IＰ地址與地址解析

第

IP地址與地址解析

本章主要內(nèi)容

[J主機、主機地址與IP地址

窗子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼

鼠IPv6的主要特點

目地址解析技術(shù)

zhangdongyanTCP/IPProtocols2

3.1IP地址

副主機(host):

-連接到Internet上，并且運行了TCP/IP協(xié)

議的任何計算機。

解主機地址(hostaddress):

-由于Internet是一個巨大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為

了實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，在其中進(jìn)行通信或信息交

換的基本要求就是網(wǎng)上的每臺主機(如計算

機、路由器等)都要有一個唯一的可標(biāo)識的

編號或名字，這一標(biāo)識符稱為主機地址。采

用“IP地址”和“域名地址”

zhangdongyanTCP/IPProtocols3

3.1IP地址

副物理地址：

-即主機的網(wǎng)卡地址。絕大多數(shù)物理地址都是以太

網(wǎng)卡地址，它有48位，以16進(jìn)制的方式表示。例

如：02-3f-8d-56-3e-40

副IP地址：

-在Internet上為每臺主機指定的地址稱為IP地址。

它是在TCP/IP協(xié)議中所規(guī)定的Internet的每個節(jié)

點都萋有的統(tǒng)一格支的地址。是Internet主機地

址的一神數(shù)字型標(biāo)識，是一個機器可識別的地址。

例如:202.1例如24.153

注意：一臺計算機可以有多個IP地址，但一個IP

地址不能由南臺或兩臺以上計算機共同擁宥

zhangdongyanTCP/IPProtocols4

IP地址的含義和特點

副它是Internet上通用的地址格式

-通過IP地址使得網(wǎng)上的計算機能夠彼此交換信息，

它采用32位二進(jìn)制地址格式進(jìn)行編碼。IP地址能貫

穿于整個網(wǎng)絡(luò)，而不管每個具體的網(wǎng)絡(luò)是采用何種

技術(shù)或結(jié)構(gòu)。

副Internet上每臺主機都必須有IP地址

-IP地址是識別Inteimet上每臺主機包括計算機、路

由器等）的端口地址，凡是上網(wǎng)的計算機都必須分

配有IP地址，否則無法進(jìn)行通信。

鼠IP地址是唯一的

-IP地址是識別Internet上每臺主機的身份證，因此

每臺計算機的IP地址在全網(wǎng)中是唯一的。

zhangdongyanTCP/IPProtocols5

3.1IP地址

副一個工P地址不是用來標(biāo)識一臺特定的計

算機，而是說每個工P地址用來標(biāo)識一臺

計算機和一個網(wǎng)絡(luò)的連接。

窗如果一臺計算機與多個網(wǎng)絡(luò)連接（如路

由器））那么它必需為每一個連接分配

一個工P地址！

zhangdongyanTCP/IPProtocols6

IP地址的獲取方法

副IP地址由Internet協(xié)會QSOC）下的NIC中的編

號管理局（IANA）統(tǒng)一分配并制定有關(guān)政策。

所看的IP地址都要由這一國際組織一NIC統(tǒng)一

分配，目前共有三個這樣的NIC:

-InterNIC:負(fù)責(zé)北美及其它地區(qū)

-ENIC:負(fù)責(zé)歐洲地區(qū)

-APNIC:負(fù)責(zé)亞太地區(qū)

