2018/3/31 简中国神游我8大年 第3章主要内容回顾 3.1使用点对点信道的数据链路层 计算机网络（第7版） 3.2点对点协议PPP 3.3使用广播信道的数据链路层 3.4扩展的以太网 3.5高速以太网 第4章网络层(1) 中国科学技术大学曾凡平 111 1 11,a8 21 第4章网络层(1) 本章最重要的内容 4.1网络层提供的两种服务 (1)虚拟互连网络的概念 4.2网际协议P (2)P地址与物理地址的关系 4.2.1虚拟互连网络 4.2.2分类的P地址 (3)传统的分类的P地址（包括子网掩码）和无 4.2.3P地址与硬件地址 4.2.4地址解析协议ARP 分类域间路由选择CIDR 4.2.5P数据报的格式 (4)路由选择协议的工作原理 4.2.6P层转发分组的流程 4.3划分子网和构造超网 4.3.1划分子网 4.3.2使用子网时分组的转发 4.3.3无分类编址CDR(构造超网) 11me 3 |11g 4.1网络层提供的两种服务 一种观点：让网络负责可靠交付 ·网络层向运输层提供服务，屏蔽数据链路 层的差异，实现端到端的通信。 ·这种观点认为，应借助于电信网的成功经 ·在计算机网络领域，网络层应该向运输层 验，让网络负责可靠交付，计算机网络应 提供怎样的服务(“面向连接”还是“无 模仿电信网络，使用面向连接的通信方式。 连接”)曾引起了长期的争论。 ·通信之前先建立虚电路(Virtual Circuit), ·争论焦点的实质就是：在计算机通信中， 以保证双方通信所需的一切网络资源。 可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端 ·如果再使用可靠传输的网络协议，就可使 系统？ 所发送的分组无差错按序到达终点，不丢 失、不重复。 s1 11,型 1
2018/3/31 1 计算机网络 (第 7 版) 第 4 章 网络层(1) 中国科学技术大学 曾凡平 第 3 章 主要内容回顾 3.1 使用点对点信道的数据链路层 3.2 点对点协议 PPP 3.3 使用广播信道的数据链路层 3.4 扩展的以太网 3.5 高速以太网 4.网络层 2 第 4 章 网络层(1) 4.1 网络层提供的两种服务 4.2 网际协议 IP 4.2.1 虚拟互连网络 4.2.2 分类的 IP 地址 4.2.3 IP 地址与硬件地址 4.2.4 地址解析协议ARP 4.2.5 IP 数据报的格式 4.2.6 IP 层转发分组的流程 4.3 划分子网和构造超网 4.3.1 划分子网 4.3.2 使用子网时分组的转发 4.3.3 无分类编址 CIDR（构造超网） 4.网络层 3 本章最重要的内容 (1) 虚拟互连网络的概念 (2) IP 地址与物理地址的关系 (3) 传统的分类的 IP 地址（包括子网掩码）和无 分类域间路由选择 CIDR (4) 路由选择协议的工作原理 4.网络层 4 4.1 网络层提供的两种服务 • 网络层向运输层提供服务，屏蔽数据链路 层的差异，实现端到端的通信。 • 在计算机网络领域，网络层应该向运输层 提供怎样的服务（“面向连接”还是“无 连接”）曾引起了长期的争论。 • 争论焦点的实质就是：在计算机通信中， 可靠交付应当由谁来负责？是网络还是端 系统？ 4.网络层 5 一种观点：让网络负责可靠交付 • 这种观点认为，应借助于电信网的成功经 验，让网络负责可靠交付，计算机网络应 模仿电信网络，使用面向连接的通信方式。 • 通信之前先建立虚电路 (Virtual Circuit)， 以保证双方通信所需的一切网络资源。 • 如果再使用可靠传输的网络协议，就可使 所发送的分组无差错按序到达终点，不丢 失、不重复。 4.网络层 6
2018/3/31 虚电路服务 虚电路是逻辑连接 ·虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分 组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式 传送，而并不是真正建立了一条物理连接。 应用 应用甚 ·请注意，电路交换的电话通信是先建立了 五 暖 一条真正的连接。 致据路员 数据链路层 物理 虚电路 ·因此分组交换的虚连接和电路交换的连接 物星 只是类似，但并不完全一样。 H:发送给H2的所有分组都沿着同一条虚电路传送 11,网08 71 11 Rag s1 另一种观点：网络提供数据报服务 尽最大努力交付 ·互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 ·由于传输网络不提供瑞到端的可靠传输服务，这就 ·网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最 使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低 大努力交付的数据报服务。 廉（与电信网的交换机相比较）。 ·如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是 ·网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分 可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠 组（即P数据报）独立发送，与其前后的分组 交付（包括差错处理、流量控制等）。 无关（不进行编号）。 ·采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低。 ·网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组 运行方式灵活，能够适应多种应用。 可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终 点)，当然也不保证分组传送的时限。 ·互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采 用这种设计思路的正确性。 。11 111g o:1 数据报服务 虚电路服务与数据报服务的对比 对比的方面 虚电略服务 数据报爆务 思磨 可靠通箱应当由同塔来绿证可毒通值应当由用户主机本保证 连辣的魔立 必须有 不得要 终点地址 仅在蓬换建立睛段使用，等 个分量使用的痘电号 每个分姐每南线点的光整地址 要失 分姐神漫 明于同一条意电略的分超均 按青一略由雄行转爱 每个分组数立选操嘴由进行装漫 当植点出故弹时 所有通过出敏牵的的点的虚 H1发送给H2的分组可能沿着不同路径传送 电路均不能工作 也福绕分 分想的顺序 总是按发进原序到达终点 到达线点时怀一克接漫邀序 可以由同修贵贵，也可以由 由用户主机贵贵 2
