Internet地址及地址解析

1、第3章 Internet 地址及地址解析要求：1.掌握Internet編址的方式2.掌握Internet編址的類(lèi)型及特征3.掌握特殊格式的Internet地址及其應(yīng)用場(chǎng)合4.了解Internet編址的缺陷5.掌握硬件地址和網(wǎng)絡(luò)地址的含義 6.掌握ARP的工作原理7.了解RARP協(xié)議的原理及報(bào)文格式 8.掌握地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程，特別是不同網(wǎng)間轉(zhuǎn)換3.1 Internet地址問(wèn)題一: 為什么要進(jìn)行編址？問(wèn)題二：標(biāo)識(shí)哪些東西？ 名字、地址、路徑。問(wèn)題三：Internet地址應(yīng)具備哪些性質(zhì)？ 能定位、要唯一、好計(jì)算問(wèn)題四：物理地址能作為Internet地址嗎? 不能(多樣性、多義性)。問(wèn)題五： TCP/I

2、P Internet 編址方式如何？ IP地址IP地址統(tǒng)一物理網(wǎng)絡(luò)地址為了正確尋址，必須確保網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址的唯一性TCP/IP網(wǎng)絡(luò)是在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的，在網(wǎng)絡(luò)層（IP層）完成地址的統(tǒng)一1.Internet的概念層次Internet地址結(jié)構(gòu)Internet網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)nIP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)2.編址方式32比特 = (netid + hostid）3.表示方法:二進(jìn)制表示、點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址格式IP地址分配 A類(lèi)： 0 8位網(wǎng)絡(luò)號(hào) 首字節(jié)1126 B類(lèi)： 10 16位網(wǎng)絡(luò)號(hào) 首字節(jié)128191 C類(lèi)： 110 24位網(wǎng)絡(luò)號(hào) 首字節(jié)192223 D類(lèi)： 1110 組播地址 首字節(jié)224239 E類(lèi)： 1

3、1110 - （保留未用） 首字節(jié)2402474.地址類(lèi)型專(zhuān)用地址網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號(hào)全0；廣播地址：主機(jī)號(hào)全1有限廣播地址：32位全1；回送地址：127.*.*.*，網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試及本機(jī)進(jìn)程間的通信。專(zhuān)用地址55 （A類(lèi)）55 （B類(lèi)）55 （C類(lèi)）6. IP地址的實(shí)質(zhì)： IP地址標(biāo)識(shí)的不一定是一臺(tái)主機(jī)，實(shí)質(zhì)上標(biāo)識(shí)的是到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一條連接。5.特殊IP地址 7. 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序int n=1270127低高1270低高小端點(diǎn)機(jī)大端點(diǎn)機(jī)00000127低0高1111111

4、0 00000000 = 65024規(guī)定：網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序，按從高到低的順序存儲(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)上使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序首先發(fā)送整數(shù)中最高有效字節(jié)11111110 000000000低127高InterNICAPNICARINRIPEAfiNICLATNICCNNICKRNICTWNIC9. Internet編址管理機(jī)構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR1222.1.

5、6.2R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中的 net-id互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR1

6、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中的 net-id互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR1222

7、.1.5.2R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中的 net-id互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR1222.1.

8、5.1R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是 IP 地址中的 net-id互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR1

9、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 IP 地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的 IP 地址。 互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR12

10、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 IP 地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的 IP 地址。 互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址 BR122

11、R3R2222.1.3.LAN3N3N222.1.6.N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 IP 地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的 IP 地址。 10IP子網(wǎng)與超網(wǎng)劃分IP子網(wǎng)子網(wǎng)劃分概念將原來(lái)IP地址的兩級(jí)結(jié)構(gòu)擴(kuò)充為3級(jí)結(jié)構(gòu)子網(wǎng)劃分減少了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)量，卻分出了更多的網(wǎng)絡(luò)可解決通信流量問(wèn)題，利用路由器隔離廣播，提高網(wǎng)絡(luò)性能子網(wǎng)掩碼（Subnet Mask） 子網(wǎng)掩碼用來(lái)將IP地址劃分成

12、網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。子網(wǎng)掩碼的設(shè)定必須遵循一定的規(guī)則。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長(zhǎng)度也是32位，左邊對(duì)應(yīng)于IP地址中的網(wǎng)絡(luò)位，用二進(jìn)制數(shù)字“1”表示；右邊對(duì)應(yīng)于IP地址中的主機(jī)位，用二進(jìn)制數(shù)字“0”表示。 【練習(xí)1】已知 IP 地址是 4，子網(wǎng)掩碼是 ，試求網(wǎng)絡(luò)地址。若子網(wǎng)掩碼改為，試求網(wǎng)絡(luò)地址?！揪毩?xí)2】假設(shè)一個(gè)主機(jī)的IP地址為21，而子網(wǎng)掩碼為48，那么該IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為多少？主機(jī)號(hào)為多少？【練習(xí)3】已知子網(wǎng)掩碼為92，下面各組IP地址

