计算机网络-第6章2

1、课件制作人：沈红 计算机网络计算机网络 沈阳理工大学沈阳理工大学 信息科学与工程学院信息科学与工程学院 课件制作人：沈红 第六章第六章 网网 络络 互互 连连 课件制作人：沈红 6.2.3 IP层处理数据报的流程层处理数据报的流程 寻径（或寻址）是指寻找一条传输路径，将数寻径（或寻址）是指寻找一条传输路径，将数 据报从源主机送往目的主机的过程，也就是解决据报从源主机送往目的主机的过程，也就是解决IP 数据报如何选择路由，确定下一跳路由器的问题数据报如何选择路由，确定下一跳路由器的问题 Internet中所有的数据报的转发都是基于目的主中所有的数据报的转发都是基于目的主 机所在的网络地址机所在的

2、网络地址 路由器依据路由表内容确定路由器依据路由表内容确定IP数据报的转发，数据报的转发， 路由表的内容至少有两项：目的网络地址，下一路由表的内容至少有两项：目的网络地址，下一 跳路由地址跳路由地址 课件制作人：沈红 路由器和结点交换机毕竟不相同，它们的不同表路由器和结点交换机毕竟不相同，它们的不同表 现在以下几方面：现在以下几方面： （1）路由器是用来连接不同的网络路由器是用来连接不同的网络，而结点交换机只而结点交换机只 是在一个特定的网络中工作。是在一个特定的网络中工作。 （2）路由器是专门用来转发分组的路由器是专门用来转发分组的，而结点交换机还而结点交换机还 可接上许多个主机。可接上许多

3、个主机。 （3）路由器使用统一的路由器使用统一的IP协议协议，而结点交换机使用所而结点交换机使用所 在广域网的特定协议。在广域网的特定协议。 （4）路由器根据目的网络地址找出下一跳路由器根据目的网络地址找出下一跳（即下一个即下一个 路由器路由器），），而结点交换机则根据目的站所接入的交换机号而结点交换机则根据目的站所接入的交换机号 找出下一跳找出下一跳（即下一个结点交换机即下一个结点交换机）。 课件制作人：沈红 6.2.3 IP层处理数据报的流程层处理数据报的流程 有四个有四个 A 类网络通过三个路由器连接在一类网络通过三个路由器连接在一 起。每一个网络上都可能有成千上万个主机。若起。每一个网

4、络上都可能有成千上万个主机。若 按目的主机号来制作路由表，则所得出的路由表按目的主机号来制作路由表，则所得出的路由表 就会过于庞大。就会过于庞大。 但若按主机所在的但若按主机所在的网络地址网络地址来制作路由表，那来制作路由表，那 么每一个路由器中的路由表就只包含么每一个路由器中的路由表就只包含 4 个项目。个项目。 这样就可使路由表大大简化。这样就可使路由表大大简化。 课件制作人：沈红 网网 1 10.0.0.0 网网 4 40.0.0.0 网网 3 30.0.0.0 网网 2 20.0.0.0 10.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.7 目的主机所在的网

5、络目的主机所在的网络下一跳地址下一跳地址 20.0.0.0 30.0.0.0 10.0.0.0 40.0.0.0 20.0.0.7 30.0.0.1 直接交付，接口直接交付，接口 1 直接交付，接口直接交付，接口 0 路由器路由器 R 的路由表的路由表 30.0.0.1 10.0.0.440.0.0.430.0.0.220.0.0.920.0.0.730.0.0.1 链路链路 4链路链路 3链路链路 2链路链路 1 RSQ 01 RSQ 在路由表中，对每一条路由，最主要的是在路由表中，对每一条路由，最主要的是 （目的网络地址，下一跳地址）（目的网络地址，下一跳地址） 课件制作人：沈红 查找路由

6、表查找路由表 根据目的网络地址就能确定下一跳路由器，这根据目的网络地址就能确定下一跳路由器，这 样做的结果是：样做的结果是： IP 数据报最终一定可以找到目的主机所在目数据报最终一定可以找到目的主机所在目 的网络上的路由器（可能要通过多次的间接交的网络上的路由器（可能要通过多次的间接交 付）。付）。 只有到达最后一个路由器时，才试图向目的只有到达最后一个路由器时，才试图向目的 主机进行直接交付。主机进行直接交付。 课件制作人：沈红 特定主机路由特定主机路由 这种路由是为特定的目的主机指明一个路由。这种路由是为特定的目的主机指明一个路由。 采用特定主机路由可使网络管理人员能更方便采用特定主机路由

