计算机网络原理与应用第7章

1、管理学院管理学院 信息管理系信息管理系 C314肖肖 洁洁 TEL算机网络原理与应用计算机网络原理与应用第第7 7章章 网际互联网际互联学习目标学习目标 网络互联概述网络互联概述 网络互联设备网络互联设备 网际协议网际协议IP 子网划分子网划分7.1 7.1 网络互联概述网络互联概述一、基本概念一、基本概念 计算机网络互联是利用网络互联设备及相应的技计算机网络互联是利用网络互联设备及相应的技术措施和协议把两个以上的计算机网络连接起来，术措施和协议把两个以上的计算机网络连接起来，实现计算机网络之间的通信。实现计算机网络之间的通信。7.1 7.1 网络互联概述网络互联概述

2、二、网络互联类型二、网络互联类型 1. LAN-LAN 例如，企业的内联网例如，企业的内联网Intranet或学校的校园网。或学校的校园网。 常用的互联设备：中继器、集线器、网桥和交换机等。常用的互联设备：中继器、集线器、网桥和交换机等。 2. LAN-WAN 例如，校园网与中国教育和科研计算机网（例如，校园网与中国教育和科研计算机网（CERNET） 相连。相连。 常用的互联设备：路由器和网关。常用的互联设备：路由器和网关。7.1 7.1 网络互联概述网络互联概述3. LAN-WAN-LAN 例如，各高校的校园网通过例如，各高校的校园网通过CERNET进行互联。进行互联。 常用的互联设备：路由

3、器。常用的互联设备：路由器。4. WAN-WAN 例如，中国科技网与例如，中国科技网与CERNET之间的互联。之间的互联。 常用的互联设备：路由器和网关。常用的互联设备：路由器和网关。三、网络互联方案三、网络互联方案 中继系统：网络互联时，一般都不能简单地直接相连，中继系统：网络互联时，一般都不能简单地直接相连， 而是通过一个中间设备互联。这个中间设备而是通过一个中间设备互联。这个中间设备 称为中继系统。称为中继系统。 按中继系统所属的层次来划分：按中继系统所属的层次来划分：（1）物理层中继系统：即中继器或转发器，对接收信号进）物理层中继系统：即中继器或转发器，对接收信号进 行再生和发送，扩大

4、一个网络的作用范围。行再生和发送，扩大一个网络的作用范围。（2）数据链路层中继系统：即网桥或桥接器，在数据链路）数据链路层中继系统：即网桥或桥接器，在数据链路 层对帧信息进行存储转发。层对帧信息进行存储转发。（3）网络层中继系统：即路由器，在网络层存储转发分组。）网络层中继系统：即路由器，在网络层存储转发分组。（4）高层中继系统：即网关，对运输层及运输层以上的协议）高层中继系统：即网关，对运输层及运输层以上的协议 进行转换。（协议转换器）进行转换。（协议转换器）四、网络互联设备四、网络互联设备 中继器中继器 集线器集线器 网桥网桥 路由器路由器 网关网关OSI层层互联设备互联设备用途用途物理层

5、物理层中继器、集线器中继器、集线器在电缆段间复制比特流在电缆段间复制比特流数据链路层数据链路层网桥网桥在在LAN之间存储转发帧之间存储转发帧网络层网络层路由器路由器在不同网间存储转发分组在不同网间存储转发分组运输层以上运输层以上网关网关提供不同体系间互连接口提供不同体系间互连接口（一）中继器（一）中继器 中继器又叫转发器，是两个局域网网段在物理层上的中继器又叫转发器，是两个局域网网段在物理层上的连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互联的最简单的设备。互联的最简单的设备。 它的功能仅仅是产生一个信号，从而维持通过中继器它的功能仅仅是

6、产生一个信号，从而维持通过中继器的信号电平，以扩展局域网的距离限制。它不能用于连接的信号电平，以扩展局域网的距离限制。它不能用于连接两种不同介质访问类型的网络，比如令牌环网和以太网。两种不同介质访问类型的网络，比如令牌环网和以太网。（二）网桥（二）网桥 网桥在局域网的互连中是最常用的互联技术，网桥在局域网的互连中是最常用的互联技术，网桥实际上是在网桥实际上是在MACMAC子层上实现不同网络的互联，子层上实现不同网络的互联，可以用于互连符合可以用于互连符合IEEE 802IEEE 802标准的，诸如标准的，诸如CSMA/CDCSMA/CD总线网、令牌环网或令牌总线网。总线网、令牌环网或令牌总线网

