《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)》課件第5章

第五章

網(wǎng)絡(luò)層與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層

5.1OSI/RM模型中的網(wǎng)絡(luò)層5.2TCP/IP參考模型中的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層5.3IPv4地址

5.4IPv6地址

本章小結(jié)

習(xí)題

5.1OSI/RM模型中的網(wǎng)絡(luò)層

5.1.1網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層的目的是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。它提供的服務(wù)使運(yùn)輸層不需要了解網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)系到通信子網(wǎng)的運(yùn)行控制，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中資源子網(wǎng)訪問通信子網(wǎng)的方式。網(wǎng)絡(luò)層從物理上來講一般分布地域?qū)拸V，從邏輯上來講功能復(fù)雜，因此是OSI模型中面向數(shù)據(jù)通信的下三層(也即通信子網(wǎng))中最為復(fù)雜也最關(guān)鍵的一層。5.1.2路由選擇及其算法通信子網(wǎng)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)提供了多條傳輸路徑的可能性。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收到一個(gè)分組后，要確定向下一節(jié)點(diǎn)傳送的路徑，這就是路由選擇。在數(shù)據(jù)報(bào)方式中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要為每個(gè)分組路由做出選擇；而在虛電路方式中，只需在連接建立時(shí)確定路由。確定路由選擇的策略稱為路由算法。設(shè)計(jì)路由算法時(shí)要考慮諸多技術(shù)要素。首先是路由算法所基于的性能指標(biāo)，一種是選擇最短路由，一種是選擇最優(yōu)路由；其次要考慮通信子網(wǎng)是采用虛電路還是數(shù)據(jù)報(bào)方式；其三，是采用分布式路由算法，即每節(jié)點(diǎn)均為到達(dá)的分組選擇下一步的路由，還是采用集中式路由算法，即由中央點(diǎn)或始發(fā)節(jié)點(diǎn)來決定整個(gè)路由；其四，要考慮關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、流量和延遲等網(wǎng)絡(luò)信息的來源；最后，確定是采用動(dòng)態(tài)路由選擇策略，還是采用靜態(tài)路由選擇策略。

1.靜態(tài)路由選擇策略靜態(tài)路由選擇策略不用測(cè)量也無需利用網(wǎng)絡(luò)信息，這種策略按某種固定規(guī)則進(jìn)行路由選擇。其中還可分為泛射路由選擇、固定路由選擇和隨機(jī)路由選擇三種算法。

(1)泛射路由選擇法：這是一種最簡(jiǎn)單的路由算法。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從某條線路收到一個(gè)分組后，再向除該條線路外的所有線路重復(fù)發(fā)送收到的分組。結(jié)果，最先到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或若干個(gè)分組肯定經(jīng)過了最短的路線，而且所有可能的路徑都被同時(shí)嘗試過。這種方法可用于諸如軍事網(wǎng)絡(luò)等強(qiáng)壯性要求很高的場(chǎng)合，即使有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)遭到破壞，只要源、目的間有一條信道存在則泛射路由選擇仍能保證數(shù)據(jù)的可靠傳送。另外，這種方法也可用于將一條分組從數(shù)據(jù)源傳送到所有其他節(jié)點(diǎn)的廣播式數(shù)據(jù)交換中，它還可用來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的最短傳輸延遲的測(cè)試。

(2)固定路由選擇：這是一種使用較多的簡(jiǎn)單算法。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)一張表格，表格中每一項(xiàng)記錄對(duì)應(yīng)著某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)或鏈路。當(dāng)一個(gè)分組到達(dá)某節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)只要根據(jù)分組的地址信息，便可從固定的路由表中查出對(duì)應(yīng)的目的節(jié)點(diǎn)及所應(yīng)選擇的下一節(jié)點(diǎn)。固定路由選擇法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，在負(fù)載穩(wěn)定、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化不大的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行效果很好。它的缺點(diǎn)是靈活性差，無法應(yīng)付網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的阻塞和故障。

(3)隨機(jī)路由選擇：在這種方法中，收到分組的節(jié)點(diǎn)，在所有與之相鄰的節(jié)點(diǎn)中為分組隨機(jī)選擇一個(gè)出路節(jié)點(diǎn)。此方法雖然簡(jiǎn)單，也較可靠，但實(shí)際路由不是最佳路由，故增加了不必要的負(fù)擔(dān)，而且分組傳輸延遲也不可預(yù)測(cè)，故此方法應(yīng)用不廣。

2.動(dòng)態(tài)路由選擇策略節(jié)點(diǎn)路由選擇要依靠網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀態(tài)信息來決定的策略稱為動(dòng)態(tài)路由選擇策略，這種策略能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，有利于改善網(wǎng)絡(luò)的性能。但由于算法復(fù)雜，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，有時(shí)會(huì)因反應(yīng)太快引起振蕩或反應(yīng)太慢不起作用。獨(dú)立路由選擇、集中路由選擇和分布路由選擇是三種動(dòng)態(tài)路由選擇策略的具體算法。

(1)獨(dú)立路由選擇：在這類路由算法中，節(jié)點(diǎn)僅根據(jù)自己搜到的有關(guān)信息做出路由選擇的決定，與其他節(jié)點(diǎn)不交換路由選擇信息，雖然不能正確確定距離本節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)的路由選擇，但還是能較好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。一種簡(jiǎn)單的獨(dú)立路由選擇算法是Baran在1964年提出的熱土豆(HotPotato)算法：當(dāng)一個(gè)分組到來時(shí)，節(jié)點(diǎn)必須盡快脫手，將其放入輸出列最短的方向上排隊(duì)，而不管該方向通向何方。

(2)集中路由選擇：集中路由選擇如同固定路由選擇一樣，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)一張路由表。不同的是，固定路由選擇算法中的節(jié)點(diǎn)路由表由人工設(shè)置，而集中路由選擇算法中的節(jié)點(diǎn)路由表由路由控制中心(RoutingControlCenter，RCC)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)定時(shí)計(jì)算、生成并分送至各相應(yīng)節(jié)點(diǎn)。由于RCC利用了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息，所以得到的路由選擇是完整的，同時(shí)也減輕了各節(jié)點(diǎn)計(jì)算路由選擇的負(fù)擔(dān)。

(3)分布路由選擇：采用分布路由選擇算法的網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點(diǎn)定期地與其每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)交換路由選擇信息。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均存儲(chǔ)一張以網(wǎng)絡(luò)中其他每個(gè)節(jié)點(diǎn)為索引的路由選擇表，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)占用表中一項(xiàng)，每一項(xiàng)又分為兩個(gè)部分，即所希望使用的到目的節(jié)點(diǎn)的輸出線路和估計(jì)到目的節(jié)點(diǎn)所需要的延遲或距離。度量標(biāo)準(zhǔn)可以是毫秒或鏈路段數(shù)、等待的分組數(shù)、剩余的線路和容量等。對(duì)于延遲，節(jié)點(diǎn)可以直接發(fā)送一個(gè)特殊的稱做“回聲”(Echo)的分組，接收該分組的節(jié)點(diǎn)將其加上時(shí)間標(biāo)記后盡快送回，這樣便可測(cè)出延遲。有了以上信息，節(jié)點(diǎn)可由此確定路由選擇。5.1.3阻塞控制方法阻塞現(xiàn)象是指到達(dá)通信子網(wǎng)中某一部分的分組數(shù)量過多，使得該部分網(wǎng)絡(luò)來不及處理，以致引起這部分乃至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能下降的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)陷入停頓，即出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。

1.緩沖區(qū)預(yù)分配法緩沖區(qū)預(yù)分配法用于采用虛電路的分組交換網(wǎng)。在建立虛電路時(shí)，讓呼叫請(qǐng)求分組途經(jīng)的節(jié)點(diǎn)為虛電路預(yù)先分配一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。若某個(gè)節(jié)點(diǎn)緩沖器已被占滿，則呼叫請(qǐng)求分組另擇路由，或者返回一個(gè)“忙”信號(hào)給呼叫者。

