計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)1 ppt課件

1、第第1部分部分 IP Address 與與 MAC AddressOverviewnInternet ProtocolnIEEE 802 與與 EthernetnMAC addressnARP 運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制n實(shí)驗(yàn)導(dǎo)引實(shí)驗(yàn)導(dǎo)引n實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.1 了解了解 ARP 運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制n實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.2 Subnettingn實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.3 了解了解 Subnet 的運(yùn)作與限制的運(yùn)作與限制n實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.4 SupernettingInternet Protocol概述概述nIP (Internet Protocol)協(xié)議定義于協(xié)議定義于 RFC 791 n因特網(wǎng)所運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，擔(dān)任傳送數(shù)據(jù)到指定因

2、特網(wǎng)所運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，擔(dān)任傳送數(shù)據(jù)到指定地址，但并不確認(rèn)數(shù)據(jù)能否正確傳達(dá)，是一種無銜地址，但并不確認(rèn)數(shù)據(jù)能否正確傳達(dá)，是一種無銜接接(Connectionless)的協(xié)議的協(xié)議n擔(dān)任做數(shù)據(jù)包擔(dān)任做數(shù)據(jù)包Packet)路由選擇路由選擇(Routing)， Packet分段分段(Fragmentation)及重組及重組 (Re-assembly) 分級分級 IP 地址地址AddressnInternet Protocol Version 4 (IPv4)n用來區(qū)分設(shè)備或主機(jī)獨(dú)一的識別碼，適用于不同網(wǎng)用來區(qū)分設(shè)備或主機(jī)獨(dú)一的識別碼，適用于不同網(wǎng)絡(luò)間尋址絡(luò)間尋址n由由 32 Bits 組成，可有組成

3、，可有 232 = 4,294,967,296 個(gè)地址個(gè)地址n由網(wǎng)絡(luò)地址及主機(jī)地址兩部分組成由網(wǎng)絡(luò)地址及主機(jī)地址兩部分組成n按照網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的分配，分成五種按照網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的分配，分成五種 Class：進(jìn)位制與轉(zhuǎn)換ClassFirst BitsFirst Byte ValuesMAX of Hosts in its Subnet A00127224-2=16,777,214 B1 0128191216-2=65,534 C1 1 019222328-2=254 D1 1 1224239Reversed for multicast E1 1 1 1240255Reversed子網(wǎng)掩碼

4、子網(wǎng)掩碼 Netmaskn目的：對目的：對 IP 地址分類，以區(qū)分網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)能否在同地址分類，以區(qū)分網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)能否在同一網(wǎng)段內(nèi)一網(wǎng)段內(nèi) netidn例：例：6 / 27名詞引見名詞引見nnetidn每一組每一組IP地址的第一個(gè)地址的第一個(gè)IP地址，即為該組地址，即為該組IP地址的地址的網(wǎng)絡(luò)號碼網(wǎng)絡(luò)號碼(netid)n例：例： / 24 - nbroadcastn每一組每一組IP地址的最后一個(gè)地址的最后一個(gè)IP，即為該組，即為該組IP地址的廣地址的廣播地址播地址(broadcast)n例：例： / 24

5、- 55不分級不分級 IP 地址地址 - CIDRn無類型域間路由無類型域間路由 n CIDR (Classless Inter-Domain Routing) n運(yùn)用運(yùn)用 CIDR 即可代表數(shù)個(gè)即可代表數(shù)個(gè) Class C 交換以往需求運(yùn)用一個(gè)交換以往需求運(yùn)用一個(gè) Class B 的地址浪費(fèi)，可節(jié)省的地址浪費(fèi)，可節(jié)省 IP 地址地址n例：例： /21 及及 /21n 11011110.1001101.11101011.0n 11011110.1001101.11101101.

6、0n由左至右比對到第由左至右比對到第 21 個(gè)個(gè)bit皆一樣，視為同一網(wǎng)段皆一樣，視為同一網(wǎng)段子網(wǎng)化子網(wǎng)化 Subnettingn將一較大的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段切割成幾組較小的網(wǎng)絡(luò)將一較大的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段切割成幾組較小的網(wǎng)絡(luò)n運(yùn)用于內(nèi)部路由選擇協(xié)議運(yùn)用于內(nèi)部路由選擇協(xié)議Interior Routing Protocoln例如：例如： / 16可將一個(gè)可將一個(gè) B 級網(wǎng)絡(luò)分成級網(wǎng)絡(luò)分成 256 個(gè)較小網(wǎng)絡(luò)個(gè)較小網(wǎng)絡(luò) / 24 / 24 / 24 / 24實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.2 Subnetting實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.3

7、 了解了解subnet的運(yùn)作與限制的運(yùn)作與限制超網(wǎng)化超網(wǎng)化 Supernettingn由數(shù)個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段組合成單一較大網(wǎng)絡(luò)由數(shù)個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段組合成單一較大網(wǎng)絡(luò)n運(yùn)用于外部路由選擇協(xié)議運(yùn)用于外部路由選擇協(xié)議Exterior Routing Protocoln可減少可減少 internet 路由表數(shù)量路由表數(shù)量n例如：例如： / 20( 55)將將 16個(gè)個(gè)C 級網(wǎng)絡(luò)合成一個(gè)級網(wǎng)絡(luò)合成一個(gè) /20 較大網(wǎng)絡(luò)較大網(wǎng)絡(luò)nnetid：nrange： 203.

