通信信息网第5章局域网课件.ppt

1 网络标识管理 域名系统DNS运输层的端口IP地址局域网地址国际公众通信的编号计划 2 应用层协议的特点 每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题 而问题的解决又往往是通过位于不同主机中的多个应用进程之间的通信和协同工作来完成的 应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议 应用层的许多协议都是基于客户服务器方式 3 网络标识管理之 域名系统DNS 域名系统DNS DomainNameSystem 是因特网使用的命名系统 用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址 域名系统即名字系统 许多应用层软件经常直接使用域名系统DNS DomainNameSystem 但计算机的用户只是间接而不是直接使用域名系统 4 域名系统DNS 概述 因特网采用层次树状结构的命名方法 并使用分布式的域名系统DNS RFC1034 1035 因特网的域名系统DNS被设计成为一个联机分布式数据库系统 并采用客户服务器方式 5 域名到IP地址解析的要点 当某一个应用进程需要把主机名解析成IP地址时 该应用进程就调用解析程序 并成为DNS的一个客户 把待解析的域名放在DNS请求报文中 以UDP用户数据报方式发给本地域名服务器 本地域名服务器在查找域名后 把对应的IP地址放在回答报文中返回 应用程序获得目的主机的IP地址后即可进行通信 若本地域名服务器不能回答该请求 则此域名服务器就暂时成为DNS中的另一个客户 并向其他域名服务器发出查询请求 这种过程直至找到能够回答该请求的域名服务器为止 6 1 因特网的域名结构 因特网采用了层次树状结构的命名方法 任何一个连接在因特网上的主机或路由器 都有一个唯一的层次结构的名字 即域名 域名的结构由标号序列组成 各标号之间用点隔开 三级域名 二级域名 顶级域名各标号分别代表不同级别的域名 7 域名只是个逻辑概念 域名只是个逻辑概念 并不代表计算机所在的物理地点 变长的域名和使用有助记忆的字符串 是为了便于人来使用 而IP地址是定长的32位二进制数字则非常便于机器进行处理 域名中的 点 和点分十进制IP地址中的 点 并无一一对应的关系 点分十进制IP地址中一定是包含三个 点 但每一个域名中 点 的数目则不一定正好是三个 8 顶级域名TLD TopLevelDomain 1 国家顶级域名nTLD 如 cn表示中国 us表示美国 uk表示英国 等等 2 通用顶级域名gTLD 最早的顶级域名是 com 公司和企业 net 网络服务机构 org 非赢利性组织 edu 美国专用的教育机构 gov 美国专用的政府部门 mil 美国专用的军事部门 int 国际组织 由ICANN进行管理 9 顶级域名TLD 续 3 基础结构域名 infrastructuredomain 这种顶级域名只有一个 即arpa 用于反向域名解析 因此又称为反向域名 10 新增加了下列的通用顶级域名 aero 航空运输企业 biz 公司和企业 cat 加泰隆人的语言和文化团体 coop 合作团体 info 各种情况 jobs 人力资源管理者 mobi 移动产品与服务的用户和提供者 museum 博物馆 name 个人 pro 有证书的专业人员 travel 旅游业 因特网的域名空间 根 12 2 域名服务器 一个服务器所负责管辖的 或有权限的 范围叫做区 zone 各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区 但在一个区中的所有节点必须是能够连通的 每一个区设置相应的权限域名服务器 用来保存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射 DNS服务器的管辖范围不是以 域 为单位 而是以 区 为单位 区的不同划分方法举例 域 区 abc x u v w t y a 区 域 com edu org 根 区是 域 的子集 14 树状结构的DNS域名服务器 根域名服务器 org域名服务器 com域名服务器 edu域名服务器 域名服务器 abc公司有两个权限域名服务器 权限域名服务器 根域名服务器 顶级域名服务器 域名服务器 15 域名服务器有以下四种类型 根域名服务器顶级域名服务器权限域名服务器本地域名服务器 16 根域名服务器 最高层次的域名服务器 根域名服务器是最重要的域名服务器 所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址 不管是哪一个本地域名服务器 若要对因特网上任何一个域名进行解析 只要自己无法解析 就首先求助于根域名服务器 在因特网上共有13个不同IP地址的根域名服务器 它们的名字是用一个英文字母命名 从a一直到m 前13个字母 17 根域名服务器共有13套装置 不是13个机器 这些根域名服务器相应的域名分别是 到2006年底全世界已经安装了一百多个根域名服务器机器 分布在世界各地 这样做的目的是为了方便用户 使世界上大部分DNS域名服务器都能就近找到一个根域名服务器 举例 根域名服务器f的地点分布图 根域名服务器并不直接把域名直接转换成IP地址 根域名服务器把下一步应当找的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器 共40个机器 19 顶级域名服务器 即TLD服务器 这些域名服务器负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名 当收到DNS查询请求时 就给出相应的回答 可能是最后的结果 也可能是下一步应当找的域名服务器的IP地址 20 权限域名服务器 这就是前面已经讲过的负责一个区的域名服务器 当一个权限域名服务器还不能给出最后的查询回答时 就会告诉发出查询请求的DNS客户 下一步应当找哪一个权限域名服务器 21 本地域名服务器 本地域名服务器对域名系统非常重要 当一个主机发出DNS查询请求时 这个查询请求报文就发送给本地域名服务器 每一个因特网服务提供者ISP 或一个大学 甚至一个大学里的系 都可以拥有一个本地域名服务器 这种域名服务器有时也称为默认域名服务器 22 提高域名服务器的可靠性 DNS域名服务器都把数据复制到几个域名服务器来保存 