2.分組丟棄法分組丟棄法不用預(yù)先保留緩沖區(qū)，而在緩沖區(qū)占滿時(shí)，將到來的分組丟棄。若通信子網(wǎng)提供的是數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，則用分組丟棄法來防止阻塞發(fā)生不會(huì)引起大的影響。但若通信子網(wǎng)提供的是虛電路服務(wù)，則必須在某處保存被丟棄分組的拷貝，以便阻塞解決后能重新傳送。有兩種解決被丟棄分組重發(fā)的方法，一種是讓發(fā)送被丟棄的節(jié)點(diǎn)超時(shí)，并重新發(fā)送分組直至分組被收到；另一種是讓發(fā)送被丟棄分組的節(jié)點(diǎn)在嘗試一定次數(shù)后放棄發(fā)送，并迫使數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)超時(shí)而重新開始發(fā)送。但是不加分辨地隨意丟棄分組也不妥，因?yàn)橐粋€(gè)包含確認(rèn)信息的分組可以釋放節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)，若因節(jié)點(diǎn)無空余緩沖區(qū)來接收含確認(rèn)信息的分組，這便使節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)失去了一次釋放的機(jī)會(huì)。解決這個(gè)問題的方法是：可以為每條輸入鏈路永久地保留一塊緩沖區(qū)，用于接納并檢測(cè)所有進(jìn)入的分組，對(duì)于捎帶確認(rèn)信息的分組，在利用所捎帶的確認(rèn)釋放了一個(gè)緩沖區(qū)后，再將該分組丟棄或?qū)⒃撋訋Ш孟⒌姆纸M保存在剛空出的緩沖區(qū)中。

3.定額控制法定額控制法直接對(duì)通信子網(wǎng)中分組的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格、精確的限制，以防止阻塞的發(fā)生。為避免阻塞，可將通信子網(wǎng)中正在傳輸?shù)姆纸M數(shù)保持在某一負(fù)荷值Lc以下。因此，可以設(shè)計(jì)在通信子網(wǎng)中存在Lc個(gè)稱為“許可證”的特殊信息，這些許可證中的一部分在通信子網(wǎng)開始工作之前預(yù)先以某種策略分配給各個(gè)源節(jié)點(diǎn)，另一部分則在子網(wǎng)開始工作后在網(wǎng)中四處環(huán)游。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要發(fā)送一個(gè)剛從源端系統(tǒng)送來的分組時(shí)，它必須首先擁有這種許可證，并且每發(fā)送一個(gè)分組要注銷一張?jiān)S可證。而在目的節(jié)點(diǎn)方，則每收到一個(gè)分組并將其遞交給目的端系統(tǒng)后，便生成一張?jiān)S可證。5.1.4死鎖及其防止阻塞的極端后果是死鎖。死鎖是網(wǎng)絡(luò)中容易發(fā)生的故障之一，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不很重時(shí)也會(huì)發(fā)生。死鎖發(fā)生時(shí)，一組節(jié)點(diǎn)由于沒有空閑緩沖區(qū)而無法接收和轉(zhuǎn)發(fā)分組，節(jié)點(diǎn)之間相互等待，既不能接收分組也不能轉(zhuǎn)發(fā)分組，并永久保持這一狀態(tài)，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

1．存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖及其防止最常見的死鎖是發(fā)生在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的直接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。假設(shè)，A節(jié)點(diǎn)的所有緩沖區(qū)全部用于輸出到B節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列上，而B節(jié)點(diǎn)的所有緩沖區(qū)也全部用于輸出到A節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列上，A節(jié)點(diǎn)不能從B節(jié)點(diǎn)接收分組，B節(jié)點(diǎn)也不能從A節(jié)點(diǎn)接收分組。這種情況也可能發(fā)生在一組節(jié)點(diǎn)之間，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都企圖向相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組，但每個(gè)節(jié)點(diǎn)都無空閑緩沖區(qū)用于接收分組，這種情形稱做間接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，與之相連的所有鏈路都將被完全阻塞。

2．重裝死鎖及其防止死鎖中比較嚴(yán)重的一種情況是重裝死鎖。假設(shè)發(fā)給一個(gè)端系統(tǒng)的報(bào)文很長，被源節(jié)點(diǎn)拆成若干個(gè)分組發(fā)送，目的節(jié)點(diǎn)要將所有具有相同報(bào)文編號(hào)的分組重新裝配成報(bào)文遞交給目的端系統(tǒng)。下面幾種方法可以用于避免重裝死鎖的發(fā)生：

允許目的節(jié)點(diǎn)將不完整的報(bào)文遞交給目的端系統(tǒng)。

一個(gè)不能完整重裝的報(bào)文能被檢測(cè)出來，并要求發(fā)送該報(bào)文的源端系統(tǒng)重新傳送。

為每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備一個(gè)后備緩沖空間，當(dāng)重裝死鎖發(fā)生時(shí)，將不完整的報(bào)文暫移至后備緩沖區(qū)中。前兩種方法不能很好地解決重裝死鎖問題，因?yàn)樗鼈兪苟讼到y(tǒng)中的協(xié)議復(fù)雜化了。一般的設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該對(duì)端系統(tǒng)透明，即端系統(tǒng)不考慮諸如報(bào)文拆、裝等操作。第三種方法雖然不涉及端系統(tǒng)，但每個(gè)點(diǎn)增加了開銷，降低了可靠性。5.2TCP/IP參考模型中的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層

5.2.1IP地址結(jié)構(gòu)

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)使用32位長度的地址標(biāo)識(shí)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和同它相連的網(wǎng)絡(luò)，它的格式為：IP地址?=?網(wǎng)絡(luò)地址?+?主機(jī)地址。IP地址可分為A、B、C、D、E五類。

A類地址：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址分別占7位和24位；B類地址：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址分別占14位和16位；C類地址：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址分別占21位和8位；D類地址：前4位是1110，后面用做多路通信地址(28位)；E類地址：用于將來的擴(kuò)展。這樣，A類地址空間為0～127，最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)為126，最大主機(jī)數(shù)為16777124；B類地址空間為128～191，最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)為16?384，最大主機(jī)數(shù)為65?534；C類地址空間為192～223，最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)為2097152，最大主機(jī)數(shù)為254；D類地址空間為224～254。C類地址空間分配概況：多區(qū)域：192.0.0.0～193.255.255.255歐洲：194.0.0.0～195.255.255.255其他：196.0.0.0～197.255.255.255北美：197.0.0.0～199.255.255.255中南美：200.0.0.0～201.255.255.255太平洋地區(qū)：202.0.0.0～203.255.255.255其他：204.0.0.0～205.255.255.255其他：206.0.0.0～207.255.255.255。除以上五類IP地址外，還有幾種特殊格式的IP地址：廣播地址：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)標(biāo)志符字段的每位均設(shè)置為1時(shí)，這個(gè)地址編碼標(biāo)識(shí)著該數(shù)據(jù)報(bào)是一個(gè)廣播式的通信，該數(shù)據(jù)報(bào)可以被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中所有的子網(wǎng)和主機(jī)。例如，地址128.2.255.255意味著網(wǎng)絡(luò)128.2上所有的主機(jī)。本網(wǎng)絡(luò)地址：IP地址的主機(jī)標(biāo)識(shí)符字段也可全部設(shè)置為0，表示該地址作為“本主機(jī)”地址。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符字段也可全部設(shè)置為0，表示“本網(wǎng)絡(luò)”。如：128.2.0.0表示網(wǎng)絡(luò)地址為128.2的網(wǎng)絡(luò)。使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符字段全部設(shè)置為0的IP地址在一臺(tái)主機(jī)不知道網(wǎng)絡(luò)的IP地址時(shí)是很有用的。私有的IP地址：在有些情況下，一個(gè)機(jī)構(gòu)并不需要連接到Internet或另一個(gè)專有的網(wǎng)絡(luò)上，因此，無需遵守對(duì)IP地址進(jìn)行申請(qǐng)和登記的規(guī)定。該機(jī)構(gòu)可以使用任何地址。在RFC1597中，有些IP地址是用做私有地址的：A類地址：10.0.0.0～10.255.255.255；B類地址：172.16.0.0～172.31.255.255；C類地址：192.168.0.0～192.168.255.255。5.2.2地址解析協(xié)議

