计算机网络(第三版)蔡皖东-西安电子科技大学出版社第五章

1、1,2020/6/26,数据在互联网中的传送,2,2020/6/26,第五章 序言,多种异构网络互连后，面临诸多问题亟待解决： 不同的寻址方案 不同的最大分组长度 不同的网络接入机制 不同的超时控制 不同的差错恢复方法 不同的状态报告方法 不同的路由选择技术 不同的用户接入控制 不同的服务（面向连接服务和无连接服务） 不同的管理与控制方式,3,2020/6/26,第五章 序言,TCP/IP协议,4,2020/6/26,第五章 TCP/IP协议,第五章,5,2020/6/26,第五章主要内容,5.1 引言,5.2 网络接口层,5.3 网际层,5.5 应用层,5.4 传送层,6,2020/6/26

2、,TCP/IP是20世纪70年代末，美国为ARPANET制定的网络传输协议。TCP/IP协议因其简洁、实用而迅速得到了广泛的应用。它是当今技术最成熟、应用最广泛的网络传输协议。 TCP/IP是由一组通信协议所组成的协议集，包含了大量的协议。TCP和IP是其中最基本也是最重要的两个协议。 TCP/IP分为4层：网络接口层（网络访问层）、网际层（网络互联层）、传送层（主机-主机层）和应用层。,TCP/IP协议,7,2020/6/26,引言,OSI 与 TCP/IP体系结构的比较,8,2020/6/26,引言,9,2020/6/26,第五章主要内容,5.1 引言,5.2 网络接口层,5.3 网际层,

3、5.5 应用层,5.4 传送层,10,2020/6/26,网络接口层,负责对硬件的沟通，与 OSI 参考模型中的数据链路层和物理层对应，但是不包含具体的物理层和数据链路层协议，只规定了 TCP/IP 协议与各种物理网络之间的网络接口。 网络接口定义了一种接口规范，任何物理网络只要按照这个接口规范开发网络接口驱动程序，就能够与 TCP/IP 协议 集成起来。,11,2020/6/26,第五章主要内容,5.1 引言,5.2 网络接口层,5.3 网际层,5.5 应用层,5.4 传送层,12,2020/6/26,网际层,网际层的主要功能是实现互连网络环境下的端到端数据分组传输。与网络层功能一致。 网际

4、层主要包含以下四个协议，分别实现不同的功能： IP协议：提供数据分组传输、路由选择、寻址等功能，是整个TCP/IP协议集的核心，也是构成互联网的基础； 地址解析协议(ARP)和逆地址解析协议(RARP)：提供逻辑地址与物理地址之间的映射功能； 网际控制报文协议(ICMP)：提供网络控制和差错处理功能。,13,2020/6/26,IP协议,Internet Protocol (IP，互联网协议)是整个TCP/IP协议集的核心，也是构成互联网的基础。 IP协议根据其版本分为IPv4和IPv6协议。目前正在使用的主要是IPv4。 在互连网络中的寻址问题，由IP地址实现。,14,2020/6/26,I

5、P地址,在 TCP/IP 体系中，IP 地址是最基本的概念； 在互连网体系结构中，参与通信的各个节点(包括主机和路由器)都要预先分配一个惟一的逻辑地址作为标识符，并且使用该地址进行一切通信活动，该地址称为IP地址； 每台连接到Internet上的计算机，都由授权单位指定一个唯一的IP地址。,15,2020/6/26,IP地址,IP地址的编址方法，共经历了三个阶段： 分类的IP地址：最基本的编址方法； 子网的划分：对最基本编址方法的改进； 构成超网：比较新的无分类编址方法；,16,2020/6/26,IP地址,IP地址有二进制格式和十进制格式两种： IP地址的二进制表示方式为 4 组 8 位 2

6、 进制数，共有 32位。 十进制格式是由二进制翻译过去的，用十进制表示是为了便于使用和掌握。二进制格式中的每 8 位 1 组，用一个十进制数表示，每组数值在 0 255 之间，并用“.”进行分隔。,11001010 01110000 00000000 00100100,202.112.0.36,17,2020/6/26,分类的IP地址,分类的IP地址，就是将IP地址划分为若干个固定类： 每一类地址都由两个固定长度的字段组成： 其中第一个字段是网络号，它标志主机所连接到的网络。一个网络号在整个因特网范围内必须是唯一的； 第二个字段是主机号，它标志该主机或路由器。一个主机号在它前面的网络号所指明的

