计算机网络基础项目化教程（第2版）课件 单元5 IP网络地址与协议;单元6 IP编址与子网划分;单元7 局域网技术

单元5IP网络地址与协议《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元5IP网络地址与协议-内容列表《计算机网络基础》课程5.1IPv4网络地址5.2IPv4地址分类5.3IPv4地址用途5.4IPv6网络地址5.5IPv6地址类型5.6IPv6全局单播地址5.7IPv6地址应用与配置5.8网络互联5.9IP数据报5.10路由数据包5.11网际协议IP5.12ICMP协议5.13IP地址与MAC地址5.14地址解析协议ARP数制及转换《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology数制转换-概念《计算机网络基础》课程数制:又称记数法，就是使用一组统一规定的符号和进位规则来表示数的方法。二进制八进制十进制十六进制101010100001157653137451162092931201A2DFFDA10进位计数制基数数码符号二进制数20、1B八进制数80、1、2、3、4、5、6、7O十进制数100、1、2、3、4、5、6、7、8、9D十六进制数160、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、FH示例：示例：数制转换-概念《计算机网络基础》课程数码基数位权组成一种进位计数制的基本成分。对于任意进制N，数码为0~（N-1），包括0在内共有N个数码进位计数制中用到数码的个数各数位所代表的数值,即基数的若干次幂进位计数制权重二进制数2i八进制数8i十进制数10i十六进制数16i数制转换-二进制《计算机网络基础》课程逢二进一，借一当二数码：0、1基数：2位数：2的i次方（i取整数）书写方法：（1011）2（

1011）B

读法：二进制数1011二进制(Binary)010101011110011010101010数制转换-八进制《计算机网络基础》课程八进制(Octal)逢八进一，借一当八数码：0～7基数：8位数：8的i次方（i取整数）765432110117101155770数制转换-十进制《计算机网络基础》课程十进制(Decimal)逢十进一，借一当十数码：0～9基数：10位数：10的i次方（i取整数）3591285491011955770数制转换-十六进制《计算机网络基础》课程十六进制(Hexadecimal)逢十六进一，借一当十六数码：0、1、2、3、4、5、6、7、

8、9、A、B、C、D、E、F基数：16位数：16的i次方（i取整数）1ABC56D134DFFDA11E1955A0数制转换-二进制转十进制《计算机网络基础》课程方法：按位权展开的多项式之和

(111.101)21*221*211*201*2-10*2-21*2-3（111.101）2=1*22+1*21+1*20+

1*2-1+0*2-2+1*2-3 =（7.625）10二进制111.101转换为十进制数制转换-十进制转二进制《计算机网络基础》课程整数部分----除基数后取余，逆排十进制数108.375转为二进制数254022712130260108311222011余数数制转换-十进制转二进制《计算机网络基础》课程小数部分----乘基数后取整，顺排0.3750.750*

2

*

21.51（108.375）10*

21.0*

21整数=（1101100.011）20IPv4网络地址《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIP地址概念《计算机网络基础》课程IPv4，全称为InternetProtocolversion4，即互联网通信协议第四版，是网际协议开发过程中的第四个修订版本，也是此协议第一个被广泛部署的版本。在网络层用来唯一标识网络中一台主机（或接口）的标识符。IPV4地址在计算机网络中为32bit的二进制数。IP地址表示方法《计算机网络基础》课程日常使用点分十进制的方法表示通俗易懂11000000101010000000001101000010机器中存放的IP地址是32bit二进制代码11000000

10101000

00000011

01000010每隔8bit插入一个空格提高可读性采用点分十进制记法提高可读性192.168.3.66192

168

3

66

将每8bit的二进制数转换为十进制数IP地址网络号与主机号《计算机网络基础》课程IPv4地址是一种分层的地址结构，由两部分组成：网络号与主机号，叫做两级IP地址。Net_id（网络号）Host_id（主机号）在IP地址两级结构中，要确定网络部分和主机部分时，必须看bit位的二进制代码，而不是十进制数值。网络号主机号表示主机所在网络网络内部定位主机网络1AB网络2CD网络3EFIP地址子网掩码《计算机网络基础》课程对于两级IPv4地址而言，判断32bit的二进制位中哪部分是网络号，哪部分是主机号。在配置主机时，必须配置一个子网掩码。与IP地址一样，子网掩码也是32个bit，子网掩码的表示方式一般情况是左边部分是1，右边部分是0，总共32个bit。网络号主机号1921681

10110000001010100000000001

00001010

255255255

011111111111111111111111

00000000

IP地址子网掩码查看本机IP地址《计算机网络基础》课程方法一方法二1、右击“网络”→属性→右击“本地连接”→属性；2、双击Internet协议版本4（TCP/IPV4）查看本机的IP地址、子网掩码、网关和DNS。1、开始→运行2、输入命令：cmd3、在DOS命令窗口中输入:ipconfig/allIPv4地址概念-总结《计算机网络基础》课程总结32位二进制1Ipconfig命令3点分十进制表示法2IP地址分类《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIP地址分类《计算机网络基础》课程网络规模不同，便于寻址、层次化构造网络合理充分的利用IP地址IP地址由网络标识（网络号）和主机标识（主机号）组成网络标识确定主机所在的网络主机标识确定某一物理地址上的一台主机分类目的如何分类举例：10.52.66.66192.168.1.94172.16.0.11IP地址分类《计算机网络基础》课程五类IP地址A类地址1～126网络号10网络号主机号B类地址128～191网络号110网络号主机号C类地址192～223网络号1110

