第4章 網(wǎng)絡(luò)層1.ppt

1、第4章 網(wǎng)絡(luò)層,IP 地址,我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP 地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是唯一的 32 位的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識。是網(wǎng)絡(luò)層地址，用于路由器尋址。是邏輯地址。 IP 地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進(jìn)行分配,網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),路由器,路由器,每個(gè)分組的首部都有 IP 地址信息,網(wǎng)絡(luò),路由器,根據(jù)目的 IP 地址 查找路由表 查出下一跳路由器的地址,根據(jù)目的 IP 地址 查找路由表 查出下一跳路由器的地址,網(wǎng)絡(luò),路由器,IP

2、V4版本IP地址表示： 32位二進(jìn)制記法，8位一組。 點(diǎn)分十進(jìn)制記法。,IP地址表示方法,例如？,IP地址的構(gòu)成,IP地址的組成： 網(wǎng) 絡(luò) 號(net-id)：用來標(biāo)識一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)； 主 機(jī) 號(host-id)：用來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備；,193.4.12.0,10.0.0.0,193.4.12.1,193.4.12.3,193.4.12.2,10.0.0.3,10.0.0.1,10.0.0.2,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP 地址分類,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 類地址

3、,1 1 1 0,多 播 地 址,E 類地址,保 留 為 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 1,0,1,A 類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段 net-id 為 1 字節(jié),IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,0,A 類地址,host-id 1

4、6 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 1,0,1,B 類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段 net-id 為 2 字節(jié),IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 1,0,1,C 類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段 net-id 為 3 字節(jié),IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段

5、和主機(jī)號字段,net-id 24 bit,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 1,0,1,A 類地址的主機(jī)號字段 host-id 為 3 字節(jié),IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 類地址,1 1 1 0,多 播

6、 地 址,E 類地址,保 留 為 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,B 類地址的主機(jī)號字段 host-id 為 2 字節(jié),IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 位,net-id 8 位,IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 1,0,1,C 類地址的主機(jī)號字段 host-id 為 1 字節(jié),net-id 24 位,host-id 24 位,net-i

7、d 16 bit,net-id 8 位,IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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 1,0,1,D 類地址是多播地址,net-id 24 位,host-id 24 位,net-id 16 bit,net-id 8 位,IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段,0,A 類地址,host-id 16 位,B 類地址,C 類地址,0,1,1,D 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

8、,0,1,E 類地址保留為今后使用,各類IP地址范圍總結(jié)如下：,A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 127,B 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 128 191,C 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 192 223,E 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 240 255,D 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 224 239,如何判別IP地址的類別？ 從IP地址的最高8位進(jìn)行判別，如下表所示。,每類網(wǎng)絡(luò)的地址分配情況,IP的各種類別的地址所擁有

9、的地址數(shù)目的比例如下圖所示。,特殊地址,IP地址空間中的某些地址已經(jīng)為特殊目的而保留，而且通常并不允許作為主機(jī)地址。如表所示，這些保留地址的規(guī)則如下,特殊地址(單播,廣播,組播),單播：是指設(shè)備與設(shè)備之間點(diǎn)對點(diǎn)的通信。單播通信時(shí)所用的IP地址是確定的某臺的IP地址。 廣播：是某一臺設(shè)備對全網(wǎng)段的所有結(jié)點(diǎn)的一種通信模式。 組播：是一臺設(shè)備對多臺特定設(shè)備的通信模式。,私有地址,私用地址不需要注冊，僅用于局域網(wǎng)內(nèi)部，該地址在局域網(wǎng)內(nèi)部是惟一的。 專用地址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(bào)一律不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的公用地址不足時(shí)，可以通過網(wǎng)絡(luò)地址翻譯

10、（NAT），利用少量的公用地址把大量的配有私用地址的機(jī)器連接到公用網(wǎng)上。,RFC1918定義的專用IP地址： 10.0.0.0 10.255.255.255 172.16.0.0 172.31.255.255 192.168.0.0 192.168.255.255,1個(gè)A類地址,16個(gè)連續(xù)的B類地址,256個(gè)連續(xù)的C類地址,特殊的IP地址,判斷一下？126.0.0.0 146.0.1.0 176.10.255.255 255.255.255.255 127.0.0.0,IPv4技術(shù)缺陷,暫時(shí)的解決方法 NAT CIDR,IPv6地址表示方法,RFC2373對IPv6地址空間結(jié)構(gòu)與地址基本表示方

