是唯一的 MAC 地址有6个字节 每字节用十六进制表示(00-FF) 前 3个字节 IEEE 指定给设备制造商 例: 00-E0-FC给华为 后 3 个字节表示设备号 多播地址 后3个字节的第一位 = 1 其余位 = IP地址的后23位 广播地址 : FF.FF.FF.FF.FF.FF,回顾,当某台计算机设置好IP地址、掩码、网关、DNS服务器IP之后,准备要上网,这个计算机该按照什么顺序执行: 完成DNS解析 完成网关的ARP解析 连接到输入的网址,IP地址向Ethernet地址的转换,利用ARP(address resolution protocol)协议完成,当主机 A仅知道主机 B 的 IP地址(比如是IP1)而不知道其 MAC 地址时,它广播一个 ARP请求报文,请求得到IP1的 MAC 地址。因为是广播报文,所以包括主机 B 在内的所有主机都会接收到这个请求,拥有该IP1的主机B会回应。,IP数据包的传递,以太网的数据帧,目的IP地址与本机在同一子网,目标MAC地址就是目的IP地址对应的MAC地址,不在同一子网,目标MAC地址就是下一跳路由器的MAC地址,IP数据包的传递,跨网传递要经过网络层设备的转发,同一子网的传递,域名:是因特网上的一台服务器或一个网络系统的名字,它由若干个英文字母和数字组成,并由“.”分隔成几部分,隔开的每个部分从右到左级别依次降低。是一个基于层次结构的名字管理系统。例如 需要域名的原因:IP地址代表着Internet上的主机,但是它们是一串串毫无意义的数字,非常难记,域名服务,类似手机号码,利用域名,人们要记住网站会容易很多。 比如 就是百度(baidu)公司(company)提供的www服务 是西电(xidian)这所在中国(cn)的教育(edu)机构开放的bbs服务 是163网络(net)提供的邮件(mail)服务,域名服务:一些例子,域名的层次结构,按组织类型划分的顶级域名com,edu 按地理区域划分的顶级域名cn,uk,fr,Internet网络层的数据包转发需要IP地址,如果使用域名进行通信,通信前需要进行域名解析,域名,IP地址,DNS,域名解析,域名解析,域名解析,查询,根服务器:F 服务器E:.cn 服务器D: 服务器C: 服务器B: ,本地DNS,Client,因特网协会(Internet Society,ISOC)、因特网域名与地址管理机构(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers,ICANN) 国际顶级域名 国内域名由中国互联网络信息中心CNNIC管理 .cn 中国教育和科研计算机网(CERNET) ,域名管理,在因特网上的每一台主机都
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