多播地址(multicast)网络号11110保留以后使用D类地址

224～239E类地址240～2470主机号网络号IP地址分类-A类地址《计算机网络基础》课程主机号24bit网络号8bit0以0开头第1个字节标识网络号第2、3、4字节标识网络中的主机号A类地址结构A类地址特点网络号：有8位bit，前1位固定为0主机号：有24位bitIP地址分类-B类地址《计算机网络基础》课程以10开头第1、2个字节标识网络号第3、4字节标识网络中的主机号网络号16bit主机号16bit01B类地址结构B类地址特点网络号：有16位bit，前2位固定为10主机号：有16位bitIP地址分类-C类地址《计算机网络基础》课程以110开头第1、2、3个字节标识网络号第4字节标识网络中的主机号网络号24bit011C类地址结构C类地址特点主机号8bit网络号：有24位bit，前3位固定为110主机号：有8位bitIP地址分类-D、E类地址《计算机网络基础》课程保留用于科研第1个字节以1111开头，范围大于240不分配给单一主机使用第1个字节以1110开头，范围是224-239；用于支持组播通信，即定义一组IP地址对应一个D类地址不分配给单一主机使用D类地址E类地址A、B、C地址小结《计算机网络基础》课程网络

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

A

126(27–2)

112616,777,214

B

16,384(214)

128.0191.25565,534

C

2,097,152(221)

192.0.0223.255.255254特殊的IP地址《计算机网络基础》课程IP地址除了可以表示主机的一个物理链接外，还有几个特殊的表现形式：网络地址广播地址回送地址专用地址这些特殊的IP地址各有特殊之处网络地址《计算机网络基础》课程网络地址是由一个有效的网络号和一个全“0”的主机号构成的，即主机位全为0。A类网络中，120.0.0.0就表示该网络的网络地址举例B类网络中，180.10.0.0就表示该网络的网络地址C类网络中，202.80.12.0就表示该网络的网络地址广播地址《计算机网络基础》课程当一个设备向网络上所有的设备发送数据时，就产生了广播。为了能使网络上所有设备能够注意到这样一个广播，广播地址要有别于其他的IP地址，通常这样的IP地址以全“1”结尾，即主机位全为1。广播地址包括：直接广播有限广播直接广播地址192.168.1.255数据将同时发送给192.168.1.0网络上的所有主机有限广播地址《计算机网络基础》课程IP地址的32位全为“1”，（255.255.255.255)用于本地广播，该地址叫做有限广播地址。采用标准IP编址，那么有限广播将被限制在本网之中有限广播将广播限制有最小的范围内采用子网编址，有限广播被限制在本子网中有限广播地址255.255.255.255网络1网络2回送地址《计算机网络基础》课程

网络地址127.0.0.0是一个保留地址，用于网络软件测试及本地计算机进程间通信。这个IP地址叫回送地址。127.0.0.0–127.255.255.255，保留地址无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件不进行任何网络传输，立即将之返回。因此，含有网络号127的数据报不可能出现在任何网络上。127.0.0.1回送地址，一般测试使用IPv4地址用途《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology通信分类-单播《计算机网络基础》课程单播单播通信需要在发送者和每一接收者之间建立单独的数据通道。单播：一对一网络中，按照方式的不同，分为三种不同发送报文的方式：单播、广播和组播从一台主机发送数据到另一台主机的过程。源IP：192.168.1.1目的IP：192.168.1.10PC-2192.168.1.10PC-1192.168.1.1通信分类-组播《计算机网络基础》课程组播：一对多组播也称多播发送服务器仅仅向1个组地址发送信息，接收者只需加入到这个组就可以接收信息，所有的接收主机接收的是同一个数据流。

IP地址和的224.0.0.0～224.0.0.255为预留的组播地址。组播组1组2源IP：192.168.34.1目的IP：224.0.0.9通信分类-广播《计算机网络基础》课程广播：一对全部在IP子网内广播数据包，所有在子网内部的主机都将收到这些数据包，而不论这些主机是否愿意接收该数据。在使用TCP/IP协议的网络中，主机标识段为全1（255）