ARP是“AddressResolutionProtocol”(地址解析協(xié)議)的縮寫。在局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳輸?shù)氖恰皫?，幀里面是有目?biāo)主機(jī)的MAC地址的。在以太網(wǎng)中，一個(gè)主機(jī)要和另一個(gè)主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址，這個(gè)目標(biāo)MAC地址就是通過地址解析協(xié)議獲得的。所謂“地址解析”，就是主機(jī)在發(fā)送幀前將目標(biāo)IP地址轉(zhuǎn)換成目標(biāo)MAC地址的過程。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的Ping例子來解釋ARP的作用，假設(shè)計(jì)算機(jī)IP地址是192.168.1.1，要執(zhí)行這個(gè)命令：Ping192.168.1.2，該命令會(huì)通過ICMP協(xié)議發(fā)送ICMP數(shù)據(jù)包。該過程需要經(jīng)過下面的步驟：

(1)應(yīng)用程序構(gòu)造數(shù)據(jù)包，該示例是產(chǎn)生ICMP包，被提交給內(nèi)核(網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序)。

(2)內(nèi)核檢查是否能夠轉(zhuǎn)化該IP地址為MAC地址，也就是在本地的ARP緩存中查看IP-MAC對(duì)應(yīng)表。

(3)如果存在該IP-MAC對(duì)應(yīng)關(guān)系，那么跳到步驟(7)；如果不存在該IP-MAC對(duì)應(yīng)關(guān)系，那么接續(xù)下面的步驟。

(4)內(nèi)核進(jìn)行ARP廣播，目的地的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，ARP命令類型為Request，其中包含有自己的MAC地址。

(5)當(dāng)192.168.1.2主機(jī)接收到該ARP請(qǐng)求后，就發(fā)送一個(gè)ARP的Reply命令，其中包含自己的MAC地址。

(6)本地獲得192.168.1.2主機(jī)的IP-MAC地址對(duì)應(yīng)關(guān)系，并保存到ARP緩存中。

(7)內(nèi)核將把IP轉(zhuǎn)化為MAC地址，然后封裝在以太網(wǎng)頭結(jié)構(gòu)中，再把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。5.2.3逆地址解析協(xié)議具有本地磁盤的系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，一般是從磁盤上的配置文件中讀取IP地址，但是無盤機(jī)如X終端或無盤工作站則需要采用其他方法來獲得IP地址。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)系統(tǒng)都具有惟一的硬件地址，它是由網(wǎng)絡(luò)接口生產(chǎn)廠家配置的。無盤系統(tǒng)的RARP實(shí)現(xiàn)過程是從接口卡上讀取惟一的硬件地址，然后發(fā)送一份RARP請(qǐng)求(一幀在網(wǎng)絡(luò)上廣播的數(shù)據(jù))，請(qǐng)求某個(gè)主機(jī)響應(yīng)該無盤系統(tǒng)的IP地址(在RARP應(yīng)答中)。在概念上這個(gè)過程是很簡(jiǎn)單的，但是實(shí)現(xiàn)起來常常比ARP要困難。RARP的正式規(guī)范是RFC903[Finlaysonetal.1984]。

RARP分組的格式與ARP分組基本一致。它們之間主要的差別是RARP請(qǐng)求或應(yīng)答的幀類型代碼為0x8035，而且RARP請(qǐng)求的操作代碼為3，應(yīng)答操作代碼為4。對(duì)應(yīng)于ARP，RARP請(qǐng)求以廣播方式傳送，而RARP應(yīng)答一般是單播(unicast)傳送的。雖然RARP在概念上很簡(jiǎn)單，但是一個(gè)RARP服務(wù)器的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)相關(guān)而且比較復(fù)雜。相反，提供一個(gè)ARP服務(wù)器很簡(jiǎn)單，通常是TCP/IP在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的一部分。由于內(nèi)核知道IP地址和硬件地址，因此當(dāng)它收到一個(gè)詢問IP地址的ARP請(qǐng)求時(shí)，只需用相應(yīng)的硬件地址來提供應(yīng)答就可以了。

RARP服務(wù)器的復(fù)雜性在于，服務(wù)器一般要為多個(gè)主機(jī)(網(wǎng)絡(luò)上所有的無盤系統(tǒng))提供硬件地址到IP地址的映射。該映射包含在一個(gè)磁盤文件中。由于內(nèi)核一般不讀取和分析磁盤文件，因此RARP服務(wù)器的功能就由用戶進(jìn)程來提供，而不是作為內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的一部分。更為復(fù)雜的是，RARP請(qǐng)求是作為一個(gè)特殊類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀來傳送的。這說明RARP服務(wù)器必須能夠發(fā)送和接收這種類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。

RARP服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的一個(gè)復(fù)雜因素是RARP請(qǐng)求是在硬件層上進(jìn)行廣播的，這意味著它們不經(jīng)過路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。為了讓無盤系統(tǒng)在RARP服務(wù)器關(guān)機(jī)的狀態(tài)下也能引導(dǎo)，通常在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上(例如一根電纜)要提供多個(gè)RARP服務(wù)器。當(dāng)服務(wù)器的數(shù)目增加時(shí)(以提供冗余備份)，網(wǎng)絡(luò)流量也隨之增加，因?yàn)槊總€(gè)服務(wù)器對(duì)每個(gè)RARP請(qǐng)求都要發(fā)送RARP應(yīng)答。發(fā)送RARP請(qǐng)求的無盤系統(tǒng)一般采用最先收到的RARP應(yīng)答(對(duì)于ARP，從來沒有遇到這種情況，因?yàn)橹挥幸慌_(tái)主機(jī)發(fā)送ARP應(yīng)答)。另外，還有一種可能發(fā)生的情況是每個(gè)RARP服務(wù)器同時(shí)應(yīng)答，這樣會(huì)增加以太網(wǎng)發(fā)生沖突的概率。5.2.4Internet控制報(bào)文協(xié)議(ICMP)由于IP協(xié)議的兩個(gè)缺陷：沒有差錯(cuò)控制和查詢機(jī)制，因此產(chǎn)生了ICMP。ICMP主要是為了提高IP數(shù)據(jù)報(bào)成功交付的機(jī)會(huì)，在IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)倪^程中進(jìn)行差錯(cuò)報(bào)告和查詢，例如目的主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)不可到達(dá)，報(bào)文被丟棄，路由阻塞，查詢目的網(wǎng)絡(luò)是否可以到達(dá)等等。

ICMP有兩種報(bào)文類型：差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文和詢問報(bào)文。差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文包括：終點(diǎn)不可到達(dá)(由于路由表、硬件故障、協(xié)議不可到達(dá)、端口不可達(dá)到等原因?qū)е拢@時(shí)路由器或目的主機(jī)向源站發(fā)送終點(diǎn)不可到達(dá)報(bào)文)；源站抑制(發(fā)生擁塞，平衡IP協(xié)議沒有流量控制的缺陷)；超時(shí)(環(huán)路或生存時(shí)間為0)；參數(shù)問題(IP數(shù)據(jù)報(bào)首部參數(shù)有二義性)；改變路由(路由錯(cuò)誤或不是最佳)。詢問報(bào)文包括：回送請(qǐng)求或回答(用來測(cè)試連通性，如：Ping命令)；時(shí)間戳請(qǐng)求或回答(用來計(jì)算往返時(shí)間或同步兩者時(shí)間)；地址掩碼請(qǐng)求或回答(得到掩碼信息)；路由詢問或通告(得知網(wǎng)絡(luò)上的路由器信息)。

ICMP是網(wǎng)際(IP)層的協(xié)議，它作為IP層數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)，加上數(shù)據(jù)報(bào)的首部，組成數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。

5.2.5Ping命令與ICMP協(xié)議應(yīng)用層的Ping(PacketInternetGroper)命令用來測(cè)試兩個(gè)主機(jī)之間的連通性，Ping使用了ICMP回送請(qǐng)求與回送回答報(bào)文，屬于ICMP詢問報(bào)文，它是應(yīng)用層直接使用網(wǎng)絡(luò)層ICMP的一個(gè)特例，它沒有通過運(yùn)輸層的TCP或UDP。IP報(bào)文首部的協(xié)議字段指出了此數(shù)據(jù)報(bào)使用何種協(xié)議，以便使目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層能夠知道應(yīng)將數(shù)據(jù)上交到哪個(gè)處理過程。當(dāng)其協(xié)議字段的值為1時(shí)，表示其IP數(shù)據(jù)是ICMP報(bào)文。5.2.6Internet組管理協(xié)議

