[工学]第四章 网络层.ppt

2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 1 第四章网络层 IP地址和物理 MAC 地址的关系传统IP地址 包括子网掩码 和无类域间路由 CIDR 简单路由协议原理 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 2 4 1网络层提供的两种服务 在计算机网络领域 网络层应该向运输层提供怎样的服务 面向连接 还是 无连接 曾引起了长期的争论 争论焦点的实质就是 在计算机通信中 可靠交付应当由谁来负责 是网络还是端系统 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 3 电信网的成功经验让网络负责可靠交付 面向连接的通信方式建立虚电路 VirtualCircuit 以保证双方通信所需的一切网络资源 如果再使用可靠传输的网络协议 就可使所发送的分组无差错按序到达终点 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 4 虚电路 virtualcircuit 在发送任何分组之前 首先在发送主机和目的主机之间建立一条逻辑连接 即在通信子网中确定一条用于本次传输数据用的结点序列 建立虚电路后 所有的分组都将按照循序依次被发送到目的主机 当所有的分组都发送之后 虚电路将被拆除 在虚电路方法中 每个分组无须进行路径选择 每个主机可以和另一个主机建立若干个虚电路 每个主机也可以同时和若干主机个建立虚电路 在虚电路之上进行差错控制和流量控制 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 5 虚电路与电路交换 虚电路面向连接的特性与电路交换一致通信具有三个阶段数据沿相同的路径传输虚电路仍然是分组交换技术以分组为单位存储转发逐站寻径 只是查表的时间较快虚电路标识号不一定与信道资源相关 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 6 虚电路实现 虚电路标识号 代表分组的路径 为每一个呼叫请求建立一个虚电路号 虚电路映射虚电路就是虚电路标识号序列分组 带上分配的虚电路号就可以较快地完成交换 2 4 5 1 3 2 4 1 3 3 5 1 虚电路表表项只需要保持当前的连接 规模小 查表速度快 data 5 3 1 2 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 7 虚电路是逻辑连接 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接 分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送 而并不是真正建立了一条物理连接 请注意 电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接 因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似 但并不完全一样 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 8 因特网采用的设计思路 网络层向上只提供简单灵活的 无连接的 尽最大努力交付的数据报服务 网络在发送分组时不需要先建立连接 每一个分组 即IP数据报 独立发送 与其前后的分组无关 不进行编号 网络层不提供服务质量的承诺 即所传送的分组可能出错 丢失 重复和失序 不按序到达终点 当然也不保证分组传送的时限 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 9 尽最大努力交付的好处 由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务 这就使网络中的路由器可以做得比较简单 而且价格低廉 与电信网的交换机相比较 如果主机 即端系统 中的进程之间的通信需要是可靠的 那么就由网络的主机中的运输层负责 包括差错处理 流量控制等 采用这种设计思路的好处是 网络的造价大大降低 运行方式灵活 能够适应多种应用 因特网能够发展到今日的规模 充分证明了当初采用这种设计思路的正确性 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 10 数据报 datagram 数据报交换 无连接的技术独立处理每一个分组分组可能沿不同路径传输每个分组带有自己的目的地址和序号被发出 由通信子网中的结点进行路由选择 在所有分组到达了目的主机后 再将各个分组按照序号编排起来 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 11 虚电路与数据报的比较 都是分组交换技术 以分组为单位 存储转发 逐站寻径虚电路交换 面向连接的技术通信过程 分为三个阶段在呼叫阶段建立虚电路分组沿相同的路径传输 虚电路在虚电路之上进行差错控制和流量控制数据报交换 无连接的技术独立处理每一个分组分组可能沿不同路径传输 虚电路方式节点寻径速度快数据报方式健壮性强 重新建立连接 重新开始 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 12 虚电路与数据报之间的权衡 路由器内存空间与带宽的权衡虚电路占用路由器中的表空间每个数据报都携带完整的目的 源地址 浪费带宽连接建立时间与地址查找时间的权衡虚电路需要在建立连接时花费时间数据报则在每次路由时过程复杂服务质量和健壮性的权衡虚电路方式很容易保证服务质量 适用于实时操作 但比较脆弱 通信线路的故障 对于虚电路而言有时是致命的 数据报不太容易保证服务质量 但是对于通信线路的故障 却很容易得到补偿 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 13 4 2 2分类的IP地址 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 14 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 4 1 代表 定义为 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 15 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 16 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 A类地址的网络号字段net id为1字节 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 17 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 B类地址的网络号字段net id为2字节 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 18 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 C类地址的网络号字段net id为3字节 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 19 net id24bit 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 A类地址的主机号字段host id为3字节 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 20 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 B类地址的主机号字段host id为2字节 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 21 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 C类地址的主机号字段host id为1字节 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 22 net id24位 host id24位 net id16bit 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 D类地址是多播地址 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 23 net id24位 host id24位 net id16bit 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 E类地址保留为今后使用 