?APNIC總部設(shè)在日本東京大學(xué)。我國申請IP地址

都要經(jīng)過APNIC。具體可通過向國內(nèi)一些代理機

構(gòu)提出。

zhangdongyanTCP/IPProtocols7

IP地址的格式（或表示法）

鼠二進(jìn)制數(shù)表示的IP地址

-由一個32位的二進(jìn)制數(shù)組成，分為4段，每段8位。

如：110010101100000000100000

01100100

鼠點分十進(jìn)制表示：

制

斗

迷

堂表示某個未知地址主機，只用于

二指示源地址，表示本網(wǎng)絡(luò)中的一個地址。

2

255?255?255.255用于目的地址，表示廣播至

匍

諺局域網(wǎng)所在的全部機器，該分組不會離開本

的

婁機所在網(wǎng)絡(luò)。

、

zhangdongyanTCP/IPProtocols8

IP地址的分類

鼠IP地址所包含的信息：

-IP地址是采用層次方式按邏輯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分

的,因此在IP地址中包含了兩部分信息：

?網(wǎng)絡(luò)地址(NetworkID):標(biāo)識了主機所在的邏輯網(wǎng)絡(luò)。

,主機地址(hostID)：用來識別該網(wǎng)絡(luò)中的一臺主機。

f]IP地址的類別：

-為了根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來合理分配IP地址，通常

將IP地址分為三個基本類：A類、B類、C類。還有2

個特殊類：D類和E類。

zhangdongyanTCP/IPProtocols9

IP地址的分類

IP地址的分類方法：

口:網(wǎng)絡(luò)號；口：主機號。

A類0

用前7位來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)號，后24位標(biāo)識主機號，最前面一位固定為

“0”。這樣A類所能表示的網(wǎng)絡(luò)數(shù)范圍為：0-127,適用于大型

網(wǎng)絡(luò)的管理。因此，A類地址空間范圍為：1.x.y.zT26.x.y.z

o0.x.y.z表示本網(wǎng)絡(luò)的指定主機，127.x.y.z固定表示為本機

環(huán)路地址，發(fā)出該地址的分組將不傳出本機。A.255.255.255為

直接廣播地址，用于向A類地址范圍內(nèi)的全部主機進(jìn)行廣播，

A.0.0.0表示本網(wǎng)絡(luò)中的某個地址。

美國密執(zhí)安洲立大學(xué)擁有A類地址：35.8.2.61

zhangdongyanTCP/IPProtocols10

IP地址的分類

IP地址的分類方法：

口:網(wǎng)絡(luò)號；口：主機號。

B類|1|0||||||||||||||||||||||||||||||||||

用前14位來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)號，后16位標(biāo)識主機號，最前面兩位固定為

“10”。這樣第一段所表示的范圍為：128-191。通常B類地址適用

于中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（如各地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)管理中心）。B類地址空間范

圍為12為0.y.z-191.255.y.zoB.B.255.255為直接廣播地址，

用于向B類地址范圍內(nèi)的全部主機進(jìn)行廣播，B.B.0.0表示本網(wǎng)絡(luò)

中的某個地址。

zhangdongyanTCP/IPProtocols11

IP地址的分類

IP地址的分類方法（續(xù)）

口:網(wǎng)絡(luò)號；口：主機號。

C類110

用前21位來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)號，后8位標(biāo)識主機號，最前面三位為“110〃

o這樣第一段所表示的范圍為：192-223。通常B類地址的網(wǎng)絡(luò)號數(shù)

遠(yuǎn)大于主機號數(shù)，一般適用于校園網(wǎng)等小型網(wǎng)絡(luò)。

D類1|1|1|0||多||||||瑞|||||||巾|||III利|

E類—■n■■■M?■■M?■

zhangdongyanTCP/IPProtocols12

主機標(biāo)識的有關(guān)規(guī)定

類第一段取網(wǎng)絡(luò)地最大網(wǎng)絡(luò)最大主機適用的網(wǎng)

別值范圍址長度數(shù)（個）數(shù)（臺）絡(luò)規(guī)模

A類

0-1271字節(jié)12816777214大型網(wǎng)絡(luò)

址

地

B類

128-1912字節(jié)1638465534中型網(wǎng)絡(luò)

址

地

C類

192-2233字節(jié)2097152254小型網(wǎng)絡(luò)

址

地

全

“1，，和全“0”的地址是專用的，不能進(jìn)行分配。

?每一臺主機都必須有一個非零的主機標(biāo)識；

?全“1”的主機標(biāo)識保留作為該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址；

?全“0”的主機標(biāo)識用于代表該網(wǎng)絡(luò)本身；

?127.0.0.0是保留地址，不能作為網(wǎng)絡(luò)地址。

,127.0.0.1稱為自返或回送（Loopback）地址，用于回路測試

zhangdongyanTCP/IPProtocols13

IP地址的分類

類別起始位第一節(jié)范圍網(wǎng)絡(luò)數(shù)每個子網(wǎng)主機數(shù)主機總數(shù)

A類：0+1-127126167772142113928964

B類：10+128?19116384655341073741824

C類：110+192?2232097152254536870912

D類：1110+（廣播地址，供特殊協(xié)議向選定的節(jié)點發(fā)送信息用）

E類：1111+（保留地址）

總計21136623724541700

為用戶專網(wǎng)保留的地址（全“0”和全“1”的地址保留）

A類：-55

B類：-55

C類：-55

zhangdongyanTCP/IPProtocols14

IP地址的例子

-A/二-—-?、-

prvfix1MW'YSHb

,JL；

A1/g1

12810.0112810.0212B.211A1151乩211.第4

CT

pn>?B10｝一a-prufu192.540

人J,1i

o口ri.