7、可使网络管理人员能更方便 地控制网络和测试网络，同时也可在需要考虑某地控制网络和测试网络，同时也可在需要考虑某 种安全问题时采用这种特定主机路由。种安全问题时采用这种特定主机路由。 在对网络的连接或路由表进行排错时在对网络的连接或路由表进行排错时，指明到指明到 某一个主机的特殊路由就十分有用。某一个主机的特殊路由就十分有用。 课件制作人：沈红 默认路由默认路由(default route) 路由器还可采用路由器还可采用默认路由默认路由以减少路由表所占用以减少路由表所占用 的空间和搜索路由表所用的时间。的空间和搜索路由表所用的时间。 这种转发方式在一个网络只有很少的对外连接时这种转发方式在一个网

8、络只有很少的对外连接时 是很有用的。是很有用的。 默认路由在主机发送默认路由在主机发送 IP 数据报时往往更能显示数据报时往往更能显示 出它的好处。出它的好处。 如果一个主机连接在一个小网络上，而这个网络如果一个主机连接在一个小网络上，而这个网络 只用一个路由器和因特网连接，那么在这种情况只用一个路由器和因特网连接，那么在这种情况 下使用默认路由是非常合适的。下使用默认路由是非常合适的。 课件制作人：沈红 N1 R1 因特网因特网 目的网络目的网络 下一跳下一跳 N1 直接直接 N2 直接直接 默认默认 R1 R2路由表路由表 N2 R2 只要目的网络不是只要目的网络不是 N1 和和 N2，

9、就一律选择默认路由，就一律选择默认路由， 把数据报先间接交付路由器把数据报先间接交付路由器 R1， 让让 R1 再转发给下一个路由器。再转发给下一个路由器。 课件制作人：沈红 分组转发算法分组转发算法 (1)(1)从收到的从收到的IPIP数据报的首部提取目的数据报的首部提取目的IPIP地址地址I ID D。 (2)(2)从从IDID中得出目的网络地址中得出目的网络地址I IN N 。 (3)(3)判断判断I IN N是否是与此路由器直接连接的某个网络是否是与此路由器直接连接的某个网络 地址相匹配，若是，则通过该物理网络向以地址相匹配，若是，则通过该物理网络向以I ID D为为 目的地址的主机直

10、接发送数据报目的地址的主机直接发送数据报( (这里包括将目的这里包括将目的 主机地址主机地址I ID D转换为相应的物理地址，并将数据报转换为相应的物理地址，并将数据报 封装成封装成MACMAC帧后发送出去帧后发送出去) )；否则，执行；否则，执行(4)(4)。 (4)(4)若路由表中有目的地址为若路由表中有目的地址为I ID D的特定主机路由，的特定主机路由， 则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由 器；否则，执行器；否则，执行(5)(5)。 课件制作人：沈红 (5)若路由表中有目的网络地址若路由表中有目的网络地址IN，则将数据报发，则将数据报发

11、 送给路由表中所指的下一跳路由器；否则，执行送给路由表中所指的下一跳路由器；否则，执行 (6)。 (6)若路由表中有一个默认路由，则将数据报发往若路由表中有一个默认路由，则将数据报发往 路由表中所指明的默认路由器；否则，执行路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(7)。 (7)报告寻径有错。报告寻径有错。 课件制作人：沈红 IP层软件收到层软件收到IP数据报后将怎样处理？数据报后将怎样处理？IP层软件为层软件为IP 数据报寻径后，怎样将它们发送出去？数据报寻径后，怎样将它们发送出去？ （1）当主机的）当主机的IP层软件收到数据报时，若数据报的层软件收到数据报时，若数据报的 目的地址等于主机地址

12、，则目的地址等于主机地址，则IP软件接收该数据报，并将软件接收该数据报，并将 它交给高层协议软件处理；否则，主机丢弃该数据报。它交给高层协议软件处理；否则，主机丢弃该数据报。 （2）当路由器的）当路由器的IP软件收到数据报时，路由器首先软件收到数据报时，路由器首先 判断数据报是否到达最终目的地，若是，则交相应软件判断数据报是否到达最终目的地，若是，则交相应软件 处理；否则，处理；否则，IP层软件进一步寻径，其过程如前所述。层软件进一步寻径，其过程如前所述。 IP软件从数据报软件从数据报TTL字段中减字段中减1。当。当TTL=0时，则丢弃时，则丢弃 该数据报；否则，重新计算检验和并继续寻径。该数

13、据报；否则，重新计算检验和并继续寻径。 课件制作人：沈红 必须强调指出必须强调指出 IP 数据报的首部中没有地方可以用来指明数据报的首部中没有地方可以用来指明“下下 一一 跳路由器的跳路由器的 IP 地址地址”。 当路由器收到待转发的数据报，不是将下一跳路当路由器收到待转发的数据报，不是将下一跳路 由器的由器的 IP 地址填入地址填入 IP 数据报，而是送交下层的网数据报，而是送交下层的网 络接口软件。络接口软件。 网络接口软件使用网络接口软件使用 ARP 负责将下一跳路由器的负责将下一跳路由器的 IP 地址转换成硬件地址，并将此硬件地址放在链地址转换成硬件地址，并将此硬件地址放在链 路层的路

