搜索
1第八章网络互联协议：IP-NUDT-第八章因特网的网络互联协议：IP协议以太网令牌环FDDI网X.25ATMARP协议IP协议ICMP协议ATM…路由协议IGMP协议TCP协议UDP协议TELNETFTPSMTPHTTPDNS…应用层网络层接口层传输层•地址转换•数据格式•地址格式•分组处理•错误报告•拥塞控制•路由选择•RIP,OSPF,BGP•组播信息交互•组播路由选择2第八章网络互联协议：IP-NUDT-IP协议（InternetProtocol）:是Internet的核心，负责在任意两个主机之间进行数据传送；采用的是无连接的数据报协议；主要包括IP包格式定义、IP地址的定义、数据分段与重组、IP包传送、差错控制等。3第八章网络互联协议：IP-NUDT-8.1.1IP报文格式在TCP/IP的网络层需要把传输层传来的数据按IP包的格式打包，再交给接口层进行发送；在RFC：0791中详细描述了IP协议。RFC07918.1IP数据报版本号，值=4IP报头长度，4Byte为单位,值：5-15服务类型：PPPDTR00PPP:优先级D=1:低延时T=1:高吞吐R=1:高可靠IP报文长度，含报头和数据,值：0-65536即64KBIP报文编号标识，判断分段属于哪一个IP报高层协议标示TCP/UDP跳步数，64-255包含选项的IP包头CheckSum,每经过一个路由器需重新计算。分段偏移，说明本段在当前IP包中的位置，以8Byte为单位。DF=1:未分段DF=0:分段MF=1:中间段MF=0:最后段…4第八章网络互联协议：IP-NUDT-IP报文格式（续）Sourceaddress、Destinationaddress：IP地址Options：可选项，扩充用安全性选项（Security）说明报文的安全等级。严格源路由选择(Strictsourcerouting)要求报文严格按给定的路由传送。松散源路由选择(Loosesourcerouting)要求报文必须按次序经过给定的路由器。记录所经路由(Recordroute)要求路由器在IP包经过时把自己的IP地址记录在该字段，用于跟踪路由选择过程。时间戳(timestamp)记录IP包经过每一个路由器的时间，用于网络吞吐量、拥塞的分析。5第八章网络互联协议：IP-NUDT-typedefstruct_iphdr{unsignedcharh_VerLen;//4位首部长度+4位IP版本号unsignedchartos;//8位服务类型TOSunsignedshorttotal_len;//16位总长度（字节）unsignedshortident;//16位标识unsignedshortfrag_and_flags;//3位标志位unsignedcharttl;//8位生存时间TTLunsignedcharproto;//8位协议(TCP,UDP或其他)unsignedshortchecksum;//16位IP首部校验和unsignedintsourceIP;//32位源IP地址unsignedintdestIP;//32位目的IP地址}IP_HEADER;IPv4包结构的实现6第八章网络互联协议：IP-NUDT-8bits8bits8bits8bits8.1.2IP地址最高位为0，接下来的7位为网络ID，共有27-2=126个网络，网络号是1~126,127专用。IP地址是由四个8位二进制数字域组成的,总长度为4个字节的32位二进制数，理论上可组成232≈40多亿个不同的IP地址。剩余的24位代表主机ID。每个网络224-2=16777214个主机地址。高位为10，接下来的14位为网络ID，共有214=16384个网络，首个域值为128~191。高位为110，接下来的21位为网络ID，共有221=2097152个网络，首个域值为192~223D类地址的高位为1110，其余28位为组播地址，第一个域值为224~239。E类地址的高位为11110，其余27位目前保留，第一个域值为224~239。剩余的16位代表主机ID。每个网络有216-2=65534个主机地址。剩余的8位代表主机ID。每个网络有28-2=254个主机地址。每个客户机可以参加特定组，只有注册了多播地址的主机才能收到数据包•有效的主机ID和网络ID不能为0或255；•网络ID不能为127；•IP地址全球唯一性；•使用便于记忆的格式：xxx.xxx.xxx.xxx如：192.168.25.1687第八章网络互联协议：IP-NUDT-在xxx.xxx.xxx.xxx中：由1到126开头的IP是AClass由128到191开头的IP是BClass由192到223开头的则为CClass当我们知道IP的类型之后，我们就可以知道IP的Net_ID和Host_ID：AClass:AAA.HHH.HHH.HHHBClass:BBB.BBB.HHH.HHHCClass:CCC.CCC.CCC.HHH例如：10.129.216.168NetID:10HostID:129.216.169131.248.122.1NetID:131.248HostID:122.1202.103.96.168NetID:202.103.96HostID:1681、IP地址的特征8第八章网络互联协议：IP-NUDT-2、特殊IP地址全“0”的IP地址用于动态IP配置服务器的网络上(如DHCP协议)。当工作站启动时，使用全“0”地址与配置服务器进行通信以获得IP；网络号为“0”的IP地址被解释为“本”网络，若主机试图在本网内通信而又不知道网络号时，可以使用网络号为“0”的IP地址；主机号全为“1”的IP地址称为广播地址，即某主机可以使用广播地址向因特网上的某个网络中的所有主机发送报文；32位全“1”的IP地址用于本网络广播地址，称为有限广播地址(limitedbroadcasting)。