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大学 计算机网络 实用技术 雷建军 课件 ppt

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4.2 网际层协议4.2.1 IP协议4.2.2 IP地址的使用4.2.3 ICMP协议4.2.4 ARP和RARP协议4.2.5 SLIP和PPP协议返回下一页4.2.1 IP协议 IP协议的主要作用是逻辑地标识网络节点的位置，以及向数据封装中添加信息以表明数据的原始发送者和最终接收者。IP地址是IP协议用来在网络中逻辑地标识网络节点位置的工具，它是一种逻辑地址（相对的MAC地址被看作是物理地址）。4.2.1 IP协议图4-2给出了IP报头的格式，在网络运行中，每个协议层或每个协议都包含一些供它自己使用的信息。这些信息通常置于数据的前面，通常把它叫做报头。报头中含若干特定的信息单元，称为字段。 4.2.1 IP协议 在网际层中，数据以IP数据报的格式相互进行传递。其中IP数据报格式中的前面部分就是IP报头，紧接着的才是IP数据报数据的有效负载。源计算机上的IP协议软件负责创建IP报头（即打包），而目的地计算机的IP软件则要查看IP头信息中的指令（即解包），以确定应对数据报中的数据有效负载执行什么操作。4.2.1 IP协议下面分别说明IP报头中每一个字段的意义：（1）版本号。 （2）IP分组头首部长度。（3）服务类型。 （4）总长度。（5）标识符。 （6）标志段。（7）段偏移。 （8）生存时间。（9）协议。 （10）分组头校验和。（11）源IP地址。（12）目的IP地址。（13）任选项。 （14）填充。下一页4.2.2 IP地址的使用 主机与主机之间的沟通需要通过以下三个桥梁：IP地址、子网掩码和IP路由器。 1IP地址2子网掩码3默认网关4IPv6的介绍下一页1IP地址 IP（版本4）地址共占用32个二进制位，一般是由4个十进制数来表示（W.X.Y.Z），每个数字占一个字节，它们之间用点隔开，例如：192.168.2.3。包含了Network ID与Host ID两部分：Network ID网络标识码。每个网络区域都有惟一的网络标识码。Host ID主机标识码。同一个网络区域内的每一台主机都必须有惟一的主机标识码。 返回1IP地址 为了适合不同大小规模的网络需求，IP地址被分为A、B、C、D、E五大类，其中A、B、C类是可供Internet网络上的主机使用的IP地址，而D、E类是供特殊用途使用的IP地址。可以根据具体的网络规模来申请适合的Network ID类别。A类 B类 C类 D类 E类返回A类 A类的IP地址适合于超大型的网络，其Network ID占用一个字节（W），但W的可用范围是1126。因此，总共有126个A类的Network ID。Host ID共占用X、Y、Z三个字节，它提供(224)-2=16 777 214个IP地址。减2是因为Host ID全为0或1的地址被保留，有特殊用途。 返回B类 B类的IP地址适合于大、中型网络，其Network ID占用两个字节（W、X），但W值的可用范围为128191，它可提供(191-128+1)*256= 16 384个B类的网络。Host ID共占用Y、Z两个字节，因此，每个网络可支持(216)-2=65534台主机。 返回C类 C类的IP地址适合于小型网络，其Network ID占用三个字节（W、X、Y），但W的值为192到223，它可提供(223-192 +1)*256*256=2 097 152个C类的网络。Host ID只占用Z一个字节，因此，每个网络可支持(28)-2 = 254台主机。 返回D类 D类的Network ID用于多点播送，其范围为224239。 返回E类 这是一个用于将来扩展用的Network ID，其范围为240254。 返回1IP地址 只有A、B、C类可供Internet网络上的主机使用。在使用时，还需排除以下几种特殊的IP地址：l Network ID不可以为127：127是用来做循环测试的，不可以做其他用途。可以用“ping l27.0.0.1”命令检查l Network ID与Host ID：以二进制位来看不可以全为1或0（以十进制来看不可以是255与0）。返回下一页2子网掩码 子网掩码也占用32位，它可以用来从IP地址中得到Network ID和Host ID，也可以用来将网络切割为若干个子网。