10.0.03?1d(M).49192.548.85

zhangdongyanTCP/IPProtocols15

關(guān)于路由器地址

_E__f_h_a__m___o_c__1_0_8__0_0________

f

—---------（丁awR”、g\

3板12?cJ

J

2X2*40、'■JT2

「］■—njitrrr

7AOO.17?:工.一

--

J—WAN7S0.0.0—一

>-A-

zhangdongyanTCP/IPProtocols16

特殊IP地址

解廣播地址永遠(yuǎn)不是源地址

副Loopback地址永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)在一個網(wǎng)絡(luò)

上

zhangdongyanTCP/IPProtocols17

私有網(wǎng)絡(luò)地址(PrivateNetworkAddress)

BRFC1597為那些沒有連接到Internet或者

安裝了防火墻的組織，預(yù)留了一系列私有網(wǎng)

絡(luò)地址。

副私有網(wǎng)絡(luò)地址包括：

一A類10.0.0.0-----------10.255.255.255

-B類172.16.0.0--------172.31.255.255

-C類192.168.1.90——192.168.254.0

-**RFC:INTERNET的工作文件，其主要內(nèi)容為

TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)文檔的一系列注釋和說

明。

zhangdongyanTCP/IPProtocols18

3.2子網(wǎng)（subnet）

i在現(xiàn)有的三類網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上替網(wǎng)絡(luò)作進(jìn)一步劃

分所得到的網(wǎng)絡(luò)成為子網(wǎng)。即在內(nèi)部可以直接

通信的IP主機的集合

副每一個子網(wǎng)是一個完全獨立的網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)之間,

子網(wǎng)與一般的網(wǎng)絡(luò)之間必須通過路由器作為網(wǎng)

關(guān)來實現(xiàn)互聯(lián)。

解劃分子網(wǎng)有利于提高地址空間的實際利用率；

在以太網(wǎng)的環(huán)境下有利于提高子網(wǎng)內(nèi)的傳輸帶

寬。

鼠路由器通過子網(wǎng)掩碼識別子網(wǎng)的地址。

zhangdongyanTCP/IPProtocols19

C類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)劃分

N

1NNH

SubnetHost

將主機標(biāo)識位劃分出若干位作為子網(wǎng)標(biāo)識,

子網(wǎng)標(biāo)識位可由子網(wǎng)掩碼確定。

zhangdongyanTCP/IPProtocols20

子網(wǎng)掩碼(subnetmask)

解子網(wǎng)掩碼

-是一個32比特的二進(jìn)制代碼，它使接收方

很容易從IP數(shù)據(jù)包的IP地址中分出地址的

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分和主機標(biāo)識部分。

窗掩碼解釋

-如果某一位是打開的(“1”)，地址中相

應(yīng)的位解釋為網(wǎng)絡(luò)位；如果該位是關(guān)閉的

(“0”)，地址中相應(yīng)的位解釋為主機地

址。

zhangdongyanTCP/IPProtocols21

標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)掩碼

類型網(wǎng)絡(luò)掩碼（二進(jìn)制）網(wǎng)絡(luò)掩碼（十進(jìn)制）

A類11111111000000000000000000000000

B類11111111111111110000000000000000

C類11111111111111111111111100000000

?修某類IP地址的子網(wǎng)掩碼與對應(yīng)的IP地址進(jìn)行“與”運算

,則可獲得IP地址中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分，以分辨出不同的網(wǎng)絡(luò)

?將某類IP地址的子網(wǎng)掩碼與對應(yīng)的IP地址進(jìn)行“或”運算

,則可獲得IP地址中的主機標(biāo)識部分，以分辨出不同的主機

zhangdongyanTCP/IPProtocols22

子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼

以C類網(wǎng)絡(luò)為例

1286432168421十進(jìn)制值子網(wǎng)數(shù)

10000000=1280

11000000=1922(4-2)

11100000=2246(8-2)

11110000=24014(16-2)

11111000=24830(32-2)

11111100=25262(64-2)

11111110=254126(128-2)

