【正文】 第三章第三章 IP業(yè)務承載網絡業(yè)務承載網絡參考教材第三、四章參考教材第三、四章2023/2/17 通信網基礎 2提綱n 網 際 互 連協議n IP編 址n IP數據 報 的格式n IP分 組 的 轉發(fā)n IP路由 協議n 多 協議標簽 交 換n IP網 絡組 網和 規(guī) 劃2023/2/17 通信網基礎 3IP 地址的引入n 實現 網 際 互 連 必 須 使用 統(tǒng) 一的地址形式n 沒有可以直接使用的物理地址系 統(tǒng)n 也不可能 對現 有 鏈 路技 術 的物理地址 進 行修改n 必 須 在更高的 層 次上（網 絡層 ）來 實現 地址 統(tǒng) 一n IP 地址的引入n 在 TCP/IP 體系 結 構中， 實現 不同網 絡 的網 際 互 連 是通 過 IP 協議 完成的n 為 解決互 聯 網 絡 （ Inter）中的 尋 址 問題 ， IP 協議 定 義了在全網唯一的通用 32 位地址格式 —— IP 地址n IP 地址在網 絡層 上屏蔽了異種網 絡 之 間 物理地址等特性的差異，利于網 間 通信的 實現2023/2/17 通信網基礎 4IPv4地址結構Inter網絡Inter的概念層次網絡主機主機 主機主機子網主機網絡 子網網絡號 主機號IP 地址的概念結構2023/2/17 通信網基礎 5n IP 地址 長 度 為 32bit，包括網 絡 號（網 絡 前 綴 ）和主機號n 不同的地址 類 型定 義 了地址中網 絡 號和主機號所占的位數n 利用地址 類 型，可快速區(qū)分出地址中的網 絡 號和主機號組播（ Multicast）地址1 01保留使用1 01111D類E類主機號網絡前綴241680主機號網絡前綴10主機號網絡前綴1 0115 23 310 1 2 3 4 5 6 7C類B類A類2023/2/17 通信網基礎 6IP 地址表示法n IP 地址的表示法： “點分十 進 制表示法 ”n采用 4 個小數點分開的十 進 制整數，每個整數 對應 于地址中的一個字 節(jié) 。如， IP 地址 0xC0020304 可表示 為 。n 每個地址 類 的點分十 進 制范 圍 A ~ B ~ C ~ 2023/2/17 通信網基礎 7子網劃分n 分 類 地址 （ classful addess） 的缺陷：地址分配不 夠 靈活，地址空 間 消耗速度快， ……n 子網劃分技 術 ：n 將 較 大的分 類 地址空 間 劃分成多個小的子網。n 劃分子網的方法是將 IP地址的主機號部分分成兩部分，高比特位部分用來 標識 子網，剩余部分仍然作為 主機號。借用的主機比特數據不同，得到的子網的大小也不同。2023/2/17 通信網基礎 8n 帶 子網 標識 的 IP地址 結 構 2023/2/17 通信網基礎 9子網掩碼n 為 了區(qū)分一個 IP地址的網 絡 部分（網 絡 ＋子網）和主機部分，采用了子網掩 碼 的技 術 。n 子網掩 碼 是一個 32位的二 進 制數，它指定了子網 標識 和主機號的分界點，即 對應 IP地址網絡 號和子網 標識 的位全部置 1，主機號部分全部置 0。將一個 IP地址與它的掩 碼 相 “與 ”，得出的 結 果即 為該 IP地址所在的網段。n 子網劃分 時 ，子網掩 碼 的位數可以根據需要確定。2023/2/17 通信網基礎 10子網掩碼145 13 0 0255 255 0 0255 255 255 0IPAddressDefaultSubMask8bitSubMaskNetwork HostNetwork HostNetwork Sub Host2023/2/17 通信網基礎 11二 進 制表示 10010011 00001100 00010001 00000001B類碼 正常掩 碼 11111111 11111111 00000000 00000000得出網段 10010011 00001100 00000000 00000000借 4bit主機位作 為 網 絡 號掩碼11111111 11111111 11110000 00000000子網號 為 10010011 00001100 00010000 00000000由 IP地址和子網掩碼計算子網地址2023/2/17 通信網基礎 12案例 1Other subs20 subs5 hosts per subClass C address: 2023/2/17 通信網基礎 13n 如果把 8個 bit中的 5個 bit作 為 掩 碼 ，最多可以容 納 32個子網符合要求。