7、网络范围内必须是唯一的。 从IP地址的结构来看，IP地址并不仅仅指明一个主机，而且还指明了主机所连接到的网络。,18,2020/6/26,IP地址,分类的IP地址，分为A、B、C、D、E五类。 A、B、C类地址的一般格式为,其中，M为地址类别号，NET为网络地址，HOST为主机号。 地址类别不同，这三个参数在32位中所占的位数也不同。,19,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址

8、,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,20,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节,21,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A

9、类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节,22,2020/6/26,A类地址,在A类地址中，M字段占1位，即第0位为“0”，表示是A类地址，第17位表示网络地址，第831位表示主机地址。 它所能表示的地址范围为0.0.0.0127.255.255.255，可以表示27-2=126个A类网，每个A类网最多可以有224-2=16 777 214个主机地址。 A类地址通常用于超大型网络。,host-id

10、24 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,23,2020/6/26,A类地址,24,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节,25,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id

11、 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节,26,2020/6/26,B类地址,在B类地址中，M字段占2位，即第0、1位为“1 0”，表示是B类地址，第215位表示网络地址，第1631位表示主机地址。 它所能表示的地址范围为128.0.0.0191.255.255.255，可以表示214-2 = 16 382个B类网，每个B类网最多可以有216-2 = 65 534个主机地址。

12、B类地址通常用于大型网络。,net-id 16 bit,host-id 16 bit,B 类地址,0,1,27,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节,28,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit

13、,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节,29,2020/6/26,C类地址,在C类地址中，M字段占3位，即第0、1、2位为“1 1 0”，表示是C类地址，第323位表示网络地址，第2431位表示主机地址。 它所能表示的地址范围为192.0.0.0223.255.255.255，可以表示221-2 = 2 097 150个C类网，每个C类网最多可以有28-2 =

14、254个主机地址。 C类地址通常用于校园网或企业网。,net-id 24 bit,C 类地址,0,1,1,30,2020/6/26,A、B、C类地址,31,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,D 类地址是多播地址,32,2020/6/26,net-id 24 bit,host-id 24 bit,net-id

15、 16 bit,net-id 8 bit,0,A 类地址,host-id 16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,E 类地址保留为今后使用,33,2020/6/26,IP地址的分配,在Internet中，IP地址不是任意分配的，必须由国际组织统一分配，以保持IP地址的惟一性，避免IP地址冲突。有关的国际组织机构是： 国际网络信息中心(NIC) 负责分配A类IP地址，授权分配B类IP地址的组织自治区系统。,34,2020/6/26,IP地址的分配,分配B类IP地址的国际组织是

16、InterNIC、APNIC和ENIC。这三个自治区系统组织的分工是：ENIC负责欧洲地址的分配工作；InterNIC负责北美地区；而APNIC负责亚太地区。我国属于APNIC，由它来分配B类地址。例如，APNIC给中国CERNET分配了10个B类地址。 分配C类IP地址的组织是国家或地区网络的网络信息中心。 例如，CERNET的NIC设在清华大学，CERNET各地区的网管中心需向CERNET NIC申请分配C类地址。,35,2020/6/26,A、B、C类地址,36,2020/6/26,IP地址的重要特点,由于每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。因此IP 地址是一种分等级的地址结构。

17、分两个等级的好处是： 第一，方便管理： 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。,37,2020/6/26,IP地址的重要特点,第二，减小了路由表所占的存储空间： 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组而不必考虑目的主机号，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。 第三：快速寻址： 按照固定的整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来，实现快速寻址后转发。,38,2020/6/26,IP地

18、址的重要特点,实际上 IP 地址是标志“一个主机（或路由器）连接到一条链路上的接口号”。 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，其网络号必须是不同的。这种主机称为多接口主机。 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。,39,2020/6/26,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,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,2

19、22.1.2.4,222.1.2.,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,1、 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。,40,2020/6/26,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

20、.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,1、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。,41,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1

21、.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,1、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。,42,2020/6/26,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.