14、层的 MAC 帧的首部，然后根据这个硬件地址找帧的首部，然后根据这个硬件地址找 到下一跳路由器。到下一跳路由器。 课件制作人：沈红 6.2.4 ARP和和RARP （1）地址解析协议（）地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP），完成从），完成从IP地址到物理地址的地址到物理地址的 映射映射 （2）逆地址解析协议（）逆地址解析协议（Reverse AddressResolution Protocol，RARP），完成），完成 从物理地址到从物理地址到IP地址的映射。地址的映射。 课件制作人：沈红 IP 地址地址 物理地址物理地址 ARP 物理地址物理地址IP

15、 地址地址RARP 课件制作人：沈红 地址解析协议地址解析协议 ARP 不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链 路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。 每一个主机都设有一个每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由，里面有所在的局域网上的各主机和路由 器的器的 IP 地址到硬件地址的映射表。地址到硬件地址的映射表。 当主机当主机 A 欲向本局域网上的某个主机欲向本局域网上的某个主机 B 发送发送 IP 数据报时，就先在其数据报时，就先在其

16、 ARP 高速缓存中查看有无主高速缓存中查看有无主 机机 B 的的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地地址。如有，就可查出其对应的硬件地 址，再将此硬件地址写入址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域帧，然后通过局域 网将该网将该 MAC 帧发往此硬件地址。帧发往此硬件地址。 课件制作人：沈红 ARP 响应响应 A YX B Z 主机主机 B 向向 A 发送发送 ARP 响应分组响应分组 主机主机 A 广播发送广播发送 ARP 请求分组请求分组 ARP 请求请求ARP 请求请求ARP 请求请求ARP 请求请求 209.0.0.5 209.0.0.6 00-00-C0-15-AD-

17、18 08-00-2B-00-EE-0A 我是我是 209.0.0.5，硬件地址是，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主机我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址的硬件地址 我是我是 209.0.0.6 硬件地址是硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A A YX B Z 209.0.0.5 209.0.0.6 00-00-C0-15-AD-18 课件制作人：沈红 几点说明：几点说明： （1）ARP 高速缓存的作用高速缓存的作用 为了减少网络上的通信量，主机为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的请求分组时，就将自己的

18、IP 地址到硬件地地址到硬件地 址的映射写入址的映射写入 ARP 请求分组。请求分组。 当主机当主机 B 收到收到 A 的的 ARP 请求分组时，就将主请求分组时，就将主 机机 A 的这一地址映射写入主机的这一地址映射写入主机 B 自己的自己的 ARP 高高 速缓存中。这对主机速缓存中。这对主机 B 以后向以后向 A 发送数据报时就发送数据报时就 更方便了。更方便了。 （2）当一台主机新入网时，为了避免其他主机对）当一台主机新入网时，为了避免其他主机对 自己运行自己运行ARP，应主动广播自己的，应主动广播自己的IP地址到物理地址到物理 地址的映射。地址的映射。 课件制作人：沈红 （3）不直接广

19、播数据本身，减少开销）不直接广播数据本身，减少开销 （4）ARP 将保存在高速缓存中的每一个映射地址将保存在高速缓存中的每一个映射地址 项目都设置生存时间项目都设置生存时间 （5）ARP解决的问题是解决的问题是同一个局域网同一个局域网上的主机或上的主机或 路由器的路由器的IP地址和物理地址的映射地址和物理地址的映射 （6）IP地址到物理地址的转换是自动进行的，主地址到物理地址的转换是自动进行的，主 机的用户看不见转换过程机的用户看不见转换过程 课件制作人：沈红 使用使用 ARP 的四种典型情况的四种典型情况 发送方是主机，要把发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的另一个主机。数据报发送到

20、本网络上的另一个主机。 这时用这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。找到目的主机的硬件地址。 发送方是主机，要把发送方是主机，要把 IP 数据报发送到另一个网络上的一个数据报发送到另一个网络上的一个 主机。这时用主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地址。找到本网络上的一个路由器的硬件地址。 剩下的工作由这个路由器来完成。剩下的工作由这个路由器来完成。 发送方是路由器，要把发送方是路由器，要把 IP 数据报转发到本网络上的一个主数据报转发到本网络上的一个主 机。这时用机。这时用 ARP 找到目的主机的硬件地址。找到目的主机的硬件地址。 发送方是路由器，要把发送方是路由器，要把