其中的一个是主域名服务器 其他的是辅助域名服务器 当主域名服务器出故障时 辅助域名服务器可以保证DNS的查询工作不会中断 主域名服务器定期把数据复制到辅助域名服务器中 而更改数据只能在主域名服务器中进行 这样就保证了数据的一致性 23 域名的解析过程 主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询 如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名的IP地址 那么本地域名服务器就以DNS客户的身份 向其他根域名服务器继续发出查询请求报文 本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭代查询 当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代查询请求报文时 要么给出所要查询的IP地址 要么告诉本地域名服务器 你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询 然后让本地域名服务器进行后续的查询 24 本地域名服务器采用迭代查询 顶级域名服务器 权限域名服务 本地域名服务器 根域名服务器 迭代查询 递归查询 需要查找的IP地址 25 本地域名服务器采用递归查询 顶级域名服务器 权限域名服务 本地域名服务器 根域名服务器 递归查询 递归查询 需要查找的IP地址 26 名字的高速缓存 每个域名服务器都维护一个高速缓存 存放最近用过的名字以及从何处获得名字映射信息的记录 可大大减轻根域名服务器的负荷 使因特网上的DNS查询请求和回答报文的数量大为减少 为保持高速缓存中的内容正确 域名服务器应为每项内容设置计时器 并处理超过合理时间的项 例如 每个项目只存放两天 当权限域名服务器回答一个查询请求时 在响应中都指明绑定有效存在的时间值 增加此时间值可减少网络开销 而减少此时间值可提高域名转换的准确性 主机中也很需要高速缓存 27 运输层的功能 复用和分用应用层所有的应用进程都可以通过运输层再传送到IP层 这就是复用 运输层从IP层收到数据后必须交付给指明的应用进程 这就是分用 显然 给应用层的每个应用进程赋予一个非常明确的标志是至关重要的 网络标识管理之 运输层的端口 28 运输层的端口 在单个计算机中的进程是用进程标识符来标志的 在因特网环境下 运行在应用层的各种应用进程却不应当让计算机操作系统指派它的进程标识符 这是因为在因特网上使用的计算机的操作系统种类很多 而不同的操作系统又使用不同格式的进程标识符 为了使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信 就必须用统一的方法对TCP IP体系的应用进程进行标志 29 需要解决的问题 由于进程的创建和撤销都是动态的 发送方几乎无法识别其他机器上的进程 有时我们会改换接收报文的进程 但并不需要通知所有发送方 我们往往需要利用目的主机提供的功能来识别终点 而不需要知道实现这个功能的进程 30 端口号 protocolportnumber 简称为端口 port 解决这个问题的方法就是在运输层使用协议端口号 protocolportnumber 或通常简称为端口 port 虽然通信的终点是应用进程 但我们可以把端口想象是通信的终点 因为我们只要把要传送的报文交到目的主机的某一个合适的目的端口 剩下的工作 即最后交付目的进程 就由TCP来完成 31 软件端口与硬件端口 在协议栈层间的抽象的协议端口是软件端口 路由器或交换机上的端口是硬件端口 硬件端口是不同硬件设备进行交互的接口 而软件端口是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址 32 运输层的协议端口号 端口用一个16位端口号进行标志 端口号只具有本地意义 即端口号只是为了标志本计算机应用层中的各进程 在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的 33 由此可见 两个计算机中的进程要互相通信 不仅必须知道对方的IP地址 而且还要知道对方的端口号 因特网上的计算机通信是采用客户 服务器方式 两大类运输层的端口号 34 两大类运输层的端口号 服务器端使用的端口号熟知端口 数值一般为0 1023 登记端口号 数值为1024 49151 为没有熟知端口号的应用程序使用的 使用这个范围的端口号必须在IANA登记 以防止重复 客户端使用的端口号 数值为49152 65535 留给客户进程选择暂时使用 又叫短暂端口号 当服务器进程收到客户进程的报文时 就知道了客户进程所使用的动态端口号 通信结束后 这个端口号可供其他客户进程以后使用 35 我们把整个因特网看成为一个单一的 抽象的网络 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 InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers 进行分配 网络标识管理之 IP地址 36 IP地址的编址方法共经历三个历史阶段 分类的IP地址 这是最基本的编址方法 在1981年就通过了相应的标准协议 子网的划分 这是对最基本的编址方法的改进 其标准 RFC950 在1985年通过 构成超网 这是比较新的无分类编址方法 1993年提出后很快就得到推广应用 37 1 分类IP地址 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 两级的IP地址可以记为 IP地址 代表 定义为 38 net id24位 host id24位 net id16位 net id8位 IP地址中的网络号字段和主机号字段 0 A类地址 host id16位 B类地址 C类地址 0 1 1 D类地址 1110 多播地址 E类地址 保留为今后使用 1111 0 1 39 点分十进制记法 采用点分十进制记法则进一步提高可读性 128 11 3 31 12811331 将每8位的二进制数转换为十进制数 40 常用的三种类别的IP地址 IP地址的使用范围 网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数A126 27 2 112616 