1、网络编程技术,网络编程基础：IP地址和路由,网络编程基础：IP地址和路由,主要内容 IP地址的表示 IP地址的分类和范围 IP地址中子网的作用和划分 IP地址的唯一性 网络层数据包的路由过程 域名解析服务,IP地址,IP地址是网络层的IP协议（Internet Protocol）中给每个主机或者设备分配的地址在Internet上，一台主机可能会存在多个IP地址，但一个IP地址能唯一的定位一台主机，即IP地址是唯一的、无重复的,思考题:如果IP地址不唯一,,39.10.10.1,39.10.10.1,两个相同IP的主机访问msn网址，会出现什么结果？,IP地址的表示,这种表示形式一般称为点分十进
2、制形式,11011110101111100110111011100010,11011110. 10111110. 01101110. 11100010,IP地址的表示,11011110 10111110 01101110 11100010,222 . 190 . 110 . 226,202 . 119 . 108 . 53,11001010 01110111 01101100 00110101,IP地址的表示,IP地址的编码组成,分成两部分：网络位和主机位,网络位用于标识一个网络 班级 主机位用来标识一台具体的计算机 具体的某个学生,具有同一个网络位标识的主机能直接通信，不具有相同网络标识的不
3、能直接通信。,01011110 10111110 01101110 11100010,94 . 190 . 110 . 226,网络位,主机位,A类网络范围：0.0.0.0127.255.255.255,IP地址的分类：A类地址,属于哪一类？,A 类,网络标识,主机标识,B 类,网络标识,主机标识,C 类,网络标识,主机标识,1 8 16 24 32,1 8 16 24 32,1 8 16 24 32,0,1 0,1 1 0,IP地址的分类,D类和E类，自行学习,IP地址的分类,网络地址：主机位为全零的地址为网络地址如172.1.2.3，是一个B类地址，所在网络地址为172.1.0.0广播地址
4、：主机位为全一的是该网络的广播地址如172.1.2.3所在网络的广播地址为172.1.255.255,广播地址和网络地址不能分配给任何一台主机. 以127开头的A类网不能分配给任何计算机，代表的是本机网络，127.0.0.1代表本机地址,IP 地址分类,A类地址10.0.0.0 - 10.255.255.255 B类地址172.16.0.0 - 172.31.255.255 C类地址192.168.0.0 -192.168.255.255,局域网可用的IP地址范围为,子网掩码,为什么需要子网掩码,网络管理？广播风暴?,缺省子网掩码：,A类地址：255.0.0.0,B类地址：255.255.0.
5、0,C类地址：255.255.255.0,子网掩码,16,172,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,00000000,10100000,00000000,00000000,00000010,172.16.2.160,255.255.0.0,网络号,MASK: 255.252.0.0,IP: 10.10.10.10,网络标识,主机标识,网络ID：00001010.00001000.00000000.00000000,子网的划分原理：子网掩码,掩码与IP地址与运算,判断是否处于同一子网,网络号：19
6、2.168.2.0 主机号：1,网络号：192.168.2.0 主机号：2,思考题,我们知道一个C类地址最多容纳的主机数是254台节点计算机，如果某个单位有255台机器，要求同时上网（不能用动态分配IP地址，而且几年内计算机数量不会出现大规模增长），如果你是该单位的网管，你如何解决？,思考题,172.0.3.4和172.0.4.51在缺省的情况下属于同一个网段吗？172.0.3.4和172.0.4.51在子网掩码是255.255.255.0时属于同一个网段吗？,IP地址的唯一性,IP地址在Internet上的唯一性由以下措施来保证：IP地址的分配管理IP地址的路由管理,北美地区,ARIN,亚太
7、地区,APNIC,拉丁美洲,LACNIC,欧洲 中东 中亚,RIPE NCC,因特网网络信息中心（InterNIC）,互联网数字分配机构（IANA）,IP地址的分配管理,非洲地区,AfriNIC,IP地址根据各地区的需求和网络规划下发，不会重复分配,各个运营商的国家网网管,中国互联网络信息中心(CNNIC),IP地址的分配管理,国内也是根据各地区的需求和网络规划下发，不会重复分配,各个运营商的省网管,各个运营商的市网管,IP地址的分配管理,用户 电脑,用户名和密码,自动分配的IP地址,各个地市运营商网络,IP地址的分配管理,用户 电脑,固定分配的IP地址,各个地市运营商网络,用户申请使用专线,
8、IP地址的路由管理,运营商网络,用户 电脑,恶意用户使用其他的 IP地址,源地址校验不对，运营商拒绝用户的数据包运营商接入点没有用户IP的路由，该IP地址相关数据包不会发给用户,思考题,如果网络管理员一时糊涂，将同一个IP地址分配给了两个不同的用户，会出现什么情况？如果一个城市的宽带网络分配IP地址段出错，将同一段IP分给了两个不同区域的用户，会出现什么情况？,两种情况,有没有路由？即有没有在路上放置指示牌,重复IP,重复IP,路由,路由(名词)：到某个IP或某段IP的方向指示 路由(动词)：把一个数据包从一个设备发送到不同网络的另一个设备去路由的分类 路由的原理,路由的分类,直连路由：目的I