的IP地址为广播地址广播有限本地广播直接广播广播源IP：192.168.1.1目的IP：255.255.255.255192.168.1.2PC-1192.168.1.1192.168.1.3192.168.1.4192.168.1.5192.168.1.6192.168.1.7有限本地广播《计算机网络基础》课程STOP255.255.255.255路由器将不同的网络划分为独立的广播域。每个接口连接到不同的网络,当一个设备发送广播消息时,只有在同一个网络上的设备能够接收到该消息,而其他网络上的设备则不会受到影响。公有地址与私有地址《计算机网络基础》课程私有IP地址是专门为内部网络使用而设计的，不需要向互联网服务提供商（ISP）申请或注册。私有IP地址范围包括：10.0.0.0-10.255.255.255172.16.0.0-172.31.255.255192.168.0.0-192.168.255.255公有IP地址是由ISP分配给用户的、可以在互联网上唯一标识用户设备的IP地址。公有IP地址是全球唯一的，可以直接访问互联网资源。私有IP地址公有IP地址Internet公网私有地址转换成公有地址网络出口设备私网IP网络地址配置《计算机网络基础》课程VS手动为设备分配固定的IPv4地址，适用于需要长期稳定IP地址的设备，如服务器、打印机等。地址冲突风险较低，但需要手动管理地址分配表。动态分配通过DHCP协议自动为设备分配IPv4地址，适用于临时接入网络的设备，如个人电脑、手机等。可以自动管理地址分配，避免地址冲突，但需要DHCP服务器支持。静态分配IPv6网络地址《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIPv6产生原因《计算机网络基础》课程在l992年6月就提出要制订下一代的IP，即IPng（IPNextGeneration），正式称为IPv6。1995年以后陆续公布了一系列有关IPv6的协议、编址方法、路由选择以及安全等问题的RFC文档。IPv4地址缺陷随着互联网的快速发展，IPv4地址资源日益紧张，已经成为制约网络发展的瓶颈之一。IPv4地址资源枯竭由于历史原因和管理不善，IPv4地址的分配存在严重的不均衡现象，一些地区或机构拥有大量闲置的IPv4地址，而另一些地区或机构则面临地址短缺的问题。IPv4地址分配不均IPv4地址的广泛使用也带来了一些安全性问题，如地址欺骗、地址扫描等，给网络通信带来了一定的风险。IPv4地址安全性问题IPv6过渡技术《计算机网络基础》课程双栈技术双协议栈是一种最简单直接的过渡机制。同时支持IPv4协议和IPv6协议的网络节点称为双协议栈节点。当双协议栈节点配置IPv4地址和IPv6地址后，就可以在相应接口上转发IPv4和IPv6报文。隧道技术在IPv6网络成型之前，IPv4网络还是网络的指导，这样势必形成一些IPv6孤岛，而IPv6孤岛之间的通信，可以采用隧道技术来完成互通。网络地址转换NAT-PTNAT-PT（NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation）作用于IPv4和IPv6网络边缘的设备上，用于实现IPv6与IPv4报文的转换。IPv6地址结构《计算机网络基础》课程冒号分十六进制IPv6地址长度为128个比特，以一串十六进制的数字来表示。每4个比特表示1个十六进制数，一共有32个十六进制数值（32

4=128）。十六进制中的数字，不区分大小写，即大写字母与小写字母完全相同。X:X:X:X:X:X:X:X以下是一些IPv6地址的基本格式0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00000000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:000A2001:ABCD:1111:0000:0000:0000:0000:0001FE80:0000:0000:0000:0DB8:0000:0000:00012018:0008:0008:0000:0000:0000:0000:01002018:0008:0008:0000:0000:0000:0000:2000IPv6地址结构《计算机网络基础》课程省略前导零在IPv6地址中共有8个16比特段，每个16比特段中前导的0都可以省略，注意前导即我们数学表达中“高位”的意思，尾部的0是不能省略的。0000可以表示为0。000A可以表示为A。0D00可以表示为D00。00EF可以表示为EF。基本格式的IPv6地址省略前导0后0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:00000:0:0:0:0:0:0:00000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:000A0:0:0:0:0:0:0:A2001:ABCD:1111:0000:0000:0000:0000:00012001:ABCD:1111:0:0:0:0:1FE80:0000:0000:0000:0DB8:0000:0000:0001FE80:0:0:0:DB8:0:0:12018:0008:0008:0000:0000:0000:0000:01002018:8:8:0:0:0:0:1002018:0008:0008:0000:0000:0000:0000:20002018:8:8:0:0:0:0:2000IPv6地址结构《计算机网络基础》课程零压缩在IPv6地址中，一连串连续的零可以用一对冒号所取代，零压缩在IPv6地址中只能使用一次，否则会导致结果不唯一，即对应多个地址。当省略前导0的方法和零压缩方法一起用时，可以大幅度缩短IPv6地址，而这也是IPv6地址表示中最常用的方法。基本格式的IPv6地址省略前导0与零压缩0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000::0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:000A::A2001:ABCD:1111:0000:0000:0000:0000:00012001:ABCD:1111::1FE80:0000:0000:0000:0DB8:0000:0000:0001FE80::DB8:0:0:12018:0008:0008:0000:0000:0000:0000:01002018:8:8::1002018:0008:0008:0000:0000:0000:0000:20002018:8:8::2000IPv6地址前缀《计算机网络基础》课程IPv6地址中没有子网掩码的概念，RFC4291中定义，IPv6地址通过前缀来表示，该表示方式类似于采用CIDR标记方法。ipv6-address/prefix-length例如IPv6地址2001:ABCD:1111:0000:0000:0000:0000:0001/64，表示左边的64个比特是网络前缀，除去64个比特的网络前缀，之后剩下的64个比特称为该IPv6地址的接口标识（InterfaceID），相当于IPv4地址中的主机号部分。2001:ABCD:1111:0000:0000:0000:0000:0001/64网络前缀接口标识IPv6地址类型《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIPv6地址类型《计算机网络基础》课程IPv6协议主要定义了三种地址类型：单播地址（UnicastAddress）、组播地址（MulticastAddress）和任播地址（AnycastAddress）。与IPv4地址相比，新增了“任播地址”类型，取消了原来IPv4地址中的广播地址，因为在IPv6中的广播功能是通过组播来完成的。地址类型1921681266IPv4VSIPv62026ABCD000012340000AAAAFFFF1111IPv6地址结构《计算机网络基础》课程单播地址：用来唯一标识一个接口，类似于IPv4中的单播地址。发送到单播地址的数据报文将被传送给此地址所标识的一个接口。

