项目3IP地址与子网划分.ppt

学习情境二构建中型网络项目3IP地址与子网划分,项目1双机互连对等网络的组建,3.1项目提出,刘备创办的公司设有技术部、销售部、财务部等。目前，公司中的所有计算机相互之间可以访问。出于缩减网络流量、优化网络性能以及安全等方面的考虑，需要实现如下目标：同一部门内的计算机之间能相互访问，如技术部中的计算机能相互访问。不同部门之间的计算机不能相互访问，如技术部中的计算机不能访问销售部中的计算机。为此，刘备请诸葛亮来实现如上目标，而且要求不能增加额外的费用。,3.2项目分析,虽然为每个部门设置不同的网络号可实现如上目标，但这样会造成大量的IP地址浪费，也不便于网络管理。由于IPv4固有的不足，在IP地址紧缺的今天，可为整个公司设置一个网络号，再对这个网络号进行子网划分，使不同部门位于不同子网中。由于各个子网在逻辑上是独立的，因此，没有路由器的转发，子网之间的主机不能相互通信，尽管这些主机可能处于同一个物理网络中。,划分子网是通过设置子网掩码来实现的。由于不同子网分属于不同的广播域，划分子网可创建规模更小的广播域，缩减网络流量、优化网络性能。划分子网后，可利用ping命令测试子网内部和子网之间的连通性。,问题：有了MAC地址为什么还要发明IP地址,当初发明MAC地址是为了点到点通信使用的，也是为了唯一识别网卡硬件，因此采用的是基于设备制造商的地址分配方案，MAC地址是固化的，不好改动。但是随着网络规模的扩大，MAC地址的特性决定了它不能适用于广域网间高效的路由选择，必须有一套新的地址方案，于是基于网络拓扑结构的IP地址方案应运而生，这是一套端到端的地址方案，加上完整的TCP/IP协议，可以方便地对网络按区域进行管理和寻址。,问题：有了MAC地址为什么还要发明IP地址,当存在一个附加层的地址寻址时，设备更易于移动和维修。例如，如果一个以太网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的IP地址，而无须换一个新的网卡。,问题：有了MAC地址为什么还要发明IP地址,无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP（AddressResolutionProtocol：地址解析协议）负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。,IP地址和MAC地址的区别,对于网络上的某一设备，如一台计算机或一台路由器，其IP地址可变（但必须唯一），而MAC地址不可变。长度不同。IP地址为32位，MAC地址为48位。分配依据不同。IP地址的分配是基于网络拓朴，IP地址是分段的，也就是说不同的国家，不同的地区（准确的说是不同的服务器）各自拥有不同的IP地址段。MAC地址的分配是基于制造商。寻址协议层不同。IP地址应用于OSI第三层，即网络层，而MAC地址应用在OSI第二层，即数据链路层。数据链路层协议可以使数据从一个节点传递到相同链路的另一个节点上（通过MAC地址），而网络层协议使数据可以从一个网络传递到另一个网络上（ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络）。,ip地址等于国家+城市+分区+门牌号码+家庭成员编号。有点类似于邮政编码（如果给每个人都分配一个邮政编码的话）。MAC地址类似于身份证。,3.3.1IP协议与互联层服务,1、网际协议（InternetProtocol，IP）IP协议是网络层的主要协议，是Internet最基本、最重要的协议，负责将数据从一个网络结点传输到另一个结点。IP协议精确定义了IP数据报格式，并且对数据寻址和路由、数据报分片和重组、差错控制和处理等作出了具体规定。,3.3.1IP协议与互联层服务,IP中用到的分组叫IP数据包，由数据和数据包首部组成。数据包首部又包括源地址、目的地址和数据长度，这些信息是为了路由器和接收主机处理的方便而增加的。IP数据包在网络中的转发：每个网络结点（主机或路由器）都维护着一个路由表，它们根据分组首部中的目的IP地址查找出下一跳路由器的地址。,网络,网络,路由器,路由器,每个分组的首部都有IP地址信息,网络,路由器,根据目的IP地址查找路由表查出下一跳路由器的地址,根据目的IP地址查找路由表查出下一跳路由器的地址,网络,路由器,3.3.1IP协议与互联层服务,2.