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 24 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 25 2 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 26 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 27 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 28 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 29 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 30 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 31 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 32 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 33 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 34 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 35 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 36 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 37 UsingIPAddress 本机的位置 本网络的类型 本机访问其他网络的出口 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 38 特殊IP地址 1 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 39 特殊IP地址 2 使用全 0 地址与动态主机配置服务器进行通信 网络号为 0 的IP地址被解释为 本 网络 若主机试图在本网内通信而又不知道网络号时 可以使用网络号为 0 的IP地址 但主机必须知道是哪一类网络 以确定网络号位数 及0的个数 主机号全为 1 的IP地址称为广播地址 即因特网上的某主机可以使用广播地址向因特网上的某个网络中的所有主机发送报文 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 40 特殊IP地址 3 广播功能的实现取决于物理网络 在以太网的广播与发送单个报文一样有效 但如果物理网络本身是采用点到点方式且在物理上不支持广播 要完成IP报文的广播就只能逐台主机传送 这种广播技术也称为直接广播 directedbroadcasting 在因特网上 任何一台主机均可向其它网络进行广播 但直接广播有一个特点 就是必须知道目的网络的网络号 当主机只需在本地网内部进行广播时 但又不知道本网的网络号时 该怎么办 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 41 特殊IP地址 4 IP协议规定 32比特全 1 的IP地址用于本网的广播地址 该地址称为有限广播地址 limitedbroadcasting 主机在启动过程中往往不知道本网的网络号 这时候若想向本网广播 只能采用有限广播技术 即使用有限广播地址 网络号为127的A类地址是一个保留地址 用于网络软件测试以及本机进程间通信 叫作回送地址 loopbackaddress 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 42 特殊的IP地址 总结 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 43 网络地址举例 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 44 直接广播地址举例 221 45 71 20 221 45 71 0 Usedbyaroutertosendamessagetoeveryhostonalocalnetwork Everyhost routerreceivesandprocessesthepacketwithadirectbroadcastaddress 221 45 71 64 221 45 71 126 目的IP地址 221 45 71 255主机id 255 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 45 有限广播地址举例 221 45 71 20 Usedbyahosttosendapackettoeveryhostonthesamenetwork However thepacketisblackedbyrouterstoconfinethepackettothelocalnetwork 221 45 71 64 221 45 71 126 目的IP地址 255 255 255 255 Routerblocksthelimitedbroadcastpacket 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 46 This Hoston This Network举例 221 45 71 126 Bootstratserver 源IP地址 0 0 0 0 AhostwhichdoesnotknowitsIPaddressusestheIPaddress0 0 0 0asthesourceaddressand255 255 255 255asthedestinationaddresstosendamessagetoabootstrapserver 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 47 SpecificHoston This network举例 221 45 71 20 221 45 71 64 221 45 71 126 221 45 71 12 目的IP地址 0 0 0 64 Usedbyarouterorhosttosendamessagetoaspecifichostonthesamenetwork 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 48 221 45 71 12 Example LoopbackAddress Process1 Process2 目的IP地址 127 x y z Apacketwithaloopbackaddresswillnotreachthenetwork TCPorUDP IP 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 49 私有地址 10 0 0 0 10 255 255 255172 16 0 0 172 31 255 255192 168 0 0 192 168 255 255 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 50 子网掩码 一个某类网络只给一个单位 浪费太大 当单位物理地域很大时 使用网桥效果不好 要使用路由器就必须在不同的网络中 划分子网更安全 划分子网其实就是资源的再分配 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 51 子网化技术 根据实际的需要来划分子网若不进行子网划分 则其子网掩码为默认值 此时子网掩码中 1 的长度就是网络号的长度 A类子网掩码默认值 255 0 0 0B类子网掩码默认值 255 255 0 0C类子网掩码默认值 255 255 255 0 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 52 子网化技术 划分子网的本质就是从网络的主机号里借用若干个比特作为子网号 subnet id 而主机号 host id 也就相应地减少了若干个比特 请注意 划分子网只是将IP地址的本地部分再划分 根据IP地址可以判断是A B C类中的哪一类 子网掩码指出子网号 subnet id 和主机号 host id 的分界线 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 53 子网掩码举例 Q 某网络子网掩码为0 xFFFFFFE0 IP地址为140 252 20 68 试计算其子网号和主机号 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 54 子网掩码举例 