11、法進(jìn)行了定義； IPv6的128位地址 冒號十六進(jìn)制（colon hexadecimal）表示法。 按每16位劃分為一個(gè)位段 每個(gè)位段被轉(zhuǎn)換為一個(gè)4位的十六進(jìn)制數(shù)，并用冒號“:”隔開 8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF,冒號十六進(jìn)制IPv6地址,用二進(jìn)制格式表示128位的一個(gè)IPv6地址： 00100001110110100000000000000000 00000000000000000010111100111011 00000010101010100000000000001111 11111110000010001001110001011010

12、將128位的地址按每16位劃分為8個(gè)位段: 0010000111011010 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000001010101010 0000000000001111 1111111000001000 1001110001011010 將每個(gè)位段轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，并用冒號隔開: 21DA:0000:0000:0000:02AA:000F:FE08:9C5A,根據(jù)前導(dǎo)零壓縮法可以進(jìn)一步簡化為： 21DA:0:0:0:2AA:F:FE08:9C5A 雙冒號表示法(double colon)： 如果幾個(gè)連續(xù)位段的值都為0

13、，那么這些0就可以簡寫為: 前面的結(jié)果可以進(jìn)一步簡化為：21DA:2AA:F:FE08:9C5A 鏈路本地地址：FE80:0:0:0:0:FE:FE9A:4CA2可以簡寫為 FE80:FE:FE9A:4CA2 組播地址： FF02:0:0:0:0:0:0:2 可以簡寫為 FF02:2,IPv6地址表示時(shí)需要注意的幾個(gè)問題,在使用零壓縮法時(shí)，不能把一個(gè)位段內(nèi)部的有效0也壓縮掉。 例如，不能將FF02:30:0:0:0:0:0:5簡寫為FF2:3:5。 :雙冒號在一個(gè)地址中只能出現(xiàn)一次。 例如：地址0:0:0:2AA:12:0:0:0，不能把它表示為:2AA:12:。,IP地址,地址類別,網(wǎng)絡(luò)ID

14、,主機(jī)ID,10.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,A,10.0.0.0,0.2.1.1,B,128.63.0.0,0.0.2.100,C,201.222.5.0,0.0.0.64,C,192.6.141.0,0.0.0.2,B,130.113.0.0,0.0.64.16,不存在的,IP地址分類練習(xí),IP 地址的一些重要特點(diǎn),(1) IP 地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級的好處是： 第一，IP 地址管理機(jī)構(gòu)在分配 IP 地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自

15、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(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號），這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。,IP 地址的一些重要特點(diǎn),(2) 實(shí)際上 IP 地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，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 net-id 必須是不同的。這種主機(jī)稱為多歸屬主機(jī)(multihomed host)。 由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的 IP

16、地址。,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)

17、或路由器的 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。 圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是 IP 地址中的 net-id,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,22

18、2.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,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)號必須是一樣的。 圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是 IP 地址中的 net-id,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222

19、.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,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)號必須是一樣的。 圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是 IP 地址中的 net-id,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2

20、,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,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)號的 IP 地址。,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222

21、.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,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)號的 IP 地址。,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.

22、2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,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)號的 IP 地址。,互聯(lián)網(wǎng)中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222

23、.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互聯(lián)網(wǎng),兩個(gè)路由器直接相連的接口處，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，則這一段連線就構(gòu)成了一種只包含一段線路的特殊“網(wǎng)絡(luò)” 。現(xiàn)在常不

24、指明 IP 地址。,IP 地址與硬件地址,TCP 報(bào)文,IP 數(shù)據(jù)報(bào),MAC 幀,應(yīng)用層數(shù)據(jù),首部,首部,尾部,首部,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,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,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,

25、IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,IP 數(shù)據(jù)報(bào),從協(xié)議棧的層次上看數(shù)據(jù)的流動,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,IP 數(shù)據(jù)報(bào),從虛擬的 IP 層上看 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的流動,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,主

26、機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,硬件地址,路由器 R2,HA2,IP1,IP2,局域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,IP 數(shù)據(jù)報(bào),在鏈路上看 MAC 幀的流動,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,IP 數(shù)據(jù)報(bào),在 IP 層抽象的互聯(lián)網(wǎng)上

27、只能看到 IP 數(shù)據(jù)報(bào) 圖中的 IP1IP2 表示從源地址 IP1 到目的地址 IP2 兩個(gè)路由器的 IP 地址并不出現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部中,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),MAC 幀,IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,MAC 幀,MAC 幀,IP 數(shù)據(jù)報(bào),路由器只根據(jù)目的站的 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)號進(jìn)行路由選擇,IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報(bào),

