1 / 162

第七章 网络互连

第七章 网络互连. 网络互联概念 Internet 地址 ARP 和 RARP 协议 网际协议 IPv6. 本章讨论的主要内容：. 概述. 网络互联的动力：更大范围的资源共享 网络互联： HOST-LAN、LAN－LAN/WAN. 互连网的概念. 一、互连网络 Internet 1. 什么叫“互连网络（ internet network）”？ 是指由许多种类不同的计算机网络互连而成； 其特点： ① 在物理上已连接在一起，并可进行通信; ② 在逻辑上已经组成了一个大型的计算机网络. 2. Internet 因特网

tambre
Download Presentation

第七章 网络互连

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第七章 网络互连 • 网络互联概念 • Internet 地址 • ARP和RARP协议 • 网际协议IPv6 本章讨论的主要内容： 1

  2. 概述 网络互联的动力：更大范围的资源共享 网络互联：HOST-LAN、LAN－LAN/WAN 2

  3. 互连网的概念 一、互连网络Internet 1.什么叫“互连网络（internet network）”？ 是指由许多种类不同的计算机网络互连而成； 其特点： ① 在物理上已连接在一起，并可进行通信; ② 在逻辑上已经组成了一个大型的计算机网络. 2.Internet因特网 指特定计算机网络，采用TCP/IP协议，且其前身是美国的ARPANET。 3.internet 泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。 3

  4. 二、互连网络需解决的问题： • 互连是针对不同的类型网络互连，因而有许多需要解决，主要有： • 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 • 不同差错恢复方法 • 不同路由选择技术 • 不同服务（面向连服务和无连接服务）等 4

  5. 网络 扩充 网络 互连 三、互连网络中间设备 ①物理层，中继器（转发器）Repeater ②Data link，网桥（桥接口）bridge ③网络层，路由器（Router） ④网桥+路由器，桥路器 ⑤在网络层以上的网关（gateway） • 用于1,2这二层的并不称之为网络互连，仅仅是把一个网络扩大的，而这仍然是一个网络。 • 一般讨论的互连网是指用路由器进行互连网络。 • 注意：有许多有关TCP/IP的文献将网络层使用的路由器称为网关。 5

  6. 网络互联层次（一） • 从OSI/RM层次观点考察网络互联 • 物理层：在电缆段之间复制比特信号（无地址） 应用层 应用层 表示层 表示层 会话层 会话层 传输层 传输层 中继器、集线器 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 6

  7. 网络互联层次（二） • 数据链路层 在网段之间转发数据帧（根据物理地址） 应用层 应用层 表示层 表示层 会话层 会话层 传输层 网桥、交换机 传输层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 7

  8. 网络互联层次（三） • 网络层： 在网络之间转发报文分组（根据逻辑地址） 应用层 应用层 表示层 表示层 会话层 会话层 路由器 传输层 传输层 网络层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 8

  9. 网络互联层次（四） • 更高层： 连接不同体系结构的网络 网关 应用层 应用层 表示层 表示层 会话层 会话层 传输层 传输层 网络层 网络层 网络层 数据链路层 数据链路层 数据链路层 物理层 物理层 物理层 9

  10. LAN的互联 • 本地互联 • 特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网 • 技术，如FDDI、Ethernet • 互联设备：网桥、交换机、路由器 • 远程互联 • 特点：范围大、主干采用广域连网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、FR等 • 互联设备：路由器、网关 10

  11. 7.2节 Internet的网际协议IP 一、IP协议概述 IP协议是TCP/IP体系中二个中最主要的协议之一，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) • 逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol) • Internet控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol) 11

  12. IP 5 应用层 各种应用协议 TELNET,FTP,SMTP 4 运输层 TCP,UDP ICMP TCP/IP 3 网络层 (IP层） RARP ARP 2 网络接口层 与各种网络的接口 网络接口层,物理层不是 TCP/IP的一部分 1 物理层 物理硬件 它们的关系如下： 12

  13. 1 2 3 1 网号＝n 网号＝2 R1 R2 2 网桥 4 3 网号＝1 3 1 2 2.1、IP地址及其转换 在TCP/IP体系中，IP地址是一个最重要的概念。 IP地址:给每一个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围是 唯一的32bit地址。 • IP编址示意图 • 『网号，主机号』构成完整的IP地址，在全网是唯一的 • IP网内主机间的通信由下层网完成 • IP网间主机间的通信由路由器完成 13

  14. 0 主机地址 网络地址 IP地址类别—A类地址 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 • 前1字节标识网络地址，后3字节标识主机地址 • 每个网络最多可容纳（ 2 －2）台主机 • 从高位起，前1位为“0”，第1字节用十进制表示的取值范围为“0～127” • 具有A类地址特征的网络总数为126个 0～127 0～255 0～255 0～255 24 14