13、是否屬于同一子網(wǎng)？（1）78與47（2）8與0（3）98與52AddressSubnet MaskClassSubnet002BAB【練習(xí)4】地 址 類(lèi) 子 網(wǎng) 廣 播 048子 網(wǎng) 掩 碼 15.16

14、.193.6352728C63A55B25B27【練習(xí)5】【練習(xí)6】以下有四個(gè)子網(wǎng)掩碼，哪些是不推薦使用的？（1）（2）（3） （4）答：只有（4）是連續(xù)的1和連續(xù)的0的掩碼，是推薦使用的。設(shè)有A、B、C、D四臺(tái)主機(jī)都處在同一

15、個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中，A主機(jī)的IP地址為12，B主機(jī)的IP地址是20，C主機(jī)的IP地址是76，D主機(jī)的IP地址是22。共同的子網(wǎng)掩碼是24。問(wèn)題一：四臺(tái)主機(jī)那些可以直接通信？那些必須通過(guò)其它路由設(shè)備才能通信？并求各主機(jī)的子網(wǎng)地址和主機(jī)地址。問(wèn)題二：若要加入第五臺(tái)主機(jī)E，要他能與D主機(jī)直接通信，其IP地址的設(shè)置范圍是？問(wèn)題三：不改變A主機(jī)的物理位置，將其IP地址改為68，試問(wèn)它的直接廣播地址和本地廣播地址各是多少？若使用本地廣播地址發(fā)送信息，請(qǐng)問(wèn)哪些主機(jī)能夠收

16、到？問(wèn)題四：若要使主機(jī)A、B、C、D都能相互直接通信，應(yīng)采取什么方法？練習(xí)7：?jiǎn)栴}1 A主機(jī)和B主機(jī)可以直接通信，C主機(jī)和D主機(jī)需通過(guò)路由設(shè)備才能與A、B主機(jī)通信，C，D之間也需用路由設(shè)備才能通信問(wèn)題2IP范圍是9321路由器ABCD0（子網(wǎng)2）6（子網(wǎng)2）92（子網(wǎng)2）6問(wèn)題3直接廣播地址是91本地廣播地址是55若使用本地廣播地址55發(fā)送消息，B主機(jī)可以接收 問(wèn)題4將

17、子網(wǎng)掩碼改為練習(xí)8：設(shè)某路由器建立了如下路由表（這三列分別是目的網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)掩碼和下一跳路由器，若直接交付則最后一列表示當(dāng)從哪一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去）： 目的網(wǎng)絡(luò) 子網(wǎng)掩碼 下一跳路由器 28 接口0 28 28 接口1 28 R2 92 R3 *（默認(rèn)） R4現(xiàn)共有5個(gè)分組，其目的站IP地址分別為：（1）0 （2）2（3）128.96.

18、40.151 （4）7（5）0試分別計(jì)算其下一跳。（要寫(xiě)出理由）答案：（1）接口0（2）R2（3）R4（4）R3（1）R43.2 地址轉(zhuǎn)換 - ARP協(xié)議ARP：Address Resolution Protocol RARP：Reverse Address Resolution ProtocolIP地址物理地址ARPRARP問(wèn)題一：為什么要進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換？ 必須根據(jù)IP地址找到物理地址才能進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送。問(wèn)題二：如何進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換？ 直接映射 or 動(dòng)態(tài)綁定兩種地址類(lèi)型：1.空間較小且容易配置的物理地址（直接映射） 2.空間巨大且固定的物理地址（動(dòng)

19、態(tài)綁定） 直接映射：IP地址物理地址動(dòng)態(tài)綁定：用協(xié)議獲得1. ARP原理 AXBYAXBY問(wèn)題：誰(shuí)的IP地址是IPb？請(qǐng)你把你的物理地址告訴我回答：我的IP地址是IPb？我的物理地址是PAb2.基本步驟步驟一：源端A廣播包含目標(biāo)B的IP地址IPb的ARP請(qǐng)求報(bào)文，請(qǐng)B回答自己的物理地址PAb；步驟二：網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)將IPb與自身的IP地址比較，若相同，則轉(zhuǎn)步驟三，否則忽略；步驟三：B將PAb封裝在ARP應(yīng)答報(bào)文中，之后發(fā)送給A；步驟四：A從應(yīng)答報(bào)文中提取IPb和PAb，從而獲得IPb和PAb之間的映射關(guān)系?？偨Y(jié)：廣播請(qǐng)求，單播回應(yīng)！3.提高ARP的效率 設(shè)置ARP cache，存放最近解析出來(lái)的