28、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(bào),IP1,HA1,HA5,HA4,HA3,HA6,HA2,IP6,主機(jī) H1,主機(jī) H2,路由器 R1,IP 層上的互聯(lián)網(wǎng),IP2,IP4,IP3,IP5,路由器 R2,IP 數(shù)據(jù)報(bào),IP層抽象的互聯(lián)網(wǎng)屏蔽了下層很復(fù)雜的細(xì)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(jī)和主機(jī)或主機(jī)和路由器之間的通信,思考,當(dāng)目的主機(jī)與源主機(jī)不在同一個(gè)網(wǎng)段時(shí)，源主機(jī)如何知道將數(shù)據(jù)發(fā)向哪個(gè)路由器？ 主機(jī)或路由器怎樣知道應(yīng)當(dāng)在MAC幀的首部填入什么樣的硬件地址？ 路由器的路由表濕怎樣獲得的？,地址解析,IP 地址,物理

29、地址,ARP,物理地址,IP 地址,RARP,地址解析協(xié)議(ARP, Address Resolution Protocol),1）每一個(gè)主機(jī)都設(shè)有一個(gè) ARP 高速緩存(ARP cache)，里面有所在的局域網(wǎng)上的各主機(jī)和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。 2）當(dāng)主機(jī)A欲向本局域網(wǎng)上的某個(gè)主機(jī) B 發(fā)送 IP 數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，首先檢查ARP高速緩存表；如有，就可查出其對應(yīng)的硬件地址，再將此硬件地址寫入 MAC 幀，然后通過局域網(wǎng)將該 MAC 幀發(fā)往此硬件地址 2）若地址不包含在表中，就向網(wǎng)上發(fā)廣播來尋找。具有該IP地址的目的站用其MAC地址作為響應(yīng)。,所謂地址解析就是將IP地址映射為硬件地址

30、的機(jī)制和過程。IP協(xié)議中的地址解析協(xié)議是 ARP（Address Resolution Protocol）。ARP協(xié)議把IP地址解析成 MAC地址（例如 48 bit的以網(wǎng)地址）。 ARP只能用于具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)。,A,Y,X,B,Z,主機(jī) B 向 A 發(fā)送 ARP 響應(yīng)分組,主機(jī) A 廣播發(fā)送 ARP 請求分組,ARP 請求,ARP 請求,ARP 請求,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,08-00-2B-00-EE-0A,我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主機(jī) 209.0.0.6 的硬件地址,我是 2

31、09.0.0.6 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A,A,Y,X,B,Z,209.0.0.5,209.0.0.6,00-00-C0-15-AD-18,使用 ARP 的四種典型情況,發(fā)送方是主機(jī)，要把IP數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到本網(wǎng)絡(luò)上的另一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用 ARP 找到目的主機(jī)的硬件地址。 發(fā)送方是主機(jī)，要把 IP 數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用 ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)路由器的硬件地址。剩下的工作由這個(gè)路由器來完成。 發(fā)送方是路由器，要把 IP 數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)。這時(shí)用 ARP 找到目的主機(jī)的硬件地址。 發(fā)送方是路由器，要把 IP 數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)

32、。這時(shí)用 ARP 找到本網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)路由器的硬件地址。剩下的工作由這個(gè)路由器來完成。,ARP報(bào)文及其封裝,ARP分組中的數(shù)據(jù)沒有固定格式的首部,1、 ARP的報(bào)文格式,多數(shù)操作系統(tǒng)都內(nèi)置了一個(gè)ARP命令，用于查看、添加和刪除高速緩存區(qū)中的ARP表項(xiàng)。 ARP -a可顯示ARP高速緩存中的所有內(nèi)容 ARP -d刪除ARP高速緩存中的某一項(xiàng)內(nèi)容，如： arp d 172.16.19.11 00-e0-4c-d6-e6-02 ARP -S增加高速緩存中的內(nèi)容。同過這種方式增加的項(xiàng)是靜態(tài)項(xiàng)。如： arp s 172.16.19.33 00-e4-df-dd-e6-02,ARP命令,逆地址解析協(xié)議(RA