9、P地址与本机IP地址在同一个子网，可以直接通信，不需要其他网络层设备转发。具有最高的优先级静态路由：由管理员手工配置的数据包转发路线，不会随拓朴自动改变，除非管理员手动变更,例如：本机IP地址是219.245.88.184/24，那么直连路由有 去往环回地址127.0.0.0的路由 去往本地子网219.245.88.0/24 的路由,路由的分类,默认路由：代表所有网络的一条静态路由，可以看作静态路由一种特殊类型。在没有找到其他合适路由情况下的最后选择动态路由：通过某些机制动态得知的数据包转发路线，比如从动态路由协议学到的路由，在路由器上经常能看到,去往0.0.0.0/0的路由，是默认路由,路由
10、的分类,在上网的电脑上可以查看本机的路由，利用 命令：route print,目的地址,子网掩码,网关地址,通过哪一个接口,静态路由的添加,利用命令：route add 可以添加静态路由 具体命令格式请用“route/？”查看,目的地址,子网掩码,网关地址,通过哪一个接口,网关(Gateway)是不同网络之间用作协议转换、路由转换的设备，它的存在使数据可以在这些网络之间传输。它是一个网络和外界的出口。没有网关设备计算机就不能和本网以外的计算机通信。,路由的分类,Prefix 10,Prefix 192.5.48,10.0.0.37,10.0.0.49,192.5.48.3,192.5.48.8
11、5,网关,路由的分类,网关的IP地址与计算机IP地址网络号相同 设置了默认网关，相当于设置了默认路由,路由的分类,动态分配IP的电脑可以用命令行查看IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器的设置 命令是：ipconfig /all,路由的原理,先查看目的IP地址是否与本机IP地址在同一个子网，是则可以直接通信 如果目的IP地址在其他子网，在本地路由表中查找能到达目的子网的路由设备（包括查询静态路由和动态路由），将数据包转发给该设备 如果没有相应的静态路由和动态路由，将数据包转发给网关或者默认路由 没有网关或默认路由，则丢弃数据包,思考题,本地IP地址为1.1.1.1/24,请指出127.0.
12、1.1、1.1.1.99、2.2.2.89、 4.4.8.77、4.4.5.88 的路由选择,IP包在数据链路层的转发过程,网络层的数据包要经由底层的服务才能传递到别的主机，涉及数据链路层、物理层的处理,IP包在数据链路层的转发过程,数据链路层不能识别网络层的地址，它采用自己的地址规范来处理数据包转发。想传输IP数据包，需要知道接收方的数据链路层地址，以填充链路层的数据帧,以太网的数据帧,Ethernet的数据帧格式,8 字节,6字节,6字节,2字节,46 1500字节,4字节,Ethernet地址格式,MAC(Media Access Control) 地址是唯一的 MAC 地址有6个字节
13、每字节用十六进制表示（00-FF） 前 3个字节 IEEE 指定给设备制造商 例: 00-E0-FC给华为 后 3 个字节表示设备号 多播地址 后3个字节的第一位 = 1 其余位 = IP地址的后23位 广播地址 : FF.FF.FF.FF.FF.FF,回顾,当某台计算机设置好IP地址、掩码、网关、DNS服务器IP之后，准备要上网，这个计算机该按照什么顺序执行：完成DNS解析 完成网关的ARP解析 连接到输入的网址,IP地址向Ethernet地址的转换,利用ARP（address resolution protocol）协议完成,当主机 A仅知道主机 B 的 IP地址（比如是IP1）而不知道其
14、 MAC 地址时，它广播一个 ARP请求报文，请求得到IP1的 MAC 地址。因为是广播报文，所以包括主机 B 在内的所有主机都会接收到这个请求，拥有该IP1的主机B会回应。,IP数据包的传递,以太网的数据帧,目的IP地址与本机在同一子网，目标MAC地址就是目的IP地址对应的MAC地址，不在同一子网，目标MAC地址就是下一跳路由器的MAC地址,IP数据包的传递,跨网传递要经过网络层设备的转发,同一子网的传递,域名：是因特网上的一台服务器或一个网络系统的名字，它由若干个英文字母和数字组成，并由“.”分隔成几部分，隔开的每个部分从右到左级别依次降低。是一个基于层次结构的名字管理系统。例如需要域名的
15、原因：IP地址代表着Internet上的主机，但是它们是一串串毫无意义的数字，非常难记,域名服务,类似手机号码,利用域名，人们要记住网站会容易很多。比如 就是百度（baidu）公司（company）提供的www服务 是西电(xidian)这所在中国(cn)的教育（edu）机构开放的bbs服务 是163网络(net)提供的邮件(mail)服务,域名服务：一些例子,域名的层次结构,按组织类型划分的顶级域名com,edu 按地理区域划分的顶级域名cn,uk,fr,Internet网络层的数据包转发需要IP地址，如果使用域名进行通信，通信前需要进行域名解析,域名,IP地址,DNS,域名解析,域名
16、解析,域名解析,查询,根服务器：F服务器E：.cn服务器D：服务器C：服务器B: ,本地DNS,Client,因特网协会(Internet Society,ISOC)、因特网域名与地址管理机构(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers,ICANN) 国际顶级域名 国内域名由中国互联网络信息中心CNNIC管理 .cn 中国教育和科研计算机网(CERNET) ,域名管理,在因特网上的每一台主机都有唯一的地址标识，它是：（ ） A、IP地址 B、用户名 C、计算机名 D、统一资源定位器,IP地址中的每一段使用十进制描述时其范围是（ ） A、0-128 B、0-255 C、-127-127 D、1-256,思考题,Internet使用TCP/IP协议实现了全球范围的计算机网络的互连，连接在Internet上的每一台主机都有一个IP地址，下面不能作为互联网上可用的IP地址的是（ ）。 A、201.109.39.68 B、127.0.0.1 C、21.18.33.48 D、120.34.0.18,思考题,