  15. IP地址类别—B类地址 • 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 • 前2字节标识网络地址，后2字节标识主机地址 • 每个网络最多可容纳（ 2 －2）台主机 • 从高位起，前2位为“10”，第1字节用十进制表示的取值范围为“128～191” • 具有B类地址特征的网络总数为 2 个 1 0 网络地址 主机地址 128～191 0～255 0～255 0～255 16 14 15

  16. IP地址类别—C类地址 • 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 • 前3字节标识网络地址，后1字节标识主机地址 • 每个网络最多可容纳254台主机 • 从高位起，前3位为“110”，第1字节用十进制表示的取值范围为“192～223” • 具有C类地址特征的网络总数为 2 个 1 1 0 网络地址 主机地址 192～223 0～255 0～255 0～255 21 16

  17. IP地址分类比较 17

  18. IP地址类别—D类地址 • 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 • 组播通信地址（multicast address） • 从高位起，前4位为“1110”，第1字节用十进制表示的取值范围为“224－239”，用于标识multicast通信地址 • 后28位用于区分不同的multicast组 1 1 1 0 Multicast标识 Multicast Group标识 18

  19. IP网络通信方式 • 单播通信（unicasting） • 将数据只发送到一台主机 • 目的地址为宿端主机的IP地址 • 广播通信（broadcasting） • 将数据发送给某个网络/子网的所有主机 • 目的地址为该网络/子网的广播地址 • 组播通信（multicasting） • 将数据发送给某组主机（减少网络通信流量） 19

  20. IP地址类别—E类地址 • 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 • 从高位起，前5位为“11110”，第1字节用十进制表示的取值范围为“240－247”，用于标识E类地址 • 后27位留作它用 1 1 1 1 0 E类地址标识 20

  21. IP地址类别 实际上只是获得一个网络号net-id，各主机号host-id，则由单位自行分配。 IP地址的表示方法： 方法：采用点分十进制记法（dotted decimal notation）即将32bit的IP地址中的每8位用。等效的十进制表示，并每8位之间加上一个点。 例：10000001 00001011 00000011 00011111 129 11 3 31 IP=129.11.3.31 21

  22. IP地址的使用 • 网号部分 • 在一个IP网络中是固定不变的 • 主机号部分 • 分配给IP网络内的主机 • 每台主机在IP网内的主机号是唯一的 • 网号＋主机号形成完整的IP地址 • 使用中一般采用完整的IP地址 • IP地址指明了：1.网络、2.网络中的主机 22

  23. 特殊IP地址 回馈地址 • 主机将IP数据报回传自身的地址，IP地址第一个字节为127 例：回送地址为127.0.0.1 网络地址 • 主机地址部分全部定义为“0”，用于区分网络 例：主机212.111.44.136 • 所在网络的地址为212.111.44.0 广播地址 • 直接广播地址 • 主机地址部分为全“1”，用于向某个网络的所有主机广播 • 例：主机212.111.44.136 所在网络的广播地址为212.111.44.255 • 有限广播地址（ 255.255.255.255） • 在未知本网地址情况下用于本网广播 23

  24. 私有地址 用于企业内部网的IP地址，不会被任何INTERNET上的路由器转发 • 10.0.0.0—10.255.255.255 一个A类地址 • 172.16.0.0—172.31.255.255 16个B类地址 • 192.168.0.0—192.168.255.255 256个C类地址 24

  25. Internet 130.n.0.0 网络1 130.1.0.0 网络n 130.1.1.0 子网1 子网m 130.1.m.0 130.n.*.* 130.1.1.1 130.1.m.11 主机 主机 主机 主机 主机 主机 IP地址的特性 • 提供全网统一、有效的地址模式 • 屏蔽不同物理网络的地址差异 • 地址结构对应网络的层次结构 • 当一个主机同时连到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号net-id不同。这种主机称为多地址主机。 25

  26. 首部 应用层数据 IP地址 TCP报文 网络层及以上 使用IP地址 首部 数据 硬件地址 IP数据报 Data link及以下 使用硬件地址 首部 尾部 MAC帧 二、IP地址与物理地址 （1）IP地址放在IP数据报的首部（在网络层以上使用）。 （2）硬件地址放在MAC帧的首部（在链路层以下使用）。 26

  27. 从不同层次上看IP地址和硬件地址 27

  28. HA HB IP1→IP6 IP1→IP6 IP1→IP6 IP1 IP3 IP4 IP6 HA1 HA2 HA3 HA6 MAC帧 MAC帧 MAC帧 传递过程： 1.在IP互连网上我们看到的只是IP数据报； 2.在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是MAC帧。 28