777 214B16 383 214 1 128 1191 25565 534C2 097 151 221 1 192 0 1223 255 255254 41 一般不使用的特殊IP地址 42 IP地址的一些重要特点 1 IP地址是一种分等级的地址结构 分两个等级的好处是 第一 IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号 而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配 这样就方便了IP地址的管理 第二 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组 而不考虑目的主机号 这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少 从而减小了路由表所占的存储空间 43 IP地址的一些重要特点 2 实际上IP地址是标志一个主机 或路由器 和一条链路的接口 当一个主机同时连接到两个网络上时 该主机就必须同时具有两个相应的IP地址 其网络号net id必须是不同的 这种主机称为多归属主机 multihomedhost 由于一个路由器至少应当连接到两个网络 这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络 因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址 44 IP地址的一些重要特点 3 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络 因此这些局域网都具有同样的网络号net id 4 所有分配到网络号net id的网络 范围很小的局域网 还是可能覆盖很大地理范围的广域网 都是平等的 45 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 46 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 47 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 48 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 49 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 50 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 51 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 52 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 两个路由器直接相连的接口处 可指明也可不指明IP地址 如指明IP地址 则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊 网络 现在常不指明IP地址 53 2 划分子网和构造超网 从两级IP地址到三级IP地址在ARPANET的早期 IP地址的设计确实不够合理 IP地址空间的利用率有时很低 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏 两级的IP地址不够灵活 54 从1985年起在IP地址中又增加了一个 子网号字段 使两级的IP地址变成为三级的IP地址 这种做法叫作划分子网 subnetting 划分子网已成为因特网的正式标准协议 三级的IP地址 55 划分子网纯属一个单位内部的事情 单位对外仍然表现为没有划分子网的网络 从主机号借用若干个位作为子网号subnet id 而主机号host id也就相应减少了若干个位 IP地址 4 2 划分子网的基本思路 56 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报 仍然是根据IP数据报的目的网络号net id 先找到连接在本单位网络上的路由器 然后此路由器在收到IP数据报后 再按目的网络号net id和子网号subnet id找到目的子网 最后就将IP数据报直接交付目的主机 划分子网的基本思路 续 57 145 13 3 10 145 13 3 11 145 13 3 101 145 13 7 34 145 13 7 35 145 13 7 56 145 13 21 23 145 13 21 9 145 13 21 8 所有到网络145 13 0 0的分组均到达此路由器 我的网络地址是145 13 0 0 R1 R3 R2 一个未划分子网的B类网络145 13 0 0 58 划分为三个子网后对外仍是一个网络 145 13 3 10 145 13 3 11 145 13 3 101 145 13 7 34 145 13 7 35 145 13 7 56 145 13 21 23 145 13 21 9 145 13 21 8 子网145 13 21 0 子网145 13 3 0 子网145 13 7 0 所有到达网络145 13 0 0的分组均到达此路由器 网络145 13 0 0 R1 R3 R2 59 当没有划分子网时 IP地址是两级结构 划分子网后IP地址就变成了三级结构 划分子网只是把IP地址的主机号host id这部分进行再划分 而不改变IP地址原来的网络号net id 划分子网后变成了三级结构 60 从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分 使用子网掩码 subnetmask 可以找出IP地址中的子网部分 子网掩码 61 IP地址的各字段和子网掩码 145 13 3 10 两级IP地址 子网号为3的网络的网络号 三级IP地址 主机号 子网掩码 net id host id 子网的网络地址 0 net id subnet id host id 145 13 145 13 3 3 10 62 IP地址 AND 子网掩码 网络地址 网络号net id 主机号host id 两级IP地址 网络号 三级IP地址 主机号 子网号 子网掩码 子网的网络地址 net id subnet