网络协议N04IP教材

复习ARP格式ARP缓存免费ARPRARP练习题：1.IP主机在检查确认它的ARP高速缓存是否存储了必需值之前，总是先广播ARP请求。正确还是错误？2.在通常情况下，下列哪种说法是错误的？

A.

高速缓冲区中的ARP表是由人工建立的。

B.

高速缓冲区中的ARP表是由主机自动建立的。

C.

高速缓冲区中的ARP表是动态的。D.

高速缓冲区中的ARP表保存了主机IP地址与物理地址的映射关系√复习3.ARP协议实现的功能是什么？4.免费ARP的特征是什么？5.ARP命令的作用是什么？6.RARP实现的功能是什么？

第四章IP：网际协议

引言

IP数据报格式

子网寻址

子网掩码

相关命令

本章小结4.1引言网络层协议的基本功能是通过由路由器连接的互联网络传输数据报。InternetProtocol（IP）是TCP/IP协议族中最核心的网络层协议，是一个无连接的协议。以“尽力而为”的方式在网络用户间传输数据报。TCP、UDP、ICMP和IGMP数据都是以IP数据报格式传输。

RFC791是IP的正式规范文件。4.1引言

目前普遍使用IP第4版本（IPv4）。Internet协议第6版本（IPv6）也开始了尝试应用。IP传输的两个特点：不可靠和无连接。不可靠(unreliable)：它不能保证IP数据报能成功到达目的地。任何要求的可靠性必须由上层来提供(如TCP)。无连接(connectionless)：IP并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。IP数据报可以不按发送顺序接收。4.1引言

IP在TCP/IP体系结构中的位置。Re4.2IP数据报格式IP数据报（datagram）是可变长度分组。IP数据报分成两部分，首部和数据，首部长度为20～60字节（无选项的情况下为20字节），包含有关路由选择和交付的重要信息。4.2IP数据报格式！问题：无选项的IP数据报，首部长度为多少？4表示IPv4，6表示IPv6。首部长度(HLEN)：表示IP首部的长度。因为IP首部支持选项，因此其长度可变。以4字节为单位计算。IPv4数据报的结构如下图！问题：收到的分组前八位是01000100，接收者丢弃这个分组，为什么？4.2IP数据报格式

区分服务：8位，IETF最近改变了8位字段的名称和解释，区分服务以前叫服务类型。前6位构成码点字段，使用两种不同方式：当最右边三位为0，最左边的三位为数据报优先级别。否则，这6位定义64种服务。分为三种类别，分别由下表指派机构确定其优先级。类别码点指派机构1XXXXX0Internet2XXXX11本地3XXXX01临时的或实验的4.2IP数据报格式总长度：16位，以字节计整个IP数据报长度(含IP首部)IP数据长度＝总长度－IP首部长度IP数据报最大总长度为65535字节，首部占20-60字节。IP数据长度最大为65515字节。问题：IP数据报中数据长度最大为多少？4.2IP数据报格式碎片和重新组装（标识、标志、分片偏移）

IP能将大数据报通过路由器自动分割成碎片，这样它就能跨越支持更小MTU的链接。但是这些碎片只有到达目的端传输层后才能被重新组装。当数据报被分割成碎片后，所有碎片给定相同的TTL值。如果它们通过网络的不同路径，到达目的端的TTL值会发生变化。但是当第一个碎片到达目的端后，目的端开始计数。所有碎片必须在该定时器到期之前到达，否则该碎片集合被认为是不完整和不可使用。4.2IP数据报格式标识：16位，标志从源主机发出的数据报。发送1份数据报后加1。当数据报分片时，所有分片具有相同的标识号。

标志：3位，位值分配如下表。分片偏移：13位，表明这个分片在整个数据报中的相对位置。即与原始数据报开始位置的偏移。位域定义值/解释0预留设置为01不分片位0=需要时可以分片;1=不能分片2还有分片位0=最后的分片;1=不是最后的分片4.2IP数据报格式生存时间(TimeToLive)：8位，表明数据报在通过互联网时具有的受限寿命。在源主机发送数据报时，存入一个值在这个字段，当数据报经过路由器时，字段的值被减1，当其值为0时，数据报被丢弃，并发送ICMP报文通知源主机。通常TTL为32、64、128。TTL字段的用途：①防止数据报在两个或多个路由器之间停留时间过长，并不会交付到目的主机。②源主机可以限制分组的行程。如源主机打算把分组限制在局域网的范围内，则可以把这个字段置1。当分组经过第一个路由器时，这个值就减为0，因此丢弃此数据报。4.2IP数据报格式协议：8位，定义使用IP层服务的高层协议。多种高层协议可以封装在IP数据报中，此字段指明IP数据报必须交付到的最终目的协议。数值协议1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF4.2IP数据报格式首部检验和字段：根据IP首部（不包含数据）计算检验和，提供IP数据报首部的错误检测。

