【正文】 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段 0 A 類地址 hostid 16 位 B 類地址 C 類地址 0 1 1 hostid 8 位 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 1 B 類地址的主機(jī)號字段 hostid 為 2 字節(jié) 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛421 id 24 位 hostid 24 位 id 16 位 id 8 位 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段 0 A 類地址 hostid 16 位 B 類地址 C 類地址 0 1 1 hostid 8 位 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 1 C 類地址的主機(jī)號字段 hostid 為 1 字節(jié) 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛422 id 24 位 hostid 24 位 id 16 bit id 8 位 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段 0 A 類地址 hostid 16 位 B 類地址 C 類地址 0 1 1 hostid 8 位 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 1 D 類地址是多播地址 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛423 id 24 位 hostid 24 位 id 16 bit id 8 位 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段 0 A 類地址 hostid 16 位 B 類地址 C 類地址 0 1 1 hostid 8 位 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 1 E 類地址保留為今后使用 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛424 點(diǎn)分十進(jìn)制記法 10000000000010110000001100011111 機(jī)器中存放的 IP 地址 是 32 位 二進(jìn)制代碼 10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 位插入一個(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 位的二進(jìn)制數(shù) 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛425 2. 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 網(wǎng)絡(luò)號 主機(jī)數(shù) A 126 (27 – 2) 1 126 16,777,214 B 16,383(214 ? 1) 65,534 C 2,097,151 (221 ? 1) 254 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛426 IP 地址的一些重要特點(diǎn) (1) IP 地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu) 。 IP 地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī) （ 或路由器 ） 分配一個(gè)在全世界范圍是唯一的 32 位的標(biāo)識符 。 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛410 數(shù)據(jù)報(bào) (datagram) ? 數(shù)據(jù)報(bào)交換 :無連接的技術(shù) ? 獨(dú)立處理每一個(gè)分組 ? 分組可能沿不同路徑傳輸 ? 每個(gè)分組帶有自己的目的地址和序號被發(fā)出 ,由通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由選擇 。 ? 采用這種設(shè)計(jì)思路的好處是：網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)大大降低，運(yùn)行方式靈活，能夠適應(yīng)多種應(yīng)用。 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛49 盡最大努力交付的好處 ? 由于傳輸網(wǎng)絡(luò)不提供端到端的可靠傳輸服務(wù)，這就使網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以做得比較簡單，而且價(jià)格低廉（與電信網(wǎng)的交換機(jī)相比較）。 ? 網(wǎng)絡(luò)層不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾。 ? 網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送分組時(shí)不需要先建立連接。因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但并不完全一樣。為每一個(gè)呼叫請求建立一個(gè)虛電路號，虛電路映射 ? 虛電路就是虛電路標(biāo)識號序列分組，帶上分配的虛電路號就可以較快地完成交換 Si SiSiSi2 4 5 1 3 2 4 1 3 3 5 1 Si虛電路表表項(xiàng)只需要 保持當(dāng)前的連接， 規(guī)模小，查表速度快 data 5 3124Si2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛47 虛電路是邏輯連接 ? 虛電路表示這只是一條 邏輯上的連接 ，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式傳送，而并不是真正建立了一條物理連接。 ? 如果再使用可靠傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，就可使所發(fā)送的分組無差錯(cuò)按序到達(dá)終點(diǎn)。2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛41 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 IP地址和物理（ MAC）地址的關(guān)系 傳統(tǒng) IP地址（包括子網(wǎng)掩碼）和無類域間路由（ CIDR） 簡單路由協(xié)議原理 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛42 網(wǎng)絡(luò)層提供的兩種服務(wù) ? 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該向運(yùn)輸層提供怎樣的服務(wù)（“面向連接”還是“無連接”）曾引起了長期的爭論。 ? 爭論焦點(diǎn)的實(shí)質(zhì)就是：在計(jì)算機(jī)通信中，可靠交付應(yīng)當(dāng)由誰來負(fù)責(zé)？是網(wǎng)絡(luò)還是端系統(tǒng)？ 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛43 電信網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn) 讓網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)可靠交付 ? 面向連接的通信方式 ? 建立 虛電路 (Virtual Circuit)，以保證雙方通信所需的一切網(wǎng)絡(luò)資源。 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛44 虛電路 (virtual circuit): ? 在發(fā)送任何分組之前 ,首先在發(fā)送主機(jī)和目的主機(jī)之間建立一條邏輯連接 ,即在通信子網(wǎng)中確定一條用于本次傳輸數(shù)據(jù)用的結(jié)點(diǎn)序列 . ? 建立虛電路后 ,所有的分組都將按照循序依次被發(fā)送到目的主機(jī) . ? 當(dāng)所有的分組都發(fā)送之后 ,虛電路將被拆除 .在虛電路方法中 ,每個(gè)分組無須進(jìn)行路徑選擇 . ? 