7、。 1、网桥的类型、网桥的类型 根据网桥所采用路由选择算法的不同，可将局域网中根据网桥所采用路由选择算法的不同，可将局域网中使用的网桥分为：使用的网桥分为：（1 1）透明网桥（）透明网桥（transparent bridgetransparent bridge） IEEE 802.1(D)IEEE 802.1(D)网桥标准规定，网桥负责路由选择网桥标准规定，网桥负责路由选择 “洪泛路由选择算法洪泛路由选择算法”（2 2）源路由选择网桥（）源路由选择网桥（source routing bridgesource routing bridge） IEEE 802.5 IEEE 802.5 网桥标准规

8、定由发送帧的源工作站负责网桥标准规定由发送帧的源工作站负责 路由选择路由选择2、网桥的功能、网桥的功能 （1 1）帧的接收与发送）帧的接收与发送 （2 2）缓存管理：）缓存管理： 接收缓冲区：暂存从端口收到的、待处理的帧；接收缓冲区：暂存从端口收到的、待处理的帧； 发送缓冲区：暂存经协议转换等处理后待发送的帧。发送缓冲区：暂存经协议转换等处理后待发送的帧。 （3 3）协议转换：仅限于）协议转换：仅限于MACMAC子层和物理层子层和物理层 （4 4）差错控制：）差错控制： 差错检测差错检测 生成新的生成新的CRCCRC码码 填入新填入新MACMAC帧的帧的FCSFCS字字段段 （5 5）路由选择

9、功能：源路由选择网桥无此功能；）路由选择功能：源路由选择网桥无此功能； 透明网桥有此功能。透明网桥有此功能。 路由器是一种连接多个网络或网段的网络设路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译翻译”，使它们能够相互，使它们能够相互“读读”懂对方的数据，懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。从而构成一个更大的网络。（三）路由器（三）路由器 1、路由器的基本功能、路由器的基本功能 （1 1）协议转换：对网络层及其以下各层的协议进行转换。）协议转换：对网络层及其以下各层的协议进行转换。 （2 2）路由选择：当分组从互

10、连的网络到达路由器时，路由）路由选择：当分组从互连的网络到达路由器时，路由 器能根据分组的目的地址按某种路由策略选择最佳路器能根据分组的目的地址按某种路由策略选择最佳路 由，将分组转发出去，并能随网络拓扑的变化自动调由，将分组转发出去，并能随网络拓扑的变化自动调 整路由表。整路由表。 （3 3）能支持多种协议的路由选择。）能支持多种协议的路由选择。 （4 4）流量控制：路由器不仅具有缓冲区，而且还能控制收）流量控制：路由器不仅具有缓冲区，而且还能控制收 发双方数据流量，使两者更加匹配。发双方数据流量，使两者更加匹配。 （5 5）分段和组装功能）分段和组装功能 （6 6）网络管理功能）网络管理功

11、能2、路由器的分类、路由器的分类（1）按处理能力划分：分为高端路由器和中低端路由器。）按处理能力划分：分为高端路由器和中低端路由器。（2）按结构分：分为模块化结构路由器和非模块化结构）按结构分：分为模块化结构路由器和非模块化结构 路由器。路由器。（3）按所处网络位置分：分为核心路由器和接入路由器。）按所处网络位置分：分为核心路由器和接入路由器。（4）按功能分：可分为通用路由器和专用路由器。）按功能分：可分为通用路由器和专用路由器。（5）按性能分：可分为线速路由器和非线速路由器。）按性能分：可分为线速路由器和非线速路由器。7.5 7.5 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP一、一、IP地址地

12、址 IP地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）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唯一的分配一个在全世界范围是唯一的32 bit的标识符。的标识符。1、分类编址、分类编址 IP地址的格式：地址的格式：net-id + host-id 其中：其中：net-id由因特网名字与号码指派公司（由因特网名字与号码指派公司（ICANN）分）分配，我国用户可向亚太网络信息中心（配，我国用户可向亚太网络信息中心（APNIC）申请）申请IP地地址，址，host-id由网络管理机构负责分配。由网络管理机构负责分配。（1 1）IPIP地址的五种形式地址的五种形式 0net-i