  29. 三、什么是子网（subnet） • 将网络进一步划分为独立的组成部分，每个部分称为这一网络的子网。 校园网 图书馆子网 信息学院子网 经管学院子网 计算机系子网 电子系子网 自动化系子网 主机 主机 主机 主机 主机 主机 29

  30. 子网的划分与子网掩码 例如：IP地址中的A至C类地址，可供分配的网络号超过211万个； 第一，设计者没有预示到PC会普及的如此之快，网上的主 机数目的急剧增长。 第二，IP地址在使用时有很大的浪费。 例：某单位申请到B类地址，B类可容纳6.5万个，该单位 有1万台主机，其余：5.5万个IP地址浪费。 30

  31. 如何划分子网 • 根据地理分布特点划分 • 易于组网技术实现 • 楼群内采用局域网技术构成子网 • 楼群间选择合适的传输媒体和互连设备使不同子网互连 • 节省经费 • 根据网络应用特点划分 • 将共享相同网络资源的主机划分为同一子网，减少子网间的网络传输流量，提高系统性能 • 将具有相同安全密级程度的主机划分为同一子网，保障系统的安全 31

  32. R 子网2 子网1 1.子网的建立 说明： （1）用路由器连接单位的子网，其优点： ① 出现故障时容易隔离和管理 ② 不引起广播风暴 （2）建立子网，R通过子网号来管理和识别； 32

  33. 本地分配 2 B类地址 10 net—id host—id 2 子网号 主机号 10 net—id Subnet_id Host_id 增加子网号 6位 10bit 11111111 11111111 111111 0000000000 子网掩码 8个 8个 10个 6个 2.子网掩码（Subnet mask）（一） TCP/IP体系规定用一个32bit的子网掩码来表示网号字符的长度。 具体的做法是：子网掩码由一连串的“1”和“0”组成。 33

  34. 2.子网掩码（Subnet mask）（二） ① Subnet-id（子网号）6位：可表示子网号62个;（全“1”，“0”不用） ② 主机号（host-id）10位：可表示1022个主机（全“1”，全“0”不用） ③ 子网可使用的IP地址： 第一子网：从130.50.4.1开始 第二子网：从130.50.8.1开始 注意：多划分出一个子网号,要付出代价，可表示的主机号，比不划分时要少了一些。 例：对于一个10bit的Host-id，B类IP不划分时：可表示的主机号：65534个,划分6bit的子网号后： （6位） 子网号： 62个 （去掉全1，0） （10位） 子网中的主机号：1022个（去掉1，0） 总的主机号： 62×1022=63364个 少了：65534-63364=2170个 34

  35. 默认值 A类 11…1 0000…0 子网掩码 255.0.0.0 8bit 24bit B类 11………1 00………0 子网掩码 255.255.0.0 16bit 16bit C类 11………1 00…0 子网掩码 255.255.255.0 24bit 8bit 2.子网掩码（Subnet mask）（三） 2.默认子网掩码,子网掩码中“1”的长度就是网络号的长度： 35

  36. 采用子网掩码寻址 1、路由器收到一个分组时，先检查该分组的IP地址网络号； 2、网络号不是本网络，从路由表找出下一站转发； 3、网络号是本网络，检查IP地址中的子网号； 4、若子网不是本子网，转发此分组； 5、若子网是本子网，查主机号找出发送端口，将分组交给该主机。 36

  37. 采用子网掩码寻址举例 例：一分组首部中的目的地址为130.50.15.6 子网掩码为 255.255.252.0 1）路由器先检查该分组的IP地址网络号 130.50.15.6 Λ 255.255.252.0 = 130.50.12.0 2）网络号是本网络，检查IP地址中的子网号 12.0 00001100 00000000 子网号 目的地址中的子网号为3 3）子网是本子网，查主机号找出发送端口，将分组交给该主机 37

  38. 255 255 255 252 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最小的IP网络 • Mask＝255.255.255.252 • 两个bit作主机号，共四个IP地址 • 主机号全1=11,全0=00,只有01和10可用 • 容纳两个站点的网，常用于路由器间的连接 最小的IP网络 R2 R1 38

  39. 掩码的作用 • 获取主机的网络地址部分，区分主机通信的不同情况，选择路径。 • 主机之间通信的两种情况 • 同一子网内两台主机间的相互通信 • 不同子网内两台主机间的相互通信 • 如何区分两种情况 39

  40. 同一子网中的主机之间通信 子网地址 210.39.15.0 210.39.15.15 210.39.15.127 源地址 目的地址 发送 接收 40

  41. 不同子网中的主机之间通信 子网地址 210.39.15.0 202.112.4.63 目的地址 210.39.15.15 源地址 发送 转发 R 210.39.15.32 子网地址 202.112.4.0 接收 41