Internet組管理協(xié)議(IGMP)被IP主機(jī)用于向所有直接相鄰的多播路由器報(bào)告它們的多播組成員關(guān)系。作為多播組成員的路由器應(yīng)當(dāng)還能表現(xiàn)為一臺(tái)主機(jī)，甚至能對(duì)自己的查詢作出響應(yīng)。IGMP還可以應(yīng)用在路由器之間。如同ICMP一樣，IGMP也被當(dāng)作IP層的一部分。所有希望接收IP組播的主機(jī)都應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)IGMP。IGMP信息被封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)中，IP協(xié)議號(hào)為2。主機(jī)所關(guān)心的所有IGMP信息都具有以下格式：8位類型+8位最大響應(yīng)時(shí)間+16位校驗(yàn)和+32位組地址。5.3IPv4地址

5.3.1物理地址和邏輯地址互聯(lián)網(wǎng)對(duì)各種物理網(wǎng)絡(luò)地址的統(tǒng)一是在IP層完成的。IP協(xié)議提供了一種互聯(lián)網(wǎng)通用的地址格式，該地址目前的版本是IPv4，由32位的二進(jìn)制數(shù)表示，用于屏蔽各種物理網(wǎng)絡(luò)的地址差異。IP協(xié)議規(guī)定的地址叫做IP地址。IP地址由IP地址管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一管理和分配，保證互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)行的設(shè)備(如路由器、主機(jī)等)不會(huì)產(chǎn)生地址沖突。在互聯(lián)網(wǎng)上，IP地址指定的不是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而是計(jì)算機(jī)到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接。因此，具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備就應(yīng)具有多個(gè)IP地址，如路由器。

IP地址是第三層地址，所以有時(shí)又稱為網(wǎng)絡(luò)地址，該地址是隨著設(shè)備所處網(wǎng)絡(luò)位置不同而變化的，即設(shè)備從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)被移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其IP地址也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。也就是說，IP地址是一種結(jié)構(gòu)化的地址，可以提供關(guān)于主機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)位置信息。總之，邏輯地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)頭，而物理地址則放在MAC幀的報(bào)頭。物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而邏輯地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址。圖5-1簡(jiǎn)要示意了IP地址和MAC地址的關(guān)系。圖5-1OSI中IP地址與MAC地址的關(guān)系5.3.2IP地址的結(jié)構(gòu)、分類與表示

1.

IP地址的結(jié)構(gòu)一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)包括了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而一個(gè)網(wǎng)絡(luò)又包括了多臺(tái)主機(jī)，因此，互聯(lián)網(wǎng)是具有層次結(jié)構(gòu)的?；ヂ?lián)網(wǎng)使用的IP地址也采用了層次結(jié)構(gòu)。IP地址以32位二進(jìn)制數(shù)的形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中。32位的IP地址結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID兩部分組成，如圖5-2所示。圖5-2IP地址的組成2.

IP地址的表示在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，IP地址使用二進(jìn)制數(shù)表示，共32位。例如：11000000.10101000.00000001.01100100；為了表示方便，國際上采用一種“點(diǎn)分十進(jìn)制表示法(dotteddecimalnotation)”，即將32位的IP地址按字節(jié)分為4段，高字節(jié)在前，每個(gè)字節(jié)用十進(jìn)制數(shù)表示，并且各字節(jié)之間用圓點(diǎn)“.”隔開，表示成w.x.y.z。這樣IP地址表示成了一個(gè)用點(diǎn)號(hào)隔開的4組數(shù)字，每組數(shù)字的取值范圍只能是0～255。上例用二進(jìn)制表示的IP地址可以用點(diǎn)分十進(jìn)制192.168.1.100表示。如圖5-3所示。圖5-3IP地址的表示方式

3.

IP地址分類為適應(yīng)不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，可將IP地址分類，稱為有類地址。每個(gè)32位IP地址的最高位或起始幾位標(biāo)識(shí)地址的類別。InterNIC將IP地址分為A、B、C、D和E五類，如圖5-4所示。其中A、B、C類被作為普通的主機(jī)地址，D類用于提供網(wǎng)絡(luò)組播服務(wù)或作為網(wǎng)絡(luò)測(cè)試之用，E類保留給未來擴(kuò)充使用。每類地址中定義了它們的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID各占用32位地址中的多少位，就是說每一類中規(guī)定了可以容納多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)，以及這樣的網(wǎng)絡(luò)中可以容納多少臺(tái)主機(jī)。圖5-4IP地址的組成

1)

A類地址

A類地址用來支持超大型網(wǎng)絡(luò)。A類IP地址僅使用第一個(gè)8位組標(biāo)識(shí)地址的網(wǎng)絡(luò)部分，其余的3個(gè)8位組用來標(biāo)識(shí)地址的主機(jī)部分。用二進(jìn)制表示時(shí)，A類地址的第1位(最左邊)總是0。因此，第1個(gè)8位組的最小值為00000000(十進(jìn)制數(shù)為0)，最大值為01111111(十進(jìn)制數(shù)為127)。但是0和127兩個(gè)數(shù)保留使用。不能用作網(wǎng)絡(luò)地址。任何IP地址第1個(gè)8位組的取值范圍從1到126之間都是A類地址。

2)

B類地址

B類地址用來支持中大型網(wǎng)絡(luò)。B類IP地址使用4個(gè)8位組的前2個(gè)8位組標(biāo)識(shí)地址的網(wǎng)絡(luò)部分。其余的2個(gè)8位組用來標(biāo)識(shí)地址的主機(jī)部分。用二進(jìn)制表示時(shí)，B類地址的前2位(最左邊)總是10。因此，第1個(gè)8位組的最小值為10000000(十進(jìn)制數(shù)為128)，最大值為10111111(十進(jìn)制數(shù)為191)。任何IP地址第1個(gè)8位組的取值范圍從128到191之間都是B類地址。

3)

C類地址

C類地址用來支持小型網(wǎng)絡(luò)。C類IP地址使用4個(gè)8位組的前3個(gè)8位組標(biāo)識(shí)地址的網(wǎng)絡(luò)部分。其余的1個(gè)8位組用來標(biāo)識(shí)地址的主機(jī)部分。用二進(jìn)制表示時(shí)，C類地址的前3位(最左邊)總是110。因此，第1個(gè)8位組的最小值為11000000(十進(jìn)制數(shù)為192)，最大值為11011111(十進(jìn)制數(shù)為223)。任何IP地址第1個(gè)8位組的取值范圍從192到223之間都是C類地址。

4)

D類地址

D類地址用來支持組播。組播地址是惟一的網(wǎng)絡(luò)地址，用來轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為預(yù)先定義的一組IP地址的分組。因此，一臺(tái)工作站可以將單一的數(shù)據(jù)流傳送給多個(gè)接收者。用二進(jìn)制表示時(shí)，D類地址的前4位(最左邊)總是1110。D類IP地址的第1個(gè)8位組的范圍是從11100000到11101111，即224～239。任何IP地址第1個(gè)8位組的取值范圍從224到239之間都是D類地址。

5)

E類地址

Internet工程任務(wù)組保留E類地址作為科學(xué)研究使用，因此Internet上沒有發(fā)布E類地址使用。用二進(jìn)制表示時(shí)，E類地址的前4位(最左邊)總是1111。E類IP地址的第1個(gè)8位組的范圍是從11110000到11111111，即240～255。任何IP地址第1個(gè)8位組的取值范圍從240到255之間都是E類地址。

4.