地址解析协议（AddressResolutionProtocol，ARP）和逆地址解析协议（ReverseAddressResolutionProtocol，RARP）物理地址：以太网物理地址采用48位二进制编码，可以用12个十六进制数表示一个物理地址，如00-12-4b-45-cc-88。物理地址又称MAC地址，是数据链路层地址（第二层地址）。物理地址通常由网络设备的生产厂家直接固化在网络接口卡的EPROM中，这个物理地址是全球唯一的。逻辑地址：IP协议规定的地址，即IP地址。,3.3.1IP协议与互联层服务,2.地址解析协议和逆地址解析协议局域网中的通信是依靠物理地址进行的，信息通过这个地址确定发送目的地，而在Internet中，目的地址由IP地址确定，二者之间没有直接的关系。因此需要通过ARP和RARP来进行二者之间的互换。ARP和RARP均通过广播消息的方法来实现二者之间的互换。RARP已经包含在DHCP协议中。,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主机H1,主机H2,路由器R1,硬件地址,路由器R2,HA2,IP1,IP2,局域网,局域网,局域网,3.3.1IP协议与互联层服务,3IP互联网的工作原理假设主机A发送数据到主机B。主机A的应用层形成的数据经传输层送往网络层处理；网络层将数据封装成IP数据报，并决定发送给最近的路由器；主机A把IP数据报利用以太网控制程序传送到路由器；路由器对数据报进行拆封和处理；如果仍需传输，再封装后利用网络层的广域网控制程序进行传输；经由通信子网传输到主机B。,3.3.1IP协议与互联层服务,4互联层所提供的服务不可靠的数据投递服务。IP不能证实发送的报文是否被正确接收，即不能保证数据报的可靠传递。面向无连接的传输服务。从源结点到目的结点的数据报可能经过不同的传输路径，而且在传输过程中数据报有可能丢失，也有可能正确到达。尽最大努力投递服务。IP数据报虽是面向无连接的不可靠服务，但IP并不随意丢弃数据报。只有系统资源用尽、接收数据错误或网络发生故障时，IP才被迫丢弃数据报。,3.3.1IP协议与互联层服务,5IP互联网的特点IP互联网隐藏了低层物理网络细节，为用户提供通用的、一致的网络服务。一个网络只要通过路由器与IP互联网中任意一个网络相连，就具有访问整个互联网的能力。信息可以跨网传输。网络中计算机使用统一的、全局的地址描述法。IP互联网平等对待互联网中的每一个网络。,3.3.2IP地址,1IP地址的表示方法根据TCP/IP协议，连接在Internet上的每个设备都必须有一个IP地址，它是一个32位的二进制数，每8个二进制位为一组，用一个十进制数来表示，即0255，每组之间用“.”隔开，这种表示方法称为“点分十进制”。,这就是“点分十进制”记法。我们从键盘上输入点分十进制的IP地址，计算机就把它转换为32位的二进制数字。,二进制与点分十进制,3.3.2IP地址,2、IP地址的结构IP地址包括网络地址和主机地址，如图3-1所示，这样做的目的是为了方便寻址。IP地址中的网络地址部分用于标明不同的网络，而主机地址部分用于标明每一个网络中的主机地址。网络号字段不能为全0或全1，网络号全0表示“本网络”，全1的网络号保留为本地软件环回测试用。主机号字段也不能为全0或全1，主机号全0表示“本主机”，全1表示“本网广播地址”。,3.3.2IP地址,3、IP地址的分类A类大型网。高8位代表网络号，后3个8位代表主机号，网络地址的最高位必须是0。十进制的第1组数值所表示的网络号范围为0127，由于0和127有特殊用途，因此，有效的地址范围是1126。每个A类网络可连接16777214(=224-2)台主机。,3.3.2IP地址,B类中型网。前2个8位代表网络号，后2个8位代表主机号，网络地址的最高位必须是10。十进制的第1组数值范围为128191。每个B类网络可连65534(=216-2)台主机。C类小型网。前3个8位代表网络号，低8位代表主机号，网络地址的最高位必须是110。十进制的第1组数值范围为192223。每个C类网络可连接254(=28-2)台主机。D类、E类为特殊地址。D类用于多播传送，十进制的第1组数值范围为224239。E类保留用于将来和实验使用，十进制的第1组数值范围为240247。注意：网络地址位数增多，则主机位数将减少，那么可以包含的网络数增多，但每个网络能容纳的主机数将减少。