2018/3/31 2 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 虚电路服务 H1 H2 虚电路 H1 发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送 4.网络层 7 虚电路是逻辑连接 • 虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，分 组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式 传送，而并不是真正建立了一条物理连接。 • 请注意，电路交换的电话通信是先建立了 一条真正的连接。 • 因此分组交换的虚连接和电路交换的连接 只是类似，但并不完全一样。 4.网络层 8 另一种观点：网络提供数据报服务 • 互联网的先驱者提出了一种崭新的网络设计思路。 • 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最 大努力交付的数据报服务。 • 网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分 组（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组 无关（不进行编号）。 • 网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组 可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终 点），当然也不保证分组传送的时限。 4.网络层 9 尽最大努力交付 • 由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就 使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低 廉（与电信网的交换机相比较）。 • 如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是 可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠 交付（包括差错处理、流量控制等） 。 • 采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低， 运行方式灵活，能够适应多种应用。 • 互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采 用这种设计思路的正确性。 4.网络层 10 数据报服务 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层 运输层 网络层 数据链路层 物理层 H1 H2 IP 数据报 丢失 H1 发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送 4.网络层 11 对比的方面 虚电路服务 数据报服务 思路 可靠通信应当由网络来保证 可靠通信应当由用户主机来保证 连接的建立 必须有 不需要 终点地址 仅在连接建立阶段使用，每 个分组使用短的虚电路号 每个分组都有终点的完整地址 分组的转发 属于同一条虚电路的分组均 按照同一路由进行转发 每个分组独立选择路由进行转发 当结点出故障时 所有通过出故障的结点的虚 电路均不能工作 出故障的结点可能会丢失分组， 一些路由可能会发生变化 分组的顺序 总是按发送顺序到达终点 到达终点时不一定按发送顺序 端到端的差错处 理和流量控制 可以由网络负责，也可以由 用户主机负责 由用户主机负责 虚电路服务与数据报服务的对比 4.网络层 12
2018/3/31 4.2网际协议P 4.2网际协议P ·4.2.1虚拟互连网络 ·网际协议P是TCPP体系中两个最主要的协议之 ·4.2.2分类的P地址 ·4.2.3P地址与硬件地址 ·与P协议配套使用的还有三个协议： ·地址解析协议ARP ·4.2.4地址解析协议ARP (Address Resolution Protocol) ·4.2.5P数据报的格式 ·网际控制报文协议ICMP ·4.2.6P层转发分组的流程 (Internet Control Message Protocol) ·网际组管理协议GMP (Intemet Group Management Protocol) 11,网08 11 111网a9 ,1 网际层的P协议及配套协议 4.2.1虚拟互连网络 ·将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决，如： 应用层 各种应用层协议 ·不同的寻址方案 (HTTP,FTP,SMTP等) ·不同的最大分组长度 运输层 TCP,UDP ·不同的网铬接入机制 ICMP IGMP ·不同的超时控制 网络展 如何将异构的网络 (网际层) 8 ·不同的差错恢复方法 ARP ·不同的状态报告方法 互相连接起来？ 网络接口层 与各种网络接口 ·不同的路由选择技术 ·不同的用户接入控制 物理硬件 ·不同的服务（面向连接服务和无连接服务） ·不同的管理与控制方式等 |1,mg s,1 111g 6:1 使用一些中间设备进行互连 网络互连使用路由器 ·将网络互相连接起来要使用一些中间设备。 ·当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为 网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而 ·中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 这仍然是一个网络。 ·有以下五种不同的中间设备： ·网关由于比较复杂，目前使用得较少。 ·物理层中继系统：转发器(repeater))。 ·网络互连都是指用路由器进行网络互连和路由选 ·数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 择。 ·网络层中继系统：路由器(route)。 ·由于历史的原因，许多有关TCPP的文献将网 络层使用的路由器称为网关。 ·网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。 ·网络层以上的中继系统：网关(gateway). ”1 3