33、RP，Reversed ARP),RARP用于將一個(gè)已知的MAC地址映射到IP地址。 RARP要依賴于RARP服務(wù)器，該服務(wù)器中有一張MAC地址與IP地址的映射表 需要查找自己IP地址的站點(diǎn)向網(wǎng)上發(fā)送包含有其MAC地址的RARP廣播，RARP服務(wù)器收到后將該MAC地址翻譯成IP地址予以響應(yīng)。 RARP同樣只能用于具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)。,A,C,我的IP地址 是什么？,MAC: 0800.0020.2C0A IP = ?,我聽到廣播了。 這是你的IP地址,MAC = 0800.0020.2C0A IP = 10.1.0.5,B,RARP Server,應(yīng)用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層,應(yīng)

34、用層 運(yùn)輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層,數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù),H1,H2,IP 數(shù)據(jù)報(bào),丟失,H1 發(fā)送給 H2 的分組可能沿著不同路徑傳送,理解IP協(xié)議,統(tǒng)一的地址表示法IP地址 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表示法IP數(shù)據(jù)報(bào)。使得各種物理網(wǎng)絡(luò)以及各種幀格式的差異性對高層協(xié)議不復(fù)存在。,IP協(xié)議，也稱為網(wǎng)際協(xié)議. IP協(xié)議是一種不可靠的、無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳送服務(wù)協(xié)議。 IP協(xié)議向傳輸層屏蔽了物理網(wǎng)絡(luò)的差異 ；,IP協(xié)議定義了：,IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式,一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。 首部的前一部分是固定長度，共 20 字節(jié)，是所有 IP 數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。 在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。,

35、IP數(shù)據(jù)報(bào),數(shù)據(jù)鏈路層幀,IP數(shù)據(jù)報(bào)被封裝在數(shù)據(jù)鏈路層幀的數(shù)據(jù)區(qū)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸,固 定 部 分,可變 部分,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,首 部,IP 數(shù)據(jù)報(bào),區(qū)分服務(wù),首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度

36、,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,1. IP 數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分中的各字段,區(qū)分服務(wù),首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū)分服務(wù),首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù)

37、 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū)分服務(wù),指示路由器如何處理該數(shù)據(jù)報(bào)； 由4位的服務(wù)類型子域（延遲D、吞吐量T、可靠性R、開銷C）與3位的優(yōu)先級構(gòu)成；最小時(shí)延、最大吞吐量、最高可靠性和最小費(fèi)用。4比特中只能置其中1比特。如果所有4比特均為0，那么就意味著是一般服務(wù)。,區(qū)分服務(wù)占 8 位,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū)分服務(wù),MTU：幀格式中數(shù)據(jù)字段的最大長

38、度,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,服 務(wù)類型,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,標(biāo)志(flag) 占 3 位，目前只有兩位有意義。 標(biāo)志

39、字段的最低位是 MF (More Fragment)。 MF 1 表示后面“還有分片”。MF 0 表示最后一個(gè)分片。 標(biāo)志字段中間的一位是 DF (Dont Fragment) 。 只有當(dāng) DF 0 時(shí)才允許分片。,服 務(wù)類型,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,服 務(wù)類型,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長

40、 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,生存時(shí)間(8 位)記為 TTL (Time To Live) :TTL的初始值由源主機(jī)設(shè)置（通常為2，64，128或256），一旦經(jīng)過一個(gè)處理它的路由器，它的值就減去1。當(dāng)該字段的值為0時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)就被丟棄，并發(fā)送ICMP報(bào)文通知源主機(jī)。這樣可以解決數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中陷入死循環(huán)傳輸?shù)膯栴}。即數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過的路由器數(shù)的最大值。,區(qū) 分 服 務(wù),首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,

41、總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū) 分 服 務(wù),運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,首部,TCP,UDP,ICMP,IGMP,OSPF,數(shù) 據(jù) 部 分,IP 數(shù)據(jù)報(bào),1 - ICMP, 2 - IGMP, 6 - TCP, 17 - UDP, 89 - OSPF,首 部,0,4,8,16,19,24,31,版 本,標(biāo)志,生 存 時(shí) 間,協(xié) 議,標(biāo) 識,總 長 度,片 偏 移,填 充,首 部 檢 驗(yàn) 和,源 地 址,目 的 地 址,可 選 字 段 （長 度 可 變）,位,首部長度,數(shù) 據(jù) 部 分,固 定 部 分,可變 部分,區(qū) 分 服 務(wù),校驗(yàn)和計(jì)算過程,首 部,0,4,8,16,1