,3.3.2IP地址,3类IP地址的特点,3.3.2IP地址,4特殊IP地址网络地址：网络地址用于表示网络本身。具有正常的网络号部分，而主机号部分为全“0”的IP地址称为网络地址。如129.5.0.0就是一个B类网络地址。广播地址：广播地址用于向网络中的所有设备进行广播。具有正常的网络号部分，而主机号部分为全“1”(即255)的IP地址称为直接广播地址。如129.5.255.255就是一个B类的直接广播地址。32位全为“1”(即255.255.255.255)的IP地址称为有限广播地址，用于本网广播。,3.3.2IP地址,回送地址：网络地址不能以十进制的127作为开头，在地址中数字127保留给系统作诊断用，称为回送地址。如127.0.0.1用于回路测试。私有地址：只能在局域网中使用、不能在Internet上使用的IP地址称为私有IP地址。网络管理员在给本单位的网络分配网络号时，一般都采用私有地址，这样可以避免私有网络地址与合法的Internet地址发生冲突。私有地址的范围如下。A类：10.0.0.010.255.255.255，1个A类地址B类：172.16.0.0172.31.255.255，16个B类地址C类：192.168.0.0192.168.255.255，256个C类地址,小知识：怎样获得IP地址,IP地址是宝贵的网络资源IP地址的总数：232=4294967296个，接近43亿个。由于IP地址的总数有限，因此IP地址是非常宝贵的资源。需要使用大量IP地址的单位必须向有关机构进行申请。考虑到IP地址不久会用尽，因此现在已经对IP协议进行版本升级，即从现在的IPv4升级到新的版本IPv6。,个人用户怎样获得IP地址？向某个本地因特网服务提供者ISP注册申请，并按月交付费用。ISP(InternetServiceProvider)已经向有关机构申请到了批量的IP地址（相当于批发商）购买某个ISP的上网卡。,小知识：怎样获得IP地址,路由器,因特网服务提供者ISP（拥有批量的IP地址）,用户线,至因特网,调制解调器,用户PC机,ISP向用户PC机提供临时IP地址（以拨号上网为例）,调制解调器,市话交换机,ISP把IP地址临时租给用户使用,IP地址1,IP地址2,IP地址n,若同一时间拨号上网用户数超过ISP所能提供的IP地址数，则有部分用户将得不到IP地址。,中国的单位用户怎样获得IP地址？长期使用大量IP地址（例如，几千个）向中国互联网络信息中心CNNIC申请CNNIC的网址：长期使用少量IP地址向就近的本地因特网服务提供者ISP申请,小知识：怎样获得IP地址,3.3.3子网划分,1、子网：从1985年起，为了充分利用网络资源和合理地规划网络结构，IP地址由两级变为三级结构。改变的方法是在IP地址中增加“子网地址”字段，子网地址采取借用主机地址的若干位来实现，IP地址本身的长度不变，还是32位。这种利用网络技术在网络内部分出来的若干网络，称为子网。,3.3.3子网划分,2、子网掩码：在Internet中，为了快速确定IP地址中的网络号和主机号，以及判断两个IP地址是否属于同一网络，产生了子网掩码的概念。子网掩码也是32位的二进制数，由连续的1和连续的0组成，对应于网络地址和子网地址部分用“1”表示，主机地址部分用“0”表示。将子网掩码和IP地址逐位相“与”，就可以得到子网的网络地址。,3.3.3子网划分,3类IP地址的默认子网掩码,3.3.3子网划分,3.3.3子网划分,3、划分子网的方法：情况一：给出要划分子网的数目，求相应的子网号和每个子网对应的有效主机地址范围。A.确定要划分的网络中有多少个子网，将要划分的子网数目转换为2的m次方。B.根据确定的子网数目，从主机位高位借用m个位作为子网位。C.将子网位的代码置“1”，即可得到子网掩码。D.确定有效的子网数目，标识每一个子网的网络地址。E.确定每一个子网上所使用的有效主机地址的范围。,3.3.3子网划分,例：给C类网络211.168.10.0划分5个子网，因为22-2523-2,所以需要3位子网号，主机号为8-3=5位。子网掩码为255.255.255.224。每个子网可容纳25-2=30台主机。,3.3.3子网划分,情况二：给出划分的子网数目和每个子网容纳的主机数目，求符合条件的子网号和每个子网对应的有效主机地址范围。A.确定要划分的子网数目以及每个子网的主机数目。B.求出子网数目对应二进制数的位数N及主机数目对应二进制数的位数M。C.