2018/3/31 3 4.2 网际协议 IP • 4.2.1 虚拟互连网络 • 4.2.2 分类的 IP 地址 • 4.2.3 IP 地址与硬件地址 • 4.2.4 地址解析协议 ARP • 4.2.5 IP 数据报的格式 • 4.2.6 IP 层转发分组的流程 4.网络层 13 4.2 网际协议 IP • 网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之 一。 • 与 IP 协议配套使用的还有三个协议： • 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) • 网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) • 网际组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol) 4.网络层 14 网际层的 IP 协议及配套协议 各种应用层协议 网络接口层 (HTTP, FTP, SMTP 等) 物理硬件 运输层 TCP, UDP 应用层 ICMP IP ARP 与各种网络接口 网络层 （网际层） IGMP 4.网络层 15 4.2.1 虚拟互连网络 • 将网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决，如： • 不同的寻址方案 • 不同的最大分组长度 • 不同的网络接入机制 • 不同的超时控制 • 不同的差错恢复方法 • 不同的状态报告方法 • 不同的路由选择技术 • 不同的用户接入控制 • 不同的服务（面向连接服务和无连接服务） • 不同的管理与控制方式等 如何将异构的网络 互相连接起来？ 4.网络层 16 使用一些中间设备进行互连 • 将网络互相连接起来要使用一些中间设备。 • 中间设备又称为中间系统或中继 (relay)系统。 • 有以下五种不同的中间设备： • 物理层中继系统：转发器 (repeater)。 • 数据链路层中继系统：网桥 或 桥接器 (bridge)。 • 网络层中继系统：路由器 (router)。 • 网桥和路由器的混合物：桥路器 (brouter)。 • 网络层以上的中继系统：网关 (gateway)。 4.网络层 17 网络互连使用路由器 • 当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为 网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而 这仍然是一个网络。 • 网关由于比较复杂，目前使用得较少。 • 网络互连都是指用路由器进行网络互连和路由选 择。 • 由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网 络层使用的路由器称为网关。 4.网络层 18
2018/3/31 互连网络与虚拟互连网络 虚拟互连网络的意义 由■ ·所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思 就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观 存在的，但是我们利用P协议就可以使这些性能客 异的网路从用户看起来好像是一个统一的网络。 虚拟互连网络 ·使用IP协议的虚拟互连网络可简称为P网。 (互联開》 ·使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进 行通信时：就好像在一个网络上通信一样，而看不 见互连的各具体的网络异构细节。 ·如果在这种覆盖全球的P网的上层使用运输层协议 (TCP协议或UDP协议)，那么就是现在的互联网 ()互连网铬 ()虚拟互连网络 (Internet)。 1P网的振念 11:网08 911 2011 分组在互联网中的传送 从网络层看P数据报的传送 ·如果我们只从网络层考虑问题，那么P数据报 1 1 就可以想象是在网络层中传送。 主机■ P指 可以由 种男 绿 构同 互连组 主机 五11 111g 2 4.2.2分类的P地址 1.P地址及其表示方法 ·在TCP/P体系中，P地址是一个最基本的概念。 ·我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网 ·本部分重点学习： 络。 ·L.P地址及其表示方法 ·P地址就是给每个连接在互联网上的主机（或 ·2.常用的三种类别的P地址 路由器)分配一个在全世界范围是唯一的32位 的标识符。 ·P地址现在由互联网名字和数字分配机构 ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。 1, ”11 1,塑 4