IP地址具有的特點(diǎn)

(1)IP地址是一種非等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)，與電話號(hào)碼的結(jié)構(gòu)不一樣，也就是說IP地址不能反映任何有關(guān)主機(jī)位置的物理地理信息。

(2)當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)(如作路由器用的主機(jī))，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼(Net-ID)是不同的，這種主機(jī)稱為多地址主機(jī)(multihomedhost)。

(3)按照Internet的觀點(diǎn)，用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此，這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼。

(4)在IP地址中，所有分配到同一網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼的網(wǎng)絡(luò)無論是小的局域網(wǎng)還是很大的廣域網(wǎng)都是平等的。5.3.3保留IP地址有些IP地址是被保留作為特殊用途的，不能用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

1.網(wǎng)絡(luò)地址用于表示網(wǎng)絡(luò)本身，具有正常的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，主機(jī)ID部分為全“0”的IP地址代表一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)，即作為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)之用，如102.0.0.0、137.1.0.0和197.10.1.0分別代表了一個(gè)A類、B類和C類網(wǎng)絡(luò)。

2.廣播地址

IP協(xié)議規(guī)定，主機(jī)ID為全“1”的IP地址是保留給廣播用的。廣播地址又分為兩種：直接廣播地址和有限廣播地址。(1)直接廣播。如果廣播地址包含一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和一個(gè)全“1”的主機(jī)號(hào)，那么稱之為直接廣播(DirectedBroadcasting)地址。在IP互聯(lián)網(wǎng)中，任意一臺(tái)主機(jī)均可向其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接廣播。

(2)有限廣播。32位全為“1”的IP地址(255.255.255.255)用于本網(wǎng)廣播，該地址叫做有限廣播(LimitedBroadcasting)地址。有限廣播將廣播限制在最小的范圍內(nèi)。在主機(jī)不知道本機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)時(shí)(如主機(jī)的啟動(dòng)過程中)，只能采用有限廣播方式，通常由無盤工作站啟動(dòng)時(shí)使用，希望從網(wǎng)絡(luò)IP地址服務(wù)器處獲得一個(gè)IP地址。

3.回送地址

A類網(wǎng)絡(luò)地址127.0.0.0是一個(gè)保留地址，也就是說任何一個(gè)以127開頭的IP地址(127.0.0.0～127.255.255.255)是一個(gè)保留地址，用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本地機(jī)器進(jìn)程間通信。這個(gè)IP地址叫做回送地址(loopbackaddress)，最常見的表示形式為127.0.0.1。在每個(gè)主機(jī)上對(duì)應(yīng)于IP地址127.0.0.1有個(gè)接口，稱為回送接口(loopbackinterface)。IP協(xié)議規(guī)定，無論什么程序，一旦使用回送地址作為目的地址，協(xié)議軟件不會(huì)把該數(shù)據(jù)包向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，而是把數(shù)據(jù)包直接返回給本機(jī)。

4.所有地址

0.0.0.0代表所有的主機(jī)，路由器用0.0.0.0地址指定默認(rèn)路由。表5-1列出了所有特殊用途地址。表5-特殊用途地址網(wǎng)絡(luò)部分主機(jī)部分地址類型用途Any全“0”網(wǎng)絡(luò)地址代表一個(gè)網(wǎng)段Any全“1”廣播地址特殊網(wǎng)段的所有節(jié)點(diǎn)127Any回送地址回環(huán)測(cè)試全“0”所有網(wǎng)絡(luò)路由器指定默認(rèn)路由全“1”廣播地址本網(wǎng)段所有節(jié)點(diǎn)由此可見，每一個(gè)網(wǎng)段都會(huì)有一些IP地址不能用作主機(jī)的IP地址。例如C類網(wǎng)段211.81.192.0，有8個(gè)主機(jī)位，因此有28個(gè)IP地址，去掉一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址211.81.192.0，一個(gè)廣播地址211.81.192.255不能用作標(biāo)識(shí)主機(jī)，共有26個(gè)可用地址。A、B、C類IP地址的最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)目和可以容納的主機(jī)數(shù)信息參見表5-2。表5-2A、B、C類的最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)和可容納的主機(jī)數(shù)

5.3.4公有地址和私有地址公有IP地址是惟一的，因?yàn)楣蠭P地址是全局的和標(biāo)準(zhǔn)的，所以任何兩臺(tái)連到公共網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)不會(huì)擁有相同的IP地址。所有連接Internet的主機(jī)都遵循此規(guī)則。公有IP地址從Internet服務(wù)供應(yīng)商(ISP)或地址注冊(cè)處獲得。另外，在IP地址資源中，還保留了一部分被稱為私有地址(privateaddress)的地址資源供內(nèi)部實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。REC1918留出3塊IP地址空間(1個(gè)A類地址段，16個(gè)B類地址段，256個(gè)C類地址段)作為私有的內(nèi)部使用的地址，即10.0.0.0～10.255.255.255、172.16.0.0～172.31.255.255和192.168.0.0～192.168.255.255。根據(jù)規(guī)定，所有以私有地址為目標(biāo)地址的IP數(shù)據(jù)包都不能被路由至外部因特網(wǎng)上，這些以私有地址作為邏輯標(biāo)識(shí)的主機(jī)若要訪問外部因特網(wǎng)，必須采用網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(NetworkAddressTranslation，NAT)或應(yīng)用代理(proxy)方式。5.3.5子網(wǎng)劃分

1.子網(wǎng)編址模式下的地址結(jié)構(gòu)子網(wǎng)劃分(subnetworking)是指由網(wǎng)絡(luò)管理員將一個(gè)給定的網(wǎng)絡(luò)分為若干個(gè)更小的部分，這些更小的部分被稱為子網(wǎng)(Subnet)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)總數(shù)未超出所給定的某類網(wǎng)絡(luò)可容納的最大主機(jī)數(shù)，但內(nèi)部又要?jiǎng)澐殖扇舾蓚€(gè)分段(Segment)進(jìn)行管理時(shí)，就可以采用子網(wǎng)劃分的方法。為了創(chuàng)建子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)管理員需要從原有IP地址的主機(jī)位中借出連續(xù)的高若干位作為子網(wǎng)絡(luò)ID，如圖5-5所示。圖5-5子網(wǎng)劃分

2．子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼(Subnetmask)通常與IP地址配對(duì)出現(xiàn)，其功能是告知主機(jī)或路由設(shè)備，IP地址的哪一部分代表網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，哪一部分代表主機(jī)號(hào)部分。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的編址格式，即32位長度的二進(jìn)制比特位，也可分為4個(gè)8位組并采用點(diǎn)分十進(jìn)制來表示。但在子網(wǎng)掩碼中，與IP地址中的網(wǎng)絡(luò)位部分對(duì)應(yīng)的位取值為“1”，而與IP地址主機(jī)部分對(duì)應(yīng)的位取值為“0”。這樣通過將子網(wǎng)掩碼與相應(yīng)的IP地址進(jìn)行求“與”操作，就可決定給定的IP地址所屬的網(wǎng)絡(luò)號(hào)(包括子網(wǎng)絡(luò)信息)。表5-3給出了C類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同位數(shù)的子網(wǎng)劃分后其子網(wǎng)掩碼的變化情況。劃分位數(shù)23456子網(wǎng)掩碼255.255.255.192255.255.255.224255.255.255.240255.255.255.248255.255.255.252表5-3C類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子網(wǎng)劃分后的子網(wǎng)掩碼下面舉例說明網(wǎng)絡(luò)ID的計(jì)算方法。

(1)將IP地址211.81.192.73和子網(wǎng)掩碼255.255.255.224分別轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制等價(jià)形式，即

11010011.01010001.11000000.01001001和

11111111.11111111.11111111.11100000。

(2)將兩個(gè)23位二進(jìn)制數(shù)并列在一起，對(duì)每一位進(jìn)行“與”操作即可得到結(jié)果。如圖5-6所示。圖5-6211.81.192.73/27的網(wǎng)絡(luò)ID的計(jì)算過程

3．子網(wǎng)劃分的方法進(jìn)行子網(wǎng)劃分時(shí)，首先要明確劃分后所要得到的子網(wǎng)數(shù)量和每個(gè)子網(wǎng)中所要擁有的主機(jī)數(shù)，然后才能確定需要從原主機(jī)位借出的子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)位數(shù)。原則上，根據(jù)全“0”和全“1”IP地址保留的規(guī)定，子網(wǎng)劃分時(shí)至少要從主機(jī)位的高位中選擇兩位作為子網(wǎng)絡(luò)位，而只要能保證保留兩位作為主機(jī)位，A、B、C類網(wǎng)絡(luò)最多可借出的子網(wǎng)絡(luò)位是不同的，A類可達(dá)22位，B類為14位，C類則為6位。顯然，當(dāng)借出的子網(wǎng)絡(luò)位數(shù)不同時(shí)，相應(yīng)可以得到的子網(wǎng)絡(luò)數(shù)量及每個(gè)子網(wǎng)中所能容納的主機(jī)數(shù)也是不同的。表5-4給出了A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)絡(luò)位數(shù)和子網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、有效子網(wǎng)絡(luò)數(shù)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所謂有效子網(wǎng)絡(luò)是指除去那些子網(wǎng)絡(luò)位為全“0”或全“1”的子網(wǎng)后所留下的可用子網(wǎng)。表5-4子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼對(duì)應(yīng)表下面舉例說明子網(wǎng)劃分的具體方法。