对该IP地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1(其余全置0)或后M位置0(其余全置1)即得出该IP地址划分子网后的子网掩码。D.确定有效的子网数目，标识每一个子网的网络地址。E.确定每一个子网上所使用的有效主机地址的范围。注意：如果给出了要划分的子网数目和每个子网容纳的主机数目，可能会得到子网占用一个范围内的主机位数均满足要求的情况，所以在实际工作中要根据一定原则来决定占用几位主机位。,3.3.3子网划分,例：对于B类网络135.41.0.0，需划分为20个能容纳200台主机的网络。求符合条件的子网号和每个子网对应的有效主机地址范围。因为24-22025-2，所以子网位至需占用5位主机位就可以划分成30个子网，可以满足划分成20个子网的要求。B类网络的子网掩码是255.255.0.0，转换为二进制为11111111.11111111.00000000.00000000，现在子网占用了5位主机位，根据子网掩码的定义，划分子网后的子网掩码为11111111.11111111.11111000.00000000，即255.255.248.0。子网中可用主机位还有11位，211=2048，去掉主机位全0和全1的情况，还有2048-2=2046个主机标识可以分配，完全满足能容纳200台主机的需求。按照上述方式划分子网，每个子网能容纳的主机数目远大于需求的主机数目，造成了IP地址资源的浪费。,3.3.3子网划分,为了更有效地利用资源，也可以根据子网所需主机数来划分子网。因为27-220028-2，所以保留8位主机位，每个子网可容纳的主机数为254（28-2），就可以满足需求，此时的子网掩码为255.255.255.0。由此可以看出，子网占用5-8位主机位时所得到的子网和主机数目都能满足需求。,3.3.3子网划分,4、确定网络地址和主机地址的方法：A.从一个IP地址提取网络地址的方法：用子网掩码与IP地址进行“逻辑与”运算。B.从一个IP地址提取主机地址的方法：子网掩码取反再与IP地址进行“逻辑与”运算。例：主机IP地址为202.113.224.68，子网掩码为255.255.255.240，确定它的网络号和主机号。202.113.224.01000100202.113.224.01000100&255.255.255.11110000&0.0.0.00001111=202.113.224.01000000=0.0.0.00000100=202.113.224.64=0.0.0.4,3.3.3子网划分,5划分子网时的注意事项在划分子网时，不仅要考虑目前需要，还应了解将来需要多少子网和主机。子网掩码使用较多的主机位，可以得到更多的子网，节约了IP地址资源，若将来需要更多子网时，不用再重新分配IP地址，但每个子网的主机数量有限；反之，子网掩码使用较少的主机位，每个子网的主机数量允许有更大的增长，但可用子网数量有限。一般来说，一个网络中的节点数太多，网络会因为广播通信而饱和。所以，网络中的主机数量的增长是有限的，也就是说，在条件允许的情况下，应将更多的主机位用于子网位。,3.3.3子网划分,6划分子网的优点划分子网具有以下优点：减少网络流量。提高网络性能。简化管理。易于扩大地理范围。,3.3.3子网划分,7、构建超网划分子网的应用，一定程度上缓解了IPv4地址数量不足的压力，但随着时间推移IP地址仍然面临着即将全面分配完毕的危险。于是在1993年，Internet的国际机构IETF（InternetEngineeringTaskForce，Internet工程部）推出了无分类编址方法CIDR（无类域间路由）。CIDR是IP地址使用方法的又一次革新，它消除了传统A、B、C类地址和划分子网的概念，可以更加有效地分配IPv4地址。CIDR把32位的IP地址划分成两个部分，前面的部分是“网络前缀（Network-Prefix）”，简称前缀，用来指明网络，后面的部分则用来指明主机。CIDR使IP地址从三级结构又回到了两级，但这是无分类的两级结构。如138.96.0.0/16表示B类网络138.96.0.0的子网掩码为255.255.0.0。,小知识：子网地址是否可以为全0或全1,不应该使用全0全1子网这个规定是很早以前留下来的，源于RFC950，而且从一开始RFC950也没有禁止使用全0和全1子网。后来在RFC1878中这个规定已经被废止了。