計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)-課件項目5任務(wù)2

15.2.1任務(wù)目的及要求掌握IP尋址的作用IP地址的格式、組成和分類為一個網(wǎng)絡(luò)選擇一個合適的IP地址范圍和為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的終端分配IP地址，并能夠為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)所有終端都能接入Internet提供解決方案。25.2.2背景知識1、IP地址和MAC地址的關(guān)系TCP報文IP數(shù)據(jù)報MAC幀應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址IP地址在IP層抽象的互連網(wǎng)上，我們只看見IP數(shù)據(jù)報在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層，我們只看見MAC幀32、IP地址的作用我們把整個因特網(wǎng)看成為一個單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP地址就是給每個連接在因特網(wǎng)上的主機（或路由器）分配一個在全世界范圍是惟一的32bit

的標識符。IP地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)進行分配。HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)通信的路徑H1→經(jīng)過R1轉(zhuǎn)發(fā)→再經(jīng)過R2轉(zhuǎn)發(fā)→H2查找路由表查找路由表HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報從虛擬的

IP

層上看

IP數(shù)據(jù)報的流動HA1HA5HA4HA3HA6主機H1主機H2路由器R1硬件地址路由器R2HA2IP1IP2局域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在鏈路上看

MAC幀的流動IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上只能看到IP數(shù)據(jù)報圖中的IP1→IP2

表示從源地址IP1

到目的地址IP2

兩個路由器的IP地址并不出現(xiàn)在IP數(shù)據(jù)報的首部中IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)MAC幀IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報路由器只根據(jù)目的站的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號進行路由選擇IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報在具體的物理網(wǎng)絡(luò)的鏈路層只能看見MAC幀而看不見IP數(shù)據(jù)報；MAC幀在不同的網(wǎng)絡(luò)上傳送時，其MAC幀的源地址和目的地址要發(fā)生變化11IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機H1主機H2路由器R1IP層上的互聯(lián)網(wǎng)IP2IP4IP3IP5路由器R2IP1→IP2IP1→IP2IP1→IP2MAC幀從HA1

到HA3從HA4

到HA5從HA6

到HA2MAC幀MAC幀IP數(shù)據(jù)報IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細節(jié)在抽象的網(wǎng)絡(luò)層上討論問題，就能夠使用統(tǒng)一的、抽象的IP地址研究主機和主機或主機和路由器之間的通信12IP地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個等級的好處是：第一，IP地址管理機構(gòu)在分配IP地址時只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了IP地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機號），這樣就可以使路由表中的項目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。13實際上IP地址是標志一個主機（或路由器）和一條鏈路的接口。當(dāng)一個主機同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上時，該主機就必須同時具有兩個相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號net-id必須是不同的。這種主機稱為多接口主機(multihomedhost)。由于一個路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報從一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)），因此一個路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個不同的IP地址。14用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號net-id。所有分配到網(wǎng)絡(luò)號net-id的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的?；ヂ?lián)網(wǎng)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互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個或兩個以上的IP地址。路由器的每一個接口都有一個不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。163、IP地址的組成每一類地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網(wǎng)絡(luò)號net-id，它標志主機（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個字段則是主機號host-id，它標志該主機（或路由器）。兩級的IP地址可以記為：IP地址不僅包含了主機本身的地址信息，而且還包含了主機所在網(wǎng)絡(luò)的地址信息，因此，在將主機從一個網(wǎng)絡(luò)移到另一個網(wǎng)絡(luò)時，主機IP地址必須進行修改以正確地反映這個變化IP地址::={<網(wǎng)絡(luò)號>,<主機號>}174、IP地址的分類與表示

先按所要找的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號net-id把目的網(wǎng)絡(luò)找到當(dāng)分組到達目的網(wǎng)絡(luò)后，再利用主機號host-id將數(shù)據(jù)報直接交付給目的主機按照整數(shù)字節(jié)劃分net-id字段和host-id字段，就可以使路由器在收到一個分組時能夠更快地將地址中的網(wǎng)絡(luò)號提取出來net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

00119點分十進制記法10000000000010110000001100011111機器中存放的IP地址是32bit二進制代碼10000000000010110000001100011111每隔8bit插入一個空格能夠提高可讀性采用點分十進制記法則進一步提高可讀性128.11.3.31128

11331將每8bit的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)20常用的三種類別的IP地址IP地址的使用范圍

網(wǎng)絡(luò)最大第一個最后一個每個網(wǎng)絡(luò)類別網(wǎng)絡(luò)數(shù)可用的可用的中最大的網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機數(shù)

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

網(wǎng)絡(luò)地址包含了一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全“0”的主機號廣播地址直接廣播：包含一個有效的網(wǎng)絡(luò)號和一個全“1”的主機號，在IP互聯(lián)網(wǎng)中，任意一臺主機均可向其他網(wǎng)絡(luò)進行直接廣播有限廣播：32位全為“1”的IP地址（255.255.255.255）用于本網(wǎng)廣播，有限廣播將被限制在本網(wǎng)絡(luò)/本子網(wǎng)之中22回送地址在A類網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)號部分為127、主機部分為任意值時的地址被稱為回送地址。該地址用于網(wǎng)絡(luò)軟件測試以及本地進程之間的通信其它

23公用地址（全球地址）：如果需要到Internet的直接（路由）連接，必須使用公用地址；它是全球惟一的IP地址，必須向因特網(wǎng)的管理機構(gòu)申請私有地址（專用地址）：只能用于一個機構(gòu)的內(nèi)部通信，而不能用于和因特網(wǎng)上的主機通信；只能用作本地地址而不能用作全球地址；在因特網(wǎng)中的所有路由器對目的地址是專用地址的數(shù)據(jù)報一律不進行轉(zhuǎn)發(fā)類別IP地址范圍1個A類10.0.0.0–10.255.255.255（10.0.0.0/8

）16個B類172.16.0.0–172.31.255.255（172.16.0.0/12）256個C類192.168.0.0–192.168.255.255（192.168.0.0/16）246、IP地址的規(guī)劃為了確保IP數(shù)據(jù)報的正確傳輸，必須為網(wǎng)絡(luò)中的每一臺主機分配一個全局唯一的IP地址：1）分析網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，明確網(wǎng)絡(luò)中所擁有的獨立網(wǎng)段數(shù)量以及每個網(wǎng)段中所可能擁有的最大主機數(shù)2）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模確定所需要的網(wǎng)絡(luò)類別和每類網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量3）確定使用公用地址、私有地址還是兩者混用4）根據(jù)可用的地址資源為每臺主機指定IP地址并在主機上進行相應(yīng)的配置257、IP地址的管理IP地址的分配靜態(tài)分配：由網(wǎng)絡(luò)管理員為主機指定一個固定不變的IP地址并手工配置到主機上。動態(tài)分配：目前主要以客戶機/服務(wù)器模式,通過動態(tài)主機控制協(xié)議（DynamicHostControlProtocol，DHCP）來實現(xiàn)。2）IP地址和MAC地址的綁定由于IP地址要求的惟一性，在IP地址管理中，會存在IP地址非法盜用或是IP地址沖突等現(xiàn)象。為了避免以上情況的發(fā)生，增加網(wǎng)絡(luò)的安全性，可以采用IP地址與MAC地址的綁定arp–s