【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2 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 地址空間的利用率有時(shí)很低 。 ? 給每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)會(huì)使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡(luò)性能變壞 。 ? 兩級(jí)的 IP 地址不夠靈活 。 ? 從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個(gè)“子網(wǎng)號(hào)字段”，使兩級(jí)的 IP 地址變成為三級(jí)的 IP 地址 。 ? 這種做法叫作 劃分子網(wǎng) (subting) 。劃分子網(wǎng)已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 三級(jí)的 IP 地址 ? 劃分子網(wǎng)純屬一個(gè) 單位內(nèi)部的事情 。 單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò) 。 ? 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 。 IP地址 ::= {網(wǎng)絡(luò)號(hào) 子網(wǎng)號(hào) 主機(jī)號(hào) } (62) 劃分子網(wǎng)的基本思路 ? 凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的 IP 數(shù)據(jù)報(bào) ，仍然是根據(jù) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的 目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) id， 先找到連接在 本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器 。 ? 然后 此路由器 在收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)后 ， 再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào) id 和子網(wǎng)號(hào) subid 找到目的子網(wǎng) 。 ? 最后就將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī) 。 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 ” 。 ? 劃分子網(wǎng)后 IP 地址就變成了三級(jí)結(jié)構(gòu) 。劃分子網(wǎng)只是將 IP 地址的 本地部分 進(jìn)行再劃分 ， 而 不改變 IP 地址的因特網(wǎng)部分 。 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 。 ? 使用 子網(wǎng)掩碼 (sub mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分 。 子網(wǎng)掩碼 Ac IP 地址的各字段和子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)號(hào) id 主機(jī)號(hào) hostid 兩級(jí) IP 地址 網(wǎng)絡(luò)號(hào) id hostid 三級(jí) IP 地址 主機(jī)號(hào) subid 子網(wǎng)號(hào) 子網(wǎng)掩碼 因特網(wǎng)部分 本地部分 因特網(wǎng)部分 本地部分 劃分子網(wǎng)時(shí) 的網(wǎng)絡(luò)地址 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 id subid hostid 為全 0 Ac (IP 地址 ) AND (子網(wǎng)掩碼 ) = 網(wǎng)絡(luò)地址 網(wǎng)絡(luò)號(hào) id 主機(jī)號(hào) hostid 兩級(jí) IP 地址 網(wǎng)絡(luò)號(hào) 三級(jí) IP 地址 主機(jī)號(hào) id hostid subid 子網(wǎng)號(hào) 子網(wǎng)掩碼 因特網(wǎng)部分 本地部分 因特網(wǎng)部分 本地部分 劃分子網(wǎng)時(shí) 的網(wǎng)絡(luò)地址 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 id subid hostid 為全 0 AND Ac id id hostid 為全 0 id 網(wǎng)絡(luò)地址 A 類 地 址 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)地址 B 類 地 址 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)地址 C 類 地 址 默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 hostid 為全 0 hostid 為全 0 A 類、 B 類和 C 類 IP 地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 Ac 0 目的網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 下一跳 接口 0 接口 1 R2 H1 子網(wǎng) 1： 網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)掩碼 R1 的路由表（未給出默認(rèn)路由器） 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 劃分子網(wǎng)后分組的轉(zhuǎn)發(fā)舉例 Ac 主機(jī) H1 要發(fā)送分組給 H2 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 要發(fā)送的分組的目的 IP 地址： 請(qǐng)注意： H1 并不知道 H2 連接在哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。 H1 僅僅知道 H2 的 IP 地址是 因此 H1 首先檢查主機(jī) 是否連接在本網(wǎng)絡(luò)上 如果是，則直接交付； 否則，就送交路由器 R1，并逐項(xiàng)查找路由表。 Ac 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 主機(jī) H1 首先將 本子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼 與分組的 IP 地址 逐比特相“ 與 ” (AND 操作 ) AND 的計(jì)算 255 就是二進(jìn)制的全 1，因此 255 AND xyz = xyz， 這里只需計(jì)算最后的 128 AND 138 即可。 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 。 然而在 1992 年因特網(wǎng)仍然面臨三個(gè)必 須盡早解決的問題 ， 這就是： ? B 類地址在 1992 年已分配了近一半 ， 眼看就要在 1994 年 3 月全部分配完畢 ！ ? 因特網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表中的項(xiàng)目數(shù)急劇增長(zhǎng)（ 從幾千個(gè)增長(zhǎng)到幾萬個(gè) ） 。 ? 整個(gè) IPv4 的地址空間最終將全部耗盡 。 三、無分類編址 CIDR ? CIDR 消除了傳統(tǒng)的 A 類 、 B 類和 C 類地址以及劃分子網(wǎng)的概念 ， 因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空間 。 ? CIDR 使 用 各 種 長(zhǎng) 度 的 “ 網(wǎng) 絡(luò) 前綴 ” (workprefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào) 。 ? IP 地址從三級(jí)編址 （ 使用子網(wǎng)掩碼 ） 又回到了兩級(jí)編址 。 CIDR 最主要的特點(diǎn) ? 無分類的兩級(jí)編址的記法是： IP地址 ::= {網(wǎng)絡(luò)前綴 主機(jī)號(hào) } (63) ? 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(gè)斜線“ /‖， 然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的比特?cái)?shù) （ 這個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)于三級(jí)編址中子網(wǎng)掩碼中比特 1 的個(gè)數(shù) ） 。 ? 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 ” 。 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） 。 ? 這個(gè)地址塊的起始地址是 。 ? 在不需要指出地址塊的起始地址時(shí) ， 也可將這樣的地址塊簡(jiǎn)稱為 “ /20 地址塊 ” 。 ? ： ? ： ? 全 0 和全 1 的主機(jī)號(hào)地址一般不使用 。 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