Internet地址及地址解析

1、第3章 Internet 地址及地址解析要求：1.掌握Internet编址的方式2.掌握Internet编址的类型及特征3.掌握特殊格式的Internet地址及其应用场合4.了解Internet编址的缺陷5.掌握硬件地址和网络地址的含义 6.掌握ARP的工作原理7.了解RARP协议的原理及报文格式 8.掌握地址转换的过程，特别是不同网间转换3.1 Internet地址问题一: 为什么要进行编址？问题二：标识哪些东西？ 名字、地址、路径。问题三：Internet地址应具备哪些性质？ 能定位、要唯一、好计算问题四：物理地址能作为Internet地址吗? 不能(多样性、多义性)。问题五： TCP/I

2、P Internet 编址方式如何？ IP地址IP地址统一物理网络地址为了正确寻址，必须确保网络节点地址的唯一性TCP/IP网络是在网络层实现互联的，在网络层（IP层）完成地址的统一1.Internet的概念层次Internet地址结构Internet网络1网络nIP地址网络号主机号2.编址方式32比特 = (netid + hostid）3.表示方法:二进制表示、点分十进制IP地址格式IP地址分配 A类： 0 8位网络号 首字节1126 B类： 10 16位网络号 首字节128191 C类： 110 24位网络号 首字节192223 D类： 1110 组播地址 首字节224239 E类： 1

3、1110 - （保留未用） 首字节2402474.地址类型专用地址网络地址：主机号全0；广播地址：主机号全1有限广播地址：32位全1；回送地址：127.*.*.*，网络软件测试及本机进程间的通信。专用地址55 （A类）55 （B类）55 （C类）6. IP地址的实质： IP地址标识的不一定是一台主机，实质上标识的是到一个网络的一条连接。5.特殊IP地址 7. 网络字节顺序int n=1270127低高1270低高小端点机大端点机00000127低0高1111111

4、0 00000000 = 65024规定：网络字节顺序，按从高到低的顺序存储，在网络上使用统一的网络字节顺序首先发送整数中最高有效字节11111110 000000000低127高InterNICAPNICARINRIPEAfiNICLATNICCNNICKRNICTWNIC9. Internet编址管理机构互联网中的 IP 地址 BR1222.1.

5、6.2R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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 IP 地址 BR1

6、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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 IP 地址 BR1222

7、.1.5.2R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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 IP 地址 BR1222.1.

8、5.1R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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 IP 地址 BR1

9、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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 IP 地址 BR12

10、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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 IP 地址 BR122

11、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.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。 10IP子网与超网划分IP子网子网划分概念将原来IP地址的两级结构扩充为3级结构子网划分减少了一个网络的主机数量，却分出了更多的网络可解决通信流量问题，利用路由器隔离广播，提高网络性能子网掩码（Subnet Mask） 子网掩码用来将IP地址划分成

12、网络地址和主机地址两部分。子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边对应于IP地址中的网络位，用二进制数字“1”表示；右边对应于IP地址中的主机位，用二进制数字“0”表示。 【练习1】已知 IP 地址是 4，子网掩码是 ，试求网络地址。若子网掩码改为，试求网络地址。【练习2】假设一个主机的IP地址为21，而子网掩码为48，那么该IP地址的网络号为多少？主机号为多少？【练习3】已知子网掩码为92，下面各组IP地址

13、是否属于同一子网？（1）78与47（2）8与0（3）98与52AddressSubnet MaskClassSubnet002BAB【练习4】地 址 类 子 网 广 播 048子 网 掩 码 15.16

14、.193.6352728C63A55B25B27【练习5】【练习6】以下有四个子网掩码，哪些是不推荐使用的？（1）（2）（3） （4）答：只有（4）是连续的1和连续的0的掩码，是推荐使用的。设有A、B、C、D四台主机都处在同一

15、个物理网络中，A主机的IP地址为12，B主机的IP地址是20，C主机的IP地址是76，D主机的IP地址是22。共同的子网掩码是24。问题一：四台主机那些可以直接通信？那些必须通过其它路由设备才能通信？并求各主机的子网地址和主机地址。问题二：若要加入第五台主机E，要他能与D主机直接通信，其IP地址的设置范围是？问题三：不改变A主机的物理位置，将其IP地址改为68，试问它的直接广播地址和本地广播地址各是多少？若使用本地广播地址发送信息，请问哪些主机能够收

16、到？问题四：若要使主机A、B、C、D都能相互直接通信，应采取什么方法？练习7：问题1 A主机和B主机可以直接通信，C主机和D主机需通过路由设备才能与A、B主机通信，C，D之间也需用路由设备才能通信问题2IP范围是9321路由器ABCD0（子网2）6（子网2）92（子网2）6问题3直接广播地址是91本地广播地址是55若使用本地广播地址55发送消息，B主机可以接收 问题4将

17、子网掩码改为练习8：设某路由器建立了如下路由表（这三列分别是目的网络、子网掩码和下一跳路由器，若直接交付则最后一列表示当从哪一个接口转发出去）： 目的网络 子网掩码 下一跳路由器 28 接口0 28 28 接口1 28 R2 92 R3 *（默认） R4现共有5个分组，其目的站IP地址分别为：（1）0 （2）2（3）128.96.