2018/3/31 4 互连网络与虚拟互连网络 网络 网络 网络 网络 网络 (a) 互连网络 路由器 (b) 虚拟互连网络 虚拟互连网络 （互联网） IP 网的概念 4.网络层 19 虚拟互连网络的意义 • 所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思 就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观 存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各 异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。 • 使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。 • 使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进 行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不 见互连的各具体的网络异构细节。 • 如果在这种覆盖全球的 IP 网的上层使用运输层协议 （TCP 协议或UDP协议），那么就是现在的互联网 (Internet)。 4.网络层 20 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 主机 H1 主机 H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3 H1 R5 H2 R4 间接交付 间接交付 间接交付 间接交付 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 3 2 2 1 1 分组在互联网中的传送 互联网 可以由 多种异 构网络 互连组 成。 4.网络层 21 从网络层看 IP 数据报的传送 • 如果我们只从网络层考虑问题，那么 IP 数据报 就可以想象是在网络层中传送。 网络层 网络层 网络层 网络层 网络层 网络层 网络层 IP 数据报 H1 R1 R2 R3 R4 R5 H2 4.网络层 22 4.2.2 分类的 IP 地址 • 在 TCP/IP 体系中，IP 地址是一个最基本的概念。 • 本部分重点学习： • 1. IP 地址及其表示方法 • 2. 常用的三种类别的 IP 地址 4.网络层 23 1. IP 地址及其表示方法 • 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网 络。 • IP 地址就是给每个连接在互联网上的主机（或 路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位 的标识符。 • IP 地址现在由互 联网名字和 数字分配机构 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。 4.网络层 24
2018/3/31 P地址的编址方法的演化 分类P地址 ·分类的P地址。这是最基本的编址方法，在 ·将P地址划分为若干个固定类。 1981年就通过了相应的标准协议。 ·每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中 ·子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进。 一个字段是网络号net-id,它标志主机（或路由 其标准[RFC950]在1985年通过. 器)所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 ·构成超网。这是比较新的无分类编址方法。 host-id,它标志该主机（或路由器）。 1993年提出后很快就得到推广应用。 ·主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必 须是唯一的。 ·由此可见，一个P地址在整个互联网范围内是 唯一的。 11:网0是 511 11 Rag 2地11 分类P地址 各类P地址的网络号字段和主机号字段 ·这种两级的IP地址结构如下： A地址 g位 24位 网络号 主机号 地址 10 拉位 net-id 16位 16量 ·这种两级的P地址可以记为： c类地址上10 P地址=《，)4 D类地址1110： 事漫地址 =代表“定义为 E美地址1111 保闻为李后使用 |1,mg ”,1 |11ag 各类P地址的网络号字段和主机号字段 各类P地址的网络号字段和主机号字段 A类地址D A类地址 net-id host-id host-id 8位 24位 8位 24位 8类地址 10 host-id 16位 6设 host-id 16位 C类地 110 c类地址 h10 D类地址110四 意细墙址□ D摸地址1110 盒编编址 A类地址的网，号字段net-id为1字节 B跳地址的网鳍号字段net-id为2字节 E类地址111 保前为今后使用 E樊地址111 保面为今后使用 1,a9 11 1,网起 5
2018/3/31 5 IP 地址的编址方法的演化 • 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。 • 子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进， 其标准 [RFC 950] 在 1985 年通过。 • 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。 1993 年提出后很快就得到推广应用。 4.网络层 25 分类 IP 地址 • 将IP地址划分为若干个固定类。 • 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中 一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由 器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 • 主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必 须是唯一的。 • 由此可见，一个 IP 地址在整个互联网范围内是 唯一的。 4.网络层 26 分类 IP 地址 • 这种两级的 IP 地址结构如下： • 这种两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 ::= { , } (4-1) ::= 代表“定义为” 32 位 网络号 主机号 4.网络层 27 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 4.网络层 28 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节 4.网络层 29 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节 4.网络层 30