8、100.79.255nnetmask：nbroadcast：55實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.4 SupernettingPrivate 公用地址公用地址n不需懇求，可直接運(yùn)用不需懇求，可直接運(yùn)用n不能讓不能讓 Routing Information 流到單位外的網(wǎng)絡(luò)上流到單位外的網(wǎng)絡(luò)上n需透過地址轉(zhuǎn)換需透過地址轉(zhuǎn)換 NAT網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換才干對外銜網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換才干對外銜接接n可用的可用的 Private 地址范圍：地址范圍： n 55/8n 55

9、/12n 55/24IP Protocol HeadernVersion(4 bits)nIP Protocol 的版本，當(dāng)前為的版本，當(dāng)前為 IPv4，下一代為，下一代為 IPv6nHeader Len(4 bits)nIP Header 的長度的長度(515)，默以為，默以為 5(即為即為 54 = 20 Bytes)注：注：5 rows，4 Bytes/rownType of Service(8 bits)效力類型效力類型 (當(dāng)前作為當(dāng)前作為 Differentiated Services,RFC 3317, RFC

10、2474)nPrecedence (3 bits)：代表數(shù)據(jù)包的重要性，：代表數(shù)據(jù)包的重要性，值愈高表示愈重要值愈高表示愈重要nD (1bit)：設(shè)置：設(shè)置0為普通延遲，設(shè)置為普通延遲，設(shè)置1為低延遲為低延遲(Low delay)nT (1 bit)：設(shè)置：設(shè)置0為普通傳送量，設(shè)置為普通傳送量，設(shè)置1為高的為高的傳送量傳送量(Throughput)nR (1 bit)：設(shè)置：設(shè)置0為普通為普通 Reliability ，設(shè)置，設(shè)置1為為高的高的 ReliabilitynUnused (2 bits)：未運(yùn)用：未運(yùn)用nTotal Length(16 bits)n總長度總長度 (IP header

11、 + data ，576 65535 Bytes)n單位為單位為 BytenIdentification認(rèn)證認(rèn)證用來識別數(shù)據(jù)報(bào)用來識別數(shù)據(jù)報(bào) Datagram 運(yùn)用，分段與依序重組運(yùn)用，分段與依序重組nFlags標(biāo)志標(biāo)志nBit 0: reserved, must be zero nBit 1: (DF) 0 = May Fragment, 1 = Dont Fragment. nBit 2: (MF) 0 = Last Fragment, 1 = More Fragments. Fragment OffsetnFragment Offset段偏移量段偏移量n 0 8191 ( = 213 -

12、1)n分段后數(shù)據(jù)包的位移量分段后數(shù)據(jù)包的位移量n以以 8 bytes 為根本位移單位為根本位移單位n最大總數(shù)據(jù)量最大總數(shù)據(jù)量 = 8192 8 = 65536 bytesnTime to Live (TTL) 生命期生命期n數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間n每經(jīng)過一個(gè)每經(jīng)過一個(gè) Router 計(jì)數(shù)器自動減一，直至計(jì)數(shù)器自動減一，直至0為止，便為止，便將數(shù)據(jù)包丟棄將數(shù)據(jù)包丟棄(Discard)示范闡明示范闡明nProtocol協(xié)議協(xié)議 n0：保管：保管n1：因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議：因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議 ICMPInternet Control Message Protocoln2：因特網(wǎng)組

13、報(bào)文協(xié)議：因特網(wǎng)組報(bào)文協(xié)議 IGMPInternet Group Management Protocoln5：數(shù)據(jù)流：數(shù)據(jù)流 STStreamn6：傳輸控制協(xié)議：傳輸控制協(xié)議 TCPTransmission Control Protocol n8：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 EGPExterior Gateway Protocol n9：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議 IGPInterior Gateway Protocol n17：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議：用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDPUser Datagram Protocol n其他請參考其他請參考 rfc1700 Assigned Numbers ietf

