思科学习——IP地址简介.ppt

1、第3章 IP地址简介,课时数：2.5课时,网络基础与综合布缆,教师自我介绍,教师姓名： (请进行自我介绍 ),字体黑体、字号24、色白,字体华文中宋、字号根据内容20-32均可、色黑,课程介绍,本课程主要介绍了计算机网络的基本职业技能：网络体系结构、IP地址、局域网交换路由基础、广域网接入与综合布线的六大子系统等方面的知识, 以应用为目标，具有较强的实践性。,课程安排,IP地址简介 1课时 IP编址 VLSM的规划 CIDR路由汇聚的原理 IPV6编址 ARP、ICMP的工作原理和工作过程,学习对象,希望了解计算机网络、路由与交换技术及综合布线方面知识的学生、专业人士等,学习目标,在完成本单元

2、的学习后，您将能够： 掌握IP v4 地址的划分标准及地址掩码的作用 掌握子网划分 理解VLSM与CIDR的用途 了解IPV6地址格式和类型 掌握代理ARP的工作过程 掌握ICMP协议,目录大纲,IP编址 VLSM的规划 CIDR路由汇聚的原理 IPV6编址 ARP、ICMP的工作原理和工作过程,IP地址介绍,为了实现Internet上不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个不与其它计算机重复的地址，IP地址就是可以唯一标识主机的地址。 IP地址是一个网络编码，它即可以是一个 主机（服务器、客户机）的地址，也可以是路由器一个端口的地址。即IP地址确定的是网络中的一个连接。 IP地址是数字型

3、的，32位(32bit)，由4个 8位的二进制数组成，每8位之间用圆点隔开。由于二进制数不利于记忆，通常转换成十进制数表示，其取值范围为0255。,1 IP编址,IP地址介绍,IP地址由32Bit组成 点分十进制法将原有32Bit，分为每8Bit一组，每组间用“.”连接，并将每组二进制数转换成10进制数来记忆,1 IP编址,唯一的地址可以在两个终端工作站之间互相通信 路由器缺省依赖于IP包中的目的地址进行选路操作. 如果做路由策略,可以依赖源地址进行路由选路.,IP地址示例,1 IP编址,二进制它能按照需要的地址数目来分配地址段,最大化发挥地址的功效.缺点是:使得路由表变大,消耗硬件资源. V

4、LSM的原理是:根据实际中需要的网络数,从主机位借用一定的位数变为子网位.但到底借用多少位,要从网络数和一个网络内需要的主机数两个角度考虑,否则就会“顾此失彼”. 上图是说明VLSM的示例.,2 VLSM的规划管理,计算VLSM,2 VLSM的规划管理,子网划分的捷径,你所选择的子网掩码将会产生多少个子网? 2 的x 次方(x 代表网络位,即2 进制为1 的部分) 每个子网能有多少主机? 2 的y 次方-2(y 代表主机位,即2 进制为0 的部分) 计算Weight(权重值):从主机位借用的最后一位所对应的十进制数值.然后,把当前网络的掩码位变为子网位,得出第一个子网;然后加权重值,得出第二个

5、子网;第二个子网再加权重值得出第三个子网,依次类推. 每个子网的广播地址是:广播地址=下个子网号-1 每个子网的有效主机分别是:忽略子网内全为0 和全为1 的地址剩下的就是有效主机地址. 最后有效1 个主机地址=下个子网号-2(即广播地址-1),2 VLSM的规划管理,子网划分实例一,C 类地址例子:网络地址192.168.10.0;子网掩码 255.255.255.192(/26) 1.子网数=2的2次方=4 2.主机数=2 的6 次方-2=62 3. 计算权重值:第26位的十进制权重值为64.因此子网为192.168.10.0/26 ; 192.168.10.64/26; 192.168.

6、10.128/26; 192.168.10.192/26 4.广播地址:下个子网-1.所以2 个子网的广播地址分别是192.168.10.63,192.168.10.127依次类推. 5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是192.168.10.1 到192.168.10.62;第二个是192.168.10.65 到192.168.10.126,依次类推,2 VLSM的规划管理,子网划分实例二,B 类地址例子:网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.192.0(/18) 1.子网数=2的2次方=4 2.主机数=2 的14 次方-2=16382 3.权重值位:第18位的十进制权

7、重值为64.所以第一个子网为172.16.0.0/18,最后1 个为172.16.192.0/18 4.广播地址:下个子网-1.所以2 个子网的广播地址分别是172.16.63.255 和172.16.255.255 5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是172.16.0.1 到172.16.63.254;第二个是172.16.64.1 到172.16.127.254;依次类推,2 VLSM的规划管理,一个实际的VLSM 范例:,2 VLSM的规划管理,什么是CIDR,CIDR和VLSM都是为打破传统的以类(class)为标准的地址划分方法,缓解IP地址紧缺而出现的 CIDR可以看成是VL