2018/3/31 各类P地址的网络号字段和主机号字段 各类P地址的网络号字段和主机号字段 A类地址 A类地址 nost-id 24位 24位 B类地址 0 16位 16位 C类地址 110 110 net-id host-id host-id 24位 位 8位 D类地址 11101 虚量地址 D美地址110 富量墙址 C类地址的网，号字段net-id为3字节 A樊地址的主凯号字段host-d为3字节 E提地址 111 保围为今后使用 E地址1111 保间为◆厨使用 拉，1 各类P地址的网络号字段和主机号字段 各类P地址的网络号字段和主机号字段 A类地址 A类地址 d 位 24位 位 24位 B类地址 net-id net-id 16位 16位 16位 16位 c粪地址 110 110 net 24位 24位 D黄地址110 D类地 101 B类地址的主机号字段ho5t-d为2字节 c樊地址的主机号字段ho5t-id为1字节 E类地世 2111 保面为今后使用 E地世1111 保间为◆后使用 |1,g 各类P地址的网络号字段和主机号字段 各类P地址的网络号字段和主机号字段 A类地址 A类地址 6 net-id. host-id host-id 8位 24位 8位 24位 B类地址 10 B类地址 10 -net-id net-id- boct id D美地址是多鞭地址 E类地址保国为今后使用 C类地址 c类地地 2 6 net-id 24位 D操地址110】 多细地址 D类地址11101 多舞地址 E类地址1111 保商为◆后使用 E类地世1111 保商为今后使用 1,m想 1,起 6
2018/3/31 6 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节 4.网络层 31 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节 4.网络层 32 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节 4.网络层 33 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节 4.网络层 34 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 D 类地址是多播地址 4.网络层 35 各类 IP 地址的网络号字段和主机号字段 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 A 类地址 0 host-id 16 位 B 类地址 C 类地址 1 1 0 host-id 8 位 D 类地址 1110 多 播 地 址 E 类地址 1111 保 留 为 今 后 使 用 1 0 E 类地址保留为今后使用 4.网络层 36
2018/3/31 点分十进制记法 点分十进制记法举例 等价的 机最中存放的P地址 是32位二进制代码 10000000000010110000001100011111 32位二进制数 点分十进制数 10000001001101000000011000000000 129.52.6.0 每8位为一组 10000000000010110000001100011111 11000000000001010011000000000011 192.5.48.3 将每8位的二进制最 128 11 31 00001010000000100000000000100101 10.2.0.37 黄换为十进制数 10000000000010100000001000000011 128.10.2.3 果用点分十进制记法 则进一步提高可读性 128.11.3.31 10000000100000001111111100000000 128.128.255.0 11:网98 ”11 11 Rag 培，1 2.常用的三种类别的P地址 一般不使用的特殊的P地址 IP地址的指派范圈 网络号 主机号 源地址目的地址 使用 使用 代表的意思 最大可指派 第一个可 最后一个可 指派的 指派的 每个网络中 0 0 可以 在本网储上的本主机（见 类别 不可 的网络数 网络号 同络号 最大主机数 6.6节DHCP协议) 0 host-id 可以 不可 在本网储上的某台主机 A 126(22-2) 1 126 16777214 host-id 只在本网墙上进行广播 B 1638324-10 128.1 191.255 65534 坐1 鱼1 不可 可以 (各路由额均不发) 2097151(24-1 192.0.1 223.255.255 254 net-id 全1 不可 可以 对net-d上的所南主机进 127 非全0或金 1的任何数 可以 可以 用作本地软件环回测试之 |1,mg ”:1 |11ae o:1 P地址的一些重要特点 P地址的一些重要特点 ·()P地址是一种分等级的地址结构。分两个等 ·(2)实际上P地址是标志一个主机（或路由器） 级的好处是： 和一条链路的接口。 ·第一，P地址管理机构在分配P地址时只分配网络 ·当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须 号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分 同时具有两个相应的P地址，其网络号net-id必须 配。这样就方便了P地址的管理 是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed ·第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发 host)a 分组（而不考虑日的主机号）·这样就可以使路由表 中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存 ·特巾簧最天少突高落接务终它有 储空间。 此一个路由器至少应当有两个不同的P地址。 知11 7
