第1章 网络互连概述

第1章网络互连概述,学习目标,理解网络互连概念掌握TCP/IP模型及各层主要协议理解IPv4协议，掌握IPv4地址理解IPv6协议，掌握IPv6地址,网络互连概述,网络互连概述,从软件角度看，网络互连就是使用网际协议实现同构与异构网络之间的互联、互通与互操作。从硬件角度看，网络互连需要使用各种网络互连设备将多个同构或异构网络相互连接起来，形成规模更大的互连网络。常见的网络互连设备：物理层网络设备：中继器（repeater）和集线器（hub）数据链路层设备：网桥和交换机网络层设备：路由器等。,网络互连示例,ISO七层网络协议,TCP/IP模型,IPv4协议与地址,IPv4分组报头,IPv4协议是一个不可靠的、面向无连接的数据分组传输协议，是一个支持异构网络互连的网络层协议,IP地址,在TCP/IP网络中的每一台主机都须分配一个IP地址IP地址为32位二进制为了便于书写和记忆，将32位每8位一组分为四组，每组用十进制表示，组与组间用点号分隔开，这种表示方法叫点分十进制,192.5.34.11,IP地址,IPv4依赖于一个两层的编址方案，由网络标识和主机标识两部分组成。其中：网络标识（netID）用于标识该主机所在的网络，又称网络号；主机标识(hostID)则表示该主机在相应网络中的序号，又称主机号,Ip地址的分类,IPv4所定义的IP地址被分为A、B、C、D和E五类A、B、C三类地址被作为普通的主机地址D类地址用来提供网络组播服务或作为网络测试之用E类地址保留给实验和未来扩充使用,IP地址分类,IP地址分类,A类地址：最大网络数128个，每个网络可容纳的最大主机数目224-2个，适用于有大量主机的大型网络B类地址：最大网络数214个，每个网络可容纳的最大主机数目216-2个，适用于有中等规模主机的大型网络C类地址：最大网络数221个，每个网络可容纳的最大主机数目28-2个，适用于有少量主机的大型网络,IP地址的分类,练习,29、对于一个B类网络，可以分配_个主机地址。A1022B4094C32766D65534,A类网络是很大的网络，每个A类网络中可以有27个网络地址27、A210B212C220D224,保留IP地址,网络标识地址：也叫网络地址。主机号位为全“0”的IP地址被用作网络号。例如：102.0.0.0。定向广播地址：也称为直接广播。主机号位为全“1”的地址表示定向广播地址。例如：102.255.255.255。本地广播地址：本地广播地址用32位全“1”表示，即“255.255.255.255”。回送地址：也称测试地址。网络号为“127”、主机部分为任意值的地址被称为回送地址。最为常用的为“127.0.0.1”,私有IP,在IPv4的地址空间中，还保留了一部分被称为私有地址(privateaddress)的地址资源，它们供企业、公司或组织机构内部组建IP网络时使用所有以私有地址为目标地址的IP数据包都不能被路由至外面的因特网上以私有地址作为逻辑标识的主机若要访问外面的因特网，必须采用网络地址翻译(Networkaddresstranslation，简称NAT)或应用代理(proxy)方式。,提问,IpconfigIpconfig/allPing127.0.0.1Ping自己的IPPing网关Nslookup(exit)用PACKERTACER做三种环境用真机将两台机器连网，并设置共享建共享帐号、设置共享客户输入对方的IP,IP地址的规划,分析网络规模根据网络规模确定所需要的网络类别和每类网络的数量确定使用公用地址、私有地址还是两者混用根据可用的地址资源为每台主机指定IP地址并在主机上进行相应的配置,IP地址规划,例：每个网段上有30台主机，则需要使用多少IP地址,使用3个C类地址分析：每个C类地址有254个可用的IP地址.使用的IP地址数:3*30=90个空闲的IP地址数:3*（254-30）=672浪费的比例:672/（254*3）=88.19%,解决方案1,子网划分,子网划分(subnetworking)是指由网络管理员将一个给定的网络分为若干个更小的部分，这些被分出来的更小部分被称为子网(subnet)从原有IP地址的主机位中借出连续的高若干位作为子网络标识，于是IP地址从原来两层结构的“网络号主机号”形式变成了三层结构的“网络号子网络号主机号”形式,定长子网划分,为创建子网，需从原有IP地址的主机位中借出连续的若干高位作为子网的标识。确定从原主机位借多少位作为子网标识位时，需要考虑两个因素：子网的个数每个子网中能够容纳的最大主机数。,子网位以及可用的子网位,所能借的最大的子网位数,子网掩码(subnetmask),子网掩码(subnetmask)通常与IP地址配对出现，其功能是告知主机或者路由设备，一个给定IP地址的哪一部分代表网络号，哪一部分代表主机号子网掩码表示方法与IP地址一样所有与IP地址中的网络与子网络位部分对应的二进制位取值为“1”与IP地址中的主机位部分对应的位则取值为“0”在书写上我们还可以采用更加简单的“X.X.X.X/Y”方式来表示IP地址与子网掩码对。