1、6.2 因特网的网际协议 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四个协议： 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)因特网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)因特网组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol),网际协议 IP 及其配套协议,各种应用层协议,网络接口层,(TELNET, FTP
2、, SMTP 等),物理硬件,运输层,TCP, UDP,应用层,ICMP,IP,RARP,ARP,与各种网络接口,网际层,IGMP,6.2.1 分类的 IP 地址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因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的 32 bit 的标识符。IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配,IP 地址的编址方法,分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了
3、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。,分类 IP 地址,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）。两级的 IP 地址可以记为：IP 地址 := , (6-1),:= 代表“定义为”,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,
4、0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节,net-id24 bi
5、t,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1
6、 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节,net-id24 bit,host-id24 bit,net-
7、id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地
8、址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,D 类地址是多播地址,net-id24 bit,host-id24 bit,net-id16 bit,net-id8 bit,IP 地址中的网络号字段和
9、主机号字段,0,A 类地址,host-id16 bit,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,E 类地址保留为今后使用,点分十进制记法,采用点分十进制记法则进一步提高可读性,128.11.3.31,128 11 3 31,将每 8 bit 的二进制数转换为十进制数,2. 常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B
10、16,384 (214) 128.0 191.255 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254,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。,网络地址和网络标识,计算机借助于什么手段判断源和目标主机是否在同一个网络中，
11、从而决定是否要进行路径的选择？ -IP地址的网络部分（网络号）网络号 - 主机部分为全“0”的IP地址保留作为网络的标识即网络号。只有在同一个网络内的主机才能进行相互间的直接通信 -具有相同的网络号.,三类基本网络的网络号举例,113.0.0.0 - A 类网络号 176.10.0.0 - B类网络号202.32.66.0- C类网络号,广播地址,Question: 当源要向某一个网络中的所有机器发送数据时，如何处理？Answer: 使用网络广播地址IP地址的主机部分以全“1”表示的IP地址被用作广播地址举例: 170.22.255.255（向一个B类网络进行广播） 210.33.36.255
12、 （向一个C类网络进行广播）,网络地址,IP地址的主机部分以全“0”表示的IP地址被用作网络地址举例: 170.22.0.0 210.33.36.0,特殊的IP地址及其作用,专有（私有）地址,私有地址一般用于与因特网隔离的网络中。这些网络中的主机若要连入外部的因特网必须采用代理或网络地址翻译(NAT)的功能。注意：所有私有地址均不能被路由到外部的因特网上。,Question/Answer(1),Question 机器如何获知源或目标机器所在的网络号？ 如何从给定的IP地址中分离出网络号和主机号？Answer 子网掩码（Subnet Mask),子网掩码（Subnet Mask),子网掩码(su
13、bnet masking)的功能是告知主机或路由设备，地址的哪一部分是包括子网的网络号部分，哪一部分是主机号部分。子网掩码使用与IP地址相同的编址格式，即4 个8位组的32位长格式。在子网掩码中，网络部分和子网络部分对应的位全为“1”，主机部分对应的位全为“0”。通过将子网掩码与IP地址进行“与”操作，可提供所给定的IP地址所属的网络号（包括子网络号）。,三类IP网络的子网掩码,Class A: 11111111.00000000.00000000.00000000 255.0.0.0Class B: 11111111.11111111.000000000.00000000 255.255.0
14、.0Class C: 11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0,IP地址的规划,通常IP地址规划要参照下面步骤进行 ：分析网络规模，包括相对独立的网段数量和每个网段中可能拥有的最大主机数 确定使用公用地址还是私有地址，并根据网络规模确定所需要的网络号类别 若采用公有地址还需要向网络信息中心(Network Information Center, NIC)提出申请并获得地址使用权；,IP地址的分配,IP地址和分配可以采用静态分配和动态分配两种方式 静态分配是指由网络管理员为用户指定一个固定不变的IP地址并手工配置到主机上 动态分配则通常以
15、客户机-服务器模式通过动态主机控制协议 (dynamic host control protocol，简称DHCP)来实现,从一个 IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。使用子网掩码(subnet mask)可以很方便地找出 IP 地址中的子网部分。,2. 子网掩码,IP 地址的各字段和子网掩码,网络号 net-id,主机号 host-id,两级 IP 地址,网络号,net-id,host-id,三级 IP 地址,主机号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时的网络地址,net-id,subnet-id,host-id 为全 0,
16、(IP 地址) AND (子网掩码) =网络地址,网络号 net-id,主机号 host-id,两级 IP 地址,网络号,三级 IP 地址,主机号,子网号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时的网络地址,AND,net-id,net-id,host-id 为全 0,net-id,网络地址,A类地址,默认子网掩码255.0.0.0,网络地址,B类地址,默认子网掩码255.255.0.0,网络地址,C类地址,默认子网掩码255.255.255.0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,host-id 为全 0,host-id 为全 0,A 类、B 类和 C 类 IP 地址的默认子网掩码,