而剩下的 3個 bit用作主機號，可以容 納 6個主機（主機號全 0代表本網段，全 1代表本網廣播地址）。n 子網掩 碼 是 n 子網號都是 8的倍數，如 , , , …… ,。n 子網 范 圍 ： （子網號） , ， ， ， ， ， .(子網廣播 )。2023/2/17 通信網基礎 14子網劃分的步驟n ① 確定需要多少個子網。n ② 確定需要多少個主機號來 標識 每個子網上的每臺主機。n ③ 綜 合考 慮 子網數和子網中的主機數后，確定子網掩 碼 。n ④ 確定 標識 每個子網的網 絡 號。n ⑤ 確定每個子網上可以使用的主機號范 圍 。2023/2/17 通信網基礎 15無分類編址 CIDRn 雖 然劃分子網方法是 對 IP地址 結 構有價 值 的擴 充，但是它 還 要受到一個基本的限制：整個網 絡 只能有一個子網掩 碼 。因此，當用 戶選擇 了一個子網掩 碼 (也就意味著每個子網內的主機數確定了 )之后，就不能支持不同尺寸的子網了。n 在 現實 世界中， 對 子網的要求是不一 樣 的，希望一個 組織 或網 絡 把其分成相同大小的子部分很不 現實 。因此，使用固定 長 度的子網掩碼 會 導 致子網內 IP主機地址的浪 費 。2023/2/17 通信網基礎 16n 考 慮 一個具有 C類 地址的 組織 ，它需要劃分 5個子網，每個子網 連 接的主機數分 別為 ： 60、60、 60、 30。n 如果 選擇 2bit的子網掩 碼 ， 則 可劃分 4個子網， 62個地址 /子網。（不行）n 如果 選擇 3bit的子網掩 碼 ， 則 可劃分 8個子網， 30個地址 /子網。（不行）n 怎么 辦 ？？？案例 22023/2/17 通信網基礎 17n 1987 年， RFC 1009 就指明了在一個劃分子網的網 絡 中可同 時 使用幾個不同的子網掩 碼 。使用 可 變長 子網掩 碼 VLSM (Variable Length Sub Mask)可 進 一步提高 IP 地址 資 源的利用率。n 利用 VLSM， 可把一個地址空 間 劃分 為 若干大小不同的子網。在地址分配 時 ，可 實現 地址空 間容量與子網中主機的數量達到最佳的匹配?？勺冮L子網掩碼2023/2/17 通信網基礎 18案例 2解決辦法62主機62主機62主機30主機30主機2023/2/17 通信網基礎 19CIDRn 在 VLSM 的基 礎 上又 進 一步研究出無分 類編 址方法，它的正式名字是 無分 類 域 間 路由 選擇 CIDR (Classless InterDomain Routing)。 n CIDR將 VLSM概念 擴 展到了 Inter的路由系 統(tǒng) 上。n 它允 許對 地址空 間進 行 遞歸 分配，有 Inter注冊分配 給 高一 級 的 ISP，再由 該 ISP將某個子網分配 給 一個中等 規(guī) 模的ISP，依次 類 推，最后將一個更小的子網分配 給 公司的私有網絡 。n 公司可以使用 VLSM將 ISP分配 給 他 們 的地址空 間 分 為 更小的一些子網?？?見 ： VLSM和 CIDR從概念上 講 是相同的，差 別僅僅 在于 規(guī) 模。2023/2/17 通信網基礎 20n CIDR消除了 傳統(tǒng) 的 A類 、 B類 、 C類 地址以及劃分子網的概念n CIDR使用各種 長 度的 “網 絡 前 綴 ”(workprefix)來代替分 類 地址中的網 絡 號和子網號。 n IP 地址從三 級編 址（使用子網掩 碼 ）又回到了兩級編 址。 