【正文】 P5 路由器 R2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 MAC 幀 從 HA1 到 HA3 從 HA4 到 HA5 從 HA6 到 HA2 MAC 幀 MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)節(jié) 在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問題，就能夠使用 統(tǒng)一的、抽象的 IP 地址 研究主機(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信 二、子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼 ? 在 ARPANET 的早期 ， IP 地址的設(shè)計(jì)確實(shí)不夠合理 。 路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè) 不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的 IP 地址。 IP 地址的一些重要特點(diǎn) (3) 用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來(lái)的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò) ， 因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào) id。 IP 地址的一些重要特點(diǎn) (2) 實(shí)際上 IP 地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī) （ 或路由器 ） 和一條鏈路的接口 。 點(diǎn)分十進(jìn)制記法 10000000000010110000001100011111 機(jī)器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二進(jìn)制代碼 10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 bit 插入一個(gè)空格 能夠提高可讀性 采用點(diǎn)分十進(jìn)制記法 則進(jìn)一步提高可讀性 128 11 3 31 將每 8 bit 的二進(jìn)制數(shù) 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 常用的三種類別的 IP 地址 IP 地址的使用范圍 網(wǎng)絡(luò) 最大 第一個(gè) 最后一個(gè) 每個(gè)網(wǎng)絡(luò) 類別 網(wǎng)絡(luò)數(shù) 可用的 可用的 中最大的 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)數(shù) A 126 (27 – 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 65,534 C 2,097,152 (221) 254 IP 地址的一些重要特點(diǎn) (1) IP 地址是一種分等級(jí)的地址結(jié)構(gòu) 。 分類 IP 地址 ? 每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成 ? 一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào) id， 它標(biāo)志主機(jī)（ 或路由器 ） 所連接到的網(wǎng)絡(luò) ， ? 另一個(gè)字段則是主機(jī)號(hào) hostid， 它標(biāo)志該主機(jī) （ 或路由器 ） 。 IP 地址的編址方法 ? 分類的 IP 地址 ：最基本的編址方法 ， 在 1981 年就通過(guò)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 。 這里不采用 CRC 檢驗(yàn)碼而采用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。 啊是 首 部 0 4 8 16 19 24 31 版 本 標(biāo)志 生 存 時(shí) 間 協(xié) 議 標(biāo) 識(shí) 服 務(wù) 類 型 總 長(zhǎng) 度 片 偏 移 填 充 首 部 檢 驗(yàn) 和 源 地 址 目 的 地 址 可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變） 比特 首部長(zhǎng)度 0 1 2 3 4 5 6 7 D T R C 未用 優(yōu) 先 級(jí) 數(shù) 據(jù) 部 分 比特 固 定 部 分 可變 部分 片偏移 (13 bit)指出：較長(zhǎng)的分組在分片后 某片在原分組中的相對(duì)位置。 啊是 首 部 0 4 8 16 19 24 31 版 本 標(biāo)志 生 存 時(shí) 間 協(xié) 議 標(biāo) 識(shí) 服 務(wù) 類 型 總 長(zhǎng) 度 片 偏 移 填 充 首 部 檢 驗(yàn) 和 源 地 址 目 的 地 址 可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變） 比特 首部長(zhǎng)度 0 1 2 3 4 5 6 7 D T R C 未用 優(yōu) 先 級(jí) 數(shù) 據(jù) 部 分 比特 固 定 部 分 可變 部分 服務(wù)類型 ——占 8 bit，用來(lái)獲得更好的服務(wù) 這個(gè)字段以前一直沒有被人們使用 啊是 首 部 0 4 8 16 19 24 31 版 本 標(biāo)志 生 存 時(shí) 間 協(xié) 議 標(biāo) 識(shí) 服 務(wù) 類 型 總 長(zhǎng) 度 片 偏 移 填 充 首 部 檢 驗(yàn) 和 源 地 址 目 的 地 址 可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變） 比特 首部長(zhǎng)度 0 1 2 3 4 5 6 7 D T R C 未用 優(yōu) 先 級(jí) 數(shù) 據(jù) 部 分 比特 固 定 部 分 可變 部分 總長(zhǎng)度 ——占 16 bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長(zhǎng)度， 單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為 65535 字節(jié)。 IP協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議 IP 及其配套協(xié)議 各種應(yīng)用層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)接口層 (TELNET, FTP, SMTP 等 ) 物理硬件 運(yùn)輸層 TCP, UDP 應(yīng)用層 ICMP IP RARP ARP 與各種網(wǎng)絡(luò)接口 網(wǎng)際層 IGMP IP協(xié)議 ? 一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。 ? 首部的前一部分是固定長(zhǎng)度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。 總長(zhǎng)度必須不超過(guò)最大傳送單元 MTU。 片偏移以 8 個(gè)字節(jié)為偏移單位。 啊是 首 部 0 4 8 16 19 24 31 版 本 標(biāo)志 生 存 時(shí) 間 協(xié) 議 標(biāo) 識(shí) 服 務(wù) 類 型 總 長(zhǎng) 度 片 偏 移 填 充 首 部 檢 驗(yàn) 和 源 地 址 目 的 地 址 可 選 字 段 （長(zhǎng) 度 可 變） 比特 首部長(zhǎng)度 0 1 2 3 4 5 6 7 D T R C 未用 優(yōu) 先 級(jí) 數(shù) 據(jù) 部 分 比特 固 定 部 分 可變 部分 源地址和目的地址都各占 4 字節(jié) IP 地址 一、 IP 地址及其表示方法 二、子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼 三、 CIDR（無(wú)類別域間路由） 四、 VPN（虛擬專用網(wǎng)） 五、 NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換） 一、 IP 地址及其表示方法 ? 