11111111=255

zhangdongyanTCP/IPProtocols23

子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼

Subnetbit?；子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)數(shù)子網(wǎng)主機數(shù)

292262

324630

4401414

548306

652622

注:在子網(wǎng)主機數(shù)中，已除去全“0”的子網(wǎng)代號和全“1”

的廣播地址。

zhangdongyanTCP/IPProtocols24

C類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分示例

設(shè)要將某一C類網(wǎng)(2要.118.250.0)劃分出20個子網(wǎng),每

個子網(wǎng)至少可容納5臺主機。

根據(jù)上頁表中可能的劃分方法，應(yīng)選擇5位子網(wǎng)代碼，相

應(yīng)地：

子網(wǎng)掩碼:255,255.255.248

子網(wǎng)數(shù)：30

每個子網(wǎng)可容納的主機數(shù):

子網(wǎng)1：202.118.250.0255.255.255.248

子網(wǎng)2：202.118.250.8255.255.255.248

子網(wǎng)3:202.118.250.16255.255.255.248

zhangdongyanTCP/IPProtocols25

一道試題

0已知某主機地址21,子網(wǎng)掩碼為

48求:

-該主機所在子網(wǎng)的子網(wǎng)地址？

-該子網(wǎng)可用的主機地址范圍？

-該子網(wǎng)的子網(wǎng)廣播地址？

副解答：子網(wǎng)掩碼248->11111000,

主機號121->01111001,因此可判斷：

子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號為20,

可用地址01111001~01111110(121~126)

子網(wǎng)廣播01111111(210?222.5?127)

zhangdongyanTCP/IPProtocols26

關(guān)于子網(wǎng)的總結(jié)

目用于把一個大型的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小型

網(wǎng)絡(luò)

窗使用子網(wǎng)編碼來區(qū)分子網(wǎng)號和主機號

自InternetJi的Router不需要知道子網(wǎng)掩

碼的信息

副組織內(nèi)的Router負(fù)責(zé)解釋子網(wǎng)掩碼

zhangdongyanTCP/IPProtocols27

主機入網(wǎng)的主要參數(shù)

回一臺主機要加入Internet）所需設(shè)置的

主要參數(shù)有：

-主機的IP地址

—^網(wǎng)掩碼或網(wǎng)絡(luò)掩碼

-缺省的路由器的IP地址

-域名服務(wù)器的IP地址

zhangdongyanTCP/IPProtocols28

3.3IP協(xié)議的新發(fā)展一IPv6

1、IPv4與IPv6

IPv4：指Internet協(xié)議第4版，于1970年發(fā)布。它為

整個Internet的應(yīng)用和發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。

IPv6:指Internet協(xié)議第6版，未來的Inteimet協(xié)議

2、IPv4的主要缺陷

隨著Inteisnet用戶的迅速增加，導(dǎo)致32位的IP地址空

間即修用盡，現(xiàn)有格式的IP地址已不能滿足需求。

IPv4已很難滿足Internet上各種應(yīng)用的需求（如實時

話音和視頻對數(shù)據(jù)的延時時間要求短、要求鑒別信息發(fā)

送者等）

zhangdongyanTCP/IPProtocols29

3.3IP協(xié)議的新發(fā)展一IPv6

3、IPv6的新增特點

(1)更大的地址空間：IPv6圈原來的32位IP地址擴展

到了128位，使得IP地址空間足以適應(yīng)數(shù)十年全球

Internet的發(fā)展。

(2)更靈活的報頭格式：將原來IPv4的固定報頭格式

換成一組靈活可選的報頭。

(3)增強的報頭選項：允許數(shù)據(jù)報包含可選的控制信

息，以提供一些新功能。

(4)增強了對音頻和視頻的支持：提供了一些新機制

可很好地支持實時話音和視頻應(yīng)用。

(5)協(xié)議的可擴展性：

zhangdongyanTCP/IPProtocols30

3.3IP協(xié)議的新發(fā)展一IPv6

1、IPv6數(shù)據(jù)報的格式

在IPv6的數(shù)據(jù)報中，最前面是一個基本報頭，緊接著可以

有多個擴展，也可以沒有，然后是數(shù)據(jù)區(qū)，見下圖?；蛘哒f,

一個最小的IPv6數(shù)據(jù)報可以只含有基本頭部和數(shù)據(jù)區(qū)。

基本頭部擴展頭部1擴展頭部N數(shù)據(jù)區(qū)

