山科培训张盛涛05-IP地址.ppt

计算机网络 基础教程,山东科技职业培训学校,IP地址,山东科技职业培训学校,4,本章内容,网络层是OSI参考模型中的第三层，TCP/IP中的第二层 为传输层提供服务，跨越不同的网络将传输层的数据送达到目的地。即在主机间传输分组 TCP/IP的网络层被称为网络层或IP层，其以数据报的形式向传输层提供面向无连接的服务,网络层的概述,网络层的功能,定义了基于IP协议的逻辑地址 连接不同的媒介(网络)类型 选择数据通过网络的最佳路径,IP协议2-1,IP协议是TCP/IP体系中两个重要的协议之一，是TCP/IP协议簇的运作核心 定义了用以实现面向无连接服务的网络层分组格式，其中包括IP寻址 IP协议将不同网络技术在TCP/IP的网络层统一起来，提供对异构网络互连的支持 IP over Everything，Everything over IP,IP协议2-2,沙漏计时器形状的TCP/IP协议族,HTTP,SMTP,DNS,FTP,TCP,UDP,IP,网络层,网络接口层,传输层,应用层,网络接口 1,网络接口 2,网络接口 3,Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务,IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上,IP数据报的格式,一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的 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,IP报头3-1,固 定 部 分,可变 部分,0,4,8,16,19,24,31,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,IP报头3-2,可变 部分,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,IP报头3-3,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,区 分 服 务,IP报头中的字段11-1,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,IP报头中的字段11-2,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,IP报头中的字段11-3,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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 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,IP报头中的字段11-4,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,IP报头中的字段11-5,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,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,IP报头中的字段11-6,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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 (More 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。,IP报头中的字段11-7,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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(13 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,IP数据报分片,偏移 = 0/8 = 0,偏移 = 0/8 = 0,偏移 = 1400/8 = 175,偏移 = 2800/8 = 350,1400,2800,3799,2799,1399,3799,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,数据报片 2,数据报片 3,1400,2800,字节 0,IP报头中的字段11-8,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,生存时间(8 位)记为 TTL (Time To Live) 数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。,区 分 服 务,IP报头中的字段11-9,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,协议(8 位)字段指出此数据报携带的数据使用何种协议 以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程,区 分 服 务,协议字段,传输层,网络层,首部,TCP,UDP,ICMP,IGMP,OSPF,数 据 部 分,IP 数据报,IP报头中的字段11-10,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,首部检验和(16 位)字段只检验数据报的首部 不检验数据部分。,区 分 服 务,IP报头中的字段11-11,首 部,0,4,8,16,19,24,31,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,源地址和目的地址都各占 4 字节,区 分 服 务,IP 数据报首部的可变部分,IP 首部的可变部分就是一个选项字段，用来支持排错、测量以及安全等措施，内容很丰富 选项字段的长度可变，从 1 个字节到 40 个字节不等，取决于所选择的项目 增加首部的可变部分是为了增加 IP 数据报的功能，但这同时也使得 IP 数据报的首部长度成为可变的。这就增加了每一个路由器处理数据报的开销 实际上这些选项很少被使用,十进制&二进制,10进制逢10升位 包含数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 2进制逢2升位 只包含数字0、1,102进制转换,10进制的8转换成2进制数是多少？ 因此，10进制的8转换成2进制为1000,8,2,4,2,2,2,1,0 0 0 1,余数,210进制转换,2进制的1001对应10进制数是多少？ 