【正文】 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 地址與硬件地址 TCP 報(bào)文 IP 數(shù)據(jù)報(bào) MAC 幀 應(yīng)用層數(shù)據(jù) 首部 首部 尾部 首部 鏈路層及以下 使用硬件地址 硬件地址 網(wǎng)絡(luò)層及以上 使用 IP 地址 IP 地址 HA1 HA5 HA4 HA3 HA6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 硬件地址 路由器 R2 HA2 IP1 IP2 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 通信的路徑 H1→ 經(jīng)過 R1 轉(zhuǎn)發(fā) → 再經(jīng)過 R2 轉(zhuǎn)發(fā) → H2 查找路由表 查找路由表 HA1 HA5 HA4 HA3 HA6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 硬件地址 路由器 R2 HA2 IP1 IP2 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 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) MAC 幀 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器 R2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 從 HA1 到 HA3 從 HA4 到 HA5 從 HA6 到 HA2 MAC 幀 MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動(dòng) HA1 HA5 HA4 HA3 HA6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 硬件地址 路由器 R2 HA2 IP1 IP2 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 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) MAC 幀 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器 R2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 從 HA1 到 HA3 從 HA4 到 HA5 從 HA6 到 HA2 MAC 幀 MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 從虛擬的 IP 層上看 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的流動(dòng) HA1 HA5 HA4 HA3 HA6 主機(jī) H1 主機(jī) H2 路由器 R1 硬件地址 路由器 R2 HA2 IP1 IP2 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 局域網(wǎng) 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) MAC 幀 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器 R2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 從 HA1 到 HA3 從 HA4 到 HA5 從 HA6 到 HA2 MAC 幀 MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 在鏈路上看 MAC 幀的流動(dòng) 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) MAC 幀 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器 R2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 從 HA1 到 HA3 從 HA4 到 HA5 從 HA6 到 HA2 MAC 幀 MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 在 IP 層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 圖中的 IP1→ IP2 表示從源地址 IP1 到目的地址 IP2 兩個(gè)路由器的 IP 地址并不出現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部中 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) MAC 幀 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器 R2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 IP1 → IP 2 從 HA1 到 HA3 從 HA4 到 HA5 從 HA6 到 HA2 MAC 幀 MAC 幀 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 路由器只根據(jù)目的站的 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)進(jìn)行路由選擇 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) 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 。 劃分子網(wǎng)后變成了三級(jí)結(jié)構(gòu) ? 從一個(gè) IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部并 無法判斷 源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)的劃分 。 ? ： ? ： ? 全 0 和全 1 的主機(jī)號(hào)地址一般不使用 。 最長(zhǎng)前綴匹配 ? 使用 CIDR 時(shí) ， 路由表中的每個(gè)項(xiàng)目由 “ 網(wǎng)絡(luò)前綴 ” 和 “ 下一跳地址 ” 組成 。 ? 需要在專用網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的路由器上安裝 NAT 軟件。 ? PING 是應(yīng)用層直接使用網(wǎng)絡(luò)層 ICMP 的例子 ， 它沒有通過運(yùn)輸層的 TCP 或 UDP。 ? OSPF 只是一個(gè)協(xié)議的名字，它并不表示其他的路由選擇協(xié)議不是“最短路徑優(yōu)先”。在上層的區(qū)域叫作 主干區(qū)域 (backbone area)。 ? 類型 2，數(shù)據(jù)庫(kù)描述 (Database Description)分組。 ? 使用 TCP 連接交換路由信息的兩個(gè) BGP 路由器，彼此成為對(duì)方的鄰站或?qū)Φ日尽? ? 將不必要的功能取消了，首部的字段數(shù)減少到只有 8 個(gè)。 ? 改進(jìn)的選項(xiàng)。 ? 外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議 BGP 只能是力求尋找一條能夠到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)且 比較好的路由（不能兜圈子），而 并非要尋找一條最佳路由 。 OSPF 的其他特點(diǎn) ? 所有在 OSPF 路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能 ,保證只在信賴的路由器之間交換鏈路狀態(tài)信息。 ? 區(qū)域也不能太大，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的路由器最好不超過 200 個(gè)。 應(yīng)當(dāng)注意的問題 ? 從 IP地址到硬件地址的解析是自動(dòng)進(jìn)行的 ， 主機(jī)的用戶對(duì)這種地址解析過程是不知道的 。 ? ICMP 報(bào)文的前 4 個(gè)字節(jié)是統(tǒng)一的格式 ，共有三個(gè)字段：即類型 、 代碼和檢驗(yàn)和 。 指明的專用地址 ? 到 ? 到 ? 到 ? 這些地址只能用于一個(gè)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部通信，而不能用于和因特網(wǎng)上的主機(jī)通信。 而在三級(jí)結(jié)構(gòu)的 IP地址中 ，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長(zhǎng) 。 ? CIDR 將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的 IP 地址組成“ CIDR地址塊 ” 。 ? 最后就將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī) 。 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。 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 ） 。 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)。 片偏移以 8 個(gè)字節(jié)為偏移單位。 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 。 ? IP 地址空間的利用率有時(shí)很低 。 ? 使用 子網(wǎng)掩碼 (sub mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分 。 Ac （ 212 個(gè)地址） 10000000 00001110 00100000 00000000 10000000 00001110 00100000 00000001 10000000 00001110 00100000 00000010 10000000 00001110 00100000 00000011 10000000 00001110 00100000 00000100 10000000 00001110 00100000 00000101 10000000 00001110 00101111 11111011 10000000 00001110 00101111 11111100 10000000 00001110 00101111 11111101 10000000 00001110 00101111 11111110 10000000 00001110 00101111 11111111 ? ? 所有地址 的 20 bit 前綴都是 一樣的 最小地址 最大地址 ? 一個(gè) CIDR 地址塊可以表示很多地址 ， 這種地址的聚合常稱為 路由聚合 ， 它使得路由表中的一個(gè)項(xiàng)目可以表示很多個(gè) （ 例如上千個(gè) ） 原來傳統(tǒng)分類地址的路由 。 在查找路由表時(shí)可能會(huì)得到不止一個(gè)匹配結(jié)果 。裝有 NAT 軟件的路由器叫做 NAT路由器，它至少有一個(gè)有效的外部全球地址 IPG。 二、 ARP地址解析協(xié)議 ? 不管網(wǎng)絡(luò)層使用的是什么協(xié)議，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，最終還是必須使用硬件地址。 ? 是分布式的 鏈路狀態(tài)協(xié)議 。主干區(qū)域的標(biāo)識(shí)符規(guī)定為 。 ? 類型 3，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求 (Link State Request)分組。 BGP 交換路由信息 BGP 協(xié)議 ? 交換 完整的 路由信息。 ? 取消了首部的檢驗(yàn)和字段，加快了路由器處理數(shù)據(jù)報(bào)的速度。 ? 靈活的首部格式。 BGP 協(xié)議 ? 對(duì)于自治系統(tǒng)之間的路由選擇，要尋找最佳路由是很不現(xiàn)實(shí)的。這叫作多路徑間的負(fù)載平衡。 ? 每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè) 32 bit 的區(qū)域標(biāo)識(shí)符（用點(diǎn)分十進(jìn)制表示）。剩下的工作就由下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來做 。 Ac ICMP 報(bào)文的格式 首