13、dhost-id （24bit）1 0net-id （14bit）host-id （16bit）1 1 0net-id （21bit）host-id(8bit)1 1 1 0多播地址多播地址1 1 1 1 0保留将来使用保留将来使用A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址08162431（2 2）IPIP地址的表示方法地址的表示方法 点分十进制记法点分十进制记法1000000000001011000000110001111110000000 00001011 00000011 00011111 机器中存放的机器中存放的IPIP地址是连续的二进制代码地址是连续的二进制代码 每隔每隔8 bit8

14、bit插入一个空格可提高可读性插入一个空格可提高可读性 将每将每8 bit8 bit的二进制数转换为十进制数的二进制数转换为十进制数 12811331点分十进制记法点分十进制记法 128.11.3.31 （3 3）IPIP地址的使用范围地址的使用范围 网络类别网络类别最大网络数最大网络数第一个可用第一个可用的网络号的网络号最后一个可最后一个可用的网络号用的网络号每个网络中的每个网络中的最大主机数最大主机数A126（272）112616 777 214 （2242）B16 384（214）128.0191.25565 534 （2162）C2 097 152（ 221）192.0.0223.25

15、5.255254 （282）（4 4）一般不使用的特殊）一般不使用的特殊IPIP地址地址 net-idnet-idhost-idhost-id源地址使用源地址使用目的地址使用目的地址使用代表的意思代表的意思0 00 0可以可以不可不可在本网络上的本主机在本网络上的本主机0 0host-idhost-id可以可以不可不可在本网络上的某个主机在本网络上的某个主机全全1 1全全1 1可以可以可以可以只在本网络上进行广播（各只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）路由器均不转发）net-idnet-id全全1 1不可不可可以可以对对net-idnet-id上的所有主机进行上的所有主机进行广播广播127

16、127任何数任何数可以可以可以可以用作本地软件回测之用用作本地软件回测之用（5 5）私有）私有IPIP地址地址 网络类别网络类别私有地址范围私有地址范围A A10.0.0.110.255.255.254 10.0.0.110.255.255.254 B172.16.0.1172.31.255.254 172.16.0.1172.31.255.254 C192.168.0.1192.168.255.254 192.168.0.1192.168.255.254 （6 6）网络地址转换（）网络地址转换（NATNAT） l 静态静态NATNAT 将一个私有地址转换为一个公网地址，只允许将一个私有地址转

17、换为一个公网地址，只允许一台主机接入互联网。一台主机接入互联网。l 动态动态NATNAT 引入地址池（多个公网地址）引入地址池（多个公网地址）试辨认以下试辨认以下IPIP地址的网络类别：地址的网络类别：（1） 129.40.198.5（2） 34.13.240.15（3） 193.183.75.253（4） 226.12.69.17（5） 89.3.0.1（6） 200.3.5.1练习练习 2、IP地址与物理地址地址与物理地址 物理地址是一个具体的物理网络内对一个计算机进行物理地址是一个具体的物理网络内对一个计算机进行寻址时所使用的地址；（又称硬件地址或寻址时所使用的地址；（又称硬件地址或MA

18、C地址，地址，48bit） IP地址是在地址是在IP层抽象的互连网上进行寻址所使用的地址。层抽象的互连网上进行寻址所使用的地址。应用层数据首部首部首部TCP报文IP数据报尾部MAC帧IP地址与物理地址的区别地址与物理地址的区别数据链路层以下使用的物理地址IP层以上使用IP地址IP地址物理地址 二、地址解析二、地址解析 1、从、从IP地址到物理地址的解析地址到物理地址的解析 地址解析协议（地址解析协议（ARP） 2、从物理地址到、从物理地址到IP地址的映射地址的映射 逆向地址解析协议（逆向地址解析协议（RARP）主机名（如RDBMS）IP地址（如192.1.1.1）物理地址（0605040302