21、IP 数据报转发到另一个网络上的一数据报转发到另一个网络上的一 个主机。这时用个主机。这时用 ARP 找到本网络上的一个路由器的硬件地找到本网络上的一个路由器的硬件地 址。剩下的工作由这个路由器来完成。址。剩下的工作由这个路由器来完成。 课件制作人：沈红 什么我们不直接什么我们不直接 使用硬件地址进行通信？使用硬件地址进行通信？ 由于全世界存在着各式各样的网络，它们使用由于全世界存在着各式各样的网络，它们使用 不同的硬件地址。要使这些异构网络能够互相通不同的硬件地址。要使这些异构网络能够互相通 信就必须进行非常复杂的硬件地址转换工作，因信就必须进行非常复杂的硬件地址转换工作，因 此几乎是不可能

22、的事。此几乎是不可能的事。 连接到因特网的主机都拥有统一的连接到因特网的主机都拥有统一的 IP 地址，它地址，它 们之间的通信就像连接在同一个网络上那样简单们之间的通信就像连接在同一个网络上那样简单 方便，因为调用方便，因为调用 ARP 来寻找某个路由器或主机来寻找某个路由器或主机 的硬件地址都是由计算机软件自动进行的，对用的硬件地址都是由计算机软件自动进行的，对用 户来说是看不见这种调用过程的。户来说是看不见这种调用过程的。 课件制作人：沈红 2ARP请求与应答分组格式与各项的作用 （1）ARP分组的格式 课件制作人：沈红 硬件地址类型硬件地址类型(hardware type)域：长度为域：

23、长度为16 位，用来表示发送端物理网络的类型。位，用来表示发送端物理网络的类型。 1-Ethernet， 2-实验以太网，实验以太网， 3-X25， 7-ARCnet 协议地址类型协议地址类型(protocol type)域：长度为域：长度为16位，位， 用来表示发送端网络层的协议类型。用来表示发送端网络层的协议类型。 0 x0800-IPv4协议，协议， 0 x0801-X75， 0 x8037-AppleTalk等。等。 课件制作人：沈红 硬件地址长度(hardware 1ength)域：长度为8 位，用来表示以字节为单位的物理地址的长度 。 6-Ethernet地址 协议地址长度(pro

24、tocol length)域：长度为8 位，用来表示以字节为单位的网络层地址的长 度。4-IPv4协议。 操作(operation)类型：长度为16位，用来表示 分组的类型。 1-ARP请求分组； 2-ARP响应分组； 3-RARP请求分组 4-RARP响应分组。 课件制作人：沈红 发送结点硬件地址发送结点硬件地址(sender hardware address)域：长域：长 度可变，用来表示以字节为单位结点的物理地址长度类度可变，用来表示以字节为单位结点的物理地址长度类 型。型。6-Ethernet。 发送结点协议地址发送结点协议地址(sender protocol length)域：长度域

25、：长度 为为32位，用来表示以字节为单位的源结点网络层地址的位，用来表示以字节为单位的源结点网络层地址的 长度。长度。 目的端硬件地址目的端硬件地址(targethardware address)域：长度域：长度 可变，用来表示以字节为单位的发送站的物理地址长度可变，用来表示以字节为单位的发送站的物理地址长度 类型。对于类型。对于ARP请求分组，由于不知道目的物理地址长请求分组，由于不知道目的物理地址长 度，因此用全度，因此用全0表示。表示。 目的端协议地址目的端协议地址(target protocol length)域：长度为域：长度为32 位，用来表示以字节为单位的网络层地址。位，用来表示

26、以字节为单位的网络层地址。 课件制作人：沈红 3地址解析方法的改进地址解析方法的改进 代理代理ARP路由器基本工作过程路由器基本工作过程 课件制作人：沈红 4从物理地址到从物理地址到IP地址的映射地址的映射 （RARP协议）协议） 逆地址解析协议逆地址解析协议 RARP 使只知道自己硬件地址使只知道自己硬件地址 的主机能够知道其的主机能够知道其 IP 地址。地址。 这种主机往往是无盘工作站。这种主机往往是无盘工作站。 因此因此 RARP协议协议 目前已很少使用。目前已很少使用。 课件制作人：沈红 RARP 的工作过程大致如下的工作过程大致如下： 课件制作人：沈红 6.3 划分子网与构造超网划分

27、子网与构造超网 6.3.1 划分子网的意义划分子网的意义 在在 ARPANET 的早期，的早期，IP 地址的设计确实不够地址的设计确实不够 合理。合理。 IP IP 地址空间的利用率有时很低。地址空间的利用率有时很低。 一个网络上安装过多主机，会因拥塞而影响网络性一个网络上安装过多主机，会因拥塞而影响网络性 能；能； 每一个路由器都应当能够从路由表查出应怎样到达其每一个路由器都应当能够从路由表查出应怎样到达其 它它网络的下一跳路由器网络的下一跳路由器；给每一个物理网络分配一个给每一个物理网络分配一个 网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。 两层