2018/3/31 7 点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址 是 32 位二进制代码 每 10000000 00001011 00000011 00011111 8 位为一组 采用点分十进制记法 则进一步提高可读性 128.11.3.31 将每 128 11 3 31 8 位的二进制数 转换为十进制数 4.网络层 37 点分十进制记法举例 32 位二进制数 等价的 点分十进制数 10000001 00110100 00000110 00000000 129.52.6.0 11000000 00000101 00110000 00000011 192.5.48.3 00001010 00000010 00000000 00100101 10.2.0.37 10000000 00001010 00000010 00000011 128.10.2.3 10000000 10000000 11111111 00000000 128.128.255.0 4.网络层 38 2. 常用的三种类别的 IP 地址 网络 类别 最大可指派 的网络数 第一个可 指派的 网络号 最后一个可 指派的 网络号 每个网络中 最大主机数 A 126 (27 – 2) 1 126 16777214 B 16383 (214 – 1) 128.1 191.255 65534 C 2097151 (221 – 1) 192.0.1 223.255.255 254 IP 地址的指派范围 4.网络层 39 一般不使用的特殊的 IP 地址 网络号 主机号 源地址 使用 目的地址 使用 代表的意思 0 0 可以 不可 在本网络上的本主机（见 6.6 节 DHCP 协议） 0 host-id 可以 不可 在本网络上的某台主机 host-id 全 1 全 1 不可 可以 只在本网络上进行广播 （各路由器均不转发） net-id 全 1 不可 可以 对 net-id 上的所有主机进 行广播 127 非全 0 或全 1 的任何数 可以 可以 用作本地软件环回测试之 用 4.网络层 40 IP 地址的一些重要特点 • (1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等 级的好处是： • 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络 号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分 配。这样就方便了 IP 地址的管理 • 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发 分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表 中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存 储空间。 4.网络层 41 IP 地址的一些重要特点 • (2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器） 和一条链路的接口。 • 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须 同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须 是不同的。这种主机称为多归属主机 (multihomed host)。 • 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才 能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因 此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 4.网络层 42
2018/3/31 P地址的一些重要特点 互联网中的P地址 ·(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍 为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络 222.1.1.1 222112 222.113 号net-id。 ·(4)所有分配到网络号net-id的网络，无论是范 22 9222.114 制很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的 22215.1 22216.1 221 广域网，都是平等的。 222.13.3 %2216. 222.121 LAN 22212 2221.52 4222.15 222.13.1 M2221.4.R民2 22.162 125 222.122 221.32 222.1.42 222141 22212.4222.123 在同一个局城网上的主机或路由疆的 在同一个局域网上的主机或路由最的 P地址中的网络号必须是一样的。 P地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是IP地址中的net-id 图中的网络号就是P地址中的netd, 22211122211.2 2221.1.3 222111222112 222.11.3 LAN, 22211. 