19、01）域名系统（DNS）ARPRARPTCP/IP网际寻址三、三、IP数据报数据报l IP数据报数据报 因特网协议因特网协议IP (Internet Protocol) 是因特网中的是因特网中的基础协议，由基础协议，由IP协议控制传输的协议单元称为协议控制传输的协议单元称为IP分分组或组或IP数据报。数据报。l IP的基本任务的基本任务 屏蔽下层各种物理网络的差异屏蔽下层各种物理网络的差异,向上层（主要是向上层（主要是TCP层或层或UDP层）提供统一的层）提供统一的IP数据报，各个数据报，各个IP数数据报之间是相互独立的。据报之间是相互独立的。1、IP数据报的格式数据报的格式版本号版本号首部长

20、度首部长度服服 务务 类类 型型总总 长长 度度标标 识识 符符标志段标志段段段 偏偏 移移生存时间生存时间协议协议首部校验和首部校验和源源 站站 IP 地地 址址目目 的的 站站 IP 地地 址址长长 度度 可可 变变 的的 任任 选选 字字 段段填充字段填充字段数数 据据 部部 分分04816192431IPIP数数据据报报报报头头2 2、IPIP数据报结构说明：数据报结构说明： 版本号版本号(Version)：4bit，说明对应，说明对应IP协议的版本号，（此处协议的版本号，（此处取值为取值为4）。）。 首部长度首部长度(IP Header Length)：4bit，以，以32位为单位的

21、位为单位的IP数据数据报的报头长度。报的报头长度。 服务类型服务类型(Type of Service)：8bit，用于规定优先级、传送速，用于规定优先级、传送速率、吞吐量和可靠性等参数。率、吞吐量和可靠性等参数。 IP数据报总长度数据报总长度(Total Length)：16bit，以字节为单位的数据，以字节为单位的数据报报头和数据两部分的总长度。报报头和数据两部分的总长度。 标识符标识符(Identifier)：16bit，它是数据报的唯一标识，用于数，它是数据报的唯一标识，用于数据报的分段和重装。据报的分段和重装。 标志标志(Flag)：3bit，数据报是否分段的标志。，数据报是否分段的标

22、志。 段偏移段偏移(Fragment Offest)：13bit，以，以64位为单位表示的分段位为单位表示的分段偏移。偏移。 生存时间生存时间(Time toLive)：8bit，允许数据报在互连网中传输，允许数据报在互连网中传输的存活期限。的存活期限。 协议协议(Protocol)：8bit，指出发送数据报的上层协议。，指出发送数据报的上层协议。 IP报头校验和报头校验和(Header Checksum)：16bit，用于对报头的正，用于对报头的正确性检验。确性检验。 源站源站IP地址：地址：32bit，指出发送数据报的源主机，指出发送数据报的源主机IP地址。地址。 目的站目的站IP地址：地

23、址：32bit，指出接收数据报的目的主机的，指出接收数据报的目的主机的IP地址。地址。 任选项：可变长度，提供任选的服务，如错误报告和特殊路任选项：可变长度，提供任选的服务，如错误报告和特殊路由等。由等。 填充字段：可变长度，保证填充字段：可变长度，保证IP报头以报头以32位边界对齐。位边界对齐。互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.222

24、2.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.

25、1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1

26、.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2

27、.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2

28、222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5

29、222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1

30、222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。 互联网中的互联网中的 IP IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.322

31、2.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络” 。现在常不指明 IP 地址。应当注意到：应当注意到： 在同一个局域网

32、上的主机或路由器的在同一个局域网上的主机或路由器的IPIP地址中的网络号必须是一样的。地址中的网络号必须是一样的。 用网桥用网桥( (它只在链路层工作它只在链路层工作) )互连的网段互连的网段仍然是一个局域网，只能有一个网络号。仍然是一个局域网，只能有一个网络号。 路由器总是具有两个或两个以上的路由器总是具有两个或两个以上的IPIP地地址。址。 当两个路由器直接相连时，在连线两端当两个路由器直接相连时，在连线两端的接口处，可以指明也可以不指明的接口处，可以指明也可以不指明IPIP地地址。址。分类分类IPIP编址的缺陷编址的缺陷 分类分类IP编址编址固定的固定的3种种IP网络规模网络规模 C类：