CIDR 最主要的特點 2023/2/17 通信網基礎 21n 無分 類 的兩 級編 址的 記 法是： IP地址 = {網 絡 前 綴 , 主機號 }n CIDR 還 使用 “斜 線記 法 ”(slash notation)，它又稱 為 CIDR記 法 ，即在 IP地址后面加上一個斜 線 “/”，然后寫上網 絡 前綴 所占的比特數。n CIDR 將網 絡 前 綴 都相同的 連續(xù) 的 IP 地址 組 成 “CIDR地址塊 ”。 無分類 的兩級編址 2023/2/17 通信網基礎 22CIDR 地址塊 n （因 為 斜 線 后面的 20 是網 絡 前 綴 的比特數 ，所以主機號的比特數是 12）。n 這 個地址 塊 的起始地址是 。n 在不需要指出地址 塊 的起始地址 時 ，也可將 這樣 的地址 塊簡 稱 為 “/20 地址 塊 ”。n ： n ： n 全 0 和全 1 的主機號地址一般不使用。2023/2/17 通信網基礎 23私有地址n 三個網 絡 地址范 圍 保留 為 內部網 絡 （私有網）使用，它 們 是：n 1 0 . 0 . 0 . 0 1 0 . 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5n 1 7 2 . 1 6 . 0 . 0 1 7 2 . 3 1 . 2 5 5 . 2 5 5n 1 9 2 . 1 6 8 . 0 . 0 1 9 2 . 1 6 8 . 2 5 5 . 2 5 5n 不能用 這 些地址 訪問 Inter 。n 使用 這 些地址范 圍 的公司或者使用代理服 務 器或網 絡 地址 轉譯 器 (work address translator, NAT )作 為 Intra與 Inter的中介。2023/2/17 通信網基礎 24提綱n 網 際 互 連協議n IP編 址n IP數據 報 的格式n IP分 組 的 轉發(fā)n IP路由 協議n 多 協議標簽 交 換n IP網 絡組 網和 規(guī) 劃2023/2/17 通信網基礎 25IP 協議：無連接的分組轉發(fā)n IP負責 源到宿的主機 間 的數據 報傳遞n IP 層 采用無 連 接的、盡力而 為 的機制，不能保 證傳輸 的正確性：不作 驗證 、確 認 ，也不保 證 分 組傳輸 的 順 序2023/2/17 通信網基礎 26IPv4 分組n IP 頭 —— 網 絡層 （ IP 協議 ）的 協議 控制 單 元n 傳輸頭 —— 傳輸層 （ TCP/UDP）的 協議 控制 單 元n 凈 荷 —— 承 載應 用 層 的數據，可 變長 度Data Link幀頭 傳輸層頭 UDP/TCPIP 頭 應用數據版本號頭長度服務類型分組總長度標識標志分段偏移生存時間協議分組頭校驗和 源地址目的地址 選項最大 64K Bytes2023/2/17 通信網基礎 27IP 分組的結構n IP 分 組 的構成：分 組頭 + 數據版本 V 頭長 HL標識符 Identification 總長度 TLEN服務類型 TOS分片偏移量 Offset標志 Flag生存時間 TTL 協議 Protocol 分組頭校驗和 Checksum源 IP 地址 Source 目的 IP 地址 DestinationIP 選項 Option 填充 Pad數據：0 4 8 16 19 24 312023/2/17 通信網基礎 28IPv4 分組頭n 版本號 （ Version） ： IPv4 和 IPv6，目前的版本 為 4n 分 組頭 的 長 度 （ HL） 和分 組總長 度 （ Total Length）n HL(4byte)： 給 出以 32bit 長為單 位的 IP 分 組頭 的 長 度n 典型的 IP 分 組頭 （不含 選項 ） 長 度 為 20 字 節(jié) ， HL = 5n TTL(16bit)： 以字 節(jié)為單 位的 IP 分 組 的 總長 度n 總長 度 = IP 分 組頭長 度 + 數據區(qū) 長 度n TTL 可表示的最大 長 度（即 IP 分 組 的最大 長 度） 為 65535 字 節(jié)2023/2/17 通信網基礎 29IPv4 分組頭n 協議類 型 （ PROTOCOL）n 8 位整數，指出數據區(qū)中承 載 的數據所采用的高 層協議n 協議類 型的 編碼