认识IP及Mac地址

认识IP及MAC地址TCP/IP的网络层HTTPSMTPFTPTFTPDNSIPICMPRARPEthernetTokenRingTELNETUDPTCPARPFDDIFrameRalay应用层传输层网际层网络访问层TCP/IP的网络层被称为网络互连层或网际层(internetlayer)，其以数据报形式向传输层提供无连接的分组传输服务。IP协议的作用为TCP/IP网络层的核心协议。IP协议是一个不可靠的、无连接的数据报传输协议。IP协议是一个支持异构网络互连的网际层协议。逻辑地址与物理地址物理地址是第二层地址；固化在网卡的硬件结构中，如MAC地址；只要主机或设备的网卡不变，则其MAC地址就是不变的，即使其从一个网络被移到另一个网络，从地球的一端移到另一端。一种平面化的地址，不能提供关于主机所处的网络位置信息。比喻：人的姓名。逻辑地址是第三层地址，有时又称为网络地址；该地址是随着设备所处网络位置不同而变化的；设备从一个网络被移到另一个网络时，其IP地址也会相应地发生改变；IP地址是一种结构化的地址，可以提供关于主机所处的网络位置信息。比喻：人的住址IP地址及其表示方法我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的32bit的标识符。IP地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)进行分配分类IP地址每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。两级的IP地址可以记为：IP地址::={网络号,主机号}::=代表“定义为”点分十进制记法10000000000010110000001100011111机器中存放的IP地址是32bit二进制代码10000000000010110000001100011111每隔8bit插入一个空格能够提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.11.3.3112811331将每8bit的二进制数转换为十进制数net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001常用的三种类别的IP地址IP地址的使用范围网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数A126(27–2)112616,777,214B16,384(214-2）128.0191.25565,534C2,097,152(221-2）192.0.0223.255.255254IP地址中的保留地址凡是网络标识或主机号部分为全“0”和全“1”的地址都具有特殊的含义，被保留作特殊之用。网络标识地址具有正常的网络号部分，而主机号部分为全“0”的IP地址代表一个特定的网络，即作为网络标识之用；例如：102.0.0.0代表了一个A类网络。138.1.0.0代表了一个B类网络。198.10.1.0分别代表了一个C类网络。具有相同网络标识的主机被认为位于同一个网络中，可以直接相互通信；具有不同网络标识的主机不能直接相互通信。广播地址广播地址被用于给网络中的所有主机发送相同的数据。主机号部分为全“1”的IP地址代表一个在指定网络中的广播，被称为广播地址。113.255.255.255、170.22.255.255、210.33.36.255分别代表在一个A类、B类和C类网络中的广播。私有地址保留以供内部实现IP网络时使用的地址资源称为私有地址(privateaddress)。根据规定，所有以私有地址为目标地址的IP数据包都不能被路由至外面的因特网上，这些以私有地址作为逻辑标识的主机若要访问外面的因特网，必须采用网络地址翻译(Networkaddresstranslation，简称NAT)或应用代理(proxy)方式。问题的引入问题：若主机1要将数据送到主机3，两台主机都有各自的物理地址和IP地址，发送数据时用的到底是哪一个地址？T0E0E1主机1主机2主机3主机4主机5主机17主机18主机19网络1网络号：192.168.1.0网络2网络号：192.168.2.0网络3网络号：192.168.3.0192.168.1.2192.168.1.4192.168.2.2192.168.1.1ARPIP地址只是一种在网际范围内标识主机的逻辑地址，不能直接利用它们在物理上发送分组因为数据链路层的硬件是不能识别因特网地址的，它们只能以物理方式进行寻址，例如，以太网中的主机是通过网卡连接到以太网中的，这些网卡只能识别48位的MAC地址并且以以太网帧的形式发送数据，它们不能识别32位的IP地址。也就是说，为了在物理上实现IP分组的传输，需要在网络互连层提供从主机IP地址到主机物理地址或MAC地址的映射功能。ARP正是实现这种功能的协议，其全称为地址解释协议(addressresolutionprotocol，简称ARP),该协议在RFC865中定义。ARP相关的术语ARP表：--主机上用于存储IP地址及其经过解析的以太网或令牌环物理地址的数据表--存储在RAM中，掉电后会丢失.--自动维护ARPrequest(ARP请求）用于在网络中请求关于某个IP地址对应的MAC地址的广播包。ARPreply(ARP回应）用于在网络中回应关于某个IP地址对应的MAC地址的包。ARPupdates(ARP更新）：当主机收到一个当前ARP缓存不存在的AR这P回应时，要在ARP中增加一个新的表项；若当前ARP缓存已经存在相应的ARP表项时，则在时间标记上更新。