IPv6中的全球单播地址是全局可识别的和唯一可寻址的。

GlobalRoutingPrefixSubnetIDIInterfaceID48位16位64位全局路由前缀(GlobalRoutingPrefix):最高有效48位指定为全局路由前缀，分配给特定的自治系统。全局路由前缀的三个最高有效位始终设置为001。IPv6地址结构《计算机网络基础》课程单播地址类型：

1111111010000000….0000IInterfaceID64位64位全局单播地址：相当于IPv4的公网地址，可以在IPv6网络上进行全局路由和访问。链路本地地址：单个链路上接口自动配置的地址，该地址仅供特定物理网段上的本地通信使用，链路本地地址以“FE80”开头。特殊单播地址：未指定地址：0:0:0:0:0:0:0:0或::，仅用于表示某个地址不存在。回环地址：0:0:0:0:0:0:0:1或::1，用于标识回环接口。IPv6地址结构《计算机网络基础》课程组播地址：用来标识一组接口，类似于IPv4中的组播地址。发送到组播地址的数据报文被传送给此地址所标识的所有接口。d8位4位4位112位GroupID11111111FlagsScope任播地址：用来标识一组接口。发送到任播地址的数据报文被传送给此地址所标识的一组接口中距离源节点最近的一个接口。大多数情况下，这些接口属于不同的节点。与组播地址不同的是，发送到任播地址的数据包被送到由该地址标识的其中一个接口。从单播地址空间中进行分配，使用单播地址的格式。网络互连综述《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology网络互连综述-网络连接《计算机网络基础》课程网络连接网络互连网络互通互连设备指同构或者异构的端系统，通过多个网络（或中间系统）连接起来，完成信息互传的组织形式。网络互连综述-网络互连《计算机网络基础》课程网络连接网络互连网络互通互连设备指不同网络之间的相互连接，目的是解决不同网络之间的数据传输。网络的网络网络互连综述-网络互通《计算机网络基础》课程网络连接网络互连网络互通互连设备指网络不依赖于其他形式的一种能力。它不仅指端到端系统之间的数据传输，还表现出各种业务之间的相互作用。网络互连综述-互连设备《计算机网络基础》课程物理层数据链路层网络层高层主要解决不同电缆、不同信号互连问题。互连的主要设备是中继器和集线器等。网络互连综述-互连设备《计算机网络基础》课程物理层数据链路层网络层高层03调制解调器（Modem）用于在模拟信号和数字信号之间进行转换，以便在不同类型的传输介质上进行通信。01中继器（Repeater）用于扩展网络距离，放大衰减的信号，使其能够传输更远的距离。02集线器（Hub）作为多端口的中继器，可以将多个设备连接在一起，形成一个共享式的局域网。网络互连综述-互连设备《计算机网络基础》课程物理层数据链路层网络层高层主要解决在不同网络间存储和转发数据帧。互连的主要设备是网桥和交换机。网络互连综述-互连设备《计算机网络基础》课程物理层数据链路层网络层高层主要解决不同网络间存储和转发分组。互连的主要设备是路由器。网络互连综述-互连设备《计算机网络基础》课程物理层数据链路层网络层高层传输层及以上各层协议进行网络互连属于高层互连，其主要的实现设备是网关等。网关服务器应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层两种网络层服务-虚电路服务《计算机网络基础》课程虚电路只是一条逻辑连接，分组沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，并未真正建立一条物理连接。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层H1

H2虚电路H1发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送IP数据报两种网络层服务-数据报服务《计算机网络基础》课程H1

H2IP数据报丢失H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层它是一种无连接服务。由于没有用于连接会话的专用路径，因此无需保留资源。所有数据包都可以自由使用任何可用路径。因此，由于路由器上的路由表动态变化，中间路由器会随时计算路由。IPv4数据报《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIPv4数据报《计算机网络基础》课程网络层的基本数据传输单元叫作IP数据报，简称为包。一个IP数据报由首部和数据两部分组成。首部的前一部分是固定长度，共20字节，是所有IP数据报必须具有的。在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。IP头部TCP头部数据块应用程序生成TCP负责部分IP负责部分IPv4数据报《计算机网络基础》课程固定部分可变部分04816192431版本标志生存时间协议标识区分服务总长度片偏移填充首部检验和源地址目的地址可选字段（长度可变）位首部长度数据部分首部数据部分首部IP数据报IPv4数据报-首部字段《计算机网络基础》课程版本－占4位，指IP协议的版本。目前的IP协议版本号为4（即IPv4）。首部长度－占4位，可表示的最大数值是15个单位，因此IP的首部长度的最大值是60字节。区分服务－占8位，用来获得更好的服务。只有在使用区分服务(DiffServ)时，这个字段才起作用。在一般的情况下都不使用这个字段。总长度－占16位，指首部和数据长度之和，单位为字节，数据报的最大长度为65535字节。IPv4数据报-首部字段《计算机网络基础》课程标识－占16位，它是一个计数器，用来产生IP数据报的标识。标志－占3位，目前只有前两位有意义。标志字段的最低位是MF(MoreFragment)。MF=1表示后面“还有分片”。MF=0表示最后一个分片。标志字段中间的一位是DF(Don'tFragment)。只有当DF=0时才允许分片。IPv4数据报-首部字段《计算机网络基础》课程片偏移－占13位，指出：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为偏移单位。生存时间－占8位，记为TTL(TimeToLive)，指示数据报在网络中可通过的路由器数的最大值。协议－占8位，指出此数据报携带的数据使用何种协议，以便目的主机的IP层将数据部分上交给那个处理过程。首部检验和－占16位，只检验数据报的首部，不检验数据部分。源地址和目的地址都各占4字节，表示发送端和接收端主机的IP地址。IPv6协议《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIPv6协议-IPv6协议的主要变化《计算机网络基础》课程更大的地址空间，IPv6将地址从IPv4的32