每個(gè)主機(jī)可以和另一個(gè)主機(jī)建立若干個(gè)虛電路 ,每個(gè)主機(jī)也可以同時(shí)和若干主機(jī)個(gè)建立虛電路 . ? 在虛電路之上進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制 . 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛45 虛電路與電路交換 虛電路面向連接的特性與電路交換一致 ?通信具有三個(gè)階段 ?數(shù)據(jù)沿相同的路徑傳輸 虛電路仍然是分組交換技術(shù) ?以分組為單位 ?存儲轉(zhuǎn)發(fā) ?逐站尋徑，只是查表的時(shí)間較快 ?虛電路標(biāo)識號不一定與信道資源相關(guān) 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛46 虛電路實(shí)現(xiàn) ? 虛電路標(biāo)識號：代表分組的路徑。 ? 請注意，電路交換的電話通信是先建立了一條 真正的連接 。 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛48 因特網(wǎng)采用的設(shè)計(jì)思路 ? 網(wǎng)絡(luò)層向上只提供簡單靈活的、 無連接的、盡最大努力交付的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。每一個(gè)分組（即 IP 數(shù)據(jù)報(bào)）獨(dú)立發(fā)送，與其前后的分組無關(guān)（不進(jìn)行編號）。即所傳送的分組可能出錯(cuò)、丟失、重復(fù)和失序（不按序到達(dá)終點(diǎn)），當(dāng)然也不保證分組傳送的時(shí)限。 ? 如果主機(jī)（即端系統(tǒng)）中的進(jìn)程之間的通信需要是可靠的，那么就由網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)中的運(yùn)輸層負(fù)責(zé)（包括差錯(cuò)處理、流量控制等）。 ? 因特網(wǎng)能夠發(fā)展到今日的規(guī)模，充分證明了當(dāng)初采用這種設(shè)計(jì)思路的正確性。 ? 在所有分組到達(dá)了目的主機(jī)后 ,再將各個(gè)分組按照序號編排起來 . 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛411 虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)的比較 都是分組交換技術(shù)： ? 以分組為單位，存儲轉(zhuǎn)發(fā)、逐站尋徑 ? 虛電路交換：面向連接的技術(shù) ? 通信過程，分為三個(gè)階段 ? 在呼叫階段建立虛電路 ? 分組沿相同的路徑傳輸－－虛電路 ? 在虛電路之上進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制 ? 數(shù)據(jù)報(bào)交換：無連接的技術(shù) ? 獨(dú)立處理每一個(gè)分組 ? 分組可能沿不同路徑傳輸 虛電路方式節(jié)點(diǎn)尋徑速度快 數(shù)據(jù)報(bào)方式健壯性強(qiáng) 重新建立連接，重新開始 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛412 虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)之間的權(quán)衡 ? 路由器內(nèi)存空間與帶寬的權(quán)衡 ? 虛電路占用路由器中的表空間 ? 每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都攜帶完整的目的 /源地址 ,浪費(fèi)帶寬 ? 連接建立時(shí)間與地址查找時(shí)間的權(quán)衡 ? 虛電路需要在建立連接時(shí)花費(fèi)時(shí)間 ? 數(shù)據(jù)報(bào)則在每次路由時(shí)過程復(fù)雜 ? 服務(wù)質(zhì)量和健壯性的權(quán)衡 ? 虛電路方式很容易保證服務(wù)質(zhì)量 ,適用于實(shí)時(shí)操作 ,但比較脆弱 .通信線路的故障 ,對于虛電路而言有時(shí)是致命的 . ? 數(shù)據(jù)報(bào)不太容易保證服務(wù)質(zhì)量 ,但是對于通信線路的故障，卻很容易得到補(bǔ)償 . 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛413 分類的 IP 地址 ? 我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的 、 抽象的網(wǎng)絡(luò) 。 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛414 分類 IP 地址 ? 每一類地址都由兩個(gè)固定長度的字段組成 ，其中一個(gè)字段是 網(wǎng)絡(luò)號 id， 它標(biāo)志主機(jī)（ 或路由器 ） 所連接到的網(wǎng)絡(luò) ， 而另一個(gè)字段則是 主機(jī)號 hostid， 它標(biāo)志該主機(jī) （ 或路由器 ） 。 分兩個(gè)等級的好處是： ? 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 ， 而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配 。 ? 第二 ， 路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組 （ 而不考慮目的主機(jī)號 ） ， 這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少 ， 從而減小了路由表所占的存儲空間 。 ? 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 id 必 須 是 不 同 的 。 ? 由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò) （ 這樣它才能將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò) ） ，因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的 IP 地址 。 (4) 所有分配到網(wǎng)絡(luò)號 id 的網(wǎng)絡(luò) ， 范圍很小的局域網(wǎng) ， 還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng) ， 都是平等的 。 圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是 IP 地址中的 id 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛430 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) 在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。 圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是 IP 地址中的 id 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛432 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) 在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。 路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè) 不同網(wǎng)絡(luò)號的 IP 地址。 路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè) 不同網(wǎng)絡(luò)號的 IP 地址。 路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè) 不同網(wǎng)絡(luò)號的 IP 地址。如指明 IP 地址，則這一段連線就構(gòu)成了一種只包含一段線路的特殊“網(wǎng)絡(luò)” 。 2022/3/13 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)工程系 董剛437 Using IP Address 本機(jī)的位置 本網(wǎng)絡(luò)的類型 本