18、40.151 （4）7（5）0试分别计算其下一跳。（要写出理由）答案：（1）接口0（2）R2（3）R4（4）R3（1）R43.2 地址转换 - ARP协议ARP：Address Resolution Protocol RARP：Reverse Address Resolution ProtocolIP地址物理地址ARPRARP问题一：为什么要进行地址转换？ 必须根据IP地址找到物理地址才能进行实际的数据传送。问题二：如何进行地址转换？ 直接映射 or 动态绑定两种地址类型：1.空间较小且容易配置的物理地址（直接映射） 2.空间巨大且固定的物理地址（动

19、态绑定） 直接映射：IP地址物理地址动态绑定：用协议获得1. ARP原理 AXBYAXBY问题：谁的IP地址是IPb？请你把你的物理地址告诉我回答：我的IP地址是IPb？我的物理地址是PAb2.基本步骤步骤一：源端A广播包含目标B的IP地址IPb的ARP请求报文，请B回答自己的物理地址PAb；步骤二：网络上的主机将IPb与自身的IP地址比较，若相同，则转步骤三，否则忽略；步骤三：B将PAb封装在ARP应答报文中，之后发送给A；步骤四：A从应答报文中提取IPb和PAb，从而获得IPb和PAb之间的映射关系。总结：广播请求，单播回应！3.提高ARP的效率 设置ARP cache，存放最近解析出来的

20、IP/MAC对。 请求解析时，把自己的IP/MAC地址也放在报文中。 收到ARP请求的所有主机都缓存其中的IP/MAC。 主机入网时，主动广播它的IP/MAC。4. ARP中软状态使用（缓存信息失效的问题） 问题：一条IP/MAC映射记录失效怎么办？解决：使用超时机制（20分钟），如果在超时到来前都没有使用某条记录，则删除该记录。优势：（1）无需专门的通知机制；（2）对硬件可靠性要求低。缺陷： 可能会反应迟钝；5.不同网络间地址转换：路由器转发 网络1网络2ABRIn1In2路由表N1直接投递N2In1ARP缓存In1MACn1ARP请求In1物理地址包含IPA/MACAARP缓存IPAMAC

21、A回应包含In1/MACn1IP报帧头路由表N1直接投递N2直接投递In1In2ARP请求B物理地址包含In2/MACn2ARP缓存In2MACn2回应包含IPB/MACBIPBMACBIP报帧头网络1网络2ABRIn1In2转换步骤： A利用ARP获得路由器R接口1的物理地址 A把报文发给路由器R的接口1 R从接口2使用ARP获得B的物理地址 R把报文从接口2转发给B6. ARP协议的实现硬件类型协议类型硬件地址长度协议地址长度操作发送方硬件地址发送方IP地址目标硬件地址目标硬件地址目标IP地址 硬件类型：表示硬件地址的类型。它的值为1表示以太网地址协议类型：表示要映射的协议地址类型。它的值

22、为0 x0800即表示IP地址；硬件地址长度和协议地址长度分别指出硬件地址和协议地址的长度，以字节为单位。对于以太网上IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4；操作类型（OP）：1表示ARP请求，2表示ARP应答.7. ARP的封装与标识 ARP报文必须封装到一个帧中（帧类型0 x0806)。9. ARP命令 对ARP cache进行操作。arp aarp a host, arp d hostarp s host eth_addressARP报文帧数据区帧头帧尾8. ARP协议的位置物理网络的一部分练习：某个单位的网点由4个子网组成，结构如图1所示，其中主机H1、H2、H3和H4的

23、IP地址和子网掩码如表所示。(1)请写出路由器R1到4个子网的路由表。(2)试描述主机H1发送一个IP数据报到主机H2的过程（包括物理地址解析过程）。（1）将H1、H2、H3、H4的IP地址分别与它们的子网掩码进行与操作，可以得到4个子网的网络地址，分别为：6、2、8、4。因此，路由器R1到4个子网路由表：（2）主机H1向主机H2发送一个数据报的过程如下：主机H1首先构造一个源IP地址为8、目的IP地址为5的IP数据报，然后将该数据报传送给数据链路层；然后，主机H1通过ARP协议获得路由器R1（7）所对应的MAC地址，并将其作为目的MAC地址填入封装有IP数据报的帧，然后将该帧发送