28、两层IPIP地址不便于一个有网络号的单位灵活地增加地址不便于一个有网络号的单位灵活地增加 或减少网络数目。或减少网络数目。 课件制作人：沈红 从从 1985 年起在年起在 IP 地址中又增加了一个地址中又增加了一个“子网子网 号号 字段字段”，使两级的，使两级的 IP 地址变成为地址变成为三级的三级的 IP 地址地址。 这种做法叫作这种做法叫作划分子网划分子网(subnetting) 。划分子网。划分子网 已成为因特网的正式标准协议。已成为因特网的正式标准协议。 三级的三级的 IP 地址地址 课件制作人：沈红 划分子网的基本思路划分子网的基本思路 划分子网纯属一个划分子网纯属一个单位内部的事情

29、单位内部的事情。单位对外仍然。单位对外仍然 表现为没有划分子网的网络。表现为没有划分子网的网络。 从主机号从主机号借用借用若干个位作为若干个位作为子网号子网号 subnet-id，而，而 主机号主机号 host-id 也就相应减少了若干个位。也就相应减少了若干个位。 IP地址地址 := , , 6.3.2 子网划分的方法子网划分的方法 课件制作人：沈红 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据报，数据报， 仍然是根据仍然是根据 IP 数据报的数据报的目的网络号目的网络号 net-id，先找到连接，先找到连接 在在本单位网络上的路由器本单位网络上的路由

30、器。 然后然后此路由器此路由器在收到在收到 IP 数据报后，再按目的网络号数据报后，再按目的网络号 net-id 和子网号和子网号 subnet-id 找到目的子网。找到目的子网。 最后就将最后就将 IP 数据报直接交付目的主机。数据报直接交付目的主机。 划分子网的基本思路（续）划分子网的基本思路（续） 课件制作人：沈红 145.13.3.10 145.13.3.11 145.13.3.101 145.13.7.34 145.13.7.35 145.13.7.56 145.13.21.23 145.13.21.9 145.13.21.8 所有到网络所有到网络 145.13.0.0的分组均的分组

31、均 到达此路由器到达此路由器 我的网络地址我的网络地址 是是 145.13.0.0 R1 R3 R2 网络网络 145.13.0.0 一个未划分子网的一个未划分子网的 B 类网络类网络145.13.0.0 课件制作人：沈红 划分为三个子网后对外仍是一个网络划分为三个子网后对外仍是一个网络 145.13.3.10 145.13.3.11145.13.3.101145.13.7.34 145.13.7.35 145.13.7.56 145.13.21.23 145.13.21.9 145.13.21.8 子网子网 145.13.21.0 子网子网 145.13.3.0 子网子网 145.13.7.

32、0 所有到达网络所有到达网络 145.13.0.0 的分组均到达的分组均到达 此路由器此路由器 网络网络 145.13.0.0 R1 R3 R2 课件制作人：沈红 当没有划分子网时，当没有划分子网时，IP 地址是两级结构。地址是两级结构。 划分子网后划分子网后 IP 地址就变成了三级结构。地址就变成了三级结构。 划分子网只是把划分子网只是把 IP 地址的主机号地址的主机号 host-id这部分这部分 进行再划分，而不改变进行再划分，而不改变 IP 地址原来的网络号地址原来的网络号 net-id。 划分子网后变成了三级结构划分子网后变成了三级结构 课件制作人：沈红 三级网络地址三级网络地址 课件

33、制作人：沈红 从一个从一个 IP 数据报的首部并数据报的首部并无法判断无法判断源主机或目源主机或目 的主机所连接的网络是否进行了子网划分。的主机所连接的网络是否进行了子网划分。 使用使用子网掩码子网掩码(subnet mask)可以找出可以找出 IP 地址地址 中的子网部分。中的子网部分。 2. 子网掩码子网掩码 课件制作人：沈红 IP 地址的各字段和子网掩码地址的各字段和子网掩码 145 . 13 .3 . 10两级两级 IP 地址地址 子网号为子网号为 3 的网络的网络号的网络的网络号 三级三级 IP 地址地址 主机号主机号 子网掩码子网掩码 net-idhost-id 子网的子网的 网络

34、地址网络地址 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 0 net-idsubnet-idhost-id 145 . 13 . 145 . 13 . 3 3 . 10 课件制作人：沈红 (IP 地址地址) AND (子网掩码子网掩码) = 网络地址网络地址 网络号网络号 net-id主机号主机号 host-id两级两级 IP 地址地址 网络号 三级三级 IP 地址地址 主机号 net-idhost-idsubnet-id 子网号 子网掩码子网掩码 子网的子网的 网络地址网络地址 1 1 1 1 1 1 1 1