22、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,2、用网桥互连的网段仍然是一个网络，只有一个网络号。,43,2020/6/26,B,222.1.1.,2

23、22.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,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,3、路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址：每一个接口都有一个 不同网络号

24、的 IP 地址。,44,2020/6/26,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,3、路由器

25、总是具有两个或两个以上的 IP 地址：每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。,45,2020/6/26,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.

26、5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,3、路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址：每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。,46,2020/6/26,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,R2,2

27、22.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,4、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。,47,2020/6/26,划分子网,从两级 IP 地址到三级 IP 地址： 在 ARPANET 的早期，IP 地址的设计不够合理： IP 地址的利用率有时很低。 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。,48,2020/6/26,划分子网,从 198

28、5 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。 划分子网的基本思路如下： 一个拥有若干物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部的事情。这个单位对外仍然表现为没有划分子网的一个网络：优点。,49,2020/6/26,划分子网,划分子网的方法是：从主机号借用若干个比特作为子网号，而主机号也就相应减少了若干个比特，于是，两级IP地址在本单位内，就变成三级IP地址：网络号、子网号、主机号： 划分子网的结果是：通过划分子网，增加了子

29、网数，减少了每个子网上的主机数。,50,2020/6/26,划分子网,网络号 net-id,主机号 host-id,两级 IP 地址,网络号,net-id,host-id,三级 IP 地址,主机号,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网后 IP 地址就变成了三级结构。划分子网只是将 IP 地址的本地部分进行再划分，而不改变 IP 地址的因特网部分。,当没有划分子网时，IP 地址是两级结构，地址的网络号字段也就是 IP 地址的“因特网部分”，而主机号字段是 IP 地址的“本地部分”。,51,2020/6/26,IP地址的子网掩码,单纯从一个 IP数据报首部中的IP地址，并无法判断源

30、主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。 使用子网掩码(subnet mask)可以很方便地找出 IP 地址中的子网部分。 子网掩码是一种用来指明：一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网 以及 哪些位标识的是主机的 一种位掩码。 子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。,52,2020/6/26,子网掩码,子网掩码的表示方法,网络地址,主机地址,子网掩码的设定规则为： 子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。 同IP地址一样，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于

31、网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。,53,2020/6/26,(1) 无子网的表示法。 如果一个IP网络无子网，则将IP地址中的网络号字段各位全设为1，主机号字段各位全设为0，构成子网掩码，此为分类IP地址默认的子网掩码。 例如： IP地址：202.114.80.5 子网掩码：255.255.255.0 ？ 它表示该主机所处的网络，没有子网。,子网掩码的表示方法,54,2020/6/26,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

32、码 255.255.0.0,网络地址,C 类 地 址,默认子网掩码 255.255.255.0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,host-id 为全 0,host-id 为全 0,A 类、B 类和 C 类 IP 地址的默认子网掩码,55,2020/

33、6/26,(2) 有子网的表示法： 子网掩码中的网络号字段各位全为1，主机号字段中的子网号各位也全为1，而主机号各位全为0。例如： IP地址：202.114.80.5 (5为二进制的“00000101”) 子网掩码： 255.255.255.224 (224为二进制的“11100000”) 他表示该主机所处的网络有子网，用来表示子网的位数有 3 位，最多可表示 8 个子网；同时，该主机位于第0号子网。,子网掩码的表示方法,56,2020/6/26,子网掩码的作用,通过IP地址以及子网掩码，可以判断网络是否划分了子网：子网掩码中的主机号字段部分，是否有1。 IP地址：202.114.80.5 子

34、网掩码：255.255.255.0 IP地址：202.114.80.5 子网掩码：255.255.255.224 (224为二进制的“11100000”),57,2020/6/26,子网掩码的作用,通过IP地址以及子网掩码，可以判断不同的主机是否属于同一个子网：两个IP地址的子网号字段是否相同。 子网掩码：255.255.255.224 (224-“11100000”) IP地址：202.114.80.1 原主机号字段为00000001 IP地址：202.114.80.16 原主机号字段为00010000 IP地址：202.114.80.1 原主机号字段为00000001 IP地址：202.1