其中，每个“X”分别表示与IP地址中的一个8位组对应的十进制值，而“Y”表示子网掩码中与网络标识对应的位数,子网划分实例,每个网段的主机数均不超过14台，现企业申请到一个C类地址202.5.50.0，请进行子网划分,子网划分,子网数为3个，子网位3每个子网最大主机数14台，主机位4可以借3位，也可借4位为子网位,借位情况,假如借3位为子网位划分,IPv4地址危机及解决方案,解决方案,短期内：通过IPV4扩展来解决IP地址危机，常见方案：VLSM（VariableLengthSubnetMask，变长子网掩码）CIDR（无类别域间路由，ClasslessInter-DomainRouting）私有IPNAT转换(NetworkAddressTranslation,网络地址转换)长期：设计和部署一个新的Internet协议（即IPV6）,VLSM(可变长子网掩码),VLSM使得公司或组织能够在同一个网络地址空间内使用一个以上的子网掩码VLSM的做法实际上就是“子网再划分子网”，使得编码效率最大化在进行子网划分时，按子网的规模由大到小进行IP的分配子网号全0和全1均可用VLSM必须要求路由协议支持才行,VLSM,在进行VLSM划分子网时，为避免子网号地址重叠，在进行子网划分时按子网规模由大到小的顺序进行IP网络号的分配。如图所示，企业申请到一个C类地址“218.5.16.0/24”。使用VLSM对该企业网络进行IP分配过程。,对子网规模最大的总部进行IP分配,对子网规模次大的分公司进行IP分配,对子网规模第三大的办事处进行IP分配,对两个串行链路所在的子网进行IP分配,无类别域间路由,CIDR通过用子网掩码代替地址类别来判定IP地址的网络标识它可以把若干个类别规模较小的网络汇总成一个超网在具体运用CIDR时必须遵守下列两个规则：网络号的范围必须是2的幂次方，如2，4，8，16等。网络地址最好是连续的。,CIDR实例,企业A合并成超网“210.33.44.0/22”的过程,企业B合并成超网“210.33.40.0/22”的过程,网络提供商合并成超网“210.33.40.0/21”的过程,私有IP和NAT,私有地址将不可能被路由器路由到Internet上。包含私有地址的数据包想要在Internet上被路由，必须使用NAT，将其转换成公有IP地址。,代理服务器,常用的代理服务器实现方式有：Internet连接共享（ICS）SygateWingate等,IPv6协议与地址,IPv6分组,IPv6分组由IPv6报头、扩展报头和上层协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU）三部分构成,IPv6分组报头,IPv6地址组成,IPv6地址由64位前缀（也称为网络标识符）和64位接口标识（也称为主机标识）组成64位前缀又进一步分为全局路由前缀和子网标识符，通常全局路由前缀占48位和子网标识符占16位。接口标识通常根据物理地址（即MAC地址）自动生成，叫做EUI-64。,IPv6地址的表示,IPv6地址通常用冒号分隔的十六进制表示。即将IPv6地址每16位为一组，一共分为8组，每组之间用冒号分隔开为了方便书写，IPv6地址可以采用以下方法压缩IPv6地址：每组4个十六进制前导零（高位的零）可以省略。可以用双冒号“:”表示一组0或多组连续的0，但一个IPv6地址中双冒号只能出现一次。IPv6地址及其合法简写示例：2001:0003:0001:10AB:2003:0000:000B:0083可简写为2001:3:1:10AB:2003:B:83。FF01:0:0:0:0:0:0:000A”可简写为FF01:A。0:0:0:0:0:0:0:0可简写为:,IPv6地址分类,常见的IPv6地址及其前缀,:/128：未指定地址。即“0:0:0:0:0:0:0:0”，它只能为尚未获得正式IPv6地址的主机的源地址，未指定地址不能作为IPv6分组中的目的地址，也不能分配给网络接口。:1/128：环回地址。即“0:0:0:0:0:0:0:1”，也可表示为“:1”。类似于IPv4中的环回地址，它不能分配给网络接口。2001:/16：全球可聚合地址。全球可聚合地址由IANA按地域和ISP进行分配，是最常用的IPv6地址，属于单播地址。例如我们国家清华大学分配的IPv6地址为“2001:DA8:0200:/48”，北京大学分配的IPv6地址为“2001:DA8:0201:/48”。,常见的IPv6地址及其前缀,2002:/16：6-to-4过渡机制地址，用于6-to-4自动构造隧道技术的地址，属于单播地址。fe80:/