源IP地址和目的IP地址：32位，IP传送数据的源地址和目的地址。4.2IP数据报格式任选项（长度可变）：以32位作为界限，必要时填充0，保证IP首部是32位的整数倍。它是一个可变长可选信息。这些选项很少被用，并非所有主机和路由器都支持这些选项。Re选项单字节多字节不严格的源路由严格的源路由记录路由时间戳无操作选项结束000000010000000010000011100010010000011101000100休息五分钟4.3子网寻址－子网的概念由于Internet的快速增长，IP地址空间不够用的矛盾越来越突出，解决方法：划分子网、构成超网。划分子网：把一个网络划分为更小的子网。每一个子网都有自己的子网地址。划分子网在本地网络上发生，而整个网络在外界看来还是一个IP网络。划分子网前划分子网后4.3子网寻址－划分子网现在所有主机都要求支持子网编址(RFC950)。划分子网前，IP地址由单纯一个网络号和一个主机号组成。划分子网后，IP地址把主机号再分成一个子网号和一个主机号。实际上划分子网就是从主机部分窃取位数给网络部分。划分子网前<

网络号>|<主机号>划分子网后<网络号>|<子网号><主机号>4.3子网寻址－划分子网子网号和主机号的组合通常称为本地地址或者IP地址的本地部分。划分子网以一种对远程网络透明的方式来实现。有子网的网络中的主机知道子网结构，其它网络上的主机不知道此子网结构，这样远程主机仍然把IP地址的本地部分看成是一个主机号。本地的系统管理员决定是否建立子网，负责将IP地址的本地部分划分成一个子网号和一个主机号。4.3子网寻址－划分子网例如，这里有一个B类网络地址（140.252），把它划分子网，在16bit源主机号中，将8bit用于子网号，8bit用于主机号。问题：这样划分允许有多少个子网，每个子网可以有多少台主机？IP地址的三部分中的每一部分为全0（网络地址）或者全1（广播地址），都保留为特殊地址。因此可以有28-2=254个子网，每个子网可以有28-2=254台主机。划分子网不要求以字节为划分界限。4.3子网寻址－超网由于A类、B类地址在初期大量分配，资源相当紧张，而一个C类地址只能容纳最多256台主机，不能满足需要。解决此问题的方法：构成超网。构成超网，就是把几个C类地址合并为一个更大的地址范围。即几个网络合并为一个超网。超网与子网类似，都是IP地址根据子网掩码被分为独立的网络地址和主机地址。4.3子网寻址－超网子网把大网络分成若干小网络，而超网是把一些小网络组合成一个大网络。子网是借用一部分主机位作为网络位，而超网是借用一部分网络位作为主机位，把多个连续的c类地址集聚在一起。问题：下面哪一组C类地址可以构成超网？198.47.32.0198.47.34.0198.47.36.0198.47.32.0198.47.33.0198.47.34.0198.47.32.0198.47.34.0198.47.35.0Re4.4子网掩码当网络没有划分子网时，网络掩码用来找出地址块的第一个地址（网络地址）。当划分子网时，网络掩码产生网络地址；子网掩码则产生子网地址。除IP地址以外，主机还需要知道有多少比特用于子网号及多少比特用于主机号。这在引导过程中通过子网掩码来确定。子网掩码是一个32bit的值，其中值为1的比特留给网络号和子网号，为0的比特留给主机号。

子网掩码：一个以全部都是1的模式隔开IP地址的网络部分的特殊位模式，简单的说就是一串1后面跟一串0。4.4子网掩码下图是一个B类地址的两种不同子网掩码格式。4.3子网寻址－划分子网实例分析：某公司C类地址210.10.10.0，需要12个子网，每个子网需要主机地址不超过10个。子网如何划分？解答：12＋2＝14，24＝16。这表示要求4位子网掩码。自上而下预留4位，创建11110000的子网掩码。该数字十进制表示为240，将C类地址的默认子网掩码从255.255.255.0扩展到255.255.255.240。计算每个子网的主机地址数量。24＝16，16-2=14。满足每个子网需要的主机地址不超过10个的要求。4.4子网掩码默认掩码和子网掩码默认掩码中1的个数固定,子网掩码中1的个数比默认掩码中1的个数多，超网掩码中1的个数比默认掩码中1的个数少。子网掩码、默认掩码和超网掩码的比较Re4.4相关命令网络配置命令

ipconfig和ifconfig：windows下用ipconfig命令显示存在的网络配置信息（IP地址，子网掩码，DNS）。unix系统下用ifconfig命令来检查系统上的网络硬件。Unix下的ifconfig命令要比ipconfig功能更强，可以配置网卡。命令：ipconfig显示网络配置ipconfig/all 显示所有网络设备配置情况ipconfig/renewipconfig/releaseRe本章小结熟练掌握IPv4数据报的首部各项内容。划分子网和超网子网掩码网络检测命令的使用实验3周五3-4节上实验。题目：网络层IPv4协议分析及命令使用时间：3月21日，周五3-4节内容：用分析软件捕获IPv4协议，进行分析。练习i