9222.114 22211 9222.1.14 222151 222.13 22216.1 22.13 222151 02221.6.1 222.1.33 N22216 LAN 222121 222133 %2221.6 LAN 222.121 2215.2 22215 22211 22.1.52 422215 22212 222162 222162 222.1.3.1 2214是是22125 222122 2221.3.1 22214是22125 222.12.2 222132 222142 22214.1 22132 222.142 2221.41 采网 Y222124222123 222.12.4222.123 在同一个局域网上的主机或路由器的 互联网中的P地址 P地址中的网铬号必须是一样的。 图中的网络号就是IP地址中的net-d. 2221.11 222112222113 222111222.112 222.11.3 鸟2 9222.11.4 R 222 在同一个局域网上的主机或路由最的 222.13.3 22213 22215y 02221.6.1 121 P地址中的网络号必须是一样的。 2221.6 LAN 222.121 图中的网培号就是IP地址中的net-d, 1 222152 2215 22212 222162 222 122 22213.1 N2221.4.R2 222125 222.122 221.32 222142 222.141 2221.32 2221.42 222141 8 222.1.2.4222.1.23 22212.4222.123 限周 8
2018/3/31 8 IP 地址的一些重要特点 • (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍 为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络 号 net-id。 • (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范 围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的 广域网，都是平等的。 4.网络层 43 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 4.网络层 44 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id 4.网络层 45 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id。 4.网络层 46 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id。 4.网络层 47 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id。 4.网络层 48
2018/3/31 路由最总是具有两个或两个以上的P地址。 路由最总是具有两个或两个以上的P地址. 路由器的每一个接口都有一个 略由器的每一个接口都有一个 不同网络号的P地址。 不同网络号的P地址。 222.11.1☐22211.22221.1.3 222.1.11222.11.2222.1.13 22211 9222.114 2223 9222114 LAN 222.1.3.3 222151. 2221.6.1 22213 22213.3 22215.1 22216.1 221 222.16. 222.12.1 LAN, %2216 222.121 LAN 2221.5.2 22215 222.1.2 22.162 》 22212 2221.52 5222.15 222162 22213.1 N,22214.B2 125 222.1.2.2 22213 22214.B 22225 222.122 22.1.32 222142 222.141 221.32 222.1.42 22214 222.1.2.4222.1.2.3 22212.4222.123 011 两个路由器直夔相连的接口处，可指明也可不指明P地 路由最总是具有两个或两个以上的P地址。 址。如指明P地址，则这一段连线就构成了一种只包含 路由服的每一个接口都有一个 一段线略的特森“网络”。现在常不指明P地址。 不同网络号的P地址。 22211122211222211.3 222111 22211.2 222.11.3 22211 9222.114 22211 9222.1.14 222151 22216.1 222151 02221.6.1 2221.3.3 2221 N,22215 LAN 222.1.2.1 2221.3.3 22.13 2221.6 LAN 22212.1 M22215 22212 422215. 22212 222152 222162 22.1.52 222162 222.13.1 :2214125 222.1.22 22213.1 2221422125 222.12.2 222132 222142 222.14.1 B 222.132 222.142 2221.41 222.1.2.4222.123 22212.422212.3 |11ag 4.2.3P地址与硬件地址 4.2.3P地址与硬件地址 ·P地址与硬件地址是不同的地址。 ·从层次的角度看， 首部应用晨数提 ·硬件地址（或物理地址）是数据链路层和物理层使用 P地址 TCP报文 网络层及以上 的地址。 使用P地址 首都 ·P地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻 件地址 辑地址（称P地址是逻辑地址是因为P地址是用软 P数据报 件实现的)。 首都 MAC颜 能路痕及以下 地址放在P数报的 使用硬件地址 餐。而件地址放 在MAC的首部， P地址与硬件地址的区别 9
