PTN技术教材配套课件(第四章)IP基础.pptx

PTN技术,第四章IP基础,一IPV4寻址二子网划分三路由汇总,中国移动通信集团江西有限公司,OSI参考模型,2019/11/30,4,OSIRM：开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）,网络世界的法律!,中国移动通信集团江西有限公司,七层功能,2019/11/30,5,分层有什么好处？,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,2,3,4,5,6,7,底层:负责网络数据传输,高层:负责主机之间的数据传输,中国移动通信集团江西有限公司,七层功能,2019/11/30,6,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,1,2,3,4,5,6,7,提供应用程序间通信,处理数据格式、数据加密等,建立、维护和管理会话,建立主机端到端连接,寻址和路由选择,提供介质访问、链路管理等,比特流传输,中国移动通信集团江西有限公司,网络层协议操作,2019/11/30,7,网络层,数据链路层,物理层,网络层,数据链路层,物理层,网络层,数据链路层,物理层,网络层,数据链路层,物理层,表示层,会话层,传输层,应用层,A,B,C,D,E,RouterA,RouterB,RouterC,8,OSI-TCP/IP模型对比,传输层,网络层,网络接口层,应用层,9,TCP/IP,网际互联通用的协议,HostA,Internet,TCP/IP,HostB,10,4.1IPv4寻址,172.18.0.2,172.18.0.1,172.17.0.1,172.16.0.2,172.16.0.1,SA,DA,HDR,DATA,10.13.0.0,192.168.1.0,端与端之间是通过唯一的IP地址通信。IP地址是进行复杂的子网规划的基础。MAC地址没有清晰的地址层次，只适合本网段主机的通信，MAC地址固化在硬件中，灵活性较差。,10.13.0.1,192.168.1.1,172.17.0.2,11,12,4.1.2IPv4地址表示方法,32bits,13,1,ClassA:,Bits:,0NNNNNNN,Host,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range(1-126),1,ClassB:,Bits:,10NNNNNN,Network,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range(128-191),1,ClassC:,Bits:,110NNNNN,Network,Network,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range(192-223),1,ClassD:,Bits:,1110MMMM,MulticastGroup,MulticastGroup,MulticastGroup,8,9,16,17,24,25,32,Range(224-239),4.1.3IP地址分类,14,ClassA:ClassB:ClassC:ClassD:MulticastClassE:Research,8bits,8bits,8bits,8bits,IP地址分类,4.1.5IP地址的结构,二进制十进制转换,16,二进制十进制转换,172,16,122,204,举例：,12803208400,270250232200,12803208400172,17,Address,Class,Network,Host,10.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,IP地址分类练习,18,Address,Class,Network,Host,10.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,A,B,C,C,B,不存在,10.0.0.0,128.63.0.0,201.222.5.0,192.6.141.0,130.113.0.0,0.2.1.1,0.0.2.100,0.0.0.64,0.0.0.2,0.0.64.16,IP地址分类练习答案,4.2.1IP地址的组成部分,20,保留的IP地址,TCP/IP还有一些IP地址是保留的，它们有特殊的意义和用途,公有公有和私有IP地址,只要组织中的主机不与Internet直接连接，这些主机就可以在内部使用私有地址。因此，多个组织可以使用相同的私有地址集。私有地址不能在Internet上路由，因此会被ISP的路由器阻挡。由于私有地址只在本地网络中可见，外部人员无法直接访问私有IP地址，因此使用它们可以作为一种安全措施。还有一些私有地址可用于进行设备的诊断测试。此类私有地址称为环回地址。A类127.0.0.0网络就是保留用作环回地址的。,22,保留的IP地址（私网地址）,私有IP地址(privateIPaddress):为了节约IP地址空间,并增加安全性，保留了一些IP地址段作为私网IP，不会在公网上出现。处于私有IP地址的网络称为内网或私网,与外部进行通信就必须通过网络地址翻译(NAT)。私网地址范围:10.0.0.010.255.255.255172.16.0.0172.31.255.255192.168.0.0192.168.255.255,4.1.4IP的寻址规则,网络寻址地址唯一第一字节不允许使用0，127，255主机寻址同一网络内地址唯一性主机位不允许全部为0或1,23,24,主机地址,172.16.2.1,172.16.3.10,172.16.12.12,10.1.1.1,10.250.8.11,10.180.30.118,E1,172.16,12,12,Network,Host,.,.,Network,Interface,172.16.0.010.0.0.0,E0E1,RoutingTable,172.16.20.1,10.6.24.2,E0,4.1.5IP路由方式,除了地址类别外，我们还将IP地址归类为单播、广播或组播。主机可以使用IP地址进行一对一（单播）、一对多（组播）或一对所有（广播）通信。单播单播地址是IP网络中最常见的类型。含单播目的地址的数据包，其预定的接收方是特定的主机。