【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作一般在路由器上進(jìn)行。 如果路由器從某個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口收到了一個(gè) IP報(bào)文，要向另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，而該網(wǎng)絡(luò)的MTU比 IP報(bào)文長(zhǎng)度要小，那么就要把該 IP報(bào)文分成多個(gè)小IP分段后再分別發(fā)送。 例如，下圖所示。 B MTU = 1500 MTU = 1500 (a)多個(gè)擁有不同 MTU值的網(wǎng)絡(luò) A R1 R2 網(wǎng)絡(luò) 1 網(wǎng)絡(luò) 2 網(wǎng)絡(luò) 3 MTU=620 IP報(bào)文頭 數(shù)據(jù) (1400B) 分段 1的頭 (偏移為 0) 數(shù)據(jù)片 1 (600B) 分段 2的頭 (偏移為 600) 分段 3的頭 (偏移為 1200) 數(shù)據(jù)片 3 (200B) 原始 IP報(bào)文 分段 1 分段 2 分段 3 圖 614 IP數(shù)據(jù)包的分段和重組 0 20B 數(shù)據(jù)片 2 (600B) 圖 614給出了一個(gè)對(duì) IP報(bào)文進(jìn)行分段的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境示例。 在圖 614(a)中，兩個(gè)以太網(wǎng)通過一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)互聯(lián)起來。 以太網(wǎng)的 MTU都是 1500，但是中間的 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的 MTU為 620個(gè)字 節(jié)。如果主機(jī) A現(xiàn)在發(fā)送給 B一個(gè)長(zhǎng)度超過 620字節(jié)的 IP報(bào)文， 首先在經(jīng)過路由器 R1時(shí)，就必須把該報(bào)文分成多個(gè)分段。 在進(jìn)行分段時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)片的長(zhǎng)度依照物理網(wǎng)絡(luò)的 MTU而 確定。 由于 IP報(bào)文頭中的偏移字段的值實(shí)際上是以 8字節(jié)為單 位，所以要求每個(gè)分段的長(zhǎng)度必須為 8的整數(shù)倍 (最后一個(gè)分段 除外，它可能比前面的幾個(gè)分段的長(zhǎng)度都小，它的長(zhǎng)度可能為 任意值 )。 圖 614(b)是一個(gè)包含有 1400字節(jié)數(shù)據(jù)的 IP報(bào)文，在經(jīng)過 圖 614(a)所示網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中路由器 R1后，該報(bào)文的分段情況。 從圖中可以看出， 每個(gè)分段都包括各自的 IP報(bào)文頭。而 且該報(bào)文頭和原來的 IP報(bào)文頭非常相似， 除了 MF標(biāo)志位、分 段偏移、校驗(yàn)和，等幾個(gè)字段外，其它內(nèi)容完全一樣。 重組 (Reasembly)是分段的逆過程，把若干個(gè) IP分段重 新組合后還原成原來的 IP報(bào)文。 在目的端收到一個(gè) IP報(bào)文時(shí)，可以根據(jù)其分段偏移和 MF 標(biāo)志位來判斷它是否是一個(gè)分段。 如果 MF位是 0，并且分段 偏移為 0，則表明這是一個(gè)完整的 IP數(shù)據(jù)報(bào)。 否則，如果分 段偏移不為 0，或者 MF標(biāo)志位為 1，則表明它是一個(gè)分段。這 時(shí)目的地端需要實(shí)行分段重組。 IP協(xié)議根據(jù) IP報(bào)文頭中的標(biāo) 識(shí)符字段的值來確定哪些分段屬于同一個(gè)原始報(bào)文，根據(jù)分 段偏移來確定分段在原始報(bào)文中的位置。 如果一個(gè) IP數(shù)據(jù)報(bào)的所有分段都正確地到達(dá)目的地，則 把它重新組織成一個(gè)完整的報(bào)文后交給上層協(xié)議去處理。 IP協(xié)議 (3) IP 地址 ? IP地址結(jié)構(gòu)： 是一種層次型地址結(jié)構(gòu) 。 ? IP協(xié)議規(guī)定： IP地址的長(zhǎng)度為四字節(jié) (32bit) 整個(gè)地址分為兩部分 ， 即網(wǎng)絡(luò)號(hào) (Net ID)和主 機(jī)號(hào) (Host ID)。 ? IP地址分類： 分為 5類 ， 見下圖 。 Net ID Host ID IP 地址 ? IP地址的表示： 點(diǎn)分十進(jìn)制法。例如 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào) 0 A類地址 E類地址 D類地址 C類地址 B類地址 1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 0 7 8 31 15 16 23 24 主機(jī)號(hào) 1 1 0 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 主機(jī)號(hào) 1 1 0 1 1 1 0 1 1 組播地址 保留 IP地址格式 ? A、 B、 C三類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機(jī)數(shù) 根據(jù)首字節(jié)的取值可以判斷 IP地址的類別。 