網絡實用技術基礎網間互聯技術講課文檔

網絡實用技術基礎網間互聯技術現在一頁，總共四十三頁。網絡實用技術基礎第章網間互聯技術現在二頁，總共四十三頁?？荚嚨闹R點Internet協(xié)議分析（TCP、IP協(xié)議）路由器與路由選擇協(xié)議NAT技術現在三頁，總共四十三頁。3.1

網間互聯協(xié)議互聯網控制信息協(xié)議互聯網組管理協(xié)議網絡命令電子郵件文件傳輸郵件傳輸網絡診斷文件傳輸域名系統(tǒng)遠程控制網絡管理傳輸控制協(xié)議用戶數據報協(xié)議逆向地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議現在四頁，總共四十三頁。協(xié)議IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議集中的承載協(xié)議，位于Internet模型中的網絡層。（1）IP層的主要特點在Internet中，IP層作為通信子網的最高層，有如下三大特點：其一是提供無連接的數據報傳輸機制。IP為TCP、UDP等提供了一種無連接的數據傳送服務。無連接是指IP不維護連續(xù)數據報的任何狀態(tài)信息，因此，IP數據報可能會不按照發(fā)送的順序到達，即后發(fā)的數據報可能先到達。其二是能完成點對點的通信。IP協(xié)議是點對點的，其對等實體之間的通信不需經過中間機器，而中間機器之間具有實際的物理鏈路的連接，要求IP協(xié)議能支持點對點的尋徑以保證點對點協(xié)議的可實現性。第三是在IP協(xié)議中，數據的傳送是不可靠的。這種不可靠的含義是：數據在傳送過程中，沒有一種機制來監(jiān)控數據是否被成功地送達了目的地。當數據在傳送的過程中，如果發(fā)生錯誤，IP協(xié)議只是簡單地丟棄數據報，并用ICMP消息通知數據的發(fā)送方。要實現可靠的傳輸，必須通過高層的協(xié)議來保證?，F在五頁，總共四十三頁。（2）IP協(xié)議的主要功能IP協(xié)議是TCP/IP的核心協(xié)議之一，其作用主要是用于主機與網關、網關與網關、主機與主機之間的通信。功能包括IP的尋址、面向無連接數據報傳送和數據報路由選擇等。IP協(xié)議的尋址功能體現在必須能唯一地標識Internet中每一個可尋址的通信實體，以完成根據目的IP地址確定通信的下一跳的問題。因此，IP為網絡中的每一個實體賦予了一個全局標示符----IP地址。IP協(xié)議的面向無連接的數據報傳送功能實現了IP向TCP協(xié)議所在的傳輸層提供統(tǒng)一的IP數據報，其中，必須實現LAN與WAN之間報文

格式的轉換，如分段（滿足LAN中MAC幀長與WAN中幀長之間的長度轉換）和重裝，并負責將各種不同物理網絡的物理地址轉化為具有統(tǒng)一格式的IP地址，把各種不同的幀統(tǒng)一轉換成IP數據報，使上層屏蔽IP層的幀差異。現在六頁，總共四十三頁。數據報路由選擇功能是IP協(xié)議最重要的功能之一，它應能完成如下操作：在同一網段上，IP數據報可以沿實際物理路徑傳送；當需要經過不同網段時，IP

數據報要能夠經由路由器或網關進行傳送。由于Internet涉及到多個不同的網絡，其網絡的物理實現有所不同，因此，IP層必須具有屏蔽物理網絡的功能，并提供獨立于物理網絡之上的路由選擇機制。IP的路由選擇分為直接路選和間接路選，所謂直接路選是指由物理網絡直接負責在同一網絡內的數據報的傳送；間接路選則是指在需要跨越不同網絡時由IP協(xié)議所提供間接路由選擇。Internet的間接路由選擇采用路由表機制，每一臺機器（主機、路由器、網關等）開機時會產生一張路由表，該表包含了可能的目標信息。當IP分

組到達一個網關時，IP協(xié)議軟件找到目標IP地址，并抽取其中的網絡號進行對比，當需要執(zhí)行間接路由選擇時，由網關使用該網絡標識決定路由，因此可以說，Internet路由選擇是基于目標網絡號而不是主機號的?，F在七頁，總共四十三頁。（3）IP數據報1）IP數據報的格式（P68）現在八頁，總共四十三頁。2）IP地址：Internet采用了一種唯一通用地址格式，為網絡上所有設備（路由器、網關和服務器等）分配了唯一的地址，這就是IP地址。