因此，2进制的1001是10进制中的9,1 0 0 1,23 22 21 20,23 0 0 20 819,IP地址基础知识,IP地址的含义 IP地址的结构与表示 IP地址的分类 特殊IP地址 公有地址和私有地址 IP地址的特点,IP 地址与硬件地址,TCP 报文,IP 数据报,MAC 帧,应用层数据,首部,首部,尾部,首部,IP地址的含义,IP地址又称为网络地址,在电话网上，可唯一标识的电话号码 在互联网上，可唯一标识的主机地址,IP地址的结构与表示,IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符 IP 地址现在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,IPv4地址结构,每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器,IP地址的表示点分十进制表示法,10000000 00001011 00000011 00011111,采用点分十进制记法 则进一步提高可读性,1,128 11 3 31,将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数,IP地址分类2-1,IP地址可以分为A、B、C、D、E五大类 A、B、C类地址用来分配给主机和路由器 A类 超大型网络 B类 中大型网络 C类 小型网络 D类地址是组播地址，提供网络组播服务或网络测试 E类地址保留，未来扩充备用,IP地址分类2-2,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,0,A 类地址,host-id 16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,A类地址,网络号占1字节，主机号占3字节 第1个比特固定是0，其余7位为全0或全1时保留 主机号是全0 的IP地址保留，用来代表整个网络 主机号是全1 的地址也保留，代表网络中的所有主机 所以，每个A类网络中可分配的IP地址数是2242 最大网络数：126（27-2，0和127两个数保留，不能用作网络地址）,1,B类地址,网络号占2字节，主机号占2字节 前两个比特固定是10 每个B类网络中最多容纳(2162)台主机 最大网络数：214 -1(不指派),C类地址,网络号占3字节，主机号占1字节 前三个比特固定是110 每个C类网络中最多容纳 254（28-2）台主机 最大网络数：221 -1(不指派),D类地址,以224-239之间的数字开头 作为组播地址预留的 Internet中大多数数据传输是点对点的，而组播是一种点对多点的传输方法，在Internet上有特殊应用，如电话会议或视频会议,识别IP地址类别,看第一个字节的十进制数的范围,A 1-126 B 128-191 C 192-223 D 224-239 E 240-255,例如 54是A类 是C类,特殊的IP地址,00000000 00000000 00000000 00000000,在本网络上的本机,网络地址,网络地址,本网络中的某个主机位,00000000,主机地址,00000000,对该网络广播,网络地址,11111111,11111111 11111111 11111111 11111111,本网络的广播,环回地址,127,任意值,网络地址/网络号/网络ID,用于表示网络本身 网络号正常,主机号全“0” 例： A类网络 B类网络 C类网络,广播地址,主机地址全0（二进制），表示“这个网络”，即单个网络地址 例如 代表该C类网络 主机地址全1（二进制），表示广播，即表示对该网络上的所有主机进行广播 例如 广播地址：55 网络地址与主机地址都为1（二进制），即55，表示在局域网中进行广播,环回地址,任何一个以数字127开头的IP地址(127.any.any.any)都叫做回送地址(loopback address)。它是一个保留地址，最常见的表示形式为 在每个主机上对应于IP地址有个接口，称为回送接口(loopback interface) 回送地址的用途是，可以实现对本机网络协议的测试或实现本地进程间的通信,公有地址,公有地址 1、公有IP地址是全球唯一的，需要向因特网管理机构申请 2、有利于网络整体的稳定,私有地址,属于非注册地址，它不需要申请，专门为组织机构内部使用 私有地址的特点是只能在一个机构内部使用，不能和因特网上的主机通信，因为路由器默认对于目的地址是私有地址的IP 数据报一律不与转发,1个A类地址段 -55 16个B类地址段 -55 256个C类地址段 -55,子网掩码,子网掩码由32位二进制数组成，用来表示一个IP地址中的网络位与主机位 子网掩码由连续的1和连续的0组成；为1的位对应IP地址的位为网络位，为0的位对应IP地址的位为主机位 使用子网掩码与IP地址做“与”运算，可以计算出IP地址所属的网络,例如：IP地址 子网掩码 表示地址的前24位为网络位，后8位为主机位,属于同一个网络的IP地址的主机可以直接通过交换机通信 不属于同一个网络的IP地址的主机必须使用路由器转发通信,默认子网掩码,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,net-id,net-id,host-id 为全 0,net-id,网络地址,A 类 地 址,默认子网掩码 ,网络地址,B 类 地 址,默认子网掩码 ,网络地址,C 类 地 址,默认子网掩码 ,host-id 为全 0,host-id 为全 0,子网划分的原理6-1,子网划分的理解 子网划分是通过子网掩码的变化实现的，不同的子网掩码可以分割出不同的子网,一个/24的网段,四个/26的网段,一个/24的网段,八个/27的网段,子网划分的原理6-2,将/24 划分为4个小网段 将主机位划到网络位,每段可用的IP地址是： 2 5 26 29 90 93 54,可用的网段是： 4 28 92 子网掩码是：92(/26),子网划分的原理6-3,子网划分的应用 IP地址经过一次子网划分后，被分成三个部分网络位、子网位和主机位,子网数=2n ，其中n为子网部分位数 主机数=2N-2，其中N为主机部分位数,子网划分的原理6-4,可变长子网掩码（VLSM） VLSM允许把子网继续划分为更小的子网,借位1为划分成 两个子网,使用VLSM借1位将子网在划分为2个更小的子网,使用VLSM借1位将子网在划分为2个更小的子网,子网划分的原理6-5,子网划分示例 SK公司有生产部、销售部、财务部、客服部4个部门 生产部有主机100台、销售部有主机50台 财务部有主机25台、客服部有主机12台 公司使用C类地址/24，如何划分子网？,子网划分的原理6-6,子网地址与广播地址计算 计算00/25地址的子网地址和广播地址,1、写出二进制的子网掩码,2、写出二进制的IP地址,3、确定子网部分：网络位和主机位之间是子网部分,4、主机位全是0的地址是其所属子网的子网地址,5、主机位全是1的地址是其所属子网的广播地址,子网掩码 11111111.11111111.11111111.10000000=28,IP地址 10011111.01000000.00011001.01100100=00,子网部分 11111111.11111111.11111111.10000000=28 10011111.01000000.00011001.01100100=00 子网部分,子网地址 10011111.01000000.00011001.00000000=,广播地址 10011111.01000000.00011001.01111111=27,子网划分实例5-1,需求描述 用/24这个网段实现对公司5个部门以及服务器组的IP地址分配（包括管理地址及互联地址）,客服部,研发部,生产部,财务部,销售部,服务器区,Internet,子网划分实例5-2,需求描述 用/24这个网段实现对公司5个部门以及服务器组的IP地址分配（包括管理地址及互联地址）,子网划分实例5-3,“软”规则 “硬”规则,/24,/26 4/26 28/26 92/26,子网划分实例5-4,59,28/26 92/26,28/27 10.10.