【正文】 IPv4報(bào)文頭 IPv6報(bào)文頭 數(shù)據(jù) IPv4報(bào)文 IPv6報(bào)文 IPv4網(wǎng)絡(luò) IPv6 網(wǎng)絡(luò) IPv6網(wǎng)絡(luò) 小結(jié) ? IP地址分為 5類，常用的為 A、 B、 C三類 ? A類和 B類 IP地址可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)的劃分是為了便于內(nèi)部管理 ? 子網(wǎng)掩碼表示了 IP地址中子網(wǎng)地址和主機(jī)地址的分段 ? D類地址用于組播。 例如： 68DA:8909:3A22:FECA:68DA:8909:3122:1111 優(yōu)化表示： 1) 一組中前幾個(gè)“ 0”可取消，例如 0123123 2) 一組或多組全“ 0”可以用一對冒號代替 3) IPv4地址可以寫成一對冒號和一個(gè)老的點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)。 地址的表示： 冒號十六進(jìn)制記法。 ? 跳數(shù)限制：類似 IPv4中的 TTL，用來防止分組永久地存在與網(wǎng)絡(luò)中。 ? 下一首部：指出緊接著 IPv6首部之后的擴(kuò)展首部的類型。它是 IPv6的一個(gè)新機(jī)制。 ? 優(yōu)先級： 4bit，用來區(qū)分哪些分組可以進(jìn)行擁塞控制，哪些不能。 基本首部 擴(kuò)展首部 1 擴(kuò)展首部 N … Data… IPv6首部 選項(xiàng) 2 IPv6基本首部格式 版本號 頭長度 TOS 總長度 標(biāo)識(shí) 標(biāo)志 分段偏移 TTL 協(xié)議 分組頭檢驗(yàn)和 源 IP地址 目的 IP地址 任選項(xiàng) (可變長 ) 填充段 IP4頭結(jié)構(gòu) 版本號 優(yōu)先級 流標(biāo)識(shí) 報(bào)文長度 下一頭 跳數(shù)限制 源 IP地址 目的 IP地址 IP6頭結(jié)構(gòu) ? 各字段介紹 ? 版本：指出 IP協(xié)議的版本。 IPv6協(xié)議簡介 主要改進(jìn) ? 更大的地址空間； ? 靈活的首部結(jié)構(gòu)； ? 簡化協(xié)議，加快了分組的轉(zhuǎn)發(fā)； ? 允許對網(wǎng)絡(luò)資源的預(yù)分配； ? 允許協(xié)議繼續(xù)演變和增加新的功能。 ? 1995年以后，陸續(xù)公布了一系列有關(guān) IPv6的協(xié)議、編址方法、路由選擇和安全等問題的 RFC文檔。 D類： 1110 組播地址 IPv6協(xié)議簡介 IPv6的主要改進(jìn) ? 目前使用的 IPv4存在的問題 ? 地址空間不夠 ? 應(yīng)用類型及安全考慮不合適 ? IFTF在 1992年 6月提出制定下一代的 IP，即IPng。 D類分二類： ①永久組地址（不需要每次都建立組） 以下是由 IANA指定的 在一個(gè) LAN上的所有系統(tǒng) 在一個(gè) LAN上的所有路由器 在一個(gè) LAN上的所有 OSPF路由器 在一個(gè) LAN上的所有 OSPF指定路由器 ②臨時(shí)組地址，（則是在每一次使用前都必須創(chuàng)建主機(jī)組，其主機(jī)組中的成員是動(dòng)態(tài)的）一個(gè)成員可以申請加入某主機(jī)組，或退出主機(jī)組。 IGMP多播工作原理： Inter 組管理協(xié)議 IGMP A B D C H1 R1 R5 R2 R3 R4 R6 首先我們分析一個(gè)例子： H1 →A,C,D 多播 復(fù)制 復(fù)制 說明 ： （ 1） 主機(jī) H1向三個(gè)主機(jī)A,C,D進(jìn)行多播； （ 2）首先必須找到一個(gè)最佳的路由進(jìn)行復(fù)制； （ 3）如： H1將數(shù)據(jù)報(bào) → R2進(jìn)行復(fù)制 → R6復(fù)制，最終分別送到 A,C,D主機(jī)； （ 4）注意： ①多播與同時(shí)向多個(gè)目的站發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的區(qū)別；如果同時(shí)發(fā)送，則在源站就發(fā)送 3個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，分別給 A,C,D ② 為了減輕網(wǎng)絡(luò)中各種資源消耗，要找到一條最佳的路由到復(fù)制。 打分函數(shù)不是 BGP協(xié)議的組成部分，系統(tǒng)管理員可選擇任意的打分函數(shù)， IGMP（ Inter Group Management Protocol） 應(yīng)用： 給多個(gè)用戶發(fā)布郵件或新聞，交互式會(huì)議。 F收到這些信息流，找出其中最好的一個(gè)路由。 （ 3）能夠轉(zhuǎn)發(fā)第三方數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)、例如，主干網(wǎng)。 BGP將網(wǎng)絡(luò)劃分為以下三類： （ 1）與 BGP只有一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)，不能用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)。 – 支持指向特定主機(jī)、特定子網(wǎng)的路由、對網(wǎng)絡(luò)的路由，以滿足不同需要。 