例如：IP地址为192.168.1.5（源地址）的主机向IP地址为192.168.1.200（目的地址）的服务器请求网页。要传送和接收单播数据包，目的IP地址必须包含于IP包报头中。相应的目的MAC地址也必须出现于以太网帧报头中。只有IP地址和MAC地址相结合。才能将数据传送到特定的目的主机。,广播,广播发送广播时，数据包以主机部分全部为一(1)的地址作为目的IP地址。这表示本地网络（广播域）中的所有主机都将接收和查看该数据包。ARP和DHCP等许多网络协议都使用广播。C类网络192.168.1.0的默认子网掩码为255.255.255.0，其广播地址为192.168.1.255。主机部分为十进制数值255或二进制数值11111111（全部为1）。B类网络172.16.0.0的默认子网掩码为255.255.0.0，其广播地址为172.16.255.255。A类网络10.0.0.0的默认子网掩码为255.0.0.0，其广播地址为10.255.255.255。网络的广播IP地址需要在以太网帧中包含相应的广播MAC地址。在以太网中，广播MAC地址长48位，全部为一，以十六进制显示时则为FF-FF-FF-FF-FF-FF。,组播,组播组播地址允许源设备向一组设备发送数据包。属于某一组播组的设备都指派有该组播组IP地址。组播地址的范围为224.0.0.0到239.255.255.255。由于组播地址代表一组地址（有时称为主机组），因此只能用作数据包的目的地址。源地址始终为单播地址。远程游戏就是一个需要使用组播地址的例子，其中有许多玩家通过远程连接来玩同一个游戏。另一例子是通过视频会议进行远程教学，许多学生连接到同一个教室。如同单播或广播地址一样，组播IP地址也需要相应的组播MAC地址才能在本地网络中实际传送帧。组播MAC地址是一个特殊的十六进制数值，以01-00-5E开头。然后将IP组播组地址的低23位换算成以太网地址中剩余的6个十六进制字符，作为组播MAC地址的结尾。如图中例子所示，换算得出十六进制的01-00-5E-0F-64-C5。每个十六进制字符均为4个二进制位。,静态地址分配,静态采用静态方式分配时，网络管理员必须手工配置主机的网络信息。这些信息至少包括主机IP地址、子网掩码和默认网关。静态地址具有一些优点。例如：对于打印机、服务器以及网络上的客户端需要访问的其它网络设备而言，静态地址就很实用。如果主机要经常访问某个IP地址上的服务器，那么该地址就不宜变更。静态分配地址信息可以提高对网络资源的控制能力，但是在每台主机上输入信息却非常耗时。静态输入IP地址时，主机只会对IP地址执行基本错误检查。因此，发生错误的可能性比较大。使用静态IP寻址时，必须维护一份准确的清单，列出设备及向其分配的IP地址。此外，这些地址是固定地址，因此通常不能重复使用。,动态地址分配,动态在本地网络中，用户数量通常会频繁变化。如果新来了携带笔记本电脑的用户，就需要连接。如果其他人有的新工作站，则也需要新的连接。自动分配IP地址在方便性方面，优于由网络管理员为每台工作站分配IP地址的做法。要完成自动分配，需要使用动态主机配置协议(DHCP)。DHCP提供一种自动分配IP地址、子网掩码、默认网关等地址信息和其它配置信息的机制。在大型网络中，DHCP一般是分配主机IP地址的首选方法，因为它可降低网络支持人员的工作负担，而且几乎可以杜绝任何输入错误。DHCP的另一个优点是，地址并非固定分配给主机而只是租用一段时间。如果主机关闭或离开网络，该地址就可返回池中供再次使用。这一点特别有助于在网络中进进出出的移动用户。,地址分配,主机可以通过几种方式连接到ISP和Internet。某台主机应配置公有地址还是私有地址取决于其连接方式。直接连接有些客户只有一台计算机，通过调制解调器与ISP直接连接。这种情况下，应该将来自ISPDHCP服务器的公有地址分配给主机。通过集成路由器连接如果有多台主机需要访问Internet，可以将ISP的调制解调器直接连接到集成路由器，而不是直接连接到单台计算机。这样能够创建一个家庭网络或小型企业网络。集成路由器从ISP接收公有地址。内部主机则从集成路由器接收私有地址。通过网关设备连接网关设备在一个装置中结合了集成路由器和调制解调器的功能，并与ISP服务直接连接。如同集成路由器一样，网关设备从ISP接收公有地址，而内部PC则从网关设备接收私有地址。,网络地址分配,网络地址转换,集成路由器从ISP接收公有地址，这使它能够通过Internet发送和接收数据包。另一方面，它又为本地网络客户端提供私有地址。由于Internet上不允许使用私有地址，因此需要通过某种过程将私有地址转换为唯一的公有地址，本地客户端才能在Internet上通信。用于将私有地址转换为可路由Internet地址的过程称为网络地址转换(NAT)。借助NAT可将私有（本地）源IP地址转换为公有（全局）地址。传入数据包的过程与之相反。通过NAT，集成路由器将多个内部IP地址转换为同一公有地址。只有发送到其它网络的数据包需要转换。这些数据包必须通过网关，集成路由器在网关处将源主机的私有IP地址替换为自己的公有IP地址。尽管内部网络中的每台主机都已分配了唯一的私有IP地址，但所有主机都共享分配给集成路由器的同一个可路由Internet地址。,33,11111111,4.1.6可用主机地址数量计算,1721600,10101100,00010000,00000000,00000000,161514131211109,87654321,Network,Host,00000000,00000001,11111111,11111111,11111111,11111110,.,.,00000000,00000011,11111101,1,2,3,65534,65535,65536,-,.,2,65534,N,2N-2=216-2=65534,34,4.2子网划分,没有子网的编址,172.16.0.0,172.16.0.1,172.16.0.2,172.16.0.3,.,172.16.255.253,172.16.255.254,Network172.16.0.0,35,4.2.1子网划分的目的,减少网络流量优化网络性能简化管理有助于覆盖大型地理区域,36,4.2.2子网掩码,子网掩码是用来判断任意两台主机的IP地址是否属于同一子网络的根据。