IP地址亦稱標識地址，利用它可以對Internet上的每個主機、路由器和其它設備等進行唯一的地址“標識”。IP地址由四個用“.”分開的數字組成，每一個數字為一個字節(jié)長，因此每一個數字最大為255。例如：就是一個IP地址的十進制數字表示。IP地址可以分為五類，即A類、B類、C類、D類和E類，每個地址的長度為32個位，每個位采用二進制編碼，其中前三類是一般網絡地址，目前正在大量應用，后兩種為特殊網絡地址，留做特殊用途或者備用。此外，IP地址還規(guī)定了一套具有特殊格式的地址形式，以分別用于不同的情況。如網絡地址、直接廣播地址、有限廣播地址、本機地址、回送地址。現在九頁，總共四十三頁。五類IP地址現在十頁，總共四十三頁。（4）IP地址的申請和分配Internet網絡信息中心（Internet

NIC）統(tǒng)一負責全球IP地址的規(guī)劃、管理和發(fā)放工作。通常每個國家成立一個組織，統(tǒng)一向國際組織申請

IP地址，然后再分配給用戶，我國負責地址分配的機構是CNNIC（CHINA

網絡信息中心）。用戶要接入Internet時，有兩種獲得IP地址的方法。一種是用戶通

過Internet服務提供商（ISP：InternetServiceProvider）臨時接入網絡，如撥號上網。在這種情況下，用戶通常是通過DHCP協(xié)議動態(tài)地從ISP處獲得一個IP地址，并用此地址進行Internet的訪問。當用戶離開網絡時，IP地址被ISP收回，再分配給其它的用戶使用。另一種方法是用戶向CNNIC申請固定使用的IP地址，這種方法通常是一個單位

的網絡、提供Internet服務的主機需要連入Internet時采用。現在十一頁，總共四十三頁。協(xié)議

地址解析協(xié)議，即ARP（AddressResolution

Protocol），是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協(xié)議。主機發(fā)送信息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到網絡上的所有主機，并接收返回消息，以此確定目標的物理地址；收到返回消息后將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中并保留一定時間，下次請求時直接查詢ARP緩存以節(jié)約資源。現在十二頁，總共四十三頁。協(xié)議

逆地址解析協(xié)議就是將局域網中某個主機的物理地址轉換為IP地址，發(fā)送方首先RARP服務

器發(fā)送請幀，以解析從物理地址得到對應的IP地址?，F在十三頁，總共四十三頁。協(xié)議

ICMP是（Internet

Control

MessageProtocol）Internet控制報文協(xié)議。它是

TCP/IP協(xié)議族的一個子協(xié)議，屬于網絡層協(xié)議，主要用于在主機與路由器之間傳遞控制信息，

包括報告錯誤、交換受限控制和狀態(tài)信息等。

當遇到IP數據無法訪問目標、IP路由器無法按

當前的傳輸速率轉發(fā)數據包等情況時，會自動

發(fā)送ICMP消息。現在十四頁，總共四十三頁。協(xié)議

IGMP(Internet

Group

MessageProtocol):Internet組管理協(xié)議,提供internet網際多點傳送的功能,即將一個ip包拷貝給多個

host,windows系列采用了這個協(xié)議現在十五頁，總共四十三頁。3.2

IP尋址和規(guī)劃尋址和子網劃分IP地址的主機部分可被分為三種地址：網絡地址、主機地址和定向廣播地址。網絡地址是網絡號中的第一個地址。定向廣播地址是網絡號中的最后一個地址。網絡地址和定向廣播地址這間的所有地址都稱為網段的主機地址。(P76)現在十六頁，總共四十三頁。例如：一個A類網絡的IP地址，網絡號為前8bit，主機號為后24bit，采用公式，可得2H-2=224-2=16777214個主機地址。一個B類網絡的IP地址，網絡號為前16bit，主機號為后16bit，采用公式，可得2H-2=216-2=65534個主機地址。一個C類網絡的IP地址，網絡號為前24bit，主機號為后8bit，采用公式，可得2H-2=28-2=254個主機地址。現在十七頁，總共四十三頁。尋址和子網劃分所謂IP子網，是指把IP地址中主機地址的部分進一步劃分為兩個部分：其中一個部分為子網地址，而另外一個部分為主機地址。在IP協(xié)議中，是通過子網掩碼來標識子網的。子網掩碼也是一個32位的二進制數字，寫成與IP地址相同的形式，即用三個“.”分為四個部分，如?，F在十八頁，總共四十三頁。

