【正文】 IP6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 IP 層上的互聯(lián)網(wǎng) IP2 IP4 IP3 IP5 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) 在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層 只能看見 MAC 幀而看不見 IP 數(shù)據(jù)報(bào) IP1 HA1 HA5 HA4 HA3 HA6 HA2 IP6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 IP 層上的互聯(lián)網(wǎng) IP2 IP4 IP3 IP5 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 。 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。 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) 。 IP 地址的編址方法 ? 分類的 IP 地址 ：最基本的編址方法 ， 在 1981 年就通過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 。 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。 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。 總長(zhǎng)度必須不超過最大傳送單元 MTU。 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) 。 ? 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 。 ? 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 。 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。 ? 這種做法叫作 劃分子網(wǎng) (subting) 。 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 ” 。 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 = 匹配 ! 這表明子網(wǎng) 2 就是收到的分組所要尋找的目的網(wǎng)絡(luò) R1 收到的分組的目的 IP 地址： 一致 ! 劃分子網(wǎng)在一定程度上緩解了因特網(wǎng)在發(fā)展中遇 到的困難 。 無分類 的兩級(jí)編址 CIDR 地址塊 ? （ 因?yàn)?斜線后面的 20 是網(wǎng)絡(luò)前綴的比特?cái)?shù) ， 所以主機(jī)號(hào)的比特?cái)?shù)是 12） 。 斜線記法中的數(shù)字就是掩碼中 1的個(gè)數(shù) 。 Ac CIDR 地址塊劃分舉例 因特網(wǎng) ISP 大學(xué) X 一系 二系 三系 四系 單位 地址塊 二進(jìn)制表示 地址數(shù) ISP * 16384 大學(xué) * 1024 一系 * 512 二系 * 256 三系 * 128 四系 * 128 Ac CIDR 地址塊劃分舉例 因特網(wǎng) ISP 大學(xué) X 一系 二系 三系 四系 這個(gè) ISP 共有 64 個(gè) C 類網(wǎng)絡(luò)。 Ac 最長(zhǎng)前綴匹配舉例 收到的分組的目的地址 D = 路由表中的項(xiàng)目： （ ISP） （四系） 查找路由表中的第 1 個(gè)項(xiàng)目 AND D = 206. 0. 01000111. 0 第 1 個(gè)項(xiàng)目 。 ? 專用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。 ? NAT 路由器收到主機(jī) Y 發(fā)回的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，知道數(shù)據(jù)報(bào)中的源地址是 IPY 而目的地址是 IPG。接著的 4 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容與 ICMP 的類型有關(guān) 。 ? 如沒有，則在本網(wǎng)絡(luò)上廣播詢問。 ? 只要主機(jī)或路由器要和本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)已知 IP 地址的主機(jī)或路由器進(jìn)行通信 ，ARP 協(xié)議就會(huì)自動(dòng)地將該 IP 地址解析為鏈路層所需要的硬件地址 。 ? 只有當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，路由器才用擴(kuò)散法向所有路由器發(fā)送此信息。 Ac 自治系統(tǒng) AS OSPF 劃分為兩種不同的區(qū)域 區(qū)域