id 0 逐位进行AND运算 63 111111111111111111111111 00000000 0000000000000000 1111111111111111 11111111 000000000000000000000000 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255 0 0 0 网络地址 B类地址 默认子网掩码255 255 0 0 网络地址 C类地址 默认子网掩码255 255 255 0 host id为全0 host id为全0 默认子网掩码 64 子网掩码是一个重要属性 子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性 路由器在和相邻路由器交换路由信息时 必须把自己所在网络 或子网 的子网掩码告诉相邻路由器 路由器的路由表中的每一个项目 除了要给出目的网络地址外 还必须同时给出该网络的子网掩码 若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络地址和两个子网掩码 65 141 14 01000000 111111111111111111000000 例 已知IP地址是141 14 72 24 子网掩码是255 255 192 0 试求网络地址 a 点分十进制表示的IP地址 c 子网掩码是255 255 192 0 00000000 141 14 72 24 141 14 64 0 0 01001000 141 14 24 b IP地址的第3字节是二进制 d IP地址与子网掩码逐位相与 e 网络地址 点分十进制表示 66 141 14 01000000 111111111111111111100000 例 在上例中 若子网掩码改为255 255 224 0 试求网络地址 讨论所得结果 a 点分十进制表示的IP地址 c 子网掩码是255 255 224 0 00000000 141 14 72 24 141 14 64 0 0 01001000 141 14 24 b IP地址的第3字节是二进制 d IP地址与子网掩码逐位相与 e 网络地址 点分十进制表示 不同的子网掩码得出相同的网络地址 但不同的掩码的效果是不同的 67 在不划分子网的两级IP地址下 从IP地址得出网络地址是个很简单的事 但在划分子网的情况下 从IP地址却不能唯一地得出网络地址来 这是因为网络地址取决于那个网络所采用的子网掩码 但数据报的首部并没有提供子网掩码的信息 因此分组转发的算法也必须做相应的改动 使用子网掩码的分组转发过程 68 在划分子网的情况下路由器转发分组的算法 1 从收到的分组的首部提取目的IP地址D 2 先用各网络的子网掩码和D逐位相 与 看是否和相应的网络地址匹配 若匹配 则将分组直接交付 否则就是间接交付 执行 3 3 若路由表中有目的地址为D的特定主机路由 则将分组传送给指明的下一跳路由器 否则 执行 4 4 对路由表中的每一行的子网掩码和D逐位相 与 若其结果与该行的目的网络地址匹配 则将分组传送给该行指明的下一跳路由器 否则 执行 5 5 若路由表中有一个默认路由 则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器 否则 执行 6 6 报告转发分组出错 69 128 30 33 1 0 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 例 已知互联网和路由器R1中的路由表 主机H1向H2发送分组 试讨论R1收到H1向H2发送的分组后查找路由表的过程 70 主机H1要发送分组给H2 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 要发送的分组的目的IP地址 128 30 33 138 请注意 H1并不知道H2连接在哪一个网络上 H1仅仅知道H2的IP地址是128 30 33 138 因此H1首先检查主机128 30 33 138是否连接在本网络上如果是 则直接交付 否则 就送交路由器R1 并逐项查找路由表 71 128 30 33 1 0 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 13 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 主机H1首先将本子网的子网掩码255 255 255 128与分组的IP地址128 30 33 138逐比特相 与 AND操作 255 255 255 128AND128 30 33 138的计算 255就是二进制的全1 因此255ANDxyz xyz 这里只需计算最后的128AND138即可 128 10000000138 10001010 逐比特AND操作后 10000000 128 H1的网络地址 72 因此H1必须把分组传送到路由器R1然后逐项查找路由表 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 73 路由器R1收到分组后就用路由表中第1个项目的子网掩码和128 30 33 138逐比特AND操作 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 255 255 255 128AND128 30 33 138 128 30 33 128不匹配 因为128 30 33 128与路由表中的128 30 33 0不一致 R1收到的分组的目的IP地址 128 30 33 138 不一致 74 路由器R1再用路由表中第2个项目的子网掩码和128 30 33 138逐比特AND操作 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 255 255 255 128AND128 30 33 138 128 30 33 128匹配 这表明子网2就是收到的分组所要寻找的目的网络 R1收到的分组的目的IP地址 128 30 33 138 75 划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难 然而在1992年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题 