tcpip協(xié)議分析及編程第2章.ppt

TCP/IP協(xié)議分析與應用編程,第二章 IP地址,主要內容,IP地址概述 IP地址分類與尋址規(guī)則 子網與掩碼 超網 無分類編址 地址解析,學習目標,掌握IPv4地址的分類和尋址規(guī)則。 理解子網、超網的概念，進而掌握掩碼的概念及其配置方法。 理解地址解析的概念，掌握ARP和RARP的工作原理，了解它們的數據報格式，了解代理ARP的概念。,IP地址概述,由于不同物理網絡的硬件地址編碼方法不同、編址空間也不同，當不同物理網絡組織在一起時，整個互聯(lián)網絡中的物理設備就無法用統(tǒng)一的編址方法和編址空間對其進行唯一標識。為此，在TCP/IP協(xié)議族中引入了IP地址來統(tǒng)一因特網中所有物理設備的編址，進而確保每個物理設備在因特網中都有一個唯一的標識。,IP地址概述,在IPv4中，IP地址是由32位二進制數組成，其地址空間是02321。 一般將組成IP地址的32位二進制分成4段，每段8位，中間用小數點隔開，然后將每八位二進制轉換成十進制數，這樣IP地址就可表示成： 210.73.140.2 這種表示方法通常稱為點分十進制表示法。,IP地址分類與尋址規(guī)則,為了便于管理，一般把IP地址也分成兩部分，即網絡地址和主機地址。,IP地址分類與尋址規(guī)則,在因特網中，考慮到每個網絡中包含的計算機數量可能不同，TCP/IP中采用了分類編址的思想進行IP地址進行分類，以適應不同的網絡規(guī)模的需要。整個IP地址空間分為5類：A類、B類、C類、D類和E類。 A類IP地址,IP地址分類與尋址規(guī)則,B類IP地址 C類IP地址 D類IP地址,IP地址分類與尋址規(guī)則,E類IP地址 一些有特殊用途的IP地址 網絡地址：在IP地址編碼方案中，全0主機地址不指派給任何主機，這個地址保留用來定義本網絡的地址。在路由選擇中用網絡地址標識一個網絡。 直接廣播地址：在A類、B類和C類地址中，如果主機地址全是“1”，則該地址為直接廣播地址，即可以同時向指定網絡的所有主機發(fā)送數據報。,IP地址分類與尋址規(guī)則,一些有特殊用途的IP地址（續(xù)） 受限廣播地址：如果IP地址的32位全是“1”，則該地址表示在當前網絡中的一個廣播地址，可以通過該地址實現(xiàn)對本網絡廣播通信。 本網絡本主機地址：如果IP地址的32位全是“0”，則該地址表示在當前網絡中的本主機地址。 本網絡上特定主機地址：網絡地址為全“0”的IP地址，表示在本網絡中的某臺特定主機。 環(huán)回地址：在IP地址中，首字節(jié)數值為“127”的地址是一個保留地址，用于網絡測試或本機進程間通信。發(fā)送到這種地址的數據報不輸出到線路上，而是立即被返回，又當作輸入數據報在本機內部進行處理，又稱為“回送”地址。 私有地址：在A類、B類和C類IP地址中，有一部分地址被保留，沒有分配給任何因特網用戶，這些地址任何用戶都可以使用，但使用這些地址的設備不能直接連接到因特網上。,子網與掩碼,針對B類和A類地址可能造成浪費的現(xiàn)象，在兩級地址結構的基礎上提出了3級結構，即把每個網絡的主機地址空間根據需要進一步劃分成若干個子網。因此子網內主機的IP地址就由3部分來構成：網絡地址、子網地址和主機地址,子網與掩碼,子網掩碼的概念 如何來確定哪些地址位是子網地址，哪些地址位是主機地址呢？ 在IP編碼方案中引入了子網掩碼的概念。子網掩碼是一個32位地址掩碼，對應于網絡地址和子網地址的地址掩碼位設置為“1”，而對應于主機地址的地址掩碼位設置位“0”。,子網與掩碼,子網劃分 通常在規(guī)劃一個網絡時劃分子網的步驟如下： 根據需要確認子網的個數； 根據需要確認每個子網的主機數量； 根據子網數量和主機數量，確定子網掩碼； 確定每個子網的網絡地址； 確定每個子網上可以使用的主機地址范圍。