例如 C類地址 類別 首字節(jié)值范圍 網(wǎng)絡(luò)數(shù) 主機(jī)數(shù) A 1126 126 16777314 B 128191 16382 65534 C 192223 2097150 254 ? 特殊用途的 IP地址 ? 主機(jī)號(hào)為全 “ 0”的 IP地址為網(wǎng)絡(luò)地址，表示該網(wǎng)絡(luò)本身。例如， 就是一個(gè)典型的 C類網(wǎng)絡(luò)地址。 ? 主機(jī)號(hào)為全 “ 1”的地址是廣播 (broadcast)地址。 ? 任何一個(gè)以數(shù)字 127開頭的 IP地址 ()都叫做回送地址 (loopback address)。 它是一個(gè)保留地址，最常見的表示形式為 。 IP協(xié)議規(guī)定： 當(dāng)任何程序用回送地址作為目的地址時(shí) ， 計(jì) 算機(jī)上的協(xié)議軟件不會(huì)把該數(shù)據(jù)報(bào)向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送 ， 而是把數(shù)據(jù) 直接返回給本主機(jī) 。 回送地址的用途： 實(shí)現(xiàn)對(duì)本機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的測(cè)試或?qū)崿F(xiàn)本地進(jìn)程間的通信。 以上地址從來不分配給任何一個(gè)單個(gè)的主機(jī) 。 ? 內(nèi)部地址 (私用地址 ) IP地址范圍內(nèi)有一些未被 InterNic指定，這些地址可分 配給未連接到 Inter的主機(jī)使用，這些主機(jī)如果需要訪問 Inter,可使用網(wǎng)絡(luò)代理 (proxy)服務(wù)器連接到公共網(wǎng)絡(luò)上。 它們是： A類： B類： C類： ? D類和 E類地址 ? D類地址是組播地址 (multicast)，范圍為： – ， 其間每個(gè) IP地址，實(shí)際上代表一組特定的主機(jī)。 注意 :這個(gè)地址不是一個(gè)主機(jī)地址 ? E類范圍： ，這是一個(gè)用于實(shí)驗(yàn)的地址范圍，并不用于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò) . 組播地址解釋 D類地址是組播地址。 與廣播地址相似之處是： 都只能作為 IP報(bào)文的目 的地址，表示該報(bào)文的一組接收者，而不能把它分 配給某臺(tái)具體的主機(jī)。 組播地址和廣播地址區(qū)別： 廣播地址是按主機(jī)的 物理位置來劃分各組的 (屬于同一個(gè)子網(wǎng) )，而組播 地址指定一個(gè)邏輯組，參與該組的機(jī)器可能遍布整 個(gè) Inter網(wǎng)。 組播地址主要用于： 電視會(huì)議、視頻點(diǎn)播等應(yīng)用 。 實(shí)際上，一個(gè)組播 IP地址唯一地標(biāo)志一個(gè)邏輯組。每個(gè) 要求參與組播接收的主機(jī)使用 IGMP 協(xié)議，主動(dòng)登記到希望 加入的組中去。 網(wǎng)絡(luò)中的路由器根據(jù)參與的主機(jī)的位置，為該組播的通 信組形成一棵發(fā)送樹。服務(wù)器在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只需發(fā)送一份 數(shù)據(jù)報(bào)文，該報(bào)文的目的地址為相應(yīng)的組播地址。路由器根 據(jù)已經(jīng)形成的發(fā)送樹依次轉(zhuǎn)發(fā)，只是在樹的分岔點(diǎn)處復(fù)制數(shù) 據(jù)報(bào)，向多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 轉(zhuǎn)發(fā)一份拷貝。經(jīng)過多個(gè)路 由器的轉(zhuǎn)發(fā)后， 則該數(shù)據(jù)報(bào)可以到達(dá)所有登記到該組的主機(jī)處。這樣就大大 減少了源端主機(jī)的負(fù)擔(dān)和網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng) 掩碼是一個(gè)與 IP地址對(duì)應(yīng)的 32位數(shù)字。掩碼的一些位為 1，另一些位為 0。 通過掩碼可以把 IP地址中的主機(jī)號(hào)再分為兩部分：子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)。 屏蔽主機(jī)地址，獲得網(wǎng)絡(luò)地址。 每個(gè)主機(jī)都需要一個(gè)子網(wǎng)掩碼。 缺省子網(wǎng)掩碼： A類： B類： C類： IP協(xié)議 (4) ? 子網(wǎng)劃分 ? 劃分子網(wǎng)的重要性 IP尋址方案的開發(fā)始于 20世紀(jì) 60年代后期，當(dāng)初并沒有考慮到 Inter發(fā)展這么快，有限的 32位地址空間使人們陷入了 IP地址分配無法滿足眾多需求的窘境。 ? 劃分子網(wǎng)的好處： 1)充分利用 IP地址 2)方便管理，網(wǎng)絡(luò)管理者有時(shí)需要分割網(wǎng)絡(luò) ,尤 其是大型網(wǎng)絡(luò)，使其成為較小的網(wǎng)絡(luò)，減小廣 播域 . ? 子網(wǎng)地址 思路： 從 IP地址的 Host ID中借若干位表示子網(wǎng)號(hào)。 