35、 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 net-idsubnet-id0 逐位进行 AND 运算 课件制作人：沈红 使用子网掩码的使用子网掩码的好处好处是是：可以：可以立即得出网络地址来立即得出网络地址来， 这样在路由器处理到来的分组时就可采用同样的算法。这样在路由器处理到来的分组时就可采用同样的算法。 子网掩码是整个子网的一个重要属性，连接在一个子子网掩码是整个子网的一个重要属性，连接在一个子 网上的所有网上的所有主机和路由器其子网掩码相同主机和路由器其子网掩码相同。这样，当一个。这样，当一个 路由器连接在两个子网上时，就拥有两个子网

36、地址和两个路由器连接在两个子网上时，就拥有两个子网地址和两个 子网掩码。子网掩码。 另外可以另外可以简化路由器的路由选择算法。简化路由器的路由选择算法。 因特网的标准规定因特网的标准规定：所有的网络都必须有一个子网掩所有的网络都必须有一个子网掩 码码，同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏同时在路由器的路由表中也必须有子网掩码这一栏。 课件制作人：沈红 从一个从一个IP地址中抽取物理网络地址的方法和地址中抽取物理网络地址的方法和 过程称为掩码过程称为掩码(masking)。这种方法对于有无子。这种方法对于有无子 网都适用。网都适用。 课件制作人：沈红 1 1 1 1 1 1 1 1 1

37、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 01 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 net-id net-idhost-id 为全为全 0 net-id 网络地址网络地址 A 类类 地地 址址 默认子网掩码默认子网掩码 255.0.0.0 网络地址网络地址 B 类类 地地 址址 默认子网掩码默认子网掩码 255.255.0.0 网络地址

38、网络地址 C 类类 地地 址址默认子网掩码默认子网掩码 255.255.255.0 host-id 为全为全 0 host-id 为全为全 0 默认子网掩码默认子网掩码 课件制作人：沈红 子网掩码是一个重要属性子网掩码是一个重要属性 子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。子网掩码是一个网络或一个子网的重要属性。 路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把路由器在和相邻路由器交换路由信息时，必须把 自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路自己所在网络（或子网）的子网掩码告诉相邻路 由器。由器。 路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目路由器的路由表中的每一个项目，除了要给出目 的网络地址外

39、，还必须同时给出该网络的子网掩的网络地址外，还必须同时给出该网络的子网掩 码。码。 若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络若一个路由器连接在两个子网上就拥有两个网络 地址和两个子网掩码。地址和两个子网掩码。 课件制作人：沈红 使用掩码寻找子网地址，它分使用掩码寻找子网地址，它分边界级和非边界边界级和非边界 级级掩码两种方法。掩码两种方法。 边界级掩码边界级掩码(即掩码为即掩码为255或或0) 遵照以下两个规则处理：遵照以下两个规则处理： (1)对应于掩码为对应于掩码为255的的IP地址部分，子网地址与其地址部分，子网地址与其 相同。相同。 (2)对应于掩码为对应于掩码为0的的IP地址部分，

40、子网地址均为地址部分，子网地址均为0。 IP地址地址 145 123 21 8 子网掩码子网掩码 255 255 0 0 子网地址子网地址 145 123 0 0 课件制作人：沈红 非边界级掩码要采用按位与的操作，并遵照以非边界级掩码要采用按位与的操作，并遵照以 下下3个规则处理：个规则处理： (1)对应于掩码为对应于掩码为255的的IP地址部分，子网地址与地址部分，子网地址与 其相同。其相同。 (2)对应于掩码为对应于掩码为0的的IP地址部分，子网地址均为地址部分，子网地址均为 0。 (3)对应于掩码既非对应于掩码既非255，也非，也非0的的IP地址部分，地址部分， 子网地址为按位与操作的结

41、果。子网地址为按位与操作的结果。 IP地址地址 115 123 21 8 子网掩码子网掩码 255 192 0 0 子网地址子网地址 115 64 0 0 课件制作人：沈红 141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 例：已知例：已知 IP IP 地址是地址是 141.14.72.24141.14.72.24，子网掩，子网掩 码是码是 255.255.192.0255.255.192.0。试求网络地址。试求网络地址。 (a) 点分十进制表示的点分十进制表示的 IP 地址地址 (c) (c)

42、 子网掩码是子网掩码是 255.255.192.0255.255.192.0 0 0 0 0 0 0 0 0 141 . 14 . 72 . 24 141 . 14 .64 . 0 . 0 0 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24(b) IP (b) IP 地址的第地址的第 3 3 字节是二进制字节是二进制 (d) IP (d) IP 地址与子网掩码逐位地址与子网掩码逐位相与相与 (e) (e) 网络地址（点分十进制表示）网络地址（点分十进制表示） 课件制作人：沈红 141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