  42. 如何判断两台主机是否在同一子网 • 设本地主机所在子网地址为Nx，子网掩码为Mx，远程主机的IP地址为Ay，再设Ny=Ay & Mx • 若Nx==Ny，则认定远程主机与本地主机在同一子网上 • 若Nx<>Ny，则认定远程主机与本地主机不在同一子网上 42

  43. 获取主机IP地址的网络地址(1) 本地主机 IP地址： 210.39.15.15 网络地址（Nx）： 210.39.15.0 本地子网掩码：255.255.255.0 远程主机 IP地址： 210.39.15.127 210.39.15.127 11010010 00100111 00001111 01111111 “与” 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000 得 210.39.15.0 11010010 00100111 00001111 00000000 (Ny) 43

  44. 获取主机IP地址的网络地址(2) 本地主机 IP地址：210.39.15.15 网络地址（Nx）：210.39.15.0 本地子网掩码：255.255.255.0 远程主机 IP地址： 202.112.4.63 202.112.4.63 11001010 01110000 00000100 00111111 “与” 255.255.255.0 11111111 11111111 11111111 00000000 得 202.112.4.0 11001010 01110000 00000100 00000000 (Ny) 44

  45. 子网的计算实例1 一个主机的IP地址是202.112.14.37，子网掩码是255.255.255.240，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。 常规办法是把这两个都换算成二进制，然后相与，就可得到网络地址。 一个简单的方法：掩码为255.255.255.240那么可以知道这个掩码所容纳的IP地址有256－240＝16个（包括网络地址和广播地址），那么具有这种掩码的网络地址一定是16的倍数。而网络地址是子网IP地址的开始，广播地址是结束，可使用的IP地址在这个范围内，因此比37刚刚小的，又是16的倍数的数只有32，所以得出网络地址为202.112.14.32。而广播地址就是下一个网络的网络地址减一。而下一个16的倍数是48，因此可以得到广播地址为202.112.14.47。 45

  46. 子网的计算实例2 CCNA考试中，还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。 比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10＋1＋1＋1＝13个IP地址。（注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。）13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为255.255.255.240。 　　 如果一个子网有14台主机，不要犯这样的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为14＋1＋1＋1＝17 ，大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224。 46

  47. 子网的计算实例3 • 我们要设计三个不同的子网，每个网络的HOST数量各为20、25和50，下面依次称为甲、乙和丙网，但只申请了一个Network ID 就是202.119.115.0。怎样划分子网？ • 首先我们把甲和乙网的Subnet masks改为255.255.255.224，224的二进制为11100000，即它的Subnet masks为：　　11111111.11111111.11111111.11100000　　 • 这样，我们把HOST ID的高三位用来分割子网，这三位共有000、001、010、011、100、 101、110、111八种组合，除去000（代表本身）和111（代表广播），还有六个组合，也就是可提供六个子网，它们的IP地址分别为：（前三个字节还是202.119.115） 47

  48. 00100001~00111110 即33 ~62 为第一个子网 　　01000001~01011110 即65 ~94 为第二个子网 　　01100001~01111110 即97 ~126 为第三个子网 　　　10000001~10011110 即129~158 为第四个子网 　 　　10100001~10111110 即161~190 为第五个子网 　 　　11000001~11011110 即193~222 为第六个子网 　　选用161~190段给甲网，193~222段给乙网，因为各个子网都支持30台主机，足以应付甲网和乙网20台和25台的需求。 　再来看丙网，由于丙网有50台主机，按上述分割方法无法满足它的IP需求，我们 可以将它的Subnet masks设为255.255.255.192， 由于192的二进制值为11000000，按上述方法，它可以划分为两个子网，IP地址为： 　 　01000001~01111110 即65 ~126为第一个子网 　 　　10000001~10111110 即129~190为第二个子网 　　这样每个子网有62个IP可用，将65~126分配丙网，多个子网用一个NETWORK ID 即告实现。

  49. 可变长子网掩码（ VLSM ） VLSM（Variable Length Subnet Mask, 可变长子网掩码），这是一种产生不同大小子网的网络分配机制。VLSM将允许给点到点的链路分配子网掩码255.255.255.252，而给Ethernet网络分配255.255.255.0。VLSM技术对高效分配IP地址（较少浪费）以及减少路由表大小都起到非常重要的作用。 但是需要注意的是使用VLSM时，所采用的路由协议必须能够支持它，这些路由协议包括RIP2，OSPF和BGP等。 49

  50. 可变长子网掩码（ VLSM ） 172.16.14.32/27 172.16.14.132/30 A 172.16.1.0/24 172.16.14. 64/27 172.16.14.136/30 B HQ 172.16.14.96/27 172.16.2.0/24 C 172.16.14.140/30 • 提供了在一个主类（A类、B类、C类）网络内包含多个子网掩码的能力，可以对一个子网再进行子网划分，使得对IP地址的使用更为有效 50

More Related