主机在启动过程中往往不知道本网的网络号，这时候若想向本网广播，只能采用有限广播地址；网络号为127的A类地址是一个保留地址，用于网络软件测试以及本机进程间通信，叫作回送地址(loopbackaddress)。9第八章网络互联协议：IP-NUDT-3、IP地址示例特殊IP地址含义0.0.0.0未知主机（只作源地址）0.0.0.3“本网络”中的3号主机（源地址）255.255.255.255“本网络”的任何主机（只作目的地址）129.34.255.255B类网络129.34中的任何主机（目的地址）129.34.0.0B类网络129.34中的某个主机（源地址）129.34.0.3B类网络129.34中的3号主机202.103.96.121C类网络202.103.96中的121主机127.0.0.1本机（本机环路）10第八章网络互联协议：IP-NUDT-为保证IP地址唯一性，国际上有专门机构(ICANN：InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers:因特网名称和编号组织)负责把IP地址分配给各个国家，再由每个国家把IP地址分配给各大网络运营部门（如中国电信/网通/移动/联通/教育部等）；如果要组建一个单一的IP网络，必须分配相同的NetID给所有主机，各主机的HostID在该网络内必须是唯一的，否则就会造成IP地址冲突了；如果多个计算机的NetID不一样，即使连在同一台交换机上，也不能互通，必须通过路由才能通信；如果该网络还要与Internet相连，则NetID也必须全球唯一，即NetID必需向网络运营部门申请后才能使用，否则也会造成IP地址冲突；如果组建的只是一个内部网络（Intranet），不需要与Internet相连，你可根据网络的规模使用任何一类IP地址，一般使用C类地址，如：192.168.25.xxx；由于IP地址是一个有限的资源，一个企业组建网络时，无法为每一台计算机申请一个合法的IP地址，一般分配2-4个IP，如何能使企业内的所有计算机都能上互连网呢？4、IP地址的用法11第八章网络互联协议：IP-NUDT-4个固定外部IPInternetIntranet代理服务器/网关Web服务器Mail服务器内部IP路由器骨干交换机接入层交换机5、企业连接Internet的方法InternetIntranet外部IP内部IPDDNModem64k-2Mbps10/100Mbps1个非固定外部IPInternetIntranet内部IP接入层交换机ADSLModem8Mbps网关代理服务器/网关Mail服务器骨干交换机接入层交换机Web服务器12第八章网络互联协议：IP-NUDT-8.1.3网络掩码如何根据一个IP地址计算网络ID和主机ID？通过网络掩码netmask来处理，定义三类网络的掩码为：AClass的mask是255.0.0.0BClass的mask是255.255.0.0CClass的mask是255.255.255.0换算成2进制为：13第八章网络互联协议：IP-NUDT-对于给定的IP和Mask，使用AND的二进位逻辑与运算，来求出NetID。例如：IP地址：139.175.152.254，对应的二进编码是：10001011.10101111.10011000.11111110因为它是以10开头的，所以是一个BClassIP，预设mask是：255.255.0.0，换成二进位：11111111.11111111.00000000.00000000然后将IP和mask进行AND运算：10001011.10101111.10011000.11111110AND11111111.11111111.00000000.0000000010001011.10101111.00000000.00000000换成十进位就是139.175.0.0，这个就是NetID了。推论：若两个IP地址具有完全相同的网络号地址，则它们在同一网络中。同样可以求HostID：先将NetMask做一个NOT运算，可以得出：00000000.00000000.11111111.11111111，然后再和IP做一次AND运算，就可以得到HostID:00000000.00000000.10101111.11111110，换成十进位就成了：0.0.152.254。所以HostID为：152.254。1、用网络掩码计算网号和主机号14第八章网络互联协议：IP-NUDT-问题：在一个给定NETID的网络中，如果机器较多，管理不方便，则可以把他们进一步划分成子网；方法：从IP地址的主机编号部分“借用”若干位作为子网编号，主机编号部分相应缩短，并通过网络掩码来识别。例1：对于B类IP139.175.000.000，把B类网络的Mask从255.255.0.0改为：255.255.224.0，即将原来的HostID中的3Bit作为子网ID，可以组成8个子网号：000到111，再加上原来的NetID：10001011.10101111.00000000.00000000，各子网的实际NetID就成了：10001011.10101111.00000000.00000000(139.175.0.0)10001011.10101111.00100000.00000000(139.175.32.0)10001011.10101111.01000000.00000000(139.175.64.0)10001011.10101111.01100000.00000000(139.175.96.0)10001011.10101111.10000000.00000000(139.175.128.0)10001011.10101111.10100000.00000000(139.175.160.0)10001011.10101111.11000000.00000000(139.175.192.0)10001011.1