,RFC950不提倡使用全0全1子网的原因,假设我们有一个网络：192.168.0.0/24，我们现在需要两个子网，那么按照RFC950，应该使用/26而不是/25，得到两个可以使用的子网192.168.0.64和192.168.0.128。对于192.168.0.0/24，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.255对于192.168.0.0/26，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.63对于192.168.0.64/26，网络地址是192.168.0.64，广播地址是192.168.0.127对于192.168.0.128/26，网络地址是192.168.0.128，广播地址是192.168.0.191对于192.168.0.192/26，网络地址是192.168.0.192，广播地址是192.168.0.255由上可见，对于第一个子网，网络地址和主网络的网络地址是重叠的，对于最后一个子网，广播地址和主网络的广播地址也是重叠的。在CIDR流行以前，这样的重叠将导致极大的混乱。比如，一个发往192.168.0.255的广播是发给主网络的还是子网的？这就是为什么在当时不建议使用全0和全1子网。在今天，CIDR已经非常普及了，所以一般不需要再考虑这个问题。,可以使用全0全1子网情况下的子网划分,例：假设一个网络地址为200.18.43.0，在网络中划分3个子网，确定子网的掩码、子网地址范围、子网内的主机地址范围。1.确定子网掩码200.18.43.0是一个C类地址，地址的前24位代表网络号，后8为代表主机号。要在网络中划分3个子网(21322），需要用主机位的前2位作为子网位，因此子网掩码就是11111111.11111111.11111111.1100000,换成点分十进制就是255.255.255.192。,可以使用全0全1子网情况下的子网划分,2、确定子网地址子网借用了第4个字节的前2位作为子网号，共可以产生4个子网号，见下表,我们选用前3个子网号,可以使用全0全1子网情况下的子网划分,3.确定子网内主机的有效地址范围主机地址位数是第4个字节的后6位，每个子网的间隔值为64，除去主机位“全0”和“全1”不用，各子网的有效地址如下：,3.3.4IP数据报格式,IP数据报分为两大部分：报文头和数据区，其中报文头仅仅是正确传输高层(即传输层)数据而增加的控制信息，数据区包括高层需要传输的数据。,3.3.4IP数据报格式,(1)版本。占4位，指IP协议版本号(一般是4，即IPv4)，不同IP版本规定的数据格式不同。(2)报头长度。占4位，指数据报报头的长度。给出了以4字节为单位的报头长度。IP数据报首部中，除数据可选项字段和填充字段外，其他各字段都是定长。各定长字段长度之和为20字节，因此报头长度字段最小值为5(即20个字节)。(3)服务类型。占8位，给出了数据报传递过程中对服务质量的请求，该请求通常由路由器处理。包括一个3位长度的优先级，4个标志位D(延迟)、T(吞吐量)、R(可靠性)和C(代价)，另外一位未用。,3.3.4IP数据报格式,(4)总长度。占16位，数据报的总长度，包括头部和数据，以字节为单位，最大为65536字节。(5)标识。占16位，源主机赋予IP数据报的标识符，目的主机利用此标识判断此分片属于哪个数据报，以便重组。(6)标志。占3位，告诉目的主机该数据报是否已经分片，是否是最后的分片。(7)片偏移。占13位，本片数据在初始IP数据报中的位置，以8字节为单位。(8)生存时间(TTL)。占8位，设计一个计数器，当计数器值为0时，数据报被删除，避免循环发送。,3.3.4IP数据报格式,(9)协议。占8位，指示传输层所采用的协议，如TCP、UDP等。(10)首部校验和。占16位，只校验数据报的报头，不包括数据部分。(11)IP地址。各占32位的源地址和目的地址分别表示数据报发送者和接收者的IP地址，在整个数据报传输过程中，此两字段的值一直保持不变。(12)可选字段(选项)。主要用于控制和测试两大目的。在使用选项的过程中，如果造成IP数据报的报头不是32位的整数倍，这时需要使用“填充”字段凑齐。,3.3.4IP数据报格式,IP选项主要有以下三个选项。源路由。指IP数据报穿越互联网所经过的路径是由源主机指定。包括严格路由选项和松散路由选项。