这就是 B类地址在1992年已分配了近一半 眼看就要在1994年3月全部分配完毕 因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长 从几千个增长到几万个 整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽 3 无分类编址CIDR 76 1987年 RFC1009就指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码 使用变长子网掩码VLSM VariableLengthSubnetMask 可进一步提高IP地址资源的利用率 在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法 它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR ClasslessInter DomainRouting IP编址问题的演进 77 CIDR消除了传统的A类 B类和C类地址以及划分子网的概念 因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间 CIDR使用各种长度的 网络前缀 network prefix 来代替分类地址中的网络号和子网号 IP地址从三级编址 使用子网掩码 又回到了两级编址 CIDR最主要的特点 78 无分类的两级编址的记法是 IP地址 CIDR还使用 斜线记法 slashnotation 它又称为CIDR记法 即在IP地址面加上一个斜线 然后写上网络前缀所占的位数 这个数值对应于三级编址中子网掩码中1的个数 CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成 CIDR地址块 无分类的两级编址 79 CIDR地址块 128 14 32 0 20表示的地址块共有212个地址 因为斜线后面的20是网络前缀的位数 所以这个地址的主机号是12位 这个地址块的起始地址是128 14 32 0 在不需要指出地址块的起始地址时 也可将这样的地址块简称为 20地址块 128 14 32 0 20地址块的最小地址 128 14 32 0128 14 32 0 20地址块的最大地址 128 14 47 255全0和全1的主机号地址一般不使用 80 128 14 32 0 20表示的地址 212个地址 1000000000001110001000000000000010000000000011100010000000000001100000000000111000100000000000101000000000001110001000000000001110000000000011100010000000000100100000000000111000100000000001011000000000001110001011111111101110000000000011100010111111111100100000000000111000101111111111011000000000001110001011111111111010000000000011100010111111111111 所有地址的20位前缀都是一样的 81 一个CIDR地址块可以表示很多地址 这种地址的聚合常称为路由聚合 它使得路由表中的一个项目可以表示很多个 例如上千个 原来传统分类地址的路由 路由聚合也称为构成超网 supernetting CIDR虽然不使用子网了 但仍然使用 掩码 这一名词 但不叫子网掩码 对于 20地址块 它的掩码是20个连续的1 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数 路由聚合 routeaggregation 82 CIDR记法的其他形式 10 0 0 0 10可简写为10 10 也就是把点分十进制中低位连续的0省略 10 0 0 0 10隐含地指出IP地址10 0 0 0的掩码是255 192 0 0 此掩码可表示为11111111110000000000000000000000 83 CIDR记法的其他形式 10 0 0 0 10可简写为10 10 也就是将点分十进制中低位连续的0省略 10 0 0 0 10相当于指出IP地址10 0 0 0的掩码是255 192 0 0 即11111111110000000000000000000000网络前缀的后面加一个星号 的表示方法如0000101000 在星号 之前是网络前缀 而星号 表示IP地址中的主机号 可以是任意值 84 构成超网 前缀长度不超过23位的CIDR地址块都包含了多个C类地址 这些C类地址合起来就构成了超网 CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂 网络前缀越短 其地址块所包含的地址数就越多 而在三级结构的IP地址中 划分子网是使网络前缀变长 85 CIDR地址块划分举例 因特网 206 0 68 0 22 206 0 64 0 18 ISP 大学X 一系 二系 三系 四系 206 0 71 128 26206 0 71 192 26 206 0 68 0 25206 0 68 128 25206 0 69 0 25206 0 69 128 25 206 0 70 0 26206 0 70 64 26206 0 70 128 26206 0 70 192 26 206 0 70 0 24 206 0 71 0 25 206 0 71 0 26206 0 71 64 26 206 0 71 128 25 206 0 68 0 23 单位地址块二进制表示地址数ISP206 0 64 0 1811001110 00000000 01 16384大学206 0 68 0 2211001110 00000000 010001 1024一系206 0 68 0 2311001110 00000000 0100010 512二系206 0 70 0 2411001110 00000000 01000110 256三系206 0 71 0 2511001110 00000000 01000111 0 128四系206 0 71 128 2511001110 00000