位增大到了

128位。灵活的首部格式，用以改进数据包的处理能力。改进的选项，IPv6允许数据报包含有选项的控制信息，其选项放在有效载荷中。流标签功能，提供强大的QoS保障机制。1921681266IPv4VSIPv62026ABCD000012340000AAAAFFFF1111IPv6协议-IPv6协议的主要变化（续）《计算机网络基础》课程支持即插即用（即自动配置）。因此IPv6不需要使用DHCP。支持资源预分配。IPv6支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用。首部改为8字节对齐。首部长度必须是8字节的整数倍。原来的IPv4首部是4字节对齐。192168126620260000000000000000000000001111192.168.12.662026::1111IPv6数据包格式《计算机网络基础》课程IPv6将首部长度变为固定的40字节，称为基本首部(baseheader)。取消不必要的功能，首部字段减少到只有8个。路由数据包《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology路由选择机制《计算机网络基础》课程通信子网为网络节点和目的节点提供了多条通信线路（通信路径）。网络节点在收到一个分组后，要确定下一个节点的转发路径，这就是路由选择。路由选择是网络层最基本的功能。路由选择机制包含的概念有主机路由方式，默认网关和路由器路由方式。AB主机路由路由器路由路由器路由路由选择机制-主机路由方式《计算机网络基础》课程主机路由方式默认网关主机转发决策：自身：环回接口127.0.0.1本地主机：目标主机与发送主机位于同一网络远程主机：目标主机位于远程网络路由器路由方式命令行查看主机路由命令：routeprint路由选择机制-主机路由方式《计算机网络基础》课程主机路由方式默认网关路由器路由方式命令行查看主机路由命令：netstat-r路由选择机制-默认网关《计算机网络基础》课程默认网关主机路由方式默认网关（DefaultGateway）是子网与外网连接的设备，通常是一个路由器，默认网关是将流量从本地网络转发到远程网络的出口。直接连接：通向环回接口（127.0.0.1）的路由本地默认路由：主机连接的网络会自动填充到主机路由表中本地默认路由：数据包前往所有远程网络地址时都必须使用的路由路由器路由方式路由选择机制-路由器路由方式《计算机网络基础》课程路由器路由方式主机路由方式数据包到达路由器接口后，路由器查看路由表：直连路由：来自活动的路由器接口远程路由：来自连接到其他路由器的远程网络默认网关路由器的路由表类似于主机的路由表，包含：目的网络与目的网络相关的度量值前往目的网络的网关路由选择机制-路由器路由方式《计算机网络基础》课程路由器路由方式主机路由方式默认网关路由选择协议-理想的路由算法《计算机网络基础》课程算法必须是正确的和完整的。算法在计算上应简单。算法应能适应通信量和网络拓扑的变化。算法应具有稳定性。算法应是公平的。算法应是最佳的。“最佳”的算法并不存在，一个实际的路由选择算法应尽可能接近于理想的算法！路由选择协议-静态路由选择《计算机网络基础》课程静态路由选择动态路由选择特点是简单和开销较小，但不能及时适应网络状态的变化。对于简单的小型网络，完全可以采用静态路由选择，人工配置每一条路由。也叫非自适应路由选择。R1(config)#iproute3.3.3.0255.255.255.012.1.1.2

下一跳地址

R1(config)#iproute3.3.3.0255.255.255.0fa0/1

本路由器的外出接口B路由器手工指定数据发送到B的路径为：R1-R2-R4-BR1R2R4R3fa0/1

12.1.1.2路由选择协议-动态路由选择《计算机网络基础》课程特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。动态路由选择适用于较复杂的大型网络。也叫自适应路由选择。静态路由选择动态路由选择路由器C：我有网络10.0.0.0和网络20.0.0.0路由器B：B到网络10.0.0.0与20.0.0.0的下一跳是192.168.2.2路由器A：A到网络10.0.0.0与20.0.0.0的下一跳是192.168.1.2路由选择协议-自治系统《计算机网络基础》课程自治系统(AS)

：在单一技术管理下的一组路由器，使用AS内部的路由选择协议和共同的度量。内部网关协议(IGP)

：在一个自治系统内部使用的路由选择协议，目前这类路由选择协议使用得最多，如RIP和OSPF协议。外部网关协议(EGP)

：是在自治系统之间使用的路由协议，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议。目前使用得最多的是BGP。AS1AS2AS3苏州上海杭州路由选择协议-内部网关协议《计算机网络基础》课程RIPOSPF路由信息协议RIP(RoutingInformationProtocol)是内部网关协议中最先得到广泛使用的协议。RIP是一种分布式的、基于距离向量的路由选择协议。RIP协议要求每一个路由器都要维护从它自己到其他每一个目的网络的距离记录。RIP协议中的“距离”也称为“跳数”，每经过一个路由器，跳数就加1。1.朝哪个方向走2.距离目的地有多远路由选择协议-内部网关协议《计算机网络基础》课程开放最短路径优先