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 55 子网掩码举例 A 该IP为B类网络 故其默认子网掩码应为255 255 0 0 所以网络号为140 252 后面的11位是子网号 最后5位是主机号既 网络号为140 252 子网号为162 主机号为4 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 56 子网化技术 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 57 ASubnettedNetwork 141 14 22 8 141 14 22 9 141 14 22 64 141 14 2 20 141 14 2 21 141 14 2 105 141 14 7 96 141 14 7 45 141 14 7 44 Subnetwork Subnetwork Subnetwork Site141 14 0 0 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 58 子网的分层 定位站点 子网号 子网中的主机号 ThreestepsoftheroutingofanIPdatagram DeliverytothesiteDeliverytothesubnetworkDeliverytothehost 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 59 Masking Masking 是一种对IP地址进行再划分的技术不一定非要使用由mask的长度来决定网络号的长度 Mask A32 bitnumberThebit1correspondingtothebitofnetworkidinanIPaddress andthebit0correspondingtothebitofhostid 11001010011100110000110000000000 202 115 12 0 11111111111111111111111100000000 11111111111111111111111110000000 Mask 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 60 地址计算 Mask255 255 0 0 141 14 2 21 141 14 0 0 IPaddress Networkaddress Mask255 255 255 0 141 14 2 0 Mask255 255 255 0 202 115 12 34 202 115 12 0 IPaddress Networkaddress Mask255 255 255 224 202 115 12 32 Networkaddress IPaddress Mask Host address IPaddress Mask Addressrange Networkaddress Networkaddress 255 255 255 255 Mask 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 61 子网化的问题 如何划分子网划分了子网之后如何路由 Subnetting 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 62 例1 对A类网络进行子网划分 问题 给一个A类网络划分1000个子网 请确定子网掩码并配置每个子网 答案 Needforatleast1000subnetworksTheoretically weneedatleast1002subnetworkstoallowfortheall 1sandall 0ssubnetidsBecause29 1002 210 sotheminimumnumberofbitstobeallocatedforsubnettingshouldbe1032 8 10 14 sofourteenbitsarelefttodefinethehostids whichmeansthat16382computerscanbeattachedtoeachsubnetwork 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 63 11111111000000000000000000000000 例1的子网掩码 255 0 0 0 Mask Netid Hostid 未划分子网 255 255 192 0 Mask Netid Hostid 划分了子网之后 11111111111111111100000000000000 Subnetid 192D 1100000000000000B 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 64 例1的地址范围 X 0 64 0 X 0 64 1 X 0 127 254 X 0 127 255 第一个子网 X 0 128 0 X 0 128 1 X 0 191 254 X 0 191 255 第二个子网 X 255 128 0 X 255 128 1 X 255 191 254 X 255 191 255 第1022个子网 X 0 0 0X 0 0 1X 0 63 254X 0 63 255 X 255 192 0X 255 192 1X 255 255 254X 255 255 255 特殊地址 subnetidall0s 特殊地址 subnetidall1s 特殊地址 hostidall0s 特殊地址 hostidall1s 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 65 例1的子网 X 0 64 1 X 0 64 0 X 0 64 2 X 0 127 254 子网 X 255 128 1 X 255 128 0 X 255 128 2 X 255 191 254 子网 本站点X 0 0 0 去Internet的出口 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 66 例2 对B类网络进行子网划分 问题 给一个B类网络划分10个子网 请确定子网掩码并配置每个子网 答案 Needforatleast12subnetworksTheoretically weneedatleast14subnetworkstoallowfortheall 1sandall 0ssubnetidsBecause23 14 24 sotheminimumnumberofbitstobeallocatedforsubnettingshouldbe432 16 4 12 sotwelvebitsarelefttodefinethehostids whichmeansthat4094computerscanbeattachedtoeachsubnetwork 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 67 11111111111111110000000000000000 例2的子网掩码 255 255 0 0 Mask Netid Hostid 未划分子网 255 255 240 0 Mask Netid Hostid 划分了子网之后 Subnetid 240D 1111000000000000B 11111111111111111111000000000000 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 68 例2的地址范围 X Y 16 0 X Y 16 1 X Y 31 254 X Y 31 255 第一个子网 X Y 32 0 X Y 32 1 X Y 47 254 X Y 47 255 第二个子网 X Y 224 0 X Y 224 1 X Y 239 254 X Y 239 255 第14个子网 X Y 0 0X Y 0 1X Y 15 254X Y 15 255 X Y 240 0X Y 240 1X Y 255 254X Y 255 255 特殊地址 subnetidall0s 特殊地址 subnetidall1s 特殊地址 hostidall0s 特殊地址 hostidall1s 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 69 例2的子网 X Y 16 1 X Y 16 2 X Y 31 254 子网 X Y 224 1 X Y 224 2 X Y 239 254 子网 本站点X Y 0 0 去Internet的出口 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 70 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 71 ARPOperation