第5章-IPv4技术.ppt

1、计算机网络高级教程,1,吴功宜 编著,“十一五”国家重点图书 计算机科学与技术学科前沿丛书计算机科学与技术学科研究生系列教材（中文版） 计算机网络 高级教程,计算机网络高级教程,2,第6章 IPv4协议,计算机网络高级教程,3,IP协议的研究与发展,计算机网络高级教程,4,IP协议涉及的主要内容,计算机网络高级教程,5,网络层与网络互联的基本概念,网络层基本概念 网络层主要任务： 通过路由选择算法，为分组通过通信子网选择一条适当的路径； 网络层使用数据链路层的服务，实现路由选择、拥塞控制与网络互联等基本功能，向传输层的端端传输连接提供服务。,计算机网络高级教程,6,使用IP分组屏蔽不同网络的帧

2、结构的差异,计算机网络高级教程,7,网络互联基本概念,互联网络： 利用网桥、路由器等 互联设备将两个及两 个以上的网络相互连 接起来的系统。,计算机网络高级教程,8,IP地址概念与划分地址新技术的研究过程,计算机网络高级教程,9,IP地址,IP地址的基本概念 大型的互连网络中需要有一个全局的地址系统，它能够给每一台主机或路由器的网络连接分配一个全局惟一的地址； TCP/IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址； IP v4中IP地址是一个32位的二进制地址； 网络中的每一个主机或路由器至少有一个IP地址； 在Internet中不允许有两个设备具有同样的IP地址； 如果一台主机或路由器连接到

3、两个或多个物理网络，那么它可以拥有两个或多个IP地址。,计算机网络高级教程,10,IP地址结构,IP地址采用分层结构； IP地址:网络号（net ID）+主机号（host ID）,计算机网络高级教程,11,发送分组的主机 源主机 源IP地址 接收分组的主机 目的主机 目的IP地址,计算机网络高级教程,12,6.2.2 IP地址的分类,IP地址长度为32位，点分十进制（dotted decimal）地址； 采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位，每个x的值为0255（例如 202.113.29.119）； 根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类； IP地址中的前5位用于标识IP地址的类别

4、： A类地址的第一位为0； B类地址的前两位为10； C类地址的前三位为110； D类地址的前四位为1110； E类地址的前五位为11110；,计算机网络高级教程,13,IP地址的分类,计算机网络高级教程,14,IP地址的二进制表示,用点分十进制表示 用二进制表示 129 81625 10000001 00001000 00010000 00011001 10 . 2. 0. 52 00001010 00000010 00000000 00110100 126. 0. 0. 0 01111110 00000000 00000000 00000000 192.255.255. 255 11000

5、000 11111111 11111111 11111111,计算机网络高级教程,15,子网掩码与子网地址空间的划分方法,子网与IP地址的三级层次结构,计算机网络高级教程,16,划分为3个 子网的结构,计算机网络高级教程,17,三级层次的IP地址是：网络号. 子网号. 主机号； 第一级网络号定义了网点的位置； 第二级子网号定义了物理子网； 第三级主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接；,计算机网络高级教程,18,子网掩码的概念,子网掩码表示方法：网络号与子网号置1，主机号置0。,计算机网络高级教程,19,掩码运算,二进制的IP地址与掩码按位进行“与” 运算的过程,计算机网络高级教程,20,子

6、网掩码运算,计算机网络高级教程,21,路由器用串行链路 互联的层次结构,计算机网络高级教程,22,无类域间路由CIDR技术,CIDR用区别于传统标准分类的IP地址与划分子网的概念的“网络前缀（network-prefix）”，代替“网络号+主机号”，形成新的无分类的二级地址结构； CIDR将网络前缀相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”； 地址聚合（address aggregation）和路由聚合（router aggregation）的能力。,计算机网络高级教程,23,无类域间路由CIDR及对应的掩码,计算机网络高级教程,24,专用IP地址与内部网络地址规划方法,计算机网络高级教程

7、,25,内 部 网 络 地 址 规 划 方 法,计算机网络高级教程,26,网络地址转换NAT技术,计算机网络高级教程,27,NAT工作原理示意图,计算机网络高级教程,28,IP协议,IP协议的特点 IP协议是一种不可靠、无连接的数据报传送服务协议 ； IP协议是点-点的网络层通信协议 ； IP协议向传输层屏蔽了物理网络的差异 ；,计算机网络高级教程,29,IP数据报结构,IP数据报结构,计算机网络高级教程,30,地址解析协议,计算机网络高级教程,31,地址解析方法的改进,采用高速缓存（caching）技术 软件改进技术 代理ARP技术,计算机网络高级教程,32,路由器的基本功能,路由器和网桥的

8、区别 网桥工作在数据链路层，而路由器工作在网络层; 网桥工作在数据链路层，由于传统局域网采取的是广播方式，因此容易产生“广播风暴”；路由器可以有效地将多个局域网的广播通信量相互隔离开来，使得互联的每一个局域网都是独立的子网。 路由器的主要功能 建立并维护路由表 提供网络间的分组转发功能,计算机网络高级教程,33,路由器,计算机网络高级教程,34,路由器的基本工作原理,互联网络协 议层次结构,计算机网络高级教程,35,路由器的结构,计算机网络高级教程,36,路由器结构,计算机网络高级教程,37,路由器结构,计算机网络高级教程,38,第三层交换机,第三层交换机本质上是一种高速的路由器； 第三层交换

9、机设计重点放在如何提高接收、处理和转发分组速度，减小传输延迟上，其功能是由硬件实现的，使用专用集成电路ASIC，而不是路由处理软件； 第三层交换机只能适用于特定网络层协议； 第三层交换机不如路由器灵活，容易控制和安全性好。,计算机网络高级教程,39,Internet控制报文协议,ICMP的作用与特点,计算机网络高级教程,40,ICMP的特点： ICMP本身是网络层的一个协议； ICMP差错报告采用路由器-源主机的模式，路由器在发现数据报传输出现错误时只向源主机报告差错原因； ICMP并不能保证所有的IP数据报都能够传输到目的主机； ICMP不能纠正差错，它只是报告差错。差错处理需要由高层协议去

10、完成。,计算机网络高级教程,41,ICMP报文类型,计算机网络高级教程,42,ICMP差错控制,ICMP差错报告报文： 目的站不可达 源站抑制、 超时 参数问题 改变路由,计算机网络高级教程,43,目的站不可到达 网络不可到达（net unreachable） 主机不可到达（host unreachable） 协议不可到达（protocol unreachable） 端口不可到达（port unreachable） 源路由选择不能完成（source route failed） 目的网络不可知（unknown destination network） 目的主机不可知（unknown destin

11、ation host）,计算机网络高级教程,44,IP组播与Internet组管理协议,IP组播的基本概念,计算机网络高级教程,45,Internet组管理协议,Internet组管理协议（Internet group management protocol，IGMP）是在组播环境下使用的协议； IGMP用来帮助组播路由器识别加入到一个组播组的成员主机； IGMP使用IP数据报传递其报文，它是IP协议的一个组成部分； 主机加入新的组播组需要向组播组的组播地址发送一个IGMP报文，本地的组播路由器收到IGMP报文后，将组成员关系转发给Internet上的其他组播路由器； 组成员关系是动态的，本地组播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还继续是组的成员。,计算机网络高级教程,46,组播路由器与IP组播中的隧道技术,组播路由器的作用是完成组播数据报的转发工作； 实现方法：一种是专用组播路由器，一种是在传统路由器上实现组播路由的功能； 当IP组播分组在传输的过