R1 t4 ACK ACK ? 開放最短路徑優(yōu)先（ OSPF）協(xié)議優(yōu)點(diǎn)： – 提供路由服務(wù)類型：如可要求低延遲或高吞吐量，路由時(shí)不僅依據(jù)路由目的，還要依據(jù)服務(wù)類型要求 – 提供負(fù)載均衡：如果到某個(gè)目的機(jī)具有多個(gè)具有相同代價(jià)的路徑， OSPF將均分負(fù)載給各個(gè)路徑 – 提供網(wǎng)絡(luò)的“域”劃分能力，一個(gè)域?qū)ν獠渴峭该鞯?，因而可?dú)立管理，這就提供了靈活的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，易于規(guī)?；? – OSPT規(guī)定路由器之間的信息交換需要有授權(quán)，提高安全性。 R2 R3 R1 R4 t1 采用洪泛法發(fā)送更新報(bào)文 t2時(shí)刻， R2， R3， R4向相鄰的路由器發(fā)送更新報(bào)文 ,但不向 R1 發(fā)送，因?yàn)?R1是它們的上游。 鏈路數(shù)據(jù)庫的建立： 注：每個(gè) R的發(fā)送原則， 不向其上游發(fā)送。 1） OSPF讓每個(gè)路由器用數(shù)據(jù)庫描述報(bào)文和相鄰的路由器交換本數(shù)據(jù)庫中已有的鏈路狀態(tài)摘要信息。依靠各路由器之間的頻繁交換信息來建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，全網(wǎng)范圍內(nèi)維持這和數(shù)據(jù)庫的一致性。 ③ 每一個(gè)路由器用鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，算出自己的路由表。 ② 由于網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)可能經(jīng)常發(fā)生變化，因此， OSPF讓每一個(gè)鏈路狀態(tài)都帶上一個(gè) 32bit的序號，序號越大狀態(tài)就越新。 注意： 若新路和老路的距離是一樣的，則 RIP仍然選擇使用老的路由，這有助于保持路由的穩(wěn)定。 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGP RIP RIP （ 2） RIP工作原理 1) 互連網(wǎng)中的每個(gè)路由器每隔 30秒 向相鄰路由器廣播自己的路由表，所謂相鄰路由器就是連接的同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的二個(gè)路由器； 2) 路由表信息：到某一網(wǎng)絡(luò)距離；以及應(yīng)經(jīng)過的下一站； 3) 路由表更新原則：到各目的網(wǎng)絡(luò)距離最短； 例：路由器 R從路由器 G收到一個(gè)路由消息時(shí)，檢查該消息中包含的每一條到目的地 D的路由，其中距離為 cost(G,D)，并把該路由與自己路由表中到同一目的地 D的路由相比較。 規(guī)定： ①“距離”也稱為“跳數(shù)”（ hop count）， 每經(jīng)過一個(gè)路由器，跳數(shù)就加 1； ② RIP認(rèn)為一個(gè)好的路由器就是它通過的路由器的數(shù)目少，也就是“距離短”； ③ RIP允許一個(gè)通路最多只能包含 15個(gè)路由器。它定期 把路由信息傳遞給其它 RIP路由器，并根據(jù)收到的 RIP 消息來更新自己的路由表。 RIP不能在二個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間同時(shí)使用多條路由，即使還 存在另一條高速（低時(shí)延）但路由器較多的路由。 ? 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi) ? 多個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 1 2 3 ARP請求 ARP響應(yīng) A B ARP請求 ARP響應(yīng) 互連網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 3 RARP ? 具有本地磁盤的系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，一般是從磁盤上的配置文件中讀取 IP 地址 ? 無盤系統(tǒng)的 RARP實(shí)現(xiàn)過程是：從接口卡上讀取唯一的硬件地址，然后發(fā)送一份 RARP請求 (一幀在網(wǎng)絡(luò)上廣播的數(shù)據(jù) )，請求某個(gè)主機(jī)響應(yīng)該無盤系統(tǒng)的 IP 地址 (在 RARP應(yīng)答中 ) ? RARP服務(wù)器： 被授權(quán)提供 RARP服務(wù) ? 為了運(yùn)行無盤工作站，每個(gè)以太網(wǎng)上必須至少有一個(gè) RARP服務(wù)器 基本概念 ? 自治系統(tǒng)（或稱自治域） ? 由一個(gè)獨(dú)立管理機(jī)構(gòu)運(yùn)行和維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)（由自設(shè)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心履行職責(zé)）； ? 系統(tǒng)內(nèi)部采用相同的路由協(xié)議。這個(gè)過程是自動(dòng)完成的 ? RARP:用于物理地址到 IP地址的映射。 