SystemA SystemB Request Request Request Request I mlookingforthephysicaladdressofanodewhoseIPaddressis 202 115 12 34 Reply Iamthenodeyouarelookingforandmyphysicaladdressis 00055D061418 SystemAhasapacketthatshouldbedeliveredtosystemBwithIPaddress202 115 12 34AusestheservicesofARPbyaskingtheARPprotocoltosendabroadcastARPrequestpackettoaskforthephysicaladdressofasystemwhoseIPaddressis202 115 12 34Thispacketisreceivedbyeverysystemonthephysicalnetwork butonlyBwillansweritBsendsanARPreplypacketthatincludesitsphysicaladdresstoA ARPrequestisbroadcast ARPreplyisunicast 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 72 StepsInvolvedinARPOperation ARPprocess ThesenderknowstheIPaddressofthetargetIPasksARPtocreatearequestARPmessage Thetargetphysicaladdressfieldisfilledwith0sThemessageispassedtothedatalinklayerwhereitisencapsulatedinaframe Sourceaddress thephysicaladdressofthesender destinationaddress thephysicalbroadcastaddressEveryhostorrouterreceivestheframe ThetargetmachinerecognizestheIPaddressanddropthepacketThetargetmachinereplieswithanARPmessagecontainsitsphysicaladdress ThemessageisunicastThesenderreceivesthereplymessage ItnowknowsthephysicaladdressofthetargetmachineTheIPdatagram whichcarriesdataforthetargetmachine isnowencapsulatedinaframeandisunicasttothedestination 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 73 ARPPacket 000108000604000200055D061418CA730C22009027A79841CA730C3E 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 74 ARPRequestPacket 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 75 ARPReplyPacket 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 76 FourCasesUsingARP 1 Sender Case1 Ahosthasapackettosendtoanotherhostonthesamenetwork Receiver TargetIPaddress DestinationaddressintheIPdatagram Host Host 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 77 FourCasesUsingARP 2 Sender Case2 Ahostwantstosendapackettoanotherhostonanothernetwork Receiver TargetIPaddress IPaddressofthedefaultrouter Host Router 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 78 FourCasesUsingARP 3 Sender Case3 Arouterreceivesapackettobesenttoahostonanothernetwork Receiver TargetIPaddress IPaddressoftheappropriaterouter Router Router 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 79 FourCasesUsingARP 4 Sender Case4 Arouterreceivesapackettobesenttoahostonthesamenetwork Receiver TargetIPaddress DestinationaddressintheIPdatagram Host Router 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 80 IPAddressCheating HostA HostB Router HostAcheats soallthepacketsroutedtotherouterfromhostBredirecttohostA 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 81 StaticAddressBinding StaticaddressbindingdeclinesIPaddresscheatingARPmaintainsthesestaticentriesuntilthey reupdatedbytheadministrator 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 82 DenialofInvalidUser Networkaccessesfromthesetwohostsaredeniedbytherouter 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 83 4 2 5IP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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 84 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 85 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 86 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 87 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 1 IP数据报首部的固定部分中的各字段 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 88 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 89 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 90 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 91 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 92 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 MoreFragment 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 Don tFragment 只有当DF 0时才允许分片 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 93 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 2020 2 15 第四章网络层 网络工程系董刚4 94 首部 0 4 8