子网掩码与IP地址一一对应，是32bit的二进制数子网掩码为1表示网络位，0表示主机位,37,子网掩码,10000000=12811000000=19211100000=22411110000=24011111000=24811111100=25211111110=25411111111=255,1286432168421,MASKMASKMASK,111111110000000000000000000000001111111111111111000000000000000011111111111111111111111100000000,没有子网划分的子网掩码,ClassA:ClassB:ClassC:,8bits,8bits,8bits,8bits,39,没有子网的编址,172.16.0.0,172.16.0.1,172.16.0.2,172.16.0.3,.,172.16.255.253,172.16.255.254,Network172.16.0.0,40,172.16.2.200,172.16.2.2,172.16.2.160,172.16.3.5,172.16.3.100,172.16.3.150,172.16,2,160,Network,Host,.,.,子网划分,41,带子网划分的编址,Network172.16.0.0,172.16.1.0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,42,无子网划分与有子网划分,255,255,0,0,IPAddress,DefaultSubnetMask,8-bitSubnetMask,Network,Host,Network,Subnet,Host,缩写“/16”表示掩码中有连续的16个1。,缩写“/24”表示掩码中有连续的24个1。,11111111,11111111,00000000,00000000,IPAddress,Network,Host,43,4.2.3地址计算示例,10101100,11111111,00010000,11111111,00000000,10100000,00000000,00000010,Host,Mask,172.16.2.160,255.255.0.0,172.16.0.0,172.16.255.255,1,2,16,172,2,160,172.16.2.160/16,44,4.2.3地址计算示例,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,00000000,00000010,11111111,Host,Mask,172.16.2.160,255.255.255.0,172.16.2.0,172.16.2.255,1,2,10101100,00010000,00000001,First,172.16.2.1,10101100,00010000,11111110,Last,172.16.2.254,16,172,2,160,172.16.2.160/24,00000000,00000010,00000010,00000010,00000010,45,172.16.14.32/27,172.16.14.64/27,172.16.14.96/27,子网172.16.14.0/24被划分为更小的子网以适应网络的需求并避免了IP地址的浪费，需要路由协议支持,HQ,172.16.1.0/24,172.16.2.0/24,172.16.0.0/16,172.16.14.136/30,172.16.14.132/30,172.16.14.140/30,4.2.6变长子网掩码VLSM,C,B,A,center,46,4.2.6变长子网掩码,网络位增加10位,Network,Host,172.16.2.160,255.255.255.192,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,Subnet,16,172,2,128,NetworkNumber,128192224240248252254255,128192224240248252254255,47,16,172,2,160,10101100,00010000,10100000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,地址计算示例,48,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,16,172,2,160,地址计算示例,49,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,16,172,2,160,地址计算示例,50,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,16,172,2,160,地址计算示例,51,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,16,172,2,160,地址计算示例,52,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,16,172,2,160,地址计算示例,53,地址计算示例,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,7,16,172,2,160,54,地址计算示例,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,10111111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,00010000,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,7,8,16,172,2,160,55,地址计算示例,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,10111111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,00010000,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