33、少于类：少于255台主机的网络台主机的网络 B类：介于类：介于25565535台主机的网络台主机的网络 A类：超过类：超过65535台主机的网络台主机的网络地址浪费大地址浪费大 只有两、三台主机的网络，也至少要用只有两、三台主机的网络，也至少要用256个个IP地址地址 A、B类浪费更严重，少有达上万台主机的大型类浪费更严重，少有达上万台主机的大型IP网络网络 解决方法解决方法划分子网划分子网Subnetting 构成构成超网超网 Supernetting7.6 7.6 子网的划分子网的划分一、划分子网的方法：一、划分子网的方法： 从网络的主机号借用若干个比特作为子网号从网络的主机号借用若干个比

34、特作为子网号subnet-id，而主机号而主机号host-id也就相应减少了若干个比特。于是两级的也就相应减少了若干个比特。于是两级的IP地址在本单位内部就变为三级的地址在本单位内部就变为三级的IP地址：网络号地址：网络号net-id、子、子网号网号subnet-id和主机号和主机号host-id。可以用以下记法来表示：。可以用以下记法来表示： IP地址：地址：= ，netidhostidnetidhostidsubnetid两级的两级的IP地址地址三级的三级的IP地址地址7.6 7.6 子网的划分子网的划分二、子网掩码二、子网掩码子网掩码子网掩码：说明：说明IP地址中的主机地址段如何被划分成

35、子网地地址中的主机地址段如何被划分成子网地址和本地主机地址两部分。址和本地主机地址两部分。子网掩码和子网掩码和IP地址都是地址都是32bit长，由一串长，由一串1和跟随的一串和跟随的一串0组成。组成。子网掩码中的子网掩码中的1对应于对应于IP地址中的网络号和子网号，而子网地址中的网络号和子网号，而子网掩码中的掩码中的0对应于对应于IP地址中主机号。地址中主机号。 使用子网掩码的好处使用子网掩码的好处：不管网络有没有划分子网，不管网络：不管网络有没有划分子网，不管网络字段字段net-id的长度是的长度是1字节、字节、2字节或字节或 3字节，只要将子网掩字节，只要将子网掩码和码和IP地址进行逐比特

36、的地址进行逐比特的“与与”运算（运算（AND），就立即得出），就立即得出网络地址来。网络地址来。111.11100.00netidhostidsubnetid子网掩码子网掩码IP地址地址net-idnet-idhost-id 为全 0net-id网络地址A类地址默认子网掩码255.0.0.0网络地址B类地址默认子网掩码255.255.0.0网络地址C类地址默认子网掩码255.255.255.01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 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

37、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 01 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0host-id 为全 0host-id 为全 0A A 类、类、B B 类和类和 C C 类类 IP IP 地址的默认子网掩码地址的默认子网掩码 128.30.33.10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128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口接口 0接口接口 1R2128.30.33.13

38、H1子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128128.30.33.130R1 的路由表（未给出默认路由器）R11R2子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0128.30.36.12划分子网后分组的转发举例划分子网后分组的转发举例 主机主机 H H1 1 要发送分组给要发送分组给 H H2 2 128.30.33.10目的网络地址目的网络地址子网掩

39、码子网掩码下一跳下一跳128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口接口 0接口接口 1R2R1 的路由表（未给出默认路由器）128.30.33.13H1子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子网3：网络地址 128.30.36.0

40、 子网掩码 255.255.255.0128.30.36.12要发送的分组的目的 IP 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 H1 首先检查主机 128.30.33.138 是否连接在本网络上如果是，则直接交付；否则，就送交路由器 R1，并逐项查找路由表。128.30.33.10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128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.

41、0接口接口 0接口接口 1R2R1 的路由表（未给出默认路由器）H1子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128H2128.30.33.13128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0128.30.36.12主机主机 H1 首先将本子网的子网掩码首先将本子网的子网掩码 255.255.255.128与分组的与分组的 IP

42、 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255 就是二进制的全 1，因此 255 AND xyz = xyz，这里只需计算最后的 128 AND 138 即可。128 10000000138 10001010逐比特 AND 操作后：10000000 128255.255.255.128128. 30. 33.138128. 30. 33.128逐比特 AND 操作 H1 的网络地址因此因此 H H1 1 必须把分组传送到路由器必须把分组传送到路由器 R R1 1然后逐项查找路

43、由表然后逐项查找路由表128.30.33.10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128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口接口 0接口接口 1R2R1 的路由表（未给出默认路由器）128.30.33.13H1子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.3

44、3.129H3128.30.36.2子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0128.30.36.12路由器路由器 R R1 1 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 1 个项目的个项目的子网掩码和子网掩码和 128.30.33.138 128.30.33.138 逐比特逐比特 AND AND 操作操作 128.30.33.10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128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口接口

45、0接口接口 1R2R1 的路由表（未给出默认路由器）128.30.33.13H1子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0128.30.36.12255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128不匹配!（因为128.30.