,超網,超網的概念 把幾個C類地址段合并成為一個大型網絡，即構成超網，因此超網是借用一部分網絡地址位作為主機位，從而達到減小因特網路由表的目的。,超網,將幾個C類地址段合并成一個超網時，必須符合以下條件： 地址段數必須是2的冪，如1、2、4、8等。 被合并的地址段在地址空間中必須是連續(xù)的。 超網的第一個地址的第3個字節(jié)必須能被段數整除。,超網,超網掩碼 超網掩碼來指定超網地址和主機地址的分界點。超網掩碼也是一個32位地址掩碼，它對應于超網地址的所有掩碼位都被設置為“1”，而對應于主機地址的所有掩碼位都被設置為“0”。與子網掩碼類似，獲取超網地址的方法是將超網掩碼和IP地址進行按位“與”運算。,超網,通常超網合并的步驟如下： 被合并的地址段是否滿足合并成超網的條件； 如果滿足合并條件，則根據被合并的地址段數量和第一個地址段的地址確定超網掩碼； 確定合并后的超網地址和主機地址范圍。,無分類編址,為了方便IP地址分配和提高IP地址的利用率，1996年因特網組織機構發(fā)布了無類別域間路由（Classless InterDomain Routing，CIDR）選擇。 在CIDR中，去掉了A類、B類和C類地址的概念，采用了無類地址的概念。每個地址僅僅包含網絡地址和主機地址兩部分。,無分類編址,與子網和超網類似，無類地址也是利用掩碼來劃分網絡地址和主機地址的分界點。 無類地址常常采用斜線表示法，將地址和掩碼一起表示出來，其格式為：W.X.Y.Z/n。 斜線前面是IP地址，斜線后面是IP地址的網絡地址部分的長度，也稱為前綴長度，即掩碼中連續(xù)“1”的位數。 例如，“195.160.0.1/24”所對應的掩碼是“255.255.255.0”。,地址解析,因特網在網絡層使用IP地址的同時，在物理網絡中仍然在使用物理地址，兩套地址之間的轉換過程稱為地址解析。解析方法： 靜態(tài)映射主要采用地址映射表來實現(xiàn)IP地址和物理地址之間的映射，即在主機中利用地址映射表來記錄網絡上其他主機或網絡設備的IP地址和物理地址對應關系。 動態(tài)映射是在需要獲得地址映射關系時利用網絡通信協(xié)議直接從其他主機上獲得IP地址和物理地址的映射關系。在因特網上采用了動態(tài)映射方法進行地址映射，包括地址解析協(xié)議（ARP）和反向地址解析協(xié)議（RARP）,地址解析,地址解析協(xié)議（ARP）是根據給定的IP地址獲取對應的物理地址,地址解析,地址解析協(xié)議（ARP）工作過程 廣播請求獲取目的主機的物理地址的數據報 目的主機以單播方式向發(fā)送請求物理地址的主機回送解析結果,地址解析,ARP數據報格式與封裝,地址解析,ARP中需要注意的兩點： ARP請求報文和響應報文使用相同的報文格式，它們的協(xié)議類型都是0x0800，通過操作類型來區(qū)分請求報文和響應報文，其中ARP請求報文的操作類型為0x0001，ARP響應報文的操作類型為0x0002。 ARP主要解決同一局域網上的主機或路由器的IP地址和物理地址的映射問題，如果目的主機位于遠程網絡中時，ARP請求數據報將先發(fā)送給路由器，然后由路由器進行逐級轉發(fā)，最后發(fā)送到目的主機。,地址解析,ARP的改進 引入了ARP高速緩存技術，即將某臺主機或網絡設備上經常使用的目的主機的IP地址和物理地址直接記錄在本機的內存中，以減少廣播ARP請求幀的次數，進而提高網絡工作效率。,地址解析,反向地址解析協(xié)議RARP 用來實現(xiàn)從物理地址到IP地址的映射，即已知主機的物理地址，找到其相應的IP地址。,地址解析,代理ARP 當一臺主機通過ARP請求檢索另一個物理網絡中某臺主機的物理地址時，將通過物理網絡之間的路由器采用逐級廣播的方式進行檢索。檢索效率低下，并且嚴重影響相關物理網絡的工作效率。為此，人們引入了代理技術，即通過路由器來代理不同網