,172.16.2.128,172.16.2.191,172.16.2.129,172.16.2.190,1,2,3,4,5,6,7,8,9,16,172,2,160,子网简便算法（在十进制里面计算）,Network,Host,172.16.2.160,255.255.255.192,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,Subnet,16,172,2,128,NetworkNumber,128192224240248252254255,128192224240248252254255,1、255-192+1=64（即每段地址数量为64）2、64N=16064(N+1)，得出N=23、网络地址：172.16.2.64N|（172.16.2.128）4、广播地址：172.16.2.64（N+1）-1|（172.168.2.191）,网络地址,57,子网掩码练习,Address,SubnetMask,Class,Subnet,172.16.2.10,10.6.24.20,10.30.36.12,255.255.255.0,255.255.240.0,255.255.255.0,58,Address,SubnetMask,Class,Subnet,172.16.2.10,10.6.24.20,10.30.36.12,255.255.255.0,255.255.240.0,255.255.255.0,B,A,A,172.16.2.0,10.6.16.0,10.30.36.0,子网掩码练习答案,59,计算广播地址练习,Address,Class,Subnet,Broadcast,201.222.10.60,255.255.255.248,SubnetMask,15.16.193.6,255.255.248.0,128.16.32.13,255.255.255.252,153.50.6.27,255.255.255.128,60,计算广播地址练习答案,153.50.6.127,Address,Class,Subnet,Broadcast,201.222.10.60,255.255.255.248,C,201.222.10.63,201.222.10.56,SubnetMask,15.16.193.6,255.255.248.0,A,15.16.199.255,15.16.192.0,128.16.32.13,255.255.255.252,B,128.16.32.15,128.16.32.12,153.50.6.27,255.255.255.128,B,153.50.6.0,61,某一网络地址块192.168.75.0中有5台主机A、B、C、D和E，它们的IP地址及子网掩码如下表所示。(1)5台主机A、B、C、D、E分属几个网段？哪些主机位于同一网段？(2)主机D的网络地址为多少？(3)若要加入第六台主机F，使它能与主机A属于同一网段，其IP地址范围是多少？,62,某一网络地址块192.168.0.0/20中有5台主机A、B、C、D和E，它们的IP地址及子网掩码如下表所示。(1)5台主机A、B、C、D、E分属几个网段？哪些主机位于同一网段？(2)主机D的网络地址为多少？(3)若要加入第六台主机F，使它能与主机A属于同一网段，其IP地址范围是多少？,变长子网掩码的应用（思考题）,10,20,30,C,B,A,HQ,172.16.1.0/24,center,子网172.16.1.0/24被划分为更小的子网以适应网络的需求并避免了IP地址的浪费,提示1：路由器端口需配置IP地址提示2：与路由器端口直接连接的需在同一网段,变长子网掩码的应用（答案）,10,20,30,C,B,A,HQ,172.16.1.0/24,172.16.1.248/30,172.16.1.252/30,172.16.1.244/30,center,子网172.16.1.0/24被划分为更小的子网以适应网络的需求并避免了IP地址的浪费,172.16.1.0/26,172.16.1.64/27,172.16.1.96/28,172.16.1.96172.16.1.111,172.16.1.64172.16.1.95,172.16.1.0172.16.1.63,30,50,40,C,B,A,HQ,center,20,D,变长子网掩码的应用（练习）,202.77.10.0/24,30,50,40,C,B,A,202.77.10.0/24,center,20,D,变长子网掩码的应用（答案）,202.77.10.0/26,202.77.10.64/26,202.77.10.0202.77.10.63,202.77.10.64202.77.10.127,202.77.10.128/26,202.77.10.128202.77.10.191,202.77.10.192/27,202.77.10.192202.77.10.223,202.77.10.252/30,202.77.10.252202.77.10.255,202.77.10.248/30,202.77.10.248202.77.10.251,202.77.10.244202.77.10.247,202.77.10.240/30,202.77.10.240202.77.10.243,202.77.10.244/30,4.2.5无类别域间路由选择,无类别域间路由选择CIDR超网supernetting基本思想：取消IP地址的分类边界结构，将多个地址聚合在一起生成一个更大的网络，以便包含更多的主机。这样做就大大地减少了路由表的数目。,67,C,B,A,192.168.1.0/24,192.168.2.0/24,192.168.3.0/24,internet,4.2.5无类别域间路由选择,192.168.1.0/24,192.168.2.0/24,192.168.3.0/24,C,B,A,198.168.1.0/24,198.168.2.0/24,198.168.3.0/24,internet,4.2.5无类别域间路由选择,198.168.0.0/22,超网,主要特点：CIDR利用表示用来识别网络的比特数量的“网络前缀”，取代了A类、B类和C类地址。前缀长度不一，从13到27位不等，而不是分类地址的8位、16位和24位。CIDR将网