严格路由选项规定IP数据报要经过路径上的每一个路由器，相邻的路由器之间不能有中间路由器，并经过的路由器的顺序不能改变。松散路由选项给出数据报必须要经过的路由器列表，并且要求按照列表中的顺序前进，但是，在途中也允许经过其他的路由器。记录路由。记录IP数据报从源主机到目的主机所经过的路径上各个路由器的IP地址。时间戳。记录IP数据报经过每一个路由器时的时间。,3.3.5IPv6协议,1IPv6的优点与IPv4相比，IPv6主要有以下的优点：超大的地址空间。IPv6将IP地址从32位增加到128位，所包含的地址数目高达21281040个地址。如果所有地址平均散布在整个地球表面，大约每平方米有1024个地址，远远超过了地球上的人数。更好的首部格式。IPv6采用了新的首部格式，将选项与基本首部分开，并将选项插入到首部与上层数据之间。首部具有固定的40字节的长度，简化和加速了路由选择的过程。增加了新的选项。IPv6有一些新的选项可以实现附加的功能。,3.3.5IPv6协议,允许扩充。留有充分的备用地址空间和选项空间，当有新的技术或应用需要时允许协议进行扩充。支持资源分配。在IPv6中删除了IPv4中的服务类型，但增加了流标记字段，可用来标识特定的用户数据流或通信量类型，以支持实时音频和视频等需实时通信的通信量。增加了安全性考虑。扩展了对认证、数据一致性和数据保密的支持。,3.3.5IPv6协议,2IPv6地址(1)IPv6的地址表示IPv6地址采用128位二进制数，其表示格式有：首选格式：按16位一组，每组转换为4位十六进制数，并用冒号隔开，称为“冒号十六进制”表示法。如：21DA:0000:0000:0000:02AA:000F:FE08:9C5A压缩表示：一组中的前导0可以不写；在有多个0连续出现时，可以用一对冒号取代，但只能取代一次。如上面地址可表示为：21DA:0:0:0:2AA:F:FE08:9C5A或21DA:2AA:F:FE08:9C5A内嵌IPv4地址的IPv6地址。为了从IPv4平稳过渡到IPv6，IPv6引入一种特殊的格式，即在IPv4地址前置96个0，保留十进制点分格式，如:192.168.0.1。,3.3.5IPv6协议,(2)IPv6掩码与无类域间路由(CIDR)类似，IPv6掩码采用前缀表示法，即表示成：IPv6地址/前缀长度，如21DA:2AA:F:FE08:9C5A/64。,3.3.5IPv6协议,(3)IPv6地址类型IPv6地址有3种类型，即单播、组播和任播。IPv6取消了广播类型。单播地址。单播地址是点对点通信时使用的地址，该地址仅标识一个接口。组播地址。组播地址(前8位均为“1”)表示主机组，它标识一组网络接口，发送给组播的分组必须交付到该组中的所有成员。,3.3.5IPv6协议,任播地址。任播地址也表示主机组，但它标识属于同一个系统的一组网络接口(通常属于不同的结点)，路由器会将目的地址是任播地址的数据包发送给距离本地路由器最近的一个网络接口。如移动用户上网就需要因地理位置的不同，而接入离用户距离最近的一个接收站，这样才可以使移动用户在地理位置上不受太多的限制。当一个单播地址被分配给多于1个的接口时，就属于任播地址。任播地址从单播地址中分配，使用单播地址的任何格式，从语法上任播地址与单播地址没有任何区别。,3.3.5IPv6协议,(4)特殊IPv6地址当所有128位都为“0”时(即0:0:0:0:0:0:0:0)，如果不知道主机自己的地址，在发送查询报文时用做源地址。注意该地址不能用做目的地址。当前127位为“0”，而第128位为“1”时(即0:0:0:0:0:0:0:1)，作为回送地址使用。当前96位为“0”，而最后32位为IPv4地址时，用做在IPv4向IPv6过渡期两者兼容时使用的内嵌IPv4地址的IPv6地址。,3.3.5IPv6协议,3IPv6的数据报格式IPv6的数据报由一个IPv6的基本报头、多个扩展报头和一个高层协议数据单元组成。基本报头长度为40个字节。一些可选的内容放在扩展报头中实现，此种设计方法可提高数据报的处理效率。IPv6数据报格式对IPv4不向下兼容。,3.3.5IPv6协议,3.3.5IPv6协议,IPv6数据报的主要字段有：(1)版本。占4位，取值为6，意思是IPv6协议。(2)通信流类别。占8位，表示IPv6的数据报类型或优先级，以提供区分服务。(3)流标签。占20位，用来标识这个IP数据报属于源节点和目标节点之间的一个特定数据报序列。