OSPF(OpenShortestPathFirst)是为克服RIP的缺点而开发出来的。OSPF的原理很简单，但实现却较为复杂。“最短路径优先”是因为使用了Dijkstra提出的最短路径算法SPF。采用分布式的链路状态协议

(linkstateprotocol)。RIPOSPF路由选择协议-外部网关协议《计算机网络基础》课程BGPBGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。BGP力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由。ICMP协议《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyICMP协议《计算机网络基础》课程Internet控制报文协议（InternetControlMessageProtocol，ICMP）用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP报文是装在IP数据报中，是IP层的协议。ICMP协议-ICMP报文种类《计算机网络基础》课程ICMP差错报告报文。ICMP询问报文。ICMP报文种类类型的值ICMP报文的类型差错报告报文3终点不可达11时间超过12参数问题5改变路由(Redirect)询问报文8或0回送(Echo)请求或回答13或14时间戳(Timestamp)请求或回答几种常用的ICMP报文类型ICMP协议-ICMP协议应用举例《计算机网络基础》课程ICMP协议最重要的应用是PING（PacketInterNetGroper），用来测试两个主机之间的连通性。ICMP协议-ICMP协议应用举例《计算机网络基础》课程ICMP协议另一个非常有用的应用是traceroute（在Windows中是tracert），用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。ARP协议《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyARP协议概述《计算机网络基础》课程当一个设备发送一个以太网帧，它包含两部分地址：目标MAC地址源MAC地址设备使用ARP协议来决定目标MAC地址，ARP包含两部分功能：解析IPv4地址到MAC

地址维护地址映射表IP头部TCP头部数据块应用程序生成TCP负责部分IP负责部分帧头网卡负责部分FCS帧尾地址解析协议（AddressResolutionProtocol，ARP），是IP地址与物理地址相互解析映射的TCP/IP协议。ARP协议-各终端的ARP表《计算机网络基础》课程路由器Windows窗口路由器思科路由器，使用showiparp命令显示ARP表。Windows窗口在Windows

窗口中，使用arp–a命令显示ARP表。ARP协议-广播报文格式《计算机网络基础》课程ARP广播报文格式如下图所示：ARP协议工作过程《计算机网络基础》课程源主机A向本局域网上的某个目的主机B发送IP数据报，先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址：若有，直接将对应的硬件地址写入MAC帧。若没有，主机A在本局域网上广播发送一个ARP请求分组。收到ARP响应分组后，将得到的IP地址和硬件地址的映射写入其ARP高速缓存。ARP协议工作过程《计算机网络基础》课程我需要知道192.168.1.2的MAC地址PC-A192.168.1.1PC-B192.168.1.2PC-C192.168.1.3PC-D192.168.1.4ARP协议工作过程《计算机网络基础》课程我的IP地址是192.168.1.2，我的MAC地址是0030.A32E.DDC0PC-A192.168.1.1PC-B192.168.1.2PC-C192.168.1.3PC-D192.168.1.4ARP协议-ARP协议的适用场景《计算机网络基础》课程发送方和接收方位于同一网络，如H1和H2或H1和R1。发送方和接收方位于不同网络，如H1和H3或R1和H4。LAN1LAN3LAN2R2R1ARP代理H1H2H3H4路由器隔离广播域路由器隔离广播域单元6IP编址与子网划分《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元6IP编址与子网划分-内容列表《计算机网络基础》课程6.1网络地址分配6.2子网划分6.3VLSM与CIDR6.4IPv6子网划分网络地址分配《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology规划网络《计算机网络基础》课程网络地址规划是一个结构化过程，应该妥善规划和记录这些网络内部地址的分配。作用防止地址重复提供和控制访问监控安全和性能规划网络地址《计算机网络基础》课程用户使用的终端设备（私有IP）服务器和外围设备（固定IP）可以从Internet访问的主机（NAT）中间设备（互联IP地址）主机的类型Internet公网网络出口设备研发部:50人网络地址转换服务器使用固定IP地址销售部:10人销售部可以访问Internet网络互联IP地址手工分配IP地址《计算机网络基础》课程采用静态分配IP地址时，网络管理员必须给设备安排一下几个参数：IP地址子网掩码默认网关DNS服务器地址静态配置IP地址以太网“属性”→

TCP/IP协议栈→

使用下面的IP地址：Windows11操作系统下：自动分配IP地址《计算机网络基础》课程由于静态管理IP地址工作量繁重，而且容易出错，在大型网络中，通常使用动态主机配置协议（DHCP，DynamicHostConfigurationProtocol）为终端设备分配地址。以太网“属性”→

TCP/IP协议栈→自动获得IP地址：动态获取IP地址Windows10操作系统下：子网划分《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology为什么进行子网划分？《计算机网络基础》课程在ARPANET的早期，IP地址的设计不够合理，主要体现在以下几个方面：IP地址空间的利用率有时很低；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；两级的IP地址不够灵活。减少网络流量优化网络性能简化管理工作可以更为灵活地形成覆盖大范围的网络子网划分的优势172.16.10.0/24172.16.20.0/24172.16.30.0/24172.16.12.0/24子网编址的实现《计算机网络基础》课程从主机域中借用若干个比特作为子网号，而主机号也就相应减少了若干个比特。