(1)決定子網(wǎng)掩碼。有6個(gè)子網(wǎng)，23>6，所以子網(wǎng)劃分需要從主機(jī)位中借出其中的高3位作為子網(wǎng)絡(luò)位，這樣一共可得8個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。從而可以確定子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224。

(2)計(jì)算新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID。由子網(wǎng)掩碼255.255.255.224可以得到可能的子網(wǎng)ID有8個(gè)：000、001、010、011、100、101、110、111。我們使用其中的001、010、011、100、101、110，即211.81.192.32、211.81.192.64、211.81.192.96、211.81.192.128、211.81.192.160、211.81.192.192六個(gè)子網(wǎng)。

(3)每個(gè)子網(wǎng)有多少個(gè)主機(jī)地址。用原來缺省的主機(jī)地址減去3個(gè)子網(wǎng)位，剩下的就是主機(jī)位了，共有8-3?=?5位，則每個(gè)子網(wǎng)最多可容納32-2?=?30臺(tái)主機(jī)。每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息參見表5-5。其中，第1個(gè)子網(wǎng)因網(wǎng)絡(luò)號(hào)與未進(jìn)行子網(wǎng)劃分前的原網(wǎng)絡(luò)號(hào)211.81.192.0重復(fù)而不用，第8個(gè)子網(wǎng)因?yàn)閺V播地址與未進(jìn)行子網(wǎng)劃分前的原廣播地址211.81.192.255重復(fù)也不可用，這樣可以選擇6個(gè)可用子網(wǎng)中的網(wǎng)段進(jìn)行IP地址分配。表5-C類地址211.81.192.0劃分8個(gè)子網(wǎng)示例

4.可變長子網(wǎng)掩碼(VLSM)如果把網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)不同大小的子網(wǎng)，可以使用可變長子網(wǎng)掩碼，每個(gè)子網(wǎng)可以使用不同長度的子網(wǎng)掩碼。例如，如果按部門劃分網(wǎng)絡(luò)，一些網(wǎng)絡(luò)的掩碼可以為255.255.255.0(多數(shù)部門)，其他的可為255.255.252.0(較大的部門)。在使用有類別路由協(xié)議時(shí)，因?yàn)椴荒芸缰骶W(wǎng)絡(luò)交流掩碼，所以必須連續(xù)尋址且要求同一個(gè)主網(wǎng)絡(luò)只能用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)掩碼。對(duì)于大小不同的子網(wǎng)，只能按最大子網(wǎng)的要求設(shè)置子網(wǎng)掩碼，造成了浪費(fèi)。尤其是網(wǎng)絡(luò)連接路由器時(shí)，兩個(gè)串口只需要兩個(gè)IP地址，分配的地址卻和最大的子網(wǎng)一樣。使用可變長子網(wǎng)掩碼VLSM(VariableLengthSubnetMasking)允許對(duì)同一主網(wǎng)絡(luò)使用不同的網(wǎng)絡(luò)掩碼，或者說VLSM可以改變同一主網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼的長度。在使用無類別路由協(xié)議(ClasslessRoutingProtocol)如OSPF、RIPv2、EIGRP協(xié)議時(shí)，就可以使用VLSM。使用可變長子網(wǎng)掩碼可以讓位于不同端口的同一網(wǎng)絡(luò)編號(hào)采用不同的子網(wǎng)掩碼，能節(jié)省大量的地址空間，允許非連續(xù)尋址則使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃更靈活。

5.無類別域間路由(CIDR)路由器的增多不但使路由表變大，增加查找的時(shí)間，而且延長了數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)的過程。通過用通配掩碼代替地址類別來判定地址的網(wǎng)絡(luò)部分，無類別域間路由(ClasslessInter-DomainRouting，CIDR)使路由器能夠聚合或者歸納路由信息，并且因此可以縮小路由表的大小。換句話說，只用一個(gè)地址和掩碼的組合就能表示到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由。若地址是連續(xù)的，路由器可以根據(jù)IP地址的前幾位決定將數(shù)據(jù)發(fā)向目的地，以加快路由轉(zhuǎn)發(fā)的處理過程。超網(wǎng)和路由聚合實(shí)際上是同一過程的不同名稱。當(dāng)被聚合的網(wǎng)絡(luò)是在共同管理控制之下時(shí)，更常用超網(wǎng)這個(gè)術(shù)語。超網(wǎng)和路由聚合實(shí)質(zhì)上是子網(wǎng)劃分的反面。超網(wǎng)就是將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)聚合起來，構(gòu)成一個(gè)單一的、具有共同地址前綴的網(wǎng)絡(luò)。也就是說，把一塊連續(xù)的C類地址空間模擬成一個(gè)單一的更大一些的地址空間，模擬一個(gè)B類地址。超網(wǎng)的合并過程為：首先獲得一塊連續(xù)的C類地址空間，然后從默認(rèn)掩碼(255.255.255.0)中刪除位，從最右邊的位開始，并一直向左邊處理，直到它們的網(wǎng)絡(luò)ID一致為止。下面舉例說明路由聚合的合并過程。假設(shè)已經(jīng)獲得了下列的16個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)地址：

211.81.16.0

211.81.17.0

211.81.31.0這16個(gè)C類網(wǎng)地址分別是獨(dú)立的C類網(wǎng)絡(luò)，它們的默認(rèn)掩碼為255.255.255.0。通過從右向左刪除位，可得它們相同的網(wǎng)絡(luò)ID為211.81.16.0。子網(wǎng)掩碼為255.255.240.0，過程如圖5-7所示。圖5-7超網(wǎng)合并5.3.6IP地址的規(guī)劃與分配當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)層采用IP協(xié)議組建一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須為網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)惟一的IP地址，也就是要涉及IP地址的規(guī)劃問題。通常IP地址規(guī)劃要參照下面步驟進(jìn)行。首先，分析網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，包括相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)段數(shù)量和每個(gè)網(wǎng)段中可能擁有的最大主機(jī)數(shù)。其次，確定使用公有地址還是私有地址，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模確定所需要的網(wǎng)絡(luò)號(hào)類別，若采用公有地址還需要向網(wǎng)絡(luò)信息中心(NetworkInformationCenter，NIC)提出申請(qǐng)并獲得地址使用權(quán)。最后，根據(jù)可用的地址資源進(jìn)行主機(jī)IP地址的分配。在為互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)和路由器分配具體IP時(shí)需要注意：

(1)連接到同一網(wǎng)絡(luò)上所有主機(jī)的IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)要相同。

(2)路由器可以連接多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)連接都應(yīng)該擁有自己的IP地址，而且該IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)應(yīng)與分配給該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)相同。每個(gè)連接要具有不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。5.3.7IP地址的規(guī)劃與分配實(shí)例

【例1】一個(gè)主機(jī)的IP地址是202.180.17.210，掩碼是255.255.255.224，要求計(jì)算這個(gè)主機(jī)所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。解256?-?224?=?32，則主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址一定是32的倍數(shù)，而比210小的32的倍數(shù)的最大數(shù)是192，所以網(wǎng)絡(luò)地址是202.180.17.192。而廣播地址就是下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址減1，32的下一個(gè)倍數(shù)是224，因此可以得到廣播地址為202.180.17.223。

【例2】某單位被分配到一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)地址：201.98.212.0，根據(jù)使用情況，最少需要?jiǎng)澐?3個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)最多有13臺(tái)主機(jī)，試問如何進(jìn)行子網(wǎng)劃分？201.98.212.46與201.98.212.49是否在同一子網(wǎng)?解

根據(jù)情況借4位符合條件(14個(gè)有效子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)主機(jī)數(shù)為14)。子網(wǎng)掩碼為：255.255.255.24014個(gè)子網(wǎng)分別為：201.98.210.16-201.98.210.3132-4748-6364-7980-9596-111112-127128-143144-159160-175176-191192-207208-223224-239因此不在同一子網(wǎng)。