子網(wǎng)地址包括一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的 子網(wǎng)號(hào) 和一 個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的 主機(jī)號(hào)碼 三部分，其中 子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)是網(wǎng) 絡(luò)管理員按需要分配的。 子網(wǎng)劃分前后 IP地址結(jié)構(gòu)： 網(wǎng)絡(luò)位 主機(jī)位 網(wǎng)絡(luò)位 子網(wǎng)位 主機(jī)位 ? 子網(wǎng)掩碼及其表示 IP協(xié)議規(guī)定： 每一個(gè)使用 子網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn)都選擇32bit的位模式，若位模式中的某位置 “ 1”，則對(duì)應(yīng) IP地址的某位為網(wǎng)絡(luò)地址（包括網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)）中的一位；若位模式中的某位置 “ 0”，則對(duì)應(yīng) IP地址的某位為主機(jī)地址中的一位。 使用子網(wǎng)掩碼的兩個(gè) B類地址 B類地址 網(wǎng)絡(luò)地址 主機(jī)地址 1011 1110 0000 0001 0100 0000 0000 0100 1011 1110 0000 0001 0100 0001 0000 0001 子網(wǎng)掩碼 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 子網(wǎng)地址 子網(wǎng)掩碼的表示 ① 直接的 32bit的位模式（不常用） ② 點(diǎn)分整數(shù)法（常用） 例： ? 子網(wǎng)掩碼的斜杠表示法： 斜杠表示的整數(shù)，就是所有1的個(gè)數(shù) 例：帶點(diǎn)十進(jìn)制數(shù)表示 斜杠表示 /24 IP地址 /子網(wǎng) 掩碼對(duì)： 可表示為 若劃分子網(wǎng)， Router在運(yùn)算時(shí)， IP地址和子網(wǎng) 掩碼按位 相與。 ? IP地址和子網(wǎng)掩碼的例子 例 1： IP地址為 址和主機(jī)地址各是什么？ 解：網(wǎng)絡(luò)地址 = 主機(jī)地址 =34 理由：上述 IP地址為 C類。 例 2：如果結(jié)點(diǎn)（主機(jī)）地址的頭十位用于子網(wǎng)，則 的子網(wǎng)掩碼是什么？ A： 。 B: 。 C: 。 D: 。 解：選擇 D 理由： 為 B 類地址 則對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼中頭兩個(gè)字節(jié)全“ 1” 據(jù)題意，結(jié)點(diǎn)（主機(jī)）地址的頭十位用于子網(wǎng)，則對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)地址 1后應(yīng)跟隨 10位“ 1”，故選 D 例 3：若子網(wǎng)掩碼為 ，那么下面哪個(gè)主機(jī)必須使用路由器才能與 通信？ A: 。 B: 。 C: 。 D: 。 解：選擇 B、 C 因 ： B類地址， 則 ： 。顯然， C 之網(wǎng)絡(luò)號(hào)不同 故 ：選擇 C。 又：子網(wǎng)掩碼為 ， 指示主機(jī)號(hào)（第三字節(jié)）的 頭兩位為子網(wǎng)號(hào)。 所以：主機(jī) 的第三字節(jié) (14410010000)的頭兩位 ( 10 ) 為子網(wǎng)號(hào)。 考察 A、 B、 D的第三字節(jié)： A： 19110111111 B: 12701111111 D: 14810010100 故：再選擇 B ? 子網(wǎng)和主機(jī)的計(jì)算公式 RFC 950規(guī)定： 不允許使用全“ 0”和全“ 1” 的子網(wǎng)，即子網(wǎng)號(hào)不能全“ 0”和全“ 1”，同樣， 主機(jī)號(hào)也如此。 根據(jù)此限制，有： ? 1位子網(wǎng)掩碼不允許（因?qū)?yīng)位上只有 0和 1） ? B類 15位子網(wǎng)掩碼和 C類 7位子網(wǎng)掩碼也是非法的（因只給主機(jī)留了 1位）。 ? 子網(wǎng)和主機(jī)的計(jì)算公式 1) 計(jì)算用于表示子網(wǎng)的位組合公式： 2N2(其中 N用于表示子網(wǎng)的位數(shù) ) 表示子網(wǎng)的位組合全 0和全 1（ 全 0子網(wǎng) 、 廣播子網(wǎng) ） ， 對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能出現(xiàn)問題 ，所以剔除這兩種組合 。 2)計(jì)算用于表示主機(jī)的位組合公式： 2N2(其中 N是用于表示主機(jī)的位數(shù) ) 當(dāng)主機(jī)位為全 0時(shí) ， 則此時(shí)的 IP地址相當(dāng)于只是表示了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的地址； 當(dāng)主機(jī)位為全 1時(shí)，則此時(shí)的 IP地址相當(dāng)于是一個(gè)廣播地址。 例： ， 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 : /24 ( ) 子網(wǎng)掩碼 : /26 ( ) /26借出