把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的 、 抽象的網(wǎng)絡(luò) 。 ? 子網(wǎng)的劃分 ：對(duì)最基本的編址方法的改進(jìn) ，其標(biāo)準(zhǔn) [RFC 950]在 1985 年通過(guò) 。 ? 兩級(jí)的 IP 地址可以記為： IP 地址 ::= { 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào) } (61) ::= 代表“ 定義為 ” id 24 bit hostid 24 bit id 16 bit id 8 bit IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段 0 A 類地址 hostid 16 bit B 類地址 C 類地址 0 1 1 hostid 8 bit D 類地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 類地址 保 留 為 今 后 使 用 1 1 1 1 0 0 1 路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組的步驟 ? 先按所要找的 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào) id 把目的網(wǎng)絡(luò)找到 。 分兩個(gè)等級(jí)的好處是： ? 第一 ， IP 地址管理機(jī)構(gòu)在分配 IP 地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號(hào) ， 而剩下的主機(jī)號(hào)則由得到該網(wǎng)絡(luò)號(hào)的單位自行分配 。 ? 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí) ， 該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的 IP 地址 ， 其網(wǎng)絡(luò)號(hào) id 必須是不同的 。 (4) 所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào) id 的網(wǎng)絡(luò) ， 不論是范圍很小的局域網(wǎng) ， 還是覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng) ， 都是平等的 。 互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 B . R1 . R3 R2 . LAN3 N3 N2 . . . N1 LAN2 LAN1 互聯(lián)網(wǎng) 兩個(gè)路由器直接相連的接口處，可指明也可不指明 IP 地址。 ? IP 地址空間的利用率有時(shí)很低 。 ? 這種做法叫作 劃分子網(wǎng) (subting) 。 ? 從主機(jī)號(hào) 借用 若干個(gè)比特作為 子網(wǎng)號(hào) subid， 而主機(jī)號(hào) hostid 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)比特 。 劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)） Ac 所有到網(wǎng)絡(luò) 到達(dá)此路由器 我的網(wǎng)絡(luò)地址 是 R1 R3 R2 網(wǎng)絡(luò) 一個(gè)未劃分子網(wǎng)的 B 類網(wǎng)絡(luò) 劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對(duì)外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò) … … … 子網(wǎng) 子網(wǎng) 子網(wǎng) 所有到達(dá)網(wǎng)絡(luò) 的分組均到達(dá) 此路由器 網(wǎng)絡(luò) R1 R3 R2 ? 當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時(shí) ， IP 地址是兩級(jí)結(jié)構(gòu) ，地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段也就是 IP 地址的 “ 因特網(wǎng)部分 ” ， 而主機(jī)號(hào)字段是 IP 地址的“ 本地部分 ” 。 ? 使用 子網(wǎng)掩碼 (sub mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分 。 12 → 10000000 138 → 10001010 逐比特 AND 操作后： 10000000 → 128 128. 30. 128. 30. 逐比特 AND 操作 ? H1 的網(wǎng)絡(luò)地址 Ac 因此 H1 必須把分組傳送到路由器 R1 然后逐項(xiàng)查找路由表 0 目的網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 下一跳 接口 0 接口 1 R2 R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器） H1 子網(wǎng) 1： 網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 R1 1 R2 子網(wǎng) 2：網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 H2 0 1 H3 子網(wǎng) 3：網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 Ac Ac 路由器 R1 收到分組后就用路由表中第 1 個(gè)項(xiàng)目的 子網(wǎng)掩碼和 逐比特 AND 操作 0 目的網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 下一跳 接口 0 接口 1 R2 R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器） H1 子網(wǎng) 1： 網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 R1 1 R2 子網(wǎng) 2：網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 H2 0 1 H3 子網(wǎng) 3：網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 AND = 不匹配 ! （因?yàn)? 與路由表中的 不一致） R1 收到的分組的目的 IP 地址： 不一致 Ac Ac 路由器 R1 再用路由表中第 2 個(gè)項(xiàng)目的 子網(wǎng)掩碼和 逐比特 AND 操作 0 目的網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 下一跳 接口 0 接口 1 R2 R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器） H1 子網(wǎng) 1： 網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 R1 1 R2 子網(wǎng) 2：網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 H2 0 1 H3 子網(wǎng) 3：網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 AND