17 18 0 地址掩碼請求與應(yīng)答 12 0 1 參數(shù)問題 9 10 0 路由器通告與請求 5 0 3 重定向 3 0 15 目的不可達(dá) 校驗(yàn)和 (checksum)共占兩個(gè)字節(jié)，提供對整個(gè) ICMP報(bào) 文的校驗(yàn)和。 類型 (type)： 用來標(biāo)識(shí)報(bào)文的信息類型，占一個(gè)字節(jié)。 ICMP頭 ICMP數(shù)據(jù)體 ICMP報(bào)文的封裝 IP報(bào)文頭 IP數(shù)據(jù)區(qū) 幀頭 幀數(shù)據(jù)區(qū) 類型 代碼 校驗(yàn)和 數(shù)據(jù)區(qū) (變長 ) 0 7 8 15 ICMP報(bào)文格式 ICMP數(shù)據(jù)包也分為頭部和數(shù)據(jù)兩部分。如圖。和上面相同，該子網(wǎng)掩碼的第一個(gè)可用網(wǎng)絡(luò)地址為 64，同樣沖突，因此選用下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址 此處將路由器 J的 E0接口地址設(shè)為 ? 地址分配一覽表 地址 地址 地址 S和 T 地址 D 地址 地址 J 地址 IP協(xié)議 (5) 互連網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 除了傳輸數(shù)據(jù)的 IP協(xié)議外，互連網(wǎng)絡(luò)用于網(wǎng) 絡(luò)層控制的協(xié)議包括： 1. ICMP： 互連網(wǎng)絡(luò)控制信息協(xié)議 (Inter Control Message Protocol) 2. ARP： 地址解析協(xié)議 (Address Resolution Protocol) 3. RARP： 逆向地址解析協(xié)議 (Reverse Address Resolution Protocol) 4. BOOTP： 引導(dǎo)協(xié)議 (bootstrap) 互連網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 1. ICMP ? ICMP提供一種差錯(cuò)報(bào)告機(jī)制，它將路由器和目標(biāo)主機(jī)遇到的差錯(cuò)報(bào)告給源主機(jī)，并在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中傳遞控制信息。若使用網(wǎng)絡(luò)地址 32，將造成地址空間沖突的錯(cuò)誤，因此選用下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址 64。 ? S 此處需要能夠提供滿足 10個(gè)用戶需求的主機(jī)地址空間，這時(shí)可使用網(wǎng)絡(luò)掩碼 ，此時(shí)第一個(gè)可用網(wǎng)絡(luò)地址為 16，但我們寧愿選用下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址 32(為什么？ ) 因?yàn)檫@可以在將來網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充時(shí)留出 1631的地址空 間用于額外的串行連接網(wǎng)絡(luò)。 ? 串行連接網(wǎng)絡(luò)尋址 串行連接網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)掩碼自然選用 , 它正好提供串行連接網(wǎng)絡(luò)所需的兩個(gè) IP地址，不會(huì)造成 地址空間的浪費(fèi)。 R1 R2 IP: IP: : 未使用 VLSM的情況 采用 VLSM可以允許對同一主網(wǎng)絡(luò)使用不同的子 網(wǎng)掩碼，或者說 VLSM可以改變同一主網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng) 掩碼長度。 因此廣播地址為 ? 可變長度子網(wǎng)掩碼 ( VLSM ) 什么是可變長子網(wǎng)掩碼 VLSM是指對同一個(gè)主網(wǎng)絡(luò)在不同的位置使用不同的子網(wǎng)掩碼。 例：網(wǎng)絡(luò)掩碼 。如何劃分？ 解：因 子網(wǎng)數(shù) 4個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多 25臺(tái)主機(jī) 則：子網(wǎng)掩碼選 可有 6個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)主機(jī)數(shù) 256/8=32 對應(yīng) 地址范圍： 031 3263 64— 95 96— 127 128— 159 160— 191 192— 223 224255 000 00000—000 11111 放棄 111 00000—111 11111 放棄 從中選擇 4個(gè) IP: IP: IP: IP: 對子網(wǎng)： 網(wǎng)絡(luò)地址 = 廣播地址 = 實(shí)際可分配 IP地址范圍： 對其它子網(wǎng)依此類推。 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。 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）。 所以：主機(jī) 的第三字節(jié)