本地ARP工作原理示例主机1以主机3的IP地址为目标IP地址，以自己的IP地址为源IP地址封装了一个IP数据包；在数据包发送以前，主机1通过将子网掩码和源IP地址及目标IP地址进行求“与”操作，判断源和目标在同一网络中；主机1转向查找本地的ARP缓存，以确定在缓存中是否有关于主机3的IP地址与MAC地址的映射信息；T0E0E1主机1主机2主机3主机4主机5主机17主机18主机19网络1网络号：192.168.1.0网络2网络号：192.168.2.0网络3网络号：192.168.3.0192.168.1.2192.168.1.4192.168.2.2192.168.1.1LookupARPtable:DoyouknowtheMACof192.168.1.4?物理地址IP地址02-60-8c-01-a1-08192.168.1.4若在缓存中存在主机3的MAC地址信息，则主机1的网卡立即以主机3的MAC地址为目标MAC地址、以其自己的MAC地址为源MAC地址进行帧的封装并启动帧的发送；本地ARP工作原理示例（续1）若在缓存中不存在关于主机3的MAC地址映射信息，则主机1以广播帧形式向同一网络中的所有节点发送一个ARP请求(ARPrequest)：在该广播帧中48位的目标MAC地址以全“1”即“ffffffffffff”表示，并在数据部分发出关于“谁的IP地址是192.168.1.4”的询问。网络1中的所有主机都会收到该广播帧，并且所有收到该广播帧的主机都会检查一下自己的IP地址，但只有主机3会以自己的MAC地址信息为内容给主机1发出一个ARP回应(ARPreply)。T0E0E1主机1主机2主机3主机4主机5主机17主机18主机19网络1网络号：192.168.1.0网络2网络号：192.168.2.0网络3网络号：192.168.3.0192.168.1.2192.168.1.4192.168.2.2192.168.1.1MAC头目标：ff-ff-ff-ff-ff-ff㷧：02-60-8c-01-02-03IP头目标：192.168.1.4㷧：192.168.1.2数据信息你的MAC地址是多少？-3本地ARP工作原理示例（续2）主机1收到该回应后，首先将该其中的MAC地址信息加入到本地ARP缓存中，即ARP更新。T0E0E1主机1主机2主机3主机4主机5主机17主机18主机19网络1网络号：192.168.1.0网络2网络号：192.168.2.0网络3网络号：192.168.3.0192.168.1.2192.168.1.4192.168.2.2192.168.1.1Hi!I’m02-60-8c-01-a1-08物理地址IP地址02-60-8c-01-d1-10192.168.1.302-60-8c-01-a1-08192.168.1.4然后，主机1以主机3的MAC地址为目标MAC，以自己的MAC地址为源MAC，将主机1要发送给主机3的IP数据包封装成帧，并启动发送主机3收到该帧后，确认是给自己的帧，进行帧的拆封并取出其中的IP分组交给网络层去处理。问题若主机1要给位于另一个网段中的主机4发送数据，是否也是采用上面所介绍的方式？回答是否定的因为第二层广播(在此为以太网帧的广播)是不可能被第三层设备路由器转发的。所有的第二层广播都会被路由器丢弃，即路由器不转发第二层的广播帧。解决方案:缺省网关缺省网关缺省网关defaultgateway是指与源主机位于同一网段中的某个路由器接口的IP地址。缺省网关为主机的IP配置选项，一旦被配置了缺省网关，则参数设置被作为主机配置的一部分保存起来。右例中，主机1的缺省网关可配置为路由器的以太网接口E0的IP地址，即192.168.1.1。T0E0E1主机1主机2主机3主机4主机5主机17主机18主机19网络1网络号：192.168.1.0网络2网络号：192.168.2.0网络3网络号：192.168.3.0192.168.1.2192.168.1.4192.168.2.2192.168.1.1请问本例中，主机210.33.44.12/24的缺省网关应为多少？210.33.44.10/24210.33.44.11/24210.33.44.12/24210.33.44.13/24210.33.44.1/24202.1.24.1/24ipv6从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在IPv4已很不适用。最主要的问题就是32bit的IP地址不够用。Ipv6使用128bit的地址空间Ipv6的优势IPv6具有更大的地址空间IPv6使用更小的路由表IPv6增加了增强的组播支持以及对流的支持IPv6加入了对自动配置的支持IPv6具有更高的安全性IPv6数据报的一般形式基本首部扩展首部1扩展首部N…数据部分选项IPv6数据报有效载荷IPv6的地址空间IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：(1)单播(unicast)单播就是传统的点对点通信。(2)多播(multicast)多播是一点对多点的通信。(3)任播(anycast)这是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。Ipv6寻址1、冒号十六进制形式这是首选形式n:n:n:n:n:n:n:n。每个n都表示八个16位地址元素之一的十六进制值。例如：3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562Ipv6寻址2、压缩形式由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写入，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个0块的单个连续序列由双冒号符号::表示。FF05:0:0:0:0:0:0:B3可以写成FF05::B3环回地址0:0:0:0:0:0:0:1的压缩形式为?Ipv6寻址3、混合形式此形式组合IPv4和IPv6地址。在此情况下，地址格式为n:n:n:n:n:n:d.d.d.d，其中每个n都表示六个IPv6高序位16位地址元素之一的十六进制值，