由于原來IPv4數(shù)據(jù)報報頭的選項和其它一些固定字段被

移到了IPv6的擴展報頭里，因此IPv6基本報頭中所含信息

要比IPv4少

zhangdongyanTCP/IPProtocols31

3.3IP協(xié)議的新發(fā)展一IPv6

1、IP地址的“冒分十六進(jìn)制”表示法

在IPv6中，每個IP地址占16字節(jié)(128位)，是IPv4

的4倍。如果仍然采用傳統(tǒng)的IPv4中的“點分十進(jìn)制”表

示法來描述一個128位的IP地址，無論在閱讀、輸入還是

管理上都會十分不便。

為了減少書寫一個IP地址所用的字符數(shù)，采用了一種

所謂的“冒分十六進(jìn)制”(ColonHexadecimal

Notation,簡寫為：ColonHex)表示法，就是每16位

為一組，用十六進(jìn)制表示，并用冒號分隔，共分8段。如

一個128位的IPv6的IP地址可表示為：“69DC:8864：

FFFF：FFFF：0:1280:8C0A：FFFF”。

zhangdongyanTCP/IPProtocols32

3.3IP協(xié)議的新發(fā)展一IPv6

2、IP的“零壓縮”表示法

在IPv6中，還有一種“零壓縮法”(Zero

Compression)可進(jìn)一步減少IP地址的字符個數(shù)。就是用

兩個冒號代表連續(xù)的"0"。如："FDC6:0:0:0:0:0

:0:B0CA”可寫成："FDC6::B0CA”。

3、與IPv4地址的兼容

為了與IPv4地址的兼容，IPv6把現(xiàn)有IPv4的IP地址全

部映射到了IPv6的地址空間中。IPv6規(guī)定：若開始80位

是全“0”,接著16位是全“1”,或全"0\則它的低32

位就是一個IPv4的地址。

zhangdongyanTCP/IPProtocols33

3.4地址解析

網(wǎng)絡(luò)上的主機地址

在Internet上的每一臺主機，都可能同時具備以

下3個地址標(biāo)識：

?域名：這是一個具有一定含義又便于記憶的名字，

由授權(quán)單位認(rèn)定，在Internet上是唯一的。

?IP地址（邏輯地址）：這是一個數(shù)字型的地址（32

位），由授權(quán)單位認(rèn)定，在Internet上也是唯一的。

?物理地址（網(wǎng)卡地址）：這是安裝在主機上的網(wǎng)卡

地址，每一塊網(wǎng)卡都有一1個全球范圍內(nèi)唯一1的地址

（48位），它存儲在網(wǎng)卡的ROM中。

zhangdongyanTCP/IPProtocols34

3.4地址解析

TfT力T

回第二層協(xié)議「‘’

副已知

——個給定的本地網(wǎng)絡(luò)N

-網(wǎng)絡(luò)N中計算機C的IP地址

副?求計算機C的硬件地址

凰?協(xié)議

-ARP-AddressResolutionProtocol

!?相關(guān)RFC

-826,903,1122,1433,1868,2131,2390

zhangdongyanTCP/IPProtocols35

3.4地址解析

副協(xié)議地址是軟件提供的抽象地址；物理網(wǎng)絡(luò)硬件并

不知道如何通過協(xié)議地址來定位一臺計算機。

副地址解析的含義

-將IP地址與物理地址之間建立一個雙向的映射關(guān)系，稱

為地址解析(AddressResolution)o

?When?

-數(shù)據(jù)包通過某個物理網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目的主機時

-數(shù)據(jù)包被Router轉(zhuǎn)發(fā)時

oL>TT

廓?Where?

-同'一■物理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)

zhangdongyanTCP/IPProtocols36

3.4地址解析

1、正向地址解析（IP地址1物理地址）

在互聯(lián)網(wǎng)中，IP及其以上各層所發(fā)出的數(shù)據(jù)都要

使用IP地址進(jìn)行標(biāo)識，而物理網(wǎng)絡(luò)本省不認(rèn)識IP地

址，故必須將IP地址映射成物理地址，才能將數(shù)據(jù)

發(fā)往目的地。這一過程就是正向地址解析。

2、反向地址解析：（物理地址—IP地址）

此映射主要用于網(wǎng)絡(luò)中的無盤站，因為無盤站的

IP地址和其它各類文件都存放在服務(wù)器上，無盤站

本身只用到一個物理地址。通過RARP,使無盤站能

獲取自己的IP地址。也只有無盤站才使用RARP。

zhangdongyanTCP/IPProtocols37

以太網(wǎng)