35、14.80.130 原主机号字段为10000010 处在子网中的主机的完整网络地址，该如何确定呢？,58,2020/6/26,(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,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网后 的网络地址,AND,59,2020/6/26,本次课主要内容,IP数据报格式、分段、与重装,网际控制报文协议ICMP,传送层协议概述,TCP协议,ARP协议与RARP协议,划分子网例题,IP地址与物理地址,60,2020/6/26,IP地址与子网掩码

36、例题一,例一：以IP地址为 166.166.0.0 的网段为例，划分4个子网，给出四个子网的网络地址。 分析： 根据已知IP，可以确定属于哪类网：B类网； B 类地址前 2 个比特规定为 10，网络号占 14 比特，后 16 比特用于确定主机号。由此可知，B 类地址范围为 128.0.0.0 至 191.255.255.255。因此，166.166.0.0 是 B 类 IP 地址中的一个。,61,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题一,确定用哪几位来分割子网： 因为需要划分四个子网，则可以利用 a.b.c.d 中 c 的前 2 位来划分：(因为 a. b 已经用于确定因特网部分网段号，

37、而子网号要紧随其后，c.d 为主机号，子网号从中划出。 ) 可得具体划分方法为：,62,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题一,c:,166.166.0.0,166.166.128.0,166.166.64.0,166.166.192.0,网络地址,166.166.0.0,63,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题一,本例思考：按照上述的子网划分方式，对应的子网掩码应为？ 分析： 原IP地址 a.b.c.d 划分出子网后，a.b 对应网络号，c 的前两位对应子网号，因此子网掩码应该通过如下方式表示： a 、b 位全为 1，c 的前两位为 1，其余为 0 故而，可得子网掩码为：2

38、55.255.192.0,64,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题一,习题1：已知某个网段的IP地址为166.166.0.0。子网掩码为255.255.192.0。判断如下IP地址是否属于这个网段，如果属于，指明具体的子网。 1. 166.166.92.23 2. 172.192.0.3,65,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题二,例二：单位分配到一个B类IP地址，其网络号为129.250.0.0.该单位有4000台机器，分布在16个不同的地点。现拟在每个地点建立一个子网，请分析 如选用子网掩码为 255.255.255.0 是否合适, 假设合适，试给每一个地点分配一个子网

39、号，并算出每个子网中，主机号的最小值和最大值。,66,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题二,分析解答： B 类地址中，前 2 个比特规定为 10，网络号占 14 比特，后16 比特用于确定主机号。 如果选用的子网掩码为 255.255.255.0，说明在后 16 比特中，用前 8 比特划分子网，最后 8 比特确定主机。则可划分的子网个数为 28=256 个；每个子网最多可以拥有 28-2=254 台主机。 题中指出，使用了 16 个子网，因此在这种子网掩码情况下，最大主机数可为 16254=4064 台。,67,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题二,分析解答 续： 题中说明

40、该单位有 4000 台机器，分配在不同的地点并建立 16 个不同的子网。但没有说明这 16 个不同的地点各拥有多少台机器。 如果是“平均”分配在 16 个子网中，则每个子网中的主机数为 4000/16=250 台，不超过每个子网 254 台最大主机数的约定，则选用这个子网掩码是可以的. 如果某个子网中的机器数超过了 254 台，则选择这样的子网掩码是不合适的。 如果该单位机器总数超过 4064 台，则选择这样的子网掩码肯定是不合适的。,68,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题二,分析解答 续： 下面为 16 个地点的子网，分配子网号： 16 个地点分配子网号码，可以选用的子网号为 1

41、29.250.x.0 其中 x可以是 015，1631，3247，4863，6479，8095，96111，112127，128143，144159，160175，176191，192207，208223，224239，240255。可以按这些分组，取其中一个分组设计子网，也可以任意选择其中的 16 个数为子网编号。 每个子网中，主机号的最小值为 1，最大值为 254。,69,2020/6/26,IP地址与子网掩码 例题二,习题2：单位分配到一个B类IP地址，其网络号为129.250.0.0.该单位有5000台机器，分布在16个不同的地点。现拟在每个地点建立一个子网，请分析 1、如果各地的主机