若甲公司有200臺計算機，申請了一個B類公網地址，主機地址有2H-2=216-2=65534個，造成主機地址的浪費。

為了充分和有效利用寶貴的IP地址資源，避免多余主機地址的浪費，引入了子網劃分技術。

所謂子網劃分是指允許在一個IP地址中，利用主機號的高位比特來創(chuàng)建更多的子網。優(yōu)點是提供了更有效利用IP地址的方案。現在十九頁，總共四十三頁。

假如甲公司的主機個數是100臺，申請了一個

C類網絡的IP地址，但將會造成254-100=154

個主機地址的浪費，為更高效地利用網絡地址，可以采用對C類網絡進行子網劃分，借用主機號的1bit劃分為兩個子網，每個子網有126個子網地址，這樣浪費的地址是少量的?，F在二十頁，總共四十三頁。為了區(qū)分網絡地址、主機地址和定向廣播地址，引入了子網掩碼，因此每個地址實際上由三部分組成：網絡號、子網號和主機號。（P77）現在二十一頁，總共四十三頁。確定網絡數和主機數確定子網掩碼確定網絡地址確定網絡的主機地址現在二十二頁，總共四十三頁。當需要獲得子網的地址時，主機通過把IP地址與子網掩碼進行“按位與”的運算，就可得到子網地址。例如：當IP地址為、子網掩碼為時，寫成二進制的形式后，IP地址的二進制形式為：子網掩碼的二進制形式為：運行“按位與”的操作后，得到子網的地址為：，寫成十進制的形式是：現在二十三頁，總共四十三頁。

可變長度子網掩碼（VLSM）允許對A類、B類和C類IP地址使用不同的子網掩碼，其具有高效尋址和路由聚合，減少路由表大小兩個優(yōu)點現在二十四頁，總共四十三頁。路由聚合–若路由器的路由表中存儲了一連串連續(xù)網絡號，則會影響路由器的尋址并降低數據報的轉發(fā)速率。路由聚合指將路由表中某些連續(xù)的路由，作為單個聚合路由進行通告的一種能力。無分類域間路由選擇現在二十五頁，總共四十三頁。1.IPv6特點IPv6采用128位地址空間，IPv6因其可提供超大的地址空間，地址缺乏問題。2.IPv6報文格式。IPv6報文首部的固定長度包含8個字段，了解8個字段的具體功能?，F在二十六頁，總共四十三頁。IPv6地址冒號十六進制表示

IPv6的地址每4個十六進制為一組，組與組之間用冒號隔開。IPv6地址格式為XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX，X表示一個十六進制值。2）零壓縮最前面的一串零可以省略，例如，0000:123A:BC00:0000:0000:1111:2222:0000可以簡寫為123A:BC00:0000:0000:1111:2222:00

00。此外，為了進一步簡化十六進制的書寫，IPv6地址中的一段或連續(xù)多段0可以用雙冒號（：：）代替。例中IPv6地址可更加簡化為123A:BC00::1111:2222:0，但不能表示為123A:BC00::1111:2222::，因為雙冒號（：：）只能在IPv6地址中出現一次?，F在二十七頁，總共四十三頁。3）前綴表示表示形式為：IPv6地址/前綴長度

4）IPv6地址劃分??