IP地址=[网络号，子网号，主机号]子网位从主机域的最左边开始连续借用子网号在网外是不可见的，仅在子网内使用子网号的位数是可变的，为了反映有多少位用于表示子网号，采用子网掩码(mask)

网络号

子网号主机号IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址。

网络号主机号两级IP地址三级IP地址子网编址的实现《计算机网络基础》课程三级IP地址中的子网掩码同样也是32比特，在32位子网掩码中：网络地址、子网地址部分为“1”主机部分对应的为“0”

网络号

子网号主机号三级IP地址111111…………..…11111100000….00000三级IP地址中的网络地址

：

子网掩码与IP地址做逻辑“与”运算。1AND1=11AND0=00AND1=00AND0=0对应子网掩码与（AND）运算《计算机网络基础》课程地址和子网掩码之间的AND运算得到的结果就是网络地址。发送主机必须确定应该将数据包直接发送到本地网络中的主机还是应将其转发到网关。1721611172.16.1.1/2410101100000100000000000100000001111111111111111111111111000000002552552550ANDAND101011000001000000000001000000001721610172.16.1.1是一个B类地址，默认情况下网络号为172.16，主机号为1.1，网络地址为172.16.0.0。采用三级IP地址结构后，根据子网掩码计算，网络号变成了172.16.1，主机号为1，网络地址为172.16.1.0。划分子网前的准备《计算机网络基础》课程该网络内将划分几个子网？每个子网有多少有效主机？有效的子网地址是什么？在该子网划分中，网络掩码是什么？每个子网的广播地址是什么？回答5个问题划分子网《计算机网络基础》课程172160025525500255111111112551111111125511111111000000000IP地址默认的子网掩码扩展8位的子网掩码网络号主机号网络号主机号网络号子网主机“/16”表示子网掩码有16位.“/24”表示子网掩码有24位.11111111111111110000000000000000划分子网《计算机网络基础》课程扩展了8位地址的网络16网络主机172.16.20.66255.255.255.0172200101011001111111110101100000100001111111100010000111111110001010001000010000000000000000000010100子网网络地址子网号划分子网《计算机网络基础》课程172.16.10.0/24172.16.20.0/24172.16.30.0/24172.16.12.0/24172.16.20.66/24172.16.20.66/24网络子网主机172162066网络主机网络地址172.16.0.0，缺省的情况相未划分子网25525500172162066网络主机2552552550网络地址172.16.20.0，划分子网子网计算《计算机网络基础》课程1）你所选择的子网掩码将会产生多少个子网?

2的x次方(x代表掩码位数)2）每个子网能有多少主机?

2的y次方-2(y代表主机位数)3）有效子网是?

有效子网号=256-子网掩码(基数)4）每个子网的广播地址是？

广播地址=下个子网号-15）每个子网的有效主机分别是?

忽略子网内全为0和全为1的地址剩下的就是有效主机地址

最后有效1个主机地址=下个子网号-2(即广播地址-1)划分子网方法核心思想“借用”主机位来“制造”新的“网络”C类地址子网划分《计算机网络基础》课程问题：网络地址192.168.10.0，子网掩码255.255.255.192(/26)1.子网数=22=42.主机数=26-2=623.有效子网?基数=256-192=64;

第一个子网为192.168.10.0,第二个为192.168.10.644.广播地址

下个子网-1，

2个子网的广播地址分别是192.168.10.63和192.168.10.1275.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是192.168.10.1到192.168.10.62;第二个是192.168.10.63到192.168.10.126网络前缀《计算机网络基础》课程子网掩码是用来确定一个IP地址中网络部分与主机部分，而子网掩码的表示通常是一种比较繁琐的方式。网络前缀（network-prefix）是表示子网掩码的另外一种方法，指示的是子网掩码中“1”的位数，使用斜杠表示法，用符号“/”表示，后面紧跟着1的位数。例如，子网掩码为255.255.255.224，化成二进制后有27个1，因此，前缀长度为27，表示为“/27”。前缀表示方式子网掩码192.168.0.0/24255.255.255.0192.168.0.0/25255.255.255.128192.168.0.0/26255.255.255.192192.168.0.0/27255.255.255.224192.168.0.0/28255.255.255.240192.168.0.0/29255.255.255.248192.168.0.0/30255.255.255.252192.168.0.0/31255.255.255.254192.168.0.0/32255.255.255.255VLSM《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology概念《计算机网络基础》课程VLSM概念变长子网掩码(Variable-LengthSubnetMasks,VLSM)，即子网掩码长度可变，是一种用于IP网络地址分配和路由聚合的技术。合理的地址规划有助于减少路由表的复杂性，提高路由查找速度和转发效率。良好的地址规划应考虑到未来的网络扩展需求，为未来的增长预留足够的地址空间。便于网络管理提高地址利用率通过合理的地址规划，可以避免地址浪费，提高IP地址的利用率。支持未来扩展VLSM划分方法《计算机网络基础》课程确定需要划分的网络范围和可用IP地址数量。计算每个子网的IP地址范围、广播地址、可用主机数等信息。根据实际需求，选择合适的子网掩码长度进行子网划分。对每个子网进行命名和编号，方便管理和维护。VLSM实现《计算机网络基础》课程CBAHQ172.16.1.0/24172.16.2.0/24HQ172.16.30.0/2428台主机D28台主机28台主机每个以太网分别具有28台主机，所以主机位至少需要5位所以网络位27VLSM实现《计算机网络基础》课程172.16.30.32/27