以太網(wǎng)最初是由XEROX公司研制而成的，是兩個

最為流行的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)之一。以太網(wǎng)的基本特征是

采用一種稱為載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測

CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/Collision

Detection)的共享訪問方案。

zhangdongyanTCP/IPProtocols38

TCP/IP與以太網(wǎng)

目以太網(wǎng)和TCP/IP可以說是相輔相成的。

-以太網(wǎng)在一二層提供物理上的連線，使用48位的

MAC地址

-TCP/IP工作在上層，使用32位的IP地址

-兩者間使用ARP和RARP協(xié)議進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

鼠載波監(jiān)聽

-指在以太網(wǎng)中的每個站點都具有同等的權(quán)利，

在傳輸自己的數(shù)據(jù)時，首先監(jiān)聽信道是否空

閑，如果空閑，就傳輸自己的數(shù)據(jù)，如果信

道被占用，就等待信道空閑。

zhangdongyanTCP/IPProtocols39

鼠沖突檢測

-為了防止發(fā)生兩個站點同時監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)沒有被

使用時而產(chǎn)生沖突。以太網(wǎng)采用廣播機制，所

有與網(wǎng)絡(luò)連接的工作站都可以看到網(wǎng)絡(luò)上傳遞

而數(shù)據(jù)。

zhangdongyanTCP/IPProtocols40

工作站監(jiān)

聽活動停止發(fā)送.阻塞.

然后等待

發(fā)送

發(fā)送結(jié)束

CSMA/CD過程

zhangdongyanTCP/IPProtocols41

一個典型的在以太網(wǎng)中客戶與服務(wù)器使用

TCP/IP協(xié)議的通信。

用戶進(jìn)程FTP客戶<->FTP服務(wù)器應(yīng)用層

II

內(nèi)核中的協(xié)議棧TCP<->TCP傳輸層

II

內(nèi)核中的協(xié)議棧IP<->IP網(wǎng)絡(luò)層

II

以太網(wǎng)驅(qū)動程序《->以太網(wǎng)驅(qū)動程序數(shù)據(jù)鏈路層

以太網(wǎng)

zhangdongyanTCP/IPProtocols42

網(wǎng)絡(luò)接口卡

網(wǎng)絡(luò)接口卡是使工作站連接到網(wǎng)絡(luò)，并與網(wǎng)絡(luò)中其他計算機相互通信的

設(shè)備。好幾家公司（比如3com、IBM、Intel、SMC和Xircom）

都生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)接口卡。各家生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口卡規(guī)格不一樣，但都滿足網(wǎng)絡(luò)和工

作站的需求。下圖即為一塊典型的工作站網(wǎng)絡(luò)接口卡。

注意：由于不同的PC和網(wǎng)絡(luò)需要不同類型的網(wǎng)絡(luò)接口卡，所以不能想當(dāng)然地認(rèn)為某

工作站上運行正常的網(wǎng)絡(luò)接口卡在別的工作站上也能照樣運行。

網(wǎng)絡(luò)接口卡

zhangdongyanTCP/IPProtocols43

各種不同的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡

zhangdongyanTCP/IPProtocols44

以太網(wǎng)的廣播通訊

副在以太網(wǎng)中，所有的通訊都是廣播的，

-通常在同一個網(wǎng)段的所有網(wǎng)絡(luò)接口都可以訪

問在物理媒體上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)