43、 1 1 1 1 0 0 0 0 0 【例】在上例中，若子网掩码改为【例】在上例中，若子网掩码改为255.255.224.0。 试求网络地址，讨论所得结果。试求网络地址，讨论所得结果。 (a) 点分十进制表示的点分十进制表示的 IP 地址地址 (c) 子网掩码是子网掩码是 255.255.224.0 0 0 0 0 0 0 0 0 141 . 14 . 72 . 24 141 . 14 .64 . 0 . 0 0 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24(b) IP 地址的第地址的第 3 字节是二进制字节是二进制 (d) IP 地址与子网掩码逐位相与地址与子网掩码逐位相与 (e)

44、网络地址（点分十进制表示）网络地址（点分十进制表示） 不同的子网掩码得出相同的网络地址。 但不同的掩码的效果是不同的。 课件制作人：沈红 在不划分子网的两级在不划分子网的两级 IP 地址下，从地址下，从 IP 地址得地址得 出网络地址是个很简单的事。出网络地址是个很简单的事。 但在划分子网的情况下，从但在划分子网的情况下，从 IP 地址却不能唯一地址却不能唯一 地得出网络地址来，这是因为网络地址取决于那地得出网络地址来，这是因为网络地址取决于那 个网络所采用的子网掩码，但数据报的首部并没个网络所采用的子网掩码，但数据报的首部并没 有提供子网掩码的信息。有提供子网掩码的信息。 因此分组转发的算法

45、也必须做相应的改动。因此分组转发的算法也必须做相应的改动。 6.3.4 使用子网掩码的分组转发过程使用子网掩码的分组转发过程 课件制作人：沈红 在划分子网的情况下路由器转发分组的算法在划分子网的情况下路由器转发分组的算法 (1) 从收到的分组的首部提取目的从收到的分组的首部提取目的 IP 地址地址 D。 (2) 先用各网络的子网掩码和先用各网络的子网掩码和 D 逐位相逐位相“与与”，看是否，看是否 和和 相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。 否则就是间接交付，执行否则就是间接交付，执行(3)。 (3) 若路由表中有目的地址为若路由表中有目

46、的地址为 D 的特定主机路由，则将的特定主机路由，则将 分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。 (4) 对路由表中的每一行的子网掩码和对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相逐位相“与与”， 若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送 给该行指明的下一跳路由器；否则，执行给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。 (5) 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表 中所指明的默认路由器；否则，执行中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。 (6

47、) 报告转发分组出错。报告转发分组出错。 课件制作人：沈红 128.30.33.1 0 目的网络地址目的网络地址子网掩码子网掩码下一跳下一跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接口接口 0 接口接口 1 R2 128.30.33.13 H1 子网子网1： 网络地址网络地址 128.30.33.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.130 R1 的路由表（未给出默认路由器）的路由表（未给出默认路由器） R1 1 R2 子网子网2

48、：网络地址：网络地址 128.30.33.128 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 H2 128.30.33.138 0 1 128.30.33.129 H3 128.30.36.2 子网子网3：网络地址：网络地址 128.30.36.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.0 128.30.36.12 【例】已知互联网和路由器【例】已知互联网和路由器 R1 中的路由表。主机中的路由表。主机 H1 向向 H2 发送分组。试讨论发送分组。试讨论 R1 收到收到 H1 向向 H2 发送的分组后查找路由表的过程。发送的分组后查找路由表的过程。 课件制作人：沈红 主机主机 H1

49、要发送分组给要发送分组给 H2 128.30.33.1 0 目的网络地址目的网络地址子网掩码子网掩码下一跳下一跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接口接口 0 接口接口 1 R2 R1 的路由表（未给出默认路由器）的路由表（未给出默认路由器） 128.30.33.13 H1 子网子网1： 网络地址网络地址 128.30.33.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.130 R1 1 R2 子网子网2：网络地址：网络地址 128

50、.30.33.128 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 H2 128.30.33.138 0 1 128.30.33.129 H3 128.30.36.2 子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0 128.30.36.12 要发送的分组的目的要发送的分组的目的 IP 地址：地址：128.30.33.138 请注意：H1 并不知道 H2 连接在哪一个网络上。 H1 仅仅知道 H2 的 IP 地址是 128.30.33.138 因此因此 H1 首先检查主机首先检查主机 128.30.33.138 是否连接在本网络上是否连接在本网络上 如果是，则

51、直接交付；如果是，则直接交付； 否则，就送交路由器否则，就送交路由器 R1，并逐项查找路由表。，并逐项查找路由表。 课件制作人：沈红 128.30.33.1 0 目的网络地址子网掩码下一跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接口 0 接口 1 R2 H1 子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.130 R1 1 R2 子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.