2018/3/31 9 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。 4.网络层 49 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。 4.网络层 50 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。 4.网络层 51 互联网中的 IP 地址 B 222.1.1. 222.1.1.1 222.1.1.2 222.1.1.3 222.1.1.4 R1 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.2.1 222.1.2.4 222.1.2.3 222.1.2. 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.5.2 222.1.6.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.3 222.1.3.2 222.1.3.1 R3 R2 222.1.3. LAN3 N3 N2 222.1.4. 222.1.5. 222.1.6. N1 LAN2 LAN1 互联网 两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地 址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含 一段线路的特殊“网络” 。现在常不指明 IP 地址。 4.网络层 52 4.2.3 IP 地址与硬件地址 • IP 地址与硬件地址是不同的地址。 • 从层次的角度看， • 硬件地址（或物理地址）是数据链路层和物理层使用 的地址。 • IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻 辑地址（称 IP 地址是逻辑地址是因为 IP 地址是用软 件实现的）。 4.网络层 53 4.2.3 IP 地址与硬件地址 TCP 报文 IP 数据报 MAC 帧 首部 应用层数据 首部 首部 尾部 链路层及以下 使用硬件地址 硬件地址 网络层及以上 使用 IP 地址 IP 地址 IP 地址与硬件地址的区别 IP 地址放在 IP 数据报的 首部，而硬件地址则放 在 MAC 帧的首部。 4.网络层 54
2018/3/31 主机 从协议栈的层次上看数据的流动 主机H P:A为件 HA HA HA.HA. HA. 查纯哪由表 旋找腐由表 机H 机H HA 通信的路径 →经过R爱)>再经过R转发H2 IP层上的， 从HAHA→ 从HA司HA→ 从HA,同HA MAC峡 MAC铺 11:网0是 511 11 Rag 地11 主 从虚拟的P层上看P数据报的流动主机H: 在链路上看MAC顿的流动 主机 由 HA,HA HA 生机H 生机 由 P.P. IP: B之 小P悬上的互联网 P层上的互联网 HA HA 从HA:国HA→ 从HAHA→ 从HAA→ 从HAHA L从HA:国HA→ 从HA,HA户 MAC MAC铺 MAc铺 MAC MAC敏 MAC铺 在P层抽象的互联网上只能看到P数据报。 图中的P,→P2表示从源地址1P1到目的地址P2。 路由器只根据目的站的P地址的网络号进行路由选择。 两个路由爵的P她址并不出现在P数据报的首部中。 生机 主机风 IP. -IP: 台 由● P层上的互联同 P层上的互联网 HA HA, 从HA,HA户 从HAHA→ 从HAHA→ 从HA司HA◆ 从HA,HA→ 从HAHA→ MAC MAC鳞 MAc铺 MAC铺 MAC 1 10
2018/3/31 10 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址 路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网 局域网 局域网 通信的路径： H1→经过 R1 转发→再经过 R2 转发→H2 查找路由表 查找路由表 4.网络层 55 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP 数据报 从协议栈的层次上看数据的流动 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址 路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网 局域网 局域网 4.网络层 56 从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的流动 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址 路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网 局域网 局域网 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP 数据报 4.网络层 57 在链路上看 MAC 帧的流动 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 HA 为硬件地址 路由器R2 HA2 IP1 IP2 局域网 局域网 局域网 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP 数据报 4.网络层 58 在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报。 图中的 IP1 → IP2 表示从源地址 IP1 到目的地址 IP2 。 两个路由器的 IP 地址并不出现在 IP 数据报的首部中。 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP 数据报 4.网络层 59 路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择。 IP1 HA1 HA3 HA4 HA5 HA6 HA2 IP6 主机 H1 主机 H2 路由器R1 IP 层上的互联网 MAC 帧 IP2 IP4 IP3 IP5 路由器R2 从 HA1 到 HA3 从 HA4 到 HA5 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 MAC 帧 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP1 → IP2 IP 数据报 4.网络层 60