172.16.30.64/27

172.16.30.96/27

CBAHQ172.16.1.0/24172.16.2.0/24HQ将子网172.16.30.0/24划分为更小的子网，首先掩码长度为27VLSM实现《计算机网络基础》课程172.16.30.32/27

172.16.30.64/27

172.16.30.96/27

将没有使用的掩码长度为27的子网进一步划分为掩码长度为30CBAHQ172.16.1.0/24172.16.2.0/24HQ172.16.30.136/30172.16.30.132/30172.16.30.140/30VLSM实现《计算机网络基础》课程172.16.30.0/24划分为27位掩码：172.16.30.32/27A172.16.30.64/27B172.16.30.96/27C172.16.30.128/27互联子网划分172.16.30.160/27未分配172.16.30.192/27未分配172.16.30.224/27未分配172.16.30.128/27进一步划分为30位掩码：172.16.30.128/30A-HQ互联172.16.30.132/30B-HQ互联172.16.30.136/30C-HQ互联172.16.30.140/30未分配172.16.30.144/30未分配172.16.30.148/30未分配172.16.30.152/30未分配172.16.30.156/30未分配CIDR《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology无类域间路由《计算机网络基础》课程CIDIR(classlessinterdomainRouting)无类域间路由选择，是在VLSM基础上又进一步研究出的无类编址方法。CIDR忽略A、B、C类网络的规则，定义前缀相同的一组网络为一个块，即一条路由条目。（如：199.0.0.0/8）汇聚路由减少了网络数目，缩小了路由选择表从网络流量、CPU和内存方面说，开销更低对网络进行编址时，灵活性更大概念优点192.16.0.0/16192.17.0.0/16192.18.0.0/16无类域间路由《计算机网络基础》课程消除了传统A、B、C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间CIDR使用各种长度的“网络前缀（network-prefix）”来代替分类地址中的网络号和子网号IP地址从三级编址（子网掩码）又回到了两级编址主要特点“无类型”是指选路决策是基于整个32bitIP地址的掩码操作，而不管其IP地址是A类、B类、C类，都没有什么区别。101.23.11.33.10/28

01100101.00010111.00001011.00100001101.23.9.10/11

01100101.00010111.00001001.00001010101.23.12.9/25

01100101.00010111.00001100.00001001101.23.8.1/1501100101.00010111.00001000.00000001CDIR地址块《计算机网络基础》课程CIDR把网络前缀都相同的连续IP地址组成一个”CIDR地址块”。128.14.32.0/20表示的地址块，共有212-2个地址（主机号的比特数是12），地址块的起始地址是128.14.32.0地址块所有地址20bit前缀都是一样的10000000000011000100000000000001000000000001100010000000000001100000000000110001000000000001010000000000011000101111111111101000000000001100010111111111111最小地址：128.14.32.0最大地址：128.14.47.255.................CIDR与路由聚合《计算机网络基础》课程一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。192.168.12.0/24192.168.13.0/24192.168.14.0/24192.168.15.0/24核心路由器边界路由器核心路由器路由表条目：192.168.12.0/22边缘路由器路由表条目：192.168.12.0/24192.168.13.0/24192.168.14.0/24192.168.15.0/24192.168.12.011000000.10101000.00001100.00000000192.168.13.011000000.10101000.00001101.00000000192.168.14.011000000.10101000.00001110.00000000192.168.15.011000000.10101000.00001111.00000000192.168.12.011000000.10101000.00001100.00000000

聚合地址192.168.12.0/22IPv6子网划分《计算机网络基础》课程ComputernetworktechnologyIPv6子网划分《计算机网络基础》课程IPv6子网划分之前大家需要理解两个基本概念，子网ID和子网前缀（网络前缀）。其中子网ID（subnetID）指的是16比特的内容，用于分配子网；子网前缀（subnetprefix）则指的是全局路由前缀与子网ID的编址比特。全局路由前缀子网ID接口ID48bit16bit64bit子网前缀一个IPv6网路通常是由ISP分配前48比特的前缀，而后创建16比特的子网ID，16个比特的子网ID的取值范围是0000~FFFF，能够创建216个子网。000000010002....FFFFIPv6子网划分《计算机网络基础》课程IPv6的子网划分并不局限于16比特的子网ID，也可以借用接口ID中的比特作为子网ID。就像IPv4地址一样，如果希望增加子网数量或者减少每个子网中主机的数量，就必须从接口ID借位。全局路由前缀子网ID接口ID48bit20bit60bit子网前缀68bit但是这里需要注意的是，一般16位子网ID已经完全能够支持子网的数量，没有必要借用接口ID的比特，如果借用接口ID的比特，在IPv6的划分子网中，也建议只在半字节边界划分子网。2026:0DB8:AAAA:0000:0000::/682026:0DB8:AAAA:0000:1000::/682026:0DB8:AAAA:1111:2000::/68……….2026:0DB8:AAAA:FFFF:0000::/682026:0DB8:AAAA:FFFF:F000::/68谢谢观看《计算机网络基础》课程单元7

局域网技术《计算机网络基础》课程Computernetworktechnology单元7局域网技术-内容列表《计算机网络基础》课程7.1局域网的基本概念7.2以太网概念与IEEE802标准7.3局域网