46、33.128 与路由表中的 128.30.33.0 不一致）R1 收到的分组的目的 IP 地址：128.30.33.138不一致路由器路由器 R R1 1 再用路由表中第再用路由表中第 2 2 个项目的个项目的子网掩码和子网掩码和 128.30.33.138 128.30.33.138 逐比特逐比特 AND AND 操作操作 128.30.33.10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128.30.33.0128.30.33.128128.30.36.0255.255.255.128255.255.255.128255.255.255.0接口接口 0接口接口 1R2R1 的路由

47、表（未给出默认路由器）128.30.33.13H1子网1： 网络地址 128.30.33.0 子网掩码 255.255.255.128128.30.33.130R11R2子网2：网络地址 128.30.33.128 子网掩码 255.255.255.128H2128.30.33.13801128.30.33.129H3128.30.36.2子网3：网络地址 128.30.36.0 子网掩码 255.255.255.0128.30.36.12255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128匹配!这表明子网 2 就是收到的分组所要寻找的目的网络R1

48、 收到的分组的目的 IP 地址：128.30.33.138一致!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 IP 地址 D。(2) 先用各网络的子网掩码和 D 逐比特相“与”，看是否和 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(3)。(3) 若路由表中有目的地址为 D 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(4)。(4) 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐比特相“与”， 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(5)。(5)

49、 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(6)。(6) 报告转发分组出错。子网划分例子网划分例1 1 一个具有一个具有A类地址的组织需要至少类地址的组织需要至少1000个子网，个子网，试找出子网掩码和每个子网的配置。试找出子网掩码和每个子网的配置。 分析分析 至少需要至少需要1000个子网个子网 29（512） 1002 210（1024），子网位数），子网位数 = 10 A类地址类地址 主机位数主机位数 = A类网主机位数类网主机位数 10 = 24 10 = 14讨论讨论地址类别，地址类别，Net id 位数位数子网数，子网数，Subnet id

50、位数位数主机数，主机数，Host id 位数位数地址类别，地址类别，Net id 位数位数主机数，主机数，Host id 位数位数子网数，子网数，Subnet id 位数位数子网划分例子网划分例2 2 一个具有一个具有A类地址的组织的每个子网最多需要分类地址的组织的每个子网最多需要分配配1000个个IP地址，试找出子网掩码。地址，试找出子网掩码。 分析分析 最多需要分配最多需要分配1000个个IP地址地址 考虑全考虑全0和全和全1的的Host id，至少要，至少要1002个个IP地址地址 29（512） 1002 210（1024），主机位数），主机位数 = 10 A类地址类地址 子网位数子网

51、位数 = A类网主机位数类网主机位数 10 = 24 10 = 14练习：在练习：在Internet网中，某计算机的网中，某计算机的IP地址地址 11011010.01100100.00101100.01010110 请回答下列问题：请回答下列问题：（1）用十进制数表示上述）用十进制数表示上述IP地址。地址。（2）该）该IP地址是属于地址是属于A、B、C哪类？哪类？（3）写出该）写出该IP地址在没有划分子网时计算机的主机号？地址在没有划分子网时计算机的主机号？（4）写出该）写出该IP地址在没有划分子网时的子网掩码？地址在没有划分子网时的子网掩码？（5）将该）将该IP地址划分为地址划分为6个子网

52、，写出子网掩码？个子网，写出子网掩码？1 1、一个、一个C C类网络，用类网络，用2bit2bit用作子网划分。那么主机地址数目用作子网划分。那么主机地址数目减少多少？减少多少？2 2、一个、一个B B类网络，其子网掩码为类网络，其子网掩码为255.255.240.0255.255.240.0，那么此网那么此网络最多可有多少个子网？络最多可有多少个子网？每个子网的最大主机数是多少？每个子网的最大主机数是多少？3 3、一网络的子网掩码为、一网络的子网掩码为255.255.255.248255.255.255.248，问该网络最多能，问该网络最多能够连接多少台主机？够连接多少台主机？ （该网络有多