52、128 H2 128.30.33.13 128.30.33.138 0 1 128.30.33.129 H3 128.30.36.2 子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0 128.30.36.12 主机主机 H1 首先将首先将 本子网的子网掩码本子网的子网掩码 255.255.255.128 与分组的与分组的 IP 地址地址 128.30.33.138 逐比特相逐比特相“与与”(AND 操操 作作) 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 的计算的计算 255 就是二进制的全就是二进制的全 1，因此，因此 255 AND x

53、yz = xyz， 这里只需计算最后的这里只需计算最后的 128 AND 138 即可。即可。 128 10000000 138 10001010 逐比特逐比特 AND 操作后：操作后：10000000 128 255.255.255.128 128. 30. 33.138 128. 30. 33.128 逐比特逐比特 AND 操作操作 H1 的网络地址的网络地址 课件制作人：沈红 因此因此 H1 必须把分组传送到路由器必须把分组传送到路由器 R1 然后逐项查找路由表然后逐项查找路由表 128.30.33.1 0 目的网络地址目的网络地址子网掩码子网掩码下一跳下一跳 128.30.33.0 1

54、28.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接口接口 0 接口接口 1 R2 R1 的路由表（未给出默认路由器）的路由表（未给出默认路由器） 128.30.33.13 H1 子网子网1： 网络地址网络地址 128.30.33.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.130 R1 1 R2 子网子网2：网络地址：网络地址 128.30.33.128 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 H2 128.30.33.138 0 1 128.30.33.129

55、 H3 128.30.36.2 子网子网3：网络地址：网络地址 128.30.36.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.0 128.30.36.12 课件制作人：沈红 路由器路由器 R1 收到分组后就用路由表中第收到分组后就用路由表中第 1 个项目的个项目的 子网掩码和子网掩码和 128.30.33.138 逐比特逐比特 AND 操作操作 128.30.33.1 0 目的网络地址目的网络地址子网掩码子网掩码下一跳下一跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0

56、 接口接口 0 接口接口 1 R2 R1 的路由表（未给出默认路由器）的路由表（未给出默认路由器） 128.30.33.13 H1 子网子网1： 网络地址网络地址 128.30.33.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.130 R1 1 R2 子网子网2：网络地址：网络地址 128.30.33.128 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 H2 128.30.33.138 0 1 128.30.33.129 H3 128.30.36.2 子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0 128.30.36.12 2

57、55.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 不匹配不匹配! （因为（因为128.30.33.128 与路由表中的与路由表中的 128.30.33.0 不一致不一致） R1 收到的分组的目的收到的分组的目的 IP 地址：地址：128.30.33.138 不一致 课件制作人：沈红 路由器路由器 R1 再用路由表中第再用路由表中第 2 个项目的个项目的 子网掩码和子网掩码和 128.30.33.138 逐比特逐比特 AND 操作操作 128.30.33.1 0 目的网络地址目的网络地址子网掩码子网掩码下一跳下一跳 128.30.33.0 128.

58、30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接口接口 0 接口接口 1 R2 R1 的路由表（未给出默认路由器）的路由表（未给出默认路由器） 128.30.33.13 H1 子网子网1： 网络地址网络地址 128.30.33.0 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 128.30.33.130 R1 1 R2 子网子网2：网络地址：网络地址 128.30.33.128 子网掩码子网掩码 255.255.255.128 H2 128.30.33.138 0 1 128.30.33.129 H3

59、 128.30.36.2 子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0 128.30.36.12 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 匹配匹配! 这表明子网这表明子网 2 就是收到的分组所要寻找的目的网络就是收到的分组所要寻找的目的网络 R1 收到的分组的目的收到的分组的目的 IP 地址：地址：128.30.33.138 一致! 课件制作人：沈红 6.3.5 变长子网掩码技术变长子网掩码技术 变长子网掩码变长子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask)，可进一步提高，

60、可进一步提高IP地址资源的利用率。地址资源的利用率。 例如，某个学院申请了一个整个例如，某个学院申请了一个整个C类类 2021601310的的IP地址空间。该学院的计算地址空间。该学院的计算 机教研室有机教研室有100教师，教师，50名教师在网络教研室工名教师在网络教研室工 作，作，50名教师在通信教研室工作。要求我们为计名教师在通信教研室工作。要求我们为计 算机教研室、网络教研室和通信教研室分别组建算机教研室、网络教研室和通信教研室分别组建 子网。子网。 课件制作人：沈红 采用变长子网的划分的三个子网的采用变长子网的划分的三个子网的IP地址分别为：地址分别为： 子网子网1 1：2022026