计算机网络基础-课件项目5任务2

15.2.1任务目的及要求掌握IP寻址的作用IP地址的格式、组成和分类为一个网络选择一个合适的IP地址范围和为网络内部的终端分配IP地址，并能够为内部网络所有终端都能接入Internet提供解决方案。25.2.2背景知识1、IP地址和MAC地址的关系TCP报文IP数据报MAC帧应用层数据首部首部尾部首部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上使用IP地址IP地址在IP层抽象的互连网上，我们只看见IP数据报在具体的物理网络的链路层，我们只看见MAC帧32、IP地址的作用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。HA1HA5HA4HA3HA6主机H1主机H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网通信的路径H1→经过R1转发→再经过R2转发→H2查找路由表查找路由表HA1HA5HA4HA3HA6主机H1主机H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网MAC帧IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2从HA1

到HA3从HA4

到HA5从HA6

到HA2MAC帧MAC帧IP数据报从协议栈的层次上看数据的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机H1主机H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网MAC帧IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2从HA1

到HA3从HA4

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到HA2MAC帧MAC帧IP数据报从虚拟的

IP

层上看

IP数据报的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机H1主机H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网MAC帧IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2从HA1

到HA3从HA4

到HA5从HA6

到HA2MAC帧MAC帧IP数据报在链路上看

MAC帧的流动IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网MAC帧IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2从HA1

到HA3从HA4

到HA5从HA6

到HA2MAC帧MAC帧IP数据报在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报图中的IP1→IP2

表示从源地址IP1

到目的地址IP2

两个路由器的IP地址并不出现在IP数据报的首部中IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网MAC帧IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2从HA1

到HA3从HA4

到HA5从HA6

到HA2MAC帧MAC帧IP数据报路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC帧从HA1

到HA3从HA4

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到HA2MAC帧MAC帧IP数据报在具体的物理网络的链路层只能看见MAC帧而看不见IP数据报；MAC帧在不同的网络上传送时，其MAC帧的源地址和目的地址要发生变化11IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机H1主机H2路由器R1IP层上的互联网IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC帧从HA1

到HA3从HA4

到HA5从HA6

到HA2MAC帧MAC帧IP数据报IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信12IP地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP地址的管理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。13实际上IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号net-id必须是不同的。这种主机称为多接口主机(multihomedhost)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。14用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号net-id。所有分配到网络号net-id的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.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。163、IP地址的组成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地址不仅包含了主机本身的地址信息，而且还包含了主机所在网络的地址信息，因此，在将主机从一个网络移到另一个网络时，主机IP地址必须进行修改以正确地反映这个变化IP地址::={<网络号>,<主机号>}174、IP地址的分类与表示

先按所要找的IP地址中的网络号net-id把目的网络找到当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id将数据报直接交付给目的主机按照整数字节划分net-id字段和host-id字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来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1

1

1

0多播地址E类地址保留为今后使用1

1

1

1

00119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128.11.3.31128

11331将每8bit的二进制数转换为十进制数20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)128.0191.25565,534C2,097,152(221)192.0.0223.255.255254215、特殊的IP地址及其作用

网络地址包含了一个有效的网络号和一个全“0”的主机号广播地址直接广播：包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，在IP互联网中，任意一台主机均可向其他网络进行直接广播有限广播：32位全为“1”的IP地址（255.255.255.255）用于本网广播，有限广播将被限制在本网络/本子网之中22回送地址在A类网络中，当网络号部分为127、主机部分为任意值时的地址被称为回送地址。该地址用于网络软件测试以及本地进程之间的通信其它

23公用地址（全球地址）：如果需要到Internet的直接（路由）连接，必须使用公用地址；它是全球惟一的IP地址，必须向因特网的管理机构申请私有地址（专用地址）：只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和因特网上的主机通信；只能用作本地地址而不能用作全球地址；在因特网中的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发类别IP地址范围1个A类10.0.0.0–10.255.255.255（10.0.0.0/8

）16个B类172.16.0.0–172.31.255.255（172.16.0.0/12）256个C类192.168.0.0–192.168.255.255（192.168.0.0/16）246、IP地址的规划为了确保IP数据报的正确传输，必须为网络中的每一台主机分配一个全局唯一的IP地址：1）分析网络规模，明确网络中所拥有的独立网段数量以及每个网段中所可能拥有的最大主机数2）根据网络规模确定所需要的网络类别和每类网络的数量3）确定使用公用地址、私有地址还是两者混用4）根据可用的地址资源为每台主机指定IP地址并在主机上进行相应的配置257、IP地址的管理IP地址的分配静态分配：由网络管理员为主机指定一个固定不变的IP地址并手工配置到主机上。动态分配：目前主要以客户机/服务器模式,通过动态主机控制协议（DynamicHostControlProtocol，DHCP）来实现。2）IP地址和MAC地址的绑定由于IP地址要求的惟一性，在IP地址管理中，会存在IP地址非法盗用或是IP地址冲突等现象。为了避免以上情况的发生，增加网络的安全性，可以采用IP地址与MAC地址的绑定arp–s