53、少个可用（该网络有多少个可用IPIP？）？）4 4、学院新建学院新建4 4个机房，每个房间有个机房，每个房间有2525台机器，给定一个网络台机器，给定一个网络地址空间：地址空间：192.168.10.0192.168.10.0，现在需要将其划分为，现在需要将其划分为4 4个子网。个子网。请问：如何选择子网掩码？子网的地址是什么？每个子网中请问：如何选择子网掩码？子网的地址是什么？每个子网中的可用的可用IPIP地址范围？地址范围？练习练习1、网络前缀、网络前缀 划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。然而在到的困难。然而在 1992 年，因特

54、网仍然面临三年，因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题，这就是：个必须尽早解决的问题，这就是： B 类地址在类地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就要年已分配了近一半，眼看就要在在 1994 年年 3 月全部分配完毕！月全部分配完毕！ 因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几千个增长到几万个）。（从几千个增长到几万个）。 整个整个 IPv4 的地址空间最终将全部耗尽。的地址空间最终将全部耗尽。三、无分类编址三、无分类编址 CIDRCIDR2、IP 编址问题的演进编址问题的演进 1987 年，年，RFC 1009 就指明了在一个划分子网的就指明了在

55、一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变变长子网掩码长子网掩码 VLSM (Variable Length Subnet Mask)可进一步提高可进一步提高 IP 地址资源的利用率。地址资源的利用率。 在在 VLSM 的基础上又进一步研究出无分类编址的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是方法，它的正式名字是无分类域间路由选择无分类域间路由选择 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。 CIDR 消除了传统的消除了传统的 A 类、类、B 类和类和 C 类地址以及类地址以及划分子网的概念，因而

56、可以更加有效地分配划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空间。的地址空间。 CIDR使用各种长度的使用各种长度的“网络前缀网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。来代替分类地址中的网络号和子网号。 IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。级编址。 3、CIDR 最主要的特点最主要的特点 无分类的两级编址的记法是：无分类的两级编址的记法是： IP地址地址 := , CIDR 还使用还使用“斜线记法斜线记法”(slash notation)，它又，它又称为称为CIDR记法记法，即在，即在IP

57、地址后面加上一个斜线地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的比特数（这个数，然后写上网络前缀所占的比特数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中比特值对应于三级编址中子网掩码中比特 1 的个数）。的个数）。 CIDR 将网络前缀都相同的连续的将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成地址组成“CIDR地址块地址块”。 4、无分类的两级编址、无分类的两级编址 5、CIDR 地址块地址块 128.14.32.0/20 表示的地址块共有表示的地址块共有 212 个地址（因为个地址（因为斜线后面的斜线后面的 20 是网络前缀的比特数是网络前缀的比特数，所以主机号，所以主机号的比特数是的比特数是 1

58、2）。）。 这个地址块的起始地址是这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。 在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为的地址块简称为“/20 地址块地址块”。 128.14.32.0/20 地址块的最小地址：地址块的最小地址：128.14.32.0 128.14.32.0/20 地址块的最大地址：地址块的最大地址：128.14.47.255 全全 0 和全和全 1 的主机号地址一般不使用。的主机号地址一般不使用。 当使用斜线记法表示地址时，一般根据上下文确当使用斜线记法表示地址时，一般根据上下文确定是单个定是单个IP地址还是指一个

59、地址块。地址还是指一个地址块。128.14.32.0/20 128.14.32.0/20 表示的地址（表示的地址（2 212 12 个地址）个地址）10000000 00001110 00100000 0000000010000000 00001110 00100000 0000000110000000 00001110 00100000 0000001010000000 00001110 00100000 0000001110000000 00001110 00100000 0000010010000000 00001110 00100000 0000010110000000 0000111

60、0 00101111 1111101110000000 00001110 00101111 1111110010000000 00001110 00101111 1111110110000000 00001110 00101111 1111111010000000 00001110 00101111 11111111所有地址的 20 bit前缀都是一样的最小地址最大地址一个一个 CIDR 地址块可以表示很多地址，这种地地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为址的聚合常称为路由聚合路由聚合，它使得路由表中的，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来一个项目可以表示很多个（例如