14、.org/rfc/rfc1700.txt示范闡明示范闡明nHeader Checksum校驗(yàn)和校驗(yàn)和nIP Header 的錯(cuò)誤檢查碼，將的錯(cuò)誤檢查碼，將IP Header中一切中一切16-bit的的 wordn 轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)為1的補(bǔ)數(shù)相加后，再取一的補(bǔ)數(shù)，此值即為的補(bǔ)數(shù)相加后，再取一的補(bǔ)數(shù)，此值即為 Checksum 值值nSource IP Addressn來源來源IP地址地址nDestination IP Addressn目的目的IP地址地址nOptionsn選擇性字段選擇性字段nDatan真正傳送的數(shù)據(jù)真正傳送的數(shù)據(jù)IP Header Checksum 計(jì)算示范計(jì)算示范4500+0030+9

15、ea4+4000+8006+3ddd+0385+d348+fe06=3b68a進(jìn)位的進(jìn)位的3加回加回 b68a 中，中，3+b68a=b68d，換成二進(jìn)位為，換成二進(jìn)位為1011 0110 1000 1101 再取其反碼再取其反碼 0100 1001 0111 0010 IEEE 802 與與 EthernetIEEE 802 & Ethernet 比較比較IEEE 802Dst MAC ( Destination MAC Address)Dst MAC ( Destination MAC Address)目的的物理地址目的的物理地址Src MAC (Source MAC Address)Sr

16、c MAC (Source MAC Address)來源的物理地址來源的物理地址Len (Length)Len (Length)從頭到尾的長度不含從頭到尾的長度不含CRCCRCn802.2 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)nDSAP (Destination Service Access Point)nSSAP (Source Service Access Point)nControln802.2 SNAP (Sub-network Access Protocol)nOrg CodenEther Type：與以太網(wǎng)絡(luò)的類別同：與以太網(wǎng)絡(luò)的類別同nC

17、RC (Cyclic Redundancy Check)n錯(cuò)誤檢查碼錯(cuò)誤檢查碼nTrailer 報(bào)尾報(bào)尾以太封裝以太封裝 Ethernet EncapsulationnDst MAC (Destination MAC Address)Dst MAC (Destination MAC Address)：目的的物理位置：目的的物理位置nSrc MAC (Source MAC Address)Src MAC (Source MAC Address)：來源的物理位置：來源的物理位置nEther TypeEther Typen0 x08000 x0800：IPv4IPv4n0 x08DD0 x08DD：

18、IPv6IPv6n0 x08060 x0806：ARPARPn0 x80350 x8035：RARPRARPnPayloadPayload：上層網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包：上層網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包 CRC (Cyclic Redundancy CRC (Cyclic Redundancy Check)Check)n錯(cuò)誤檢查碼錯(cuò)誤檢查碼nTrailerTrailer報(bào)尾報(bào)尾最大傳輸單位最大傳輸單位 MTUnMaximum Transmission Unitn數(shù)據(jù)鏈路層中對有效載荷數(shù)據(jù)鏈路層中對有效載荷(payload)傳輸?shù)淖畲笙拗苽鬏數(shù)淖畲笙拗萍唇?jīng)過即經(jīng)過 TCP/IP 協(xié)議所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最大有多少字節(jié)協(xié)議所傳

19、輸?shù)臄?shù)據(jù)包最大有多少字節(jié))n網(wǎng)絡(luò)層會因數(shù)據(jù)鏈路層傳輸最大限制而做分段網(wǎng)絡(luò)層會因數(shù)據(jù)鏈路層傳輸最大限制而做分段(fragment)MAC AddressMAC 地址地址n每張網(wǎng)卡出廠時(shí)即擁有一個(gè)全世界獨(dú)一無二的地址每張網(wǎng)卡出廠時(shí)即擁有一個(gè)全世界獨(dú)一無二的地址n目的在于直接相鄰設(shè)備間的尋址，適用于同一網(wǎng)絡(luò)中目的在于直接相鄰設(shè)備間的尋址，適用于同一網(wǎng)絡(luò)中n由由6個(gè)個(gè) bytes 組成，例：組成，例：00：10：F3：03：28：B0nnMAC Layer 的地址，擔(dān)任和物理層溝通的地址，擔(dān)任和物理層溝通MAC 地址地址n廣播廣播 Broadcast AddressnFF：FF：FF：FF：FF：FF

20、n群播群播 Multicast Addressn01：00：5E：xx：xx：xxLinux 指令：指令： ifconfignifconfig - 網(wǎng)絡(luò)接口控制程序網(wǎng)絡(luò)接口控制程序n由命令及其輸出結(jié)果可看出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及由命令及其輸出結(jié)果可看出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及相關(guān)設(shè)置的作用相關(guān)設(shè)置的作用n示范示范: ifconfig eth0eth0 Link encap:Ethernet Hwaddr 52:54:AB:ED:6F:61 inet addr:9 Bcast:27 Mask:28 UP BROADCAST RUNNING MULT