20、IP/MAC對(duì)。 請(qǐng)求解析時(shí)，把自己的IP/MAC地址也放在報(bào)文中。 收到ARP請(qǐng)求的所有主機(jī)都緩存其中的IP/MAC。 主機(jī)入網(wǎng)時(shí)，主動(dòng)廣播它的IP/MAC。4. ARP中軟狀態(tài)使用（緩存信息失效的問(wèn)題） 問(wèn)題：一條IP/MAC映射記錄失效怎么辦？解決：使用超時(shí)機(jī)制（20分鐘），如果在超時(shí)到來(lái)前都沒(méi)有使用某條記錄，則刪除該記錄。優(yōu)勢(shì)：（1）無(wú)需專(zhuān)門(mén)的通知機(jī)制；（2）對(duì)硬件可靠性要求低。缺陷： 可能會(huì)反應(yīng)遲鈍；5.不同網(wǎng)絡(luò)間地址轉(zhuǎn)換：路由器轉(zhuǎn)發(fā) 網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2ABRIn1In2路由表N1直接投遞N2In1ARP緩存In1MACn1ARP請(qǐng)求In1物理地址包含IPA/MACAARP緩存IPAMAC

21、A回應(yīng)包含In1/MACn1IP報(bào)幀頭路由表N1直接投遞N2直接投遞In1In2ARP請(qǐng)求B物理地址包含In2/MACn2ARP緩存In2MACn2回應(yīng)包含IPB/MACBIPBMACBIP報(bào)幀頭網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2ABRIn1In2轉(zhuǎn)換步驟： A利用ARP獲得路由器R接口1的物理地址 A把報(bào)文發(fā)給路由器R的接口1 R從接口2使用ARP獲得B的物理地址 R把報(bào)文從接口2轉(zhuǎn)發(fā)給B6. ARP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)硬件類(lèi)型協(xié)議類(lèi)型硬件地址長(zhǎng)度協(xié)議地址長(zhǎng)度操作發(fā)送方硬件地址發(fā)送方IP地址目標(biāo)硬件地址目標(biāo)硬件地址目標(biāo)IP地址 硬件類(lèi)型：表示硬件地址的類(lèi)型。它的值為1表示以太網(wǎng)地址協(xié)議類(lèi)型：表示要映射的協(xié)議地址類(lèi)型。它的值

22、為0 x0800即表示IP地址；硬件地址長(zhǎng)度和協(xié)議地址長(zhǎng)度分別指出硬件地址和協(xié)議地址的長(zhǎng)度，以字節(jié)為單位。對(duì)于以太網(wǎng)上IP地址的ARP請(qǐng)求或應(yīng)答來(lái)說(shuō)，它們的值分別為6和4；操作類(lèi)型（OP）：1表示ARP請(qǐng)求，2表示ARP應(yīng)答.7. ARP的封裝與標(biāo)識(shí) ARP報(bào)文必須封裝到一個(gè)幀中（幀類(lèi)型0 x0806)。9. ARP命令 對(duì)ARP cache進(jìn)行操作。arp aarp a host, arp d hostarp s host eth_addressARP報(bào)文幀數(shù)據(jù)區(qū)幀頭幀尾8. ARP協(xié)議的位置物理網(wǎng)絡(luò)的一部分練習(xí)：某個(gè)單位的網(wǎng)點(diǎn)由4個(gè)子網(wǎng)組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中主機(jī)H1、H2、H3和H4的

23、IP地址和子網(wǎng)掩碼如表所示。(1)請(qǐng)寫(xiě)出路由器R1到4個(gè)子網(wǎng)的路由表。(2)試描述主機(jī)H1發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)到主機(jī)H2的過(guò)程（包括物理地址解析過(guò)程）。（1）將H1、H2、H3、H4的IP地址分別與它們的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與操作，可以得到4個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址，分別為：6、2、8、4。因此，路由器R1到4個(gè)子網(wǎng)路由表：（2）主機(jī)H1向主機(jī)H2發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的過(guò)程如下：主機(jī)H1首先構(gòu)造一個(gè)源IP地址為8、目的IP地址為5的IP數(shù)據(jù)報(bào)，然后將該數(shù)據(jù)報(bào)傳送給數(shù)據(jù)鏈路層；然后，主機(jī)H1通過(guò)ARP協(xié)議獲得路由器R1（7）所對(duì)應(yīng)的MAC地址，并將其作為目的MAC地址填入封裝有IP數(shù)據(jù)報(bào)的幀，然后將該幀發(fā)送