流是指从某个源节点向目标节点发送的分组群中，源结点要求中间路由器作特殊处理的分组。(4)有效载荷长度。占16位，是指除基本报头外的数据，包含扩展报头和高层数据。,3.3.5IPv6协议,(5)下一个报头。占8位，如果存在扩展报头，该字段的值指明下一个扩展报头的类型；如果无扩展报头，该字段的值指明高层数据的类型，如TCP(6)、UDP(17)等。(6)跳数限制。占8位，指IP数据报丢弃之前可以被路由器转发的次数。(7)源地址。占128位，指发送方的IPv6地址。(8)目的地址。占128位，大多情况下，该字段为最终目的结点的IPv6地址，如果有路由扩展报头，目的地址可能为下一个转发路由器的IPv6地址。,3.3.5IPv6协议,(9)IPv6扩展报头。扩展报头是可选报头，紧接在基本报头之后，IPv6数据报可包含多个扩展报头，而且扩展报头的长度并不固定，IPv6扩展报头代替了IPv4报头中的选项字段。IPv6的基本报头为固定40字节长，一些可选报头信息由IPv6扩展报头实现。IPv6的基本报头中“下一个报头”字段指出第一个扩展报头类型。每个扩展报头中都包含“下一个报头”字段，用以指出后继扩展报头类型。最后一个扩展报头中的“下一个报头”字段指出高层协议的类型。,3.3.5IPv6协议,扩展报头包含的内容：逐跳选项报头。类型为0，由中间路由器处理的扩展报头。目的站选项报头。类型为60，用于携带由目的结点检查的信息。路由报头。类型为43，用来指出数据报从数据源到目的结点传输过程中，需要经过的一个或多个中间路由器。,3.3.5IPv6协议,分片报头。类型为44，IPv6对分片的处理类似于IPv4，该字段包括数据报标识符、段号和是否终止标识符。在IPv6中，只能由源主机对数据报进行分片，源主机对数据报分片后要加分片选项扩展头。认证报头。类型为51，用于携带通信双方进行认证所需的参数。封装安全有效载荷报头。类型为52，与认证报头结合使用，也可单独使用，用于携带通信双方进行认证和加密所需的参数。,3.3.5IPv6协议,4IPv6的地址自动配置无状态地址配置：128位的IPv6地址由64位前缀和64位网络接口标识符(网卡MAC地址，IPv6中IEEE已经将网卡MAC地址由48位改为64位)组成。如果主机与本地网络的主机通信，可以直接通信，这是因为它们处于同一网络中，有相同的64位前缀；如果与其他网络互联时，主机需要从网络中的路由器中获得该网络使用的网络前缀，然后与64位网络接口标识符结合形成有效的IPv6地址。,3.3.5IPv6协议,有状态地址配置：自动配置需要DHCPv6服务器的支持，主机向本地链接中所有DHCPv6服务器发多点广播“DHCP请求信息”，DHCPv6返回“DHCP应答消息”中分配的地址给请求主机，主机利用该地址作为自己的IPv6地址进行配置。,3.4项目实现,3.4.1任务1:IP地址与子网划分1任务目标正确配置IP地址和子网掩码。掌握子网划分的方法。,2项目所需设备准备装有WindowsXP操作系统的PC机5台。交换机1台。直通线5根。,3网络拓扑结构,4项目实施步骤(1)硬件连接如图3-5所示，将5条直通双绞线的两端分别插入每台计算机网卡的RJ-45接口和交换机的RJ-45接口中，检查网卡和交换机的相应指示灯是否亮起，判断网络是否正常连通。,(2)TCP/IP协议配置步骤1：配置PC1计算机的IP地址为192.168.1.10，子网掩码为255.255.255.0；配置PC2计算机的IP地址为192.168.1.20，子网掩码为255.255.255.0；配置PC3计算机的IP地址为192.168.1.30，子网掩码为255.255.255.0；配置PC4计算机的IP地址为192.168.1.40，子网掩码为255.255.255.0；配置PC5计算机的IP地址为192.168.1.50，子网掩码为255.255.255.0。,步骤2：在PC1、PC2、PC3、PC4、PC5之间用ping命令测试网络的连通性，测试结果填入表3-3。,(3)划分子网1步骤1：保持PC1、PC2、PC3三台计算机的IP地址不变，而将它们的子网掩码都修改为255.255.255.224。步骤2：在PC1、PC2、PC3之间用ping命令测试网络的连通性，测试结果填入表3-4。,(4)划分子网2步骤1：保持PC4、PC5二台计算机的IP地址不变，而将它们的子网掩码都修改为255.255.255.224。步骤2：在PC4、PC5之间用ping命令测试网络