鼠網(wǎng)卡的MAC地址

-每一個網(wǎng)絡(luò)接口都有一個唯一的硬件地址，這

個硬件地址也就是向卡的MAC地址。

-大多數(shù)系統(tǒng)使用48比特的地址，這個地址用來

表示網(wǎng)絡(luò)中的每一個設(shè)備

-一般來說每一塊網(wǎng)卡上的MAC地址都是不同的

-每個網(wǎng)卡廠家得到一段地址，然后用這段地址

分配給真生片的每個網(wǎng)卡一個地址。

zhangdongyanTCP/IPProtocols45

鼠在正常的情況下，一個網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)該只響

應(yīng)這樣的兩種數(shù)據(jù)幀：

1.與自己硬件地址相匹配的數(shù)據(jù)幀。

2.發(fā)向所有機器的廣播數(shù)據(jù)幀。

副數(shù)據(jù)的收發(fā)是由網(wǎng)卡來完成的

-網(wǎng)卡接收到傳輸來的數(shù)據(jù)，網(wǎng)卡內(nèi)的單片程序

接收數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址，根據(jù)計算機上的

網(wǎng)卡驅(qū)動程序設(shè)置的接收模式判斷該不該接收。

-認(rèn)為該接收就接收后產(chǎn)生中斷信號通知CPU

zhangdongyanTCP/IPProtocols46

-認(rèn)為不該接收就丟掉不管，所以不該接收的

數(shù)據(jù)網(wǎng)卡就截斷了，計算機根本就不知道

-CPU得到中斷信號產(chǎn)生中斷，操作系統(tǒng)就根

據(jù)網(wǎng)卡的驅(qū)動程序設(shè)置的網(wǎng)卡中斷程序地址

調(diào)用驅(qū)動程序接收數(shù)據(jù)

-驅(qū)動程序接收數(shù)據(jù)后放入信號堆棧讓操作系

統(tǒng)處理。

zhangdongyanTCP/IPProtocols47

B網(wǎng)卡來說一般有四種接收模式：

①廣播方式：該模式下的網(wǎng)卡能夠接收網(wǎng)絡(luò)中的廣播

信息。

②組播方式：設(shè)置在該模式下的網(wǎng)卡能夠接收組播數(shù)

據(jù)。

③直接方式：在這種模式下，只有目的網(wǎng)卡才能接收

該數(shù)據(jù)。

④混雜模式：在這種模式下的網(wǎng)卡能夠接收一切通過

它的數(shù)據(jù)，而不管該數(shù)據(jù)是否是傳給它的。

zhangdongyanTCP/IPProtocols48

3.4地址解析

副當(dāng)一臺主機把以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送到位于同

一局域網(wǎng)上的另一臺主機時，是根據(jù)48

bit的以太網(wǎng)地址來確定目的接口的。設(shè)備

驅(qū)動程序從不檢查IP數(shù)據(jù)報中的目的IP地

址。

副地址解析為兩種不同的地址形式提供映射:

32bit的IP地址和數(shù)據(jù)鏈路層使用的任何

類型的虛址。

自ARP為IP地址到對應(yīng)的硬件地址之間提供動

態(tài)映射。

zhangdongyanTCP/IPProtocols49

3.4地址解析一ARP

表查詢納見解析

107.15.3.2:4B:12:82:38

107.15.3.3：:28:71:32:8D

197.IS.3.4:C3:8a；01:99

197.15.3.S:5B:32:CC:1F

197.15.3.S:BC:00:03:2S

:81:0e：52:FA

副只包括本地網(wǎng)絡(luò)的IP地址和硬件地址的地址對

問題

-網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變大查詢效率降低

-地址發(fā)生變化時需要更新

zhangdongyanTCP/IPProtocols50

3.4地址解析一ARP

解為IP設(shè)備提供了一

備的硬件地址的機

回兩種基本信息

-請求

-響應(yīng)

匐解析原理

-ARP請求信息放在數(shù)據(jù)幀中以廣播形式向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所

有計算機發(fā)出

-請求信息涉及的計算機負(fù)責(zé)發(fā)回響應(yīng)，其他主機不

發(fā)響應(yīng)

-響應(yīng)信息直接發(fā)回請求方，不廣播

zhangdongyanTCP/IPProtocols51

正向地址解析協(xié)議工作原理示意圖

解析202.118.224.2收到廣播

202.118.224.2

fn|是本機IP地址

的過程A|

廣播發(fā)送ARP請求報文:

其中包含：Ia-Pa,lb

A

R

Ia-Pa-物理地P

lb:202.118.224.2回

址=?應(yīng)

報

主機B的：IP:202.118.224.2文

Ethernet（物理地址）：

0800.0020.1111

zhangdongyanTCP/IPProtocols52

3.4地址解析一ARP

副ARP高效運行的關(guān)鍵是由于每個主機上都有一

個ARP高速緩存。這個高速緩存存放了最近

Internet地址到硬件地址之間的映射記錄。高

速緩存中每一項的生存時間一般為20分鐘，起

始時間從被創(chuàng)建時開始算起。用arp-a顯示

ARP高速緩存中所有的內(nèi)容。48bit的以太網(wǎng)