【例3】一個(gè)公司有10個(gè)部門，要求給每個(gè)部門劃分不同的網(wǎng)段，但都在192.168.1.0這個(gè)大網(wǎng)內(nèi)，并且每個(gè)部門要容納20臺(tái)計(jì)算機(jī)。請(qǐng)為這個(gè)公司選擇子網(wǎng)掩碼。

A)

255.255.255.192 B)

255.255.255.224

C)

255.255.255.240 D)不能實(shí)現(xiàn)解

根據(jù)公式2n-2，10介于23和24之間，因此應(yīng)該從主機(jī)位借4位來作為子網(wǎng)位，二進(jìn)制就是11111111.11111111.11111111.11110000，即255.255.255.240。選擇了255.255.255.240的子網(wǎng)掩碼是錯(cuò)誤的。C類地址主機(jī)位本來就只有8位，現(xiàn)在已經(jīng)借去4位，剩下4位，因此每個(gè)子網(wǎng)能夠允許的主機(jī)數(shù)量為24-2，即14臺(tái)計(jì)算機(jī)。而題目要求每個(gè)子網(wǎng)容納主機(jī)20臺(tái)，看來無法達(dá)到目的。因此答案為D。

【例4】已知網(wǎng)絡(luò)地址為211.134.12.0，要?jiǎng)澐?個(gè)子網(wǎng)，求子網(wǎng)掩碼及主機(jī)塊。解

這是一個(gè)C類網(wǎng)，子網(wǎng)掩碼格式為255.255.255.M，又知有4個(gè)子網(wǎng)，需向主機(jī)位借3，故子網(wǎng)掩碼表示為255.255.255.224。又因?yàn)樽泳W(wǎng)塊的首、尾兩塊不能使用，所以可分配6個(gè)子網(wǎng)：

211.134.12.32211.134.12.64211.134.12.96

211.134.12.128211.134.12.160211.134.12.192由于每個(gè)子網(wǎng)塊中的可分配主機(jī)塊又有首、尾兩個(gè)地址不能使用(一個(gè)是子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址，一個(gè)是子網(wǎng)廣播地址)，因此子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224，主機(jī)塊共有6段，分別為：

211.134.12.33～211.134.12.62

211.134.12.65～211.134.12.94

211.134.12.97～211.134.12.126

211.134.12.129～211.134.12.158

211.134.12.161～211.134.12.190

211.134.12.193～211.134.12.2225.3.8IP地址的規(guī)劃與分配總結(jié)

1.

CIDR應(yīng)用利用CIDR實(shí)現(xiàn)地址匯總有兩個(gè)基本條件：

(1)待匯總地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)擁有相同的高位。

(2)待匯總的網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)目必須是2n，否則可能會(huì)導(dǎo)致路由黑洞。

2.

IP相關(guān)的計(jì)算

(1)公式：H?=?2N-2其中：H：可用IP數(shù)量，N：主機(jī)位數(shù)，減2是因?yàn)槿?主機(jī)位與網(wǎng)絡(luò)號(hào)不可能重復(fù)，而主機(jī)位為全1時(shí)，定義為網(wǎng)絡(luò)廣播地址也不可用。

(2)確定IP所在的網(wǎng)段：十進(jìn)制IP與掩碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，然后進(jìn)行邏輯與操作，得出的結(jié)果即為網(wǎng)段號(hào)。

(3)判斷IP是否屬于同一網(wǎng)段：①把十進(jìn)制IP與掩碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，然后進(jìn)行邏輯與操作，得出的結(jié)果即為網(wǎng)段號(hào)。②如果得出的網(wǎng)段號(hào)相同，則為同一網(wǎng)段，否則為不同網(wǎng)段IP，不同網(wǎng)段IP間通信需要有路由功能的設(shè)備參與。5.4IPv6地址

5.4.1IPv6地址表示方法根據(jù)RFC2373中的定義，IPv6地址有三種格式，即首選格式、壓縮表示和內(nèi)嵌IPv4的IPv6地址。

1.首選格式

IPv6的地址在表示和書寫時(shí)，用冒號(hào)將128位分割成8個(gè)16位的段。每段被轉(zhuǎn)換成一個(gè)4位十六進(jìn)制數(shù)，并用冒號(hào)隔開。這種表示方法稱為冒號(hào)十六進(jìn)制表示法。下面是一個(gè)二進(jìn)制的128位IPv6地址：00100000000001010000011000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111將其劃分為每16位一段：00100000000001010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000110011111111111將每段轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，并用冒號(hào)隔開：2005:0610:0000:0001:0000:0000:0000:67ff

2.壓縮表示一些IPv6地址可能包含一長串零位。為了便于以文本方式描述這種地址，制定了一種特殊的語法。“::”表示有多組16位零。“::”只能在一個(gè)地址中出現(xiàn)一次，可用于壓縮一個(gè)地址中的前導(dǎo)、末尾或相鄰的16位零。例如：

2005:0610:0000:0001:0000:0000:0000:67ff可以表示為2005:610:0:1::67ff

3.內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址當(dāng)處理擁有IPv4和IPv6節(jié)點(diǎn)的混合環(huán)境時(shí)，可以使用IPv6地址的另一種形式，即x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，其中，“x”是IPv6地址的96位高位順序字節(jié)的十六進(jìn)制值，“d”是32位低位順序字節(jié)的十進(jìn)制值。通常，“映射IPv4的IPv6地址”以及“兼容IPv4的IPv6地址”可以采用這種表示法。這其實(shí)是過渡機(jī)制中使用的一種特殊表示方法。例如：

0:0:0:0:0:0:192.167.2.3或者：：192.167.2.3

0:0:0:0:0:34ff:192.167.2.3以及::34ff:192.167.2.35.4.2IPv6前綴

IPv6地址前綴與IPv4中的CIDR相似，并寫入CIDR表示法中。IPv6地址前綴由該表示法表示為：

IPv6-address/prefix-length其中，“IPv6-address”是用上面任意一種表示法表示的IPv6地址，“prefix-length”是一個(gè)十進(jìn)制值，表示前綴由多少個(gè)最左側(cè)相鄰位構(gòu)成。例如：

fec0:0:0:1::1234/64。地址的前64位“fec0:0:0:1”構(gòu)成了地址的前綴。在IPv6地址中，地址前綴用于表示IPv6地址中有多少位表示子網(wǎng)，定義了地址的目的。表5-6為IPv6標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的地址前綴所代表的意義。表5-6IPv6地址前綴分配情況5.4.3IPv6地址類型

IPv6地址有三種類型，即單播、任播、組播。IPv6取消了廣播類型。

1.單播(Unicast)單播就是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。發(fā)送到單播地址的數(shù)據(jù)包被送到由該地址標(biāo)識(shí)的接口。單播地址按照傳輸范圍分為：可聚合全球單播傳送地址(AggregatableGlobalUnicastAddresses)、NSAP地址、IPX層次地址、站點(diǎn)本地地址(Site-LocalAddress)和鏈路本地地址(Link-LocalAddress)等。

1)可聚合全球單播傳送地址顧名思義，可聚合全球單播傳送地址是可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)的地址，從表5-6可以看出，這類地址的格式前綴為“001”，相當(dāng)于IPv4公網(wǎng)地址。全球地址的設(shè)計(jì)有助于構(gòu)架一個(gè)基于層次的路由基礎(chǔ)設(shè)施。與目前IPv4所采用的平面與層次混合型路由機(jī)制不同，IPv6支持更高效的層次尋址和路由機(jī)制?？删酆先騿尾魉偷刂方Y(jié)構(gòu)如圖5-8所示。圖5-8可聚合全球單播傳送地址

2)

NSAP地址

NSAP(NetworkServiceAccessPoint，NSAP)地址稱為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點(diǎn)地址，這也是用于保留的地址，它的地址前綴FP=0000001。

3)

IPX地址

IPX地址前綴FP=0000010，也是用于保留下來的IP地址。

4)站點(diǎn)本地地址這類地址前綴FP=1111111011。相當(dāng)于10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.167.0.0/16等IPv4私用地址空間。