8、SM的逆过程,也可以叫做手工路由汇总或超网汇总. 路由汇总使得多个IP地址集看上去就像是一个地址集从而减少了在路由器中的路由条目;减轻了CPU和内存的负载;提供更为有效的路由服务;加快了网络收敛的速度;减少了路由翻动的可能性. CIDR不被RIPV1和IGRP支持,因为这两个路由协议只支持自动汇总,并且在传递路由消息时不传递子网掩码,而CIDR全指子网掩码活着.,3 CIDR路由汇聚原理,汇总的实例,从实例我们能看出,CIDR就是比较多少个高位的网络位是相同的.然后把这条汇总路由 通过路由协议发布出去,大大减少了路由条目的数量.但汇总时要注意,千万不能和其他 网络产生交集,否则就会产生路由黑洞

9、,切记!,3 CIDR路由汇聚原理,CIDR需要考虑的因素,多个IP地址必须有相同的高位.也就是说汇总是从前向后的方向,不能相反. 路由协议实施CIDR汇总时,会自动在路由表中产生一个指向NULL0的静态汇总路由,但你不用担心分组被扔到垃圾桶中,因为路由协议会依赖路由表中的最长掩码进行匹配,而汇总正是对路由表中具体路由的汇总,只要更具体的路由存在就不会丢弃;如果路由表中的具体路由全都不存在了,那么汇总路由也随之不复存在.所以,汇总路由依赖于具体路由的存在而存在. 要求路由协议必须能承载子网掩码.早期的距离矢量路由协议是不支持的,要注意.,3 CIDR路由汇聚原理,一个不连续的网络环境下的路由汇

10、总,RIPv1和IGRP在不同的网络边界自动汇总,不具备在不同网络边界通告子网的能力,因为他们在路由更新中不传递子网掩码,因此,如果网络运行这两种路由协议要求网络必须是连续的,否则就会如上图产生路由黑洞. OSPF, EIGRP和RIPv2 具备通告子网的能力,因此它们可以支持不连续的网络.,3 CIDR路由汇聚原理,目前，可用的IPv4地址有大约13.0亿个,IPv4 and IPv6,4 IPv6编址简介,网络日趋流行 截至到2005年11月，大约有9.73亿名internet用户 网络的日趋流行及平民化需要更大的地址空间 移动用户要求使用IP地址 PDA, 画板, 笔记本等 截至到200

11、4年，这样的设备大约有两千万台 移动电话 其数量已超过10亿台 运输设备 预计，支持IP的汽车数量将达到10亿量 飞机上的Internet接入设备 消费电子设备 Sony 公司规定从2005开始，所有产品支持IPV6 数以亿记的家用产品需要配置IP地址,更大地址空间需求,4 IPv6编址简介,更大的地址空间: 改善了全球可达性和灵活性 能够在路由选择表中聚合通告的前缀 更容易连接到多家ISP 自动配置链路层地址 即插即用功能 无需进行地址转换 简化了重新编址和修改地址的机制 移动性和安全性更好: 可在不中断网络连接的情况下在网络中移动 IPV6要求必须使用IPsec,更简单的报头: 路由选择效

12、率高 提高性能和转发速率 没有广播 不需要处理校验和 报头扩展机制更简单 流标签 过度方式丰富多彩: 双栈 6to4 和 manual tunnels 地址翻译,IPv6 的特点,4 IPv6编址简介,格式： x:x:x:x:x:x:x:x, 其中X为一个16字节的十六进制字段 注意：在IPV6地址中，十六进制数A、B、C、D、E和F是不区分大小写的 在一个16字节中，可省略前面的零 在每个地址中，可以使用一对冒号来表示相连的任意数量的零 举例: 2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B 前面的地址可以简写为：2031:0:130f:9c0:876a:13

13、0b 不能简写成：2031:130f:9c0:876a:130b FF01:0:0:0:0:0:0:1 FF01:1 0:0:0:0:0:0:0:1 :1 0:0:0:0:0:0:0:0 :,IPv6 地址的书写方式,4 IPv6编址简介,单播地址: 和IPV4地址类似，IPV6单播地址可以用于单个接口 一个接口可以有多个IPV6的地址(例如, 全球地址, 预留地址, 链路地址, 站点地址等） 组播地址: 标识位于不同设备的一组接口 可提高网络的效率 地址范围比IPV4的大 任意播地址: 将一个单播地址分配给位于一组不同设备的接口上，就成为任播地址 多台设备共享一个地址 所有的节点提供相同的服

14、务 源端设备可发送数据包到任意播地址 路由器决定将数据包发往离源最近的任意播地址 实现负载均衡,IPv6 地址的类型,4 IPv6编址简介,IPV6单播地址的类型: 全球地址：从2000:/3开始，由IANA组织指派 预留地址：被IETF所采用 私有地址: 本地链路地址(从FE80:/10起始) 一个单一的接口可能会指派多个IPv6地址的任何类型：单播，任播或组播. IPv6的处理规则所涵盖的多个RFC文档 。 由RFC 4291进行明确的架构,IPv6 单播地址,4 IPv6编址简介,IPv6的全球单播地址和任播地址具有相同的地址格式。 使用全球路由前缀的结构并聚集向上，最终到ISP. 一个