(1)利用子网掩码获得IP地址的Network ID和Host ID返回2子网掩码(2)利用子网掩码切割子网 子网掩码的另一个作用就是将一个网络切割为几个以IP路由器连接的子网，如果单位有多个分散的网络，则每个网络都需要有一个单独的Network ID。当然，可以为每个网络申请一个Network ID；但是也可以只申请一个Network ID，然后借助于子网掩码，将这个Network ID切割为若干个子网。 返回下一页3默认网关 在同一个网络区域（Network ID相同）内的主机，可以直接相互通信；而不同网络区域（Network ID不同）内的主机，则无法直接相互沟通，必须通过IP路由器进行中转。返回3默认网关 图4-4如果甲网络上的A主机要向乙网络上的F主机发送信息。首先，A主机会将自己的IP地址和目标F主机的IP地址分别与子网掩码做AND运算。得知这两者的Network ID不同，不是在同一个网络区域内，无法直接沟通，则必须通过路由器进行通信。然后，主机A会将数据送到默认网关Router，再由Router根据路由表将数据送到乙网络，最后送到乙网络的主机F。 返回下一页4IPv6的介绍 IPv4地址总量约为43亿，随着网络的迅猛发展，全球数字化和信息化步伐的加快，目前70%的地址资源已经被使用，然而IP地址的需求仍在增长，越来越多的设备、电器、各种机构、个人等加入到争夺地址的行列中，由此IPv6的出现解决了现有IPv4地址资源匮乏的问题。IPv6是IPv4的替代品，是IP协议的6.0版本，也是下一代网络的核心协议返回下一页4.2.3 ICMP协议 Internet控制信息协议ICMP（Internet Control Message Protocol）是网际层的另一个比较重要的，可用于网络管理的协议，其作用是用于发送差错和控制信息。 1ICMP报文格式2ICMP实用程序下一页1ICMP报文格式 ICMP报文格式分头部和数据区两部分。其中头部包含“类型”、“代码”和 “校验和”3个字段，如图4-6所示，类型占1字节，指出ICMP报文的类型。 返回1ICMP报文格式返回1ICMP报文格式ICMP定义了五种差错报文:（1）源抑制。（2）数据报超时。（3）目的不可达。（4）重定向。（5）分段请求。四种信息报文：（1）回应请求/应答。（2）地址掩码请求/应答。返回下一页2ICMP实用程序 Ping是最常用的TCP/IP故障诊断工具。Ping的基本功能是将消息发送给网络上的另一个TCP/IP系统，以便确定网络层以下的各个TCP/IP协议是否运行正常。 Ping命令运行时，首先要使用因特网控制消息协议（ICMP），将一连串回送请求消息发送给某个IP地址。当使用该IP地址的计算机接收到该消息时，便生成一个回送应答消息，对每个回送请求做出响应，并且将回送应答消息发回给发送端系统。返回2ICMP实用程序 ICMP消息是直接放在IP数据报中进行传输的。它不涉及到任何传输层协议，因此，如果Ping命令的测试取得了成功，那么就表示从网络层以下该协议组都能够正常运行。如果发送端系统没有接收到对它的回送请求的应答，就表示发送端系统或接收端系统的某个方面运行不正常，也可能是它们之间的网络连接有问题。返回下一页4.2.4 ARP和RARP协议 IP地址作为一种逻辑地址实际上只起到标示主机的作用，在物理网络中通信必须使用物理地址（MAC地址）。ARP的作用是将IP地址转换为物理地址，RARP的作用是将物理地址转换为IP地址。1地址解析协议ARP2反向地址解析协议RARP下一页1地址解析协议ARP 每一台主机在内存中都维护着一个ARP表，其初始值为空。这个ARP表就是ARP高速缓存。ARP高速缓存存放了最近使用的IP地址到硬件物理地址之间的映射条目。 在Windows中提供了ARP.EXE程序。在DOS模式下输入“C:ARP a”命令可以查看内存中的ARP表；输入“C:ARP s IP地址 MAC地址”命令可以在ARP缓存中添加一条新的记录。返回1地址解析协议ARP 当源主机想要与目的主机进行通信时，必须确定目的主机的物理地址。源主机先搜索本机内存中的ARP表，希望能够找到关于目的主机的物理地址的映射条目。在ARP表中可能没能找到相应的条目。在这种情况下，源主机发送一个ARP请求包，这个请求包中包含目的主机的IP地址。返回1地址解析协议ARP 目的主机收到这个请求分组后，首先检查分组中的目的IP地址是否和自己的IP地址一样。如果一样，则目的主机以单点广播形式向源主机回应一个响应包，其中包含了双方的IP地址和目的主机的物理地址。源主机通过接受响应包得知目的主机的物理地址，并将其映射加入内存中的ARP表中。这样源主机就可以利用该映射向目的主机发送数据了。返回下一页2反向地址解析协议RARP 反向地址解析协议RARP的作用是能