地址用6個十六進(jìn)制的數(shù)來表示。

C:\DocumentsandSettingsXyin.lh>arp-a

Interface：5---0x2

InternetAddressPhysicalAddressType

2600-08-e2-83-a0-0adynamic

zhangdongyanTCP/IPProtocols53

3.4地址解析一ARP

自ARP緩存原理

-頻繁的網(wǎng)絡(luò)訪問臀可能使網(wǎng)絡(luò)充滿ARP廣播

信息而飽和。

-請求方收到ARP響應(yīng)后,會在本地緩存中保

存響應(yīng)方的硬件地址和IP地址對，以便下次

使用時避免進(jìn)行廣播查詢。

-響應(yīng)一方也做類似處理。

-只有那些已經(jīng)在緩存中存儲了發(fā)送系統(tǒng)IP

地址的系統(tǒng)才更新緩存的登記項,其他主機

忽略ARP廣播。

zhangdongyanTCP/IPProtocols54

3.4地址解析一ARP

[fARP緩存大小

-緩存大小有限，內(nèi)容會被不斷刷新

?如一個客戶經(jīng)常訪問不同的服務(wù)器并且其ARP緩

存小于所連接系統(tǒng)數(shù)目，導(dǎo)致不斷重寫緩存內(nèi)容

?若有上百個設(shè)備，則理論上網(wǎng)絡(luò)被ARP廣播充滿

而飽和

?出現(xiàn)對某一臺機器（ARP緩存很?。┑倪^多訪問修

導(dǎo)致該機器ARP緩存的作用消失

-大型多用戶系統(tǒng)和高端Router一般有大緩

存，幾百個登記項

zhangdongyanTCP/IPProtocols55

3.4地址解析一ARP

目緩存的過期問題

-系統(tǒng)應(yīng)該在ARP緩存中刷新掉那些已經(jīng)閑置

了一段時間的登記項

■緩存登記項保留時間太長容易不準(zhǔn)確（如機器更

換新的IP地址）

?太短則影響性能（需要太多的廣播）

-不同廠商的ARP過期值不一樣

?Windows95,120秒;

?服務(wù)器，10分鐘或更多；

?Router,4小時

?出現(xiàn)緩存更新時，時鐘重置

zhangdongyanTCP/IPProtocols56

3.4地址解析一ARP

自靜態(tài)緩存

-許多產(chǎn)品提供了在緩存添加靜態(tài)登記項的

實現(xiàn)

?有的系統(tǒng)重啟時清除靜態(tài)登記項，然后重新加載

?有的系統(tǒng)則為永久設(shè)置，需手動改變

-好處

?網(wǎng)絡(luò)安全策略（IP和硬件地址的綁定）

?避免頻繁的查找

-缺點

■若系統(tǒng)經(jīng)常移動或者頻繁的重新編號則很麻煩

zhangdongyanTCP/IPProtocols57

3.4地址解析一ARP

副ARP代理

-如果ARP請求是從一個網(wǎng)絡(luò)的主機發(fā)往另一個網(wǎng)絡(luò)

上的主機，那么連接這兩個網(wǎng)絡(luò)的路由器就可以回

答該請求，這個過程稱作委托ARP或ARP代理（Proxy

ARP）o這樣可以欺騙發(fā)起ARP請求的發(fā)送端，使它

誤以為路由器就是目的主機，而事實上目的主機是

在路由器的“另一邊”。路由器的功能相當(dāng)于目的

主機的代理，把分組從其他主機轉(zhuǎn)發(fā)給它。

副ARP的一些變化）（網(wǎng)絡(luò)變化頻繁時，經(jīng)常采用）

-DHCPARP

-GratuitousARP

zhangdongyanTCP/IPProtocols58

3.4地址解析一免費ARP

解設(shè)備廣播自己的硬件地址和IP地址對，以使其

他設(shè)備更新（不是添加）其ARP緩存

副?過程

-發(fā)送者在請求信息的源IP和源硬件地址字段放入自

己的慮址

-在目的IP字段中放入自己的IP地址

-網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備聽到該廣播,若緩存中有該發(fā)送者

的信息，更新之（重啟更新計時器、更換新的硬件地址）

f在服務(wù)器頻繁地與很多不同客戶通信時非常有用，使得客戶每次

同服務(wù)器通信時不必重新發(fā)送請求

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