15、单一的接口可能会指派多个类型的地址（单播，任播，组播） 每一个IPv6的接口至少包含一个环回（:1 / 128 ）和一个链接本地址. 每一个接口可以有多个独特的本地和全球地址（可选）.,IPv6全局单播地址,4 IPv6编址简介,链路本地地址的有效范围为本地链路，在所有IPV6的接口上，他们都是使用链路本地前缀FE80:/10和一个64为接口标识符创建的 链路本地地址用于自动地址配置、邻居发现和路由器发现，众多路由选择协议也使用这种地址 链路本地地址可用于连接局域网的设备，从而不需要使用全局地址 同链路本地地址通信时，必须指定出站的接口，因为每个接口都连接到FE80:/10,链路本地地址,4

16、IPv6编址简介,地址汇聚有以下好处: 在全球路由表中宣布聚集后的前缀路由 提供高效且可扩展的路由,在大的地址空间上使用地址汇聚,4 IPv6编址简介,静态指派地址 手动的接口地址指派 EUI-64格式的接口ID的自动创建 自动指派地址 无状态的自动配置 DHCPv6 (stateful),分配 IPv6 全球单播地址,4 IPv6编址简介,思科可以使用64位扩展通用标识符（EUI-64）. 创建的格式是：在 48位的 MAC 地址中间插入“FFFE”，使之64位 要确保所选择的地址是从一个独特的以太网MAC地址， U/L位设置为1 ，为全球范围地址（ 0为本地的范围）.,IPv6 EUI-6

17、4 接口ID,4 IPv6编址简介,Transition richness means: 由IPV4向IPV6的过度是一个持续的过程，需要一定的时间 其过度方式丰富多彩: 双栈 Manual 隧道 6to4 隧道 ISATAP 隧道 Teredo隧道 考虑不同设备的兼容问题: 代理及地址翻译 (NAT-PT),IPv4-to-IPv6 过度,4 IPv6编址简介,双栈是一种集成方法，让节点能够同时连接到IPV4和IPV6网络，因此节点有两个协议.,Cisco IOS 双栈,4 IPv6编址简介,当一个接口即配置IPV4地址又配置IPV6地址, 这个接口就被称为双栈,Cisco IOS 双栈,4

18、 IPv6编址简介,对于IPV6而言，隧道化是一个集成方法，他使用另一种协议（如IPV4）来封装IPV6分组. 在IPV6的报头和有效负载（数据）的前面，插入了一个IPV4报头，其长度为20字节 涉及的路由器使用双栈,IPv6 隧道介绍,4 IPv6编址简介,IPv6 地址配置举例,4 IPv6编址简介,ARP协议,IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1想发送数据给主机10.1.1.2，检查缓存，发现没有10.1.1.2的MAC地址,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,ARP Cache Internet Adress Physical Adress

19、 Type,4 IPv6编址简介,5 ARP、ICMP的工作原理,ARP协议,IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1发送ARP广播,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,我需要10.1.1.2的MAC地址,5 ARP、ICMP的工作原理,ARP协议,IP地址解析为MAC地址 所有主机都接收到10.1.1.1的ARP广播，但只有10.1.1.2给它一个单播回复，并缓存10.1.1.1的MAC地址,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,我的MAC地址是0800.0020.1111,5 ARP、ICMP的工作原理,ARP协议

20、,IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到缓存中，发送数据,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,ARP Cache Internet Adress Physical Adress Type10.1.1.2 0800.0020.1111 Dynamic,5 ARP、ICMP的工作原理,ARP缓存的查询,在Windows操作系统中： 在Cisco路由器上： R2#show ip arp Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type Interface Internet 10.

21、1.1.2 - 0013.c3c0.04c0 ARPA FastEthernet0/0 Internet 10.1.1.1 0 0013.8044.ff40 ARPA FastEthernet0/0,5 ARP、ICMP的工作原理,RARP协议,MAC地址解析为IP地址 主机A需要一个IP地址，发送RARP广播,10.1.1.254,10.1.1.3,10.1.1.4,A,我需要一个IP地址，我的MAC是0800.0020.1111,5 ARP、ICMP的工作原理,RARP协议,MAC地址解析为IP地址 主机10.1.1.254是分配IP地址的Server，它将给A一个回复,10.1.1.254,10.1.1.3,10.1.1.4,A,你的IP地址是10.1.1.1,5 ARP、ICMP的工作原理,代理ARP工作原理,10.1.1.1,10.1.1.2,IP地址解析为网关的接口MAC地址 主机10.1.1.1需要给不在同一网段的主机172.16.1.1发送数据，但是不知道它的MAC地址，因此发送ARP广播,10.1.1.254,我需要知道 172