一個IPv6地址被劃分成前綴和后綴兩部分，其中前綴用于指明一個網絡，相當于IPv4地址的子網掩碼；后綴用于指明網絡上的某臺主機，相當于IPv4地址的主機標識。IPv6按照傳輸類型，將地址劃分為單播地址、任播（也稱泛播）地址和多播地址，取消了原有的廣播地址，增加了任播的概念。理解單播地址、多播地址、任播地址、特殊地址的含義。4.IPv4與IPv6的轉換。了解IPv4與IPv6的轉換技術?，F在二十八頁，總共四十三頁。第3章 網間互聯技術網間互聯協(xié)議IP尋址和規(guī)劃路由器與路由選擇協(xié)議NAT技術VPN網絡傳輸可靠性技術現在二十九頁，總共四十三頁。3.3

路由器與路由選擇協(xié)議路由器和路由類型路由器是互聯網的主要結點設備，通過路由決定數據的轉發(fā)。轉發(fā)策略稱為路由選擇，這也是路由器名稱的由來。路由器工作在第三層。?路由器一般由硬件和軟件組成，其功能類似一臺計算機。路由器硬件主要由中央處理器CPU、內存、接口、控制端口等物理硬件和電路組成；軟件主要由路由器的IOS操作系統(tǒng)組成。所有路由器都有接口，每個接口都有自己的名字和編號。一個接口的全名稱由它的類型標志與數字編號構成，編號自0開始。路由器執(zhí)行兩個基本功能：路徑選擇和數據轉發(fā)?，F在三十頁，總共四十三頁。路由器的作用主要有以下這些方面：①提供了局域網、廣域網等之間的物理連接性；②完成不同網絡層協(xié)議之間的協(xié)議轉換功能，如IP與IPX（分組交換協(xié)議：Internetwork

Packet

eXchange）之間；③完成網絡層地址與物理地址間的地址映射；④實現數據的分段與重組功能，完成數據的轉換操作；⑤進行路由選擇，通過查找路由表，確定數據的下一跳的目的地，進行數據的轉發(fā)；⑥隔離網絡，抑制廣播報文、避免網絡風暴的發(fā)生；⑦實現流量控制，均衡網絡負載，從而保證網絡的性能?，F在三十一頁，總共四十三頁。

路由選擇協(xié)議運行在路由器上，提供將數據報從源地址轉發(fā)到目的地址的路徑選擇策略。為了完成路由轉發(fā)功能，路由器需要檢查數據報的目的地址，確定目的網絡號，查看路由表并將分組轉發(fā)到對應的出口。路由選擇表即路由表，包含了目的網絡號、網絡狀態(tài)、下一跳地址等信息。

路由表的建立有兩種方式：靜態(tài)手動配置和動態(tài)自動學習。理解兩者的含義。動態(tài)路由協(xié)議包括RIP、OSPF和BGP等?，F在三十二頁，總共四十三頁。1．RIP的概念

RIP屬于距離向量路由協(xié)議。采用跳數衡量路由距離以最優(yōu)路徑,跳數指數據報從源地址到目的地址所經過的路由器數目.RIP支持的最大跳數為15條。RIP協(xié)議只能應用于小型網絡。RIP的路由表更新

RIP路由表的更新是通過路由器廣播來交換路由信息，默認情況下，路由器每隔30秒向其所有相鄰路由器廣播全部路由信息?，F在三十三頁，總共四十三頁。1．OSPF的概念

OSPF是一種鏈路狀態(tài)動態(tài)路由協(xié)議，路由收斂快，占用網絡資源少，可以保證整個網絡拓撲沒有路由環(huán)路，支持VLSM和CIDR，支持大型網絡?，F在三十四頁，總共四十三頁。BGP

BGP邊界網關協(xié)議（Border

Gateway

Protocol），用來連接Internet上獨立系統(tǒng)的路由選擇協(xié)議。特點(P102)BGP工作原理

BGP路由器具有IBGP（Internal

BGP）和EBGP（External

BGP）兩種工作模式。當BGP路由器運行在同一自治系統(tǒng)內部時，稱為IBGP；當BGP路由器運行在不同的自治系統(tǒng)中時，稱為EBGP。

BGP的工作流程可分為兩個步驟：（1）BGP邊界路由器初始化；（2）路由更新。現在三十五頁，總共四十三頁。3.4

NAT技術的概念

網絡地址轉換（NAT，Network

AddressTranslation）技術作為有效解決地址緊缺問題的方案之一，通過將私有IP地址轉換為公有

IP地址，以實現私有網絡訪問公共網絡的功能。NAT技術的特點(P105)。現在三十六頁，總共四十三頁。

NAT有三種類型：靜態(tài)NAT、動態(tài)NAT和端口地址轉換NPAT?，F在三十七頁，總共四十三頁。3.5

VPN

專用地址解決機構內部計算機訪