42、数，是接近平均分配的，请给出所有合适的子网掩码 2、如果希望划分子网后，各子网中的主机数尽量的多,请给出子网掩码。并算出在此情况下，每个子网中主机号的最小值和最大值。,70,2020/6/26,IP地址放在IP数据报的首部； 硬件地址放在MAC（介质访问控制）帧的首部。 在网络层和网络层以上，使用的是IP地址； 在物理层和数据链路层使用的是MAC地址。 当IP数据报放入数据链路层的MAC帧中后，整个IP数据报就成为MAC帧的数据，因此，在物理层和数据链路层看不到数据报的IP地址。,IP地址与硬件地址,00-00-C0-15-AD-18,71,2020/6/26,IP地址与硬件地址,TCP 报文

43、,IP 数据报,MAC 帧,应用层数据,首部,首部,尾部,首部,72,2020/6/26,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,通信的路径 H1经过 R1 转发再经过 R2 转发H2,查找路由表,查找路由表,73,2020/6/26,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,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,I

44、P 层上的互联网,MAC 帧,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 帧,MAC 帧,IP 数据报,从体系结构的层次上看数据的流动,74,2020/6/26,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,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的流动,MAC 帧,MAC 帧,MAC 帧,75,2020/

45、6/26,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,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,在链路上看 MAC 帧的流动,MAC 帧,MAC 帧,MAC 帧,76,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2

46、,IP 数据报,在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报 图中的 IP1IP2 表示从源地址 IP1 到目的地址 IP2 两个路由器的 IP 地址并不出现在 IP 数据报的首部中,MAC 帧,MAC 帧,MAC 帧,77,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择,MAC 帧,MAC 帧,MAC 帧,78,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA

47、2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,在具体的物理网络的链路层 只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报,MAC 帧,MAC 帧,MAC 帧,79,2020/6/26,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主机 H1,主机 H2,路由器 R1,IP 层上的互联网,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 数据报,互连在一起的网络的硬件体系各不相同。 但IP层抽象的互联网屏蔽了下层这些很复杂的细节。 在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用 统一的、抽象的 IP 地址 研

48、究主机和主机或主机和路由器之间的通信,MAC 帧,MAC 帧,MAC 帧,80,2020/6/26,ARP协议与RARP协议,81,2020/6/26,(逆)地址解析协议(R)ARP,IP 地址,物理地址,ARP,物理地址,IP 地址,RARP,82,2020/6/26,地址解析协议ARP,在实际网络的链路上传送数据帧时，必须使用硬件地址。 因此，需要根据IP地址，得到硬件地址。 而且，硬件地址有时候会发生改变，这就要求在使用时，保证获得最新的硬件地址。 上述需求，通过网际层ARP协议实现：ARP 协议解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址向硬件地址映射的问题。 ARP的高效实现，依赖

49、于ARP高速缓存：每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表还经常动态更新。,83,2020/6/26,地址解析协议ARP,ARP工作步骤： 当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。 如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。 如果在高速缓存中，查不到主机B的IP地址及硬件地址对应的信息，则主机A自动发送ARP请求分组，以便根据IP地址获取硬件地址。,84,20

50、20/6/26,A,Y,X,B,Z,主机 B 向 A 发送 ARP 响应分组,主机 A 广播发送 ARP 请求分组,ARP 请求,ARP 请求,ARP 请求,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址,我是 209.0.0.6 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,85,2020/6/26,ARP高速缓存

51、的作用,通过ARP高速缓存，可以减少网络上的通信量： 通过上述步骤，可以增加主机A的ARP高速缓存中所记录的，主机B的IP地址与硬件地址对应信息。 主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组。当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了。 如果不使用高速缓存 映射地址项目，设置了生存时间。,86,2020/6/26,IP数据报格式 分段、与重装,87,2020/6/26,数据报的分段,在许多物理网络中，如Etherne

52、t、Token-Ring等，都有最大帧长限制。 为了使较大的数据报能以适当的大小在物理网络上传输，IP协议首先要根据物理网络所允许的最大帧长，对上层协议提交的数据报进行长度检查。 IP协议会在必要时把数据报分成若干个段发送。 在看分段的影响前，先看下IP数据报的格式：,88,2020/6/26,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

53、据报,IP数据报格式,89,2020/6/26,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,IP数据报格式,90,2020/6/26,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

54、,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,IP数据报格式,91,2020/6/26,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,IP数据报格式,92,2020/6/26,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,IP数据报格式,93,2020/6/26,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,IP数据报格式,94,