21、ICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:46299 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:189 TX packets:3057 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:100 Interrupt:5 Base address:0 xece0網(wǎng)絡(luò)卡接納數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)卡接納數(shù)據(jù)包(Packet)的根據(jù)的根據(jù)n在以下四種情況中，網(wǎng)絡(luò)卡會接納數(shù)據(jù)包在以下四種情況中，網(wǎng)絡(luò)卡會接納數(shù)據(jù)包nDestination MAC 地址為該網(wǎng)絡(luò)卡的地址為該網(wǎng)絡(luò)卡的 MA

22、C 地址地址n廣播地址廣播地址Broadcast Addressn群播地址群播地址Multicast Addressn當(dāng)網(wǎng)絡(luò)卡在混雜方式當(dāng)網(wǎng)絡(luò)卡在混雜方式 Promiscuous Mode 時(shí)時(shí)nWireshark預(yù)設(shè)即是預(yù)設(shè)即是 Promiscuous Mode MAC 地址與地址與 IP 地址地址n為何不運(yùn)用為何不運(yùn)用 MAC 地址為尋址方法？地址為尋址方法？n各各 MAC Protocol 的的 MAC 地址地址 無法一致無法一致nMAC 地址無法有任何的階層觀念地址無法有任何的階層觀念n設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) IP 地址供尋址運(yùn)用地址供尋址運(yùn)用nIP 地址的設(shè)計(jì)精神：地址的設(shè)計(jì)精神：n階層式階層式n

23、IPv4 運(yùn)用運(yùn)用 32 Bits 地址、地址、IPv6 運(yùn)用運(yùn)用 128Bits 地址地址ARP 運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制ARPn地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議 Address Resolution Protocol，n RFC 903n操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心會有兩者對應(yīng)的表格：操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心會有兩者對應(yīng)的表格：ARP Tablen局域網(wǎng)局域網(wǎng) IP 銜接的步驟：銜接的步驟：n發(fā)送者查詢發(fā)送者查詢 ARP Table 中能否有接納者的中能否有接納者的 MAC 地地址址 n假設(shè)無，進(jìn)展假設(shè)無，進(jìn)展 ARP 查詢接納者的查詢接納者的 MAC 地址地址n發(fā)送者對接納者以查到的發(fā)送者對接納者以查到的 MAC 地址

24、發(fā)送數(shù)據(jù)地址發(fā)送數(shù)據(jù)ARP 運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制例：例：Node 0 欲與欲與 Node 1 做做 telnet銜接前的銜接前的 ARP 運(yùn)作運(yùn)作Linux 命令：命令：arpn其功能是列出系統(tǒng)的其功能是列出系統(tǒng)的 ARP Table，以及設(shè)置及刪除，以及設(shè)置及刪除 ARP Table 中的字段中的字段 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.1 了解了解ARP運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制IP & MAC 地址地址n為何有需求兩個(gè)地址為何有需求兩個(gè)地址( IP , MAC)？nIP 地址地址nIP 地址構(gòu)成階層式架構(gòu)，方便在路由選擇地址構(gòu)成階層式架構(gòu)，方便在路由選擇 (Routing)n不同網(wǎng)絡(luò)，方便更改計(jì)算機(jī)的不同網(wǎng)絡(luò)，方便更改計(jì)算機(jī)

25、的IP地址成為該網(wǎng)絡(luò)的地址成為該網(wǎng)絡(luò)的 DomainnMAC 地址地址 Ethernet網(wǎng)卡，網(wǎng)卡，MAC地址前三字節(jié)為制地址前三字節(jié)為制造商的號碼，看似有階層式架構(gòu)，但運(yùn)用者分布各造商的號碼，看似有階層式架構(gòu)，但運(yùn)用者分布各地，實(shí)踐上卻無法構(gòu)成階層架構(gòu)地，實(shí)踐上卻無法構(gòu)成階層架構(gòu)n適用時(shí)機(jī)僅在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)適用時(shí)機(jī)僅在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)引n實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.1 了解了解 ARP 運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制n實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.2 子網(wǎng)化子網(wǎng)化 Subnettingn實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.3 了解了解 subnet 的運(yùn)作與限制的運(yùn)作與限制n實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.4 超網(wǎng)化超網(wǎng)化 Supernetting實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1.1 了解了解 ARP 運(yùn)作機(jī)制運(yùn)作機(jī)制實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饬私?arp 命令命令了解了解 ARP table 的意義的意義了解了解 ARP table 數(shù)據(jù)生成的方式數(shù)據(jù)生成的方式了解了解 ARP table 數(shù)據(jù)自