5)鏈路本地地址格式前綴FP=1111111010。用于同一鏈路的相鄰節(jié)點(diǎn)間通信，如單條鏈路上沒有路由器時(shí)主機(jī)間的通信。鏈路本地地址相當(dāng)于當(dāng)前在Windows下使用169.254.0.0/16前綴的APIPAIPv4地址，其有效域僅限于本地鏈路。鏈路本地地址可用于鄰居發(fā)現(xiàn)，且總是自動(dòng)配置的，包含鏈路本地地址的包永遠(yuǎn)也不會(huì)被IPv6路由器轉(zhuǎn)發(fā)。除了以上介紹的幾種單播傳送地址外，在IPv6標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了以下幾類兼容IPv4標(biāo)準(zhǔn)的單播傳送地址類型，它們主要用于IPv4向IPv6遷移的過渡期，一般有IPv4兼容地址、IPv4映射地址、6to4地址三類。

(1)

IPv4兼容地址：可表示為0:0:0:0:0:0:w.x.y.z或::w.x.y.z(w.x.y.z是以點(diǎn)分十進(jìn)制表示的IPv4地址)，用于具有IPv4和IPv6兩種協(xié)議的節(jié)點(diǎn)使用IPv6進(jìn)行通信。

(2)

IPv4映射地址：是又一種內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址，可表示為0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z或::FFFF:w.x.y.z。這種地址被用來表示僅支持IPv4地址的節(jié)點(diǎn)。

(3)

6to4地址：用于具有IPv4和IPv6兩種協(xié)議的節(jié)點(diǎn)在IPv4路由架構(gòu)中進(jìn)行通信。6to4是通過IPv4路由方式在主機(jī)和路由器之間傳遞IPv6分組的動(dòng)態(tài)隧道技術(shù)。

2.任播(Anycast)任播地址是IPv6特有的地址類型，它用來標(biāo)識(shí)一組網(wǎng)絡(luò)接口(通常屬于不同的節(jié)點(diǎn))。路由器會(huì)將目的地址是任播地址的數(shù)據(jù)包發(fā)送給距離本地路由器最近的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。接收方只需要是一組接口中的一個(gè)即可，如移動(dòng)用戶上網(wǎng)就需要因地理位置的不同，而接入離用戶距離最近的一個(gè)接收站，這樣才可以使移動(dòng)用戶在地理位置上不受太多的限制。任播地址結(jié)構(gòu)如圖5-9所示。圖5-9任播地址結(jié)構(gòu)

3.組播(Multicast)所謂組播是指一個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的單個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)能被特定的多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)接收到。在IPv4中組播地址的最高四位設(shè)為1110。在IPv6網(wǎng)絡(luò)中，組播地址也由特定的前綴來標(biāo)識(shí)，其前8位為1。如圖5-10所示。圖5-10組播地址結(jié)構(gòu)圖5-10中的4位“Flags”可表示為：000T。其中高三位保留，必須初始化成0。T=0表示一個(gè)被IANA永久分配的多點(diǎn)傳送地址；T=1表示一個(gè)臨時(shí)的多點(diǎn)傳送地址。4位Scope是一個(gè)多點(diǎn)傳送范圍域，用來限制多點(diǎn)傳送的范圍。表5-7列出了在RFC2373中定義的Scope字段值。表5-7IPv6組播地址Scope分配情況與IPv4不同的是，IPv6中出現(xiàn)了任意點(diǎn)傳送地址，并以多點(diǎn)傳送地址代替了IPv4中的廣播地址。為了便于大家對(duì)IPv6的理解，下面以表格形式對(duì)現(xiàn)在的IPv4與IPv6中的一些關(guān)鍵項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比，參見表5-8。表5-8IPv4與IPv6比對(duì)表5.4.4IPv6與IPv4的區(qū)別在IPv6的設(shè)計(jì)過程中除了一勞永逸地解決地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其他問題。IPv6的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：擴(kuò)大地址空間、提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量、改善服務(wù)質(zhì)量(QoS)、安全性有更好的保證、支持即插即用和移動(dòng)性、更好地實(shí)現(xiàn)多播功能。

IPv6具有如下特點(diǎn)：

(1)

IPv6地址長度為128bit，地址空間增大了296倍。

(2)靈活的IP報(bào)文頭部格式。使用一系列固定格式的擴(kuò)展頭部取代了IPv4中可變長度的選項(xiàng)字段。IPv6中選項(xiàng)部分的出現(xiàn)方式也有所變化，使路由器可以簡(jiǎn)單路過選項(xiàng)而不做任何處理，加快了報(bào)文處理速度。

(3)

IPv6簡(jiǎn)化了報(bào)文頭部格式，字段只有7個(gè)，加快報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，提高了吞吐量。

(4)提高安全性。身份認(rèn)證和隱私權(quán)是IPv6的關(guān)鍵特性。

(5)支持更多的服務(wù)類型。

(6)允許協(xié)議繼續(xù)演變，增加新的功能，使之適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展。本章小結(jié)

本章從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的ISO/OSI/RM和TCP/IP基本模型結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層的功能、特征、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，IPv4地址和IPv6地址作了概述；介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第三層概念及分類、功能、應(yīng)用等基本知識(shí)，以及兩種標(biāo)準(zhǔn)模型的區(qū)別和聯(lián)系。通過學(xué)習(xí)，要求熟悉和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的ISO/OSI/RM和TCP/IP基本模型結(jié)構(gòu)，了解網(wǎng)絡(luò)層與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的基本概念，IP地址及子網(wǎng)編址的基本方法，IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇的概念，路由器與第三層交換的基本工作原理，Internet控制報(bào)文協(xié)議與組管理協(xié)議，擁塞控制，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同模型層的工作特點(diǎn)、組成分類、應(yīng)用領(lǐng)域等相關(guān)應(yīng)用技能。結(jié)合各層的優(yōu)缺點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最新發(fā)展趨勢(shì)，掌握利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)在對(duì)應(yīng)層的應(yīng)用和工程實(shí)踐技能，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。習(xí)

題

一、名詞解釋

IP地址MAC地址CDIRVSLM超網(wǎng)

二、填空題

1.?IP協(xié)議的兩大主要功能是

和

。

2.總的來說，IP地址有5類，分別是

、

、

、

、

。其中

在因特網(wǎng)中應(yīng)用最多，局域網(wǎng)中應(yīng)用的IP地址通常都在

中。而

和

則不是用來分配給計(jì)算機(jī)的，是用于保留和特殊用途。

地址可連接的計(jì)算機(jī)數(shù)最多，而

地址數(shù)最多，它最多可連接

臺(tái)主機(jī)。

3.?A類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為

，B類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為

，C類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼為

。

4.?IP地址由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分組成，其中網(wǎng)絡(luò)號(hào)表示

，主機(jī)號(hào)表示

。

5.?IPv4由

位二進(jìn)制數(shù)組成，分成

段，中間用

隔開。IPv6由

位二進(jìn)制數(shù)組成。三、選擇題

1.以下IP地址中，屬于B類地址的是()。

A.?112.213.212.213 B.?210.123.123.112

C.?37.125.25.23 D.?157.26.215.25

2.某單位擁有一個(gè)C類IP地址。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求，管理員需要對(duì)該C類地址劃分子網(wǎng)，并且要求每個(gè)子網(wǎng)所能容納的最大主機(jī)數(shù)為16。如果想要得到最多的子網(wǎng)數(shù)量，子網(wǎng)掩碼應(yīng)為()。

A.?255.255.255.240 B.?255.255.255.192

C.?255.255.255.248 D.?255.255.255.224

3.假如有一組C類地址為192.168.8.0～192.168.16.0，如果用CIDR將這組地址聚合在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)地址和子網(wǎng)掩碼應(yīng)為()。

A.?192.168.8.0/20 B.?192.168.8.0/21

C.?192.168.8.0/24 D.?192.168.8.15/24

4.一個(gè)局域網(wǎng)中某臺(tái)主機(jī)的IP地址為192.168.160.13，使用22位作為網(wǎng)絡(luò)地址，那么該局域網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為()。

A.?255.255.255.0 B.?255.255.248.0

C.?255.255.252.0 D.?255.255.0.0

5.有20個(gè)IP地址，如果動(dòng)態(tài)分配，它們最多允許(