05-IP协议及子网规划

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,IP协议及子网规划,05,学习目标,通过本章的学习，希望您能够：,,理解IP协议实现的功能,,理解IP报文的格式,,掌握IP地址的分类,,理解VLSM的概念,,掌握子网划分的方法,,理解IPv6的概念,,理解IPv6的特点,本章内容,网际协议IP,,子网划分,,IPv6,课程议题,网际协议IP,网际协议IP,TCP/IP体系中最主要的协议之一，最重要的因特网标准协议之一,,解决子网之间的路由和寻址问题,,提供无连接的数据报传输和网际路由服务,,使性能各异的网络让用户看起来好像是一个统一的网络,IP协

2、议在TCP/IP体系中的位置,应用程序,应用程序,应用程序,TCP,UDP,IP,应用层,传输层,网际层,网络接口1,网络接口2,网络接口N,网络接口层,IP协议概述,在互联网络间进行寻址和分组转发,,对设备进行逻辑编址,,提供不可靠和无连接的数据包传送服务,主机A1,主机A2,主机B1,主机B2,路由器,子网络A,子网络B,互联网络AB,IPv4包格式,版本,服务类型,标志,标 识,总 长 度,第1字节,第2字节,第3字节,第4字节,首部长度,段 偏 移,生存时间,协议,首 部 校 验 和,源地址,目的地址,选项（长度可变）,数据（长度可变）,20~60,,字节,IPv4地址及其分类,IP地

3、址：给连接到因特网上的每一台主机分配一个全世界范围内惟一的32位的标识符,,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,,32位的二进制代码包含了两个独立的信息段：网络号（net-id）和主机号（host-id）,,常用点分十进制记法表示,IPv4地址,IP地址的表示：,,,,,,,将IP地址中网络位和主机位固定下来后，IP地址被分成了不同的几类：A类、B类、C类、D类和E类,网 络 号,主 机 号,32比特的二进制数,172,16,122,204,每8比特表示成一个十进制数,1 0 1

4、 0 1 1 0 0,0 0 0 1 0 0 0 0,0 1 1 1 1 0 1 0,1 1 0 0 1 1 0 0,128,,64,,32,,16,,8,,4,,2,,1,IPv4地址的分类,0NNNNNNN,Host,Host,Host,1 8 9 16 17 24 25 32,A类：,B类：,10NNNNNN,Network,Host,Host,（1~126）,（128~191）,C类：,110NNNNN,Network,Network,Host,

5、（192~223）,D类：,1110MMMM,多播组,多播组,多播组,（224~239）,E类：,1111RRRR,保留,保留,保留,（240~255）,IPv4地址的分类,IP,地址类型,第一字节,,十进制范围,二进制,,固定最高位,二进制,,网络位,二进制,,主机位,A,类,0~127,0,8,位,24,位,B,类,128~191,10,16,位,16,位,C,类,192~223,110,24,位,8,位,D,类,224~239,1110,组播使用,,E,类,240~255,1111,保留试验使用,,无类域间路由CIDR,CIDR（Classless Inter-Domain Routin

6、g）：无类域间路由,,减缓IP地址的消耗和解决路由表增大的问题,,允许,不再使用标准的,A,、,B,、,C,三类,IP,地址，,网络位和主机位的区分将完全依靠子网掩码,,支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目,专用IP地址,专用地址（private address）或私有地址 ：,,可以由本机构自行分配其IP地址,,只在本机构内部有效，不会被路由器转发到公网中,,不需要向因特网的管理机构申请全球惟一的IP地址，可节省宝贵的全球IP地址的资源,,范围,,A类地址中的10.0.0.0～10.255.255.255,,B类地址中的172.16.0.0～172.31.255.25

7、5,,C类地址中的192.168.0.0～192.168.255.255,,公网地址或合法地址：其余的可以在因特网上使用A、B、C类地址,特殊IP地址,环回地址,,127网段的所有地址都称为环回地址，主要用来测试网络协议是否工作正常的作用,,0.0.0.0,,表示所有不清楚的主机和目的网络,,255.255.255.255,,受限制的广播地址 ，指本网段内（同一个广播域）的所有主机,,直接广播地址,,一个网络中的最后一个地址（即主机位全为1 ）为直接广播地址,特殊IP地址,网络号全为0的地址,,可用于向同一网段上的其他主机发送报文,,主机号全为0的地址,,指向本网，表示的是“本网络”,,169

8、.254.*.*,,当不能通过DHCP正常得到IP地址时，由Windows系统自动为主机分配的地址,课程议题,子网划分,子网掩码,用来区分网络上的主机是否在同一网段内,,长度32位的二进制数字,,从左端开始的连续二进制数字“1”表示IP地址中有多少位属于网络号；剩余的二进制数字“0”则表示主机号是哪些位,,表示方法：,,点分十进制表示法：255.255.0.0,,前缀表示法：/16,,子网掩码练习,1、求下列地址的网络编号和广播地址,,172.16.10.255 /16,,192.168.1.47 /27,,2、请问下列地址是否可以分配给主机,,192.168.10.31 /28,,1

9、72.16.10.255 /19,,3、请问下列地址中哪些地址分配给主机后可以直接通信（无需路由）,,192.168.10.34 /28,,192.168.10.53 /28,,192.168.10.31 /28,,192.168.10.61 /28,,划分子网的方法,借位：从主机最高位开始借位变为新的子网位，剩余部分仍为主机位 ，使IP地址的格式变为：,,,,,,,网络位增加、主机位减少,,网络位,子网位,主机位,网络位,主机位,划分子网的方法,172.16.,0,.0,借用为子网位，子网范围：,,00000000,,,11111111,,子网掩码：/24,划分子网的方法,子网中的主机位不能

10、全0或全1,,路由器支持全0或全1子网,,启用全0子网：,,Router(config)#,ip subnet-zero,可变成子网掩码VLSM,VLSM（Variable-length subnet mask）：可变长子网掩码,,一个主网络中定义多个子网，多个子网可能使用不同长度的掩码,172.16.0.0/16,172.16.1.0/24,172.16.2.0/24,172.16.14.132/30,172.16.14.136/30,172.16.14.140/30,172.16.14.32/27,172.16.14.64/27,172.16.14.96/27,VLSM的计算,在子网的主机

11、位中继续借位,000000,,000000,,000000,,000000,,000000,子网地址：172.16.32.0/20,,二进制：10101100 00010000 0010,0000 00000000,,VLSM地址：172.16.32.0/26,,二进制：10101100 00010000 00100000,,00,000000,子网1：,,子网2：,,子网3：,,子网4：,,子网5：,. 16,,172 . 16,,172 . 16,,172 . 16,,172 . 16,.0010,,.0010,,.0

12、010,,.0010,,.0010,0000.00,,0000.01,,0000.10,,0000.11,,0001.00,=172.16.32.0/26,,=172.16.32.64/26,,=172.16.32.128/26,,=172.16.32.192/26,,=172.16.33.0/26,主网络 子网 VLSM 主机,,子网,子网划分练习,在192.168.1.0/24的C类主网络内，需要划分出1个可容纳100台主机的子网、1个可容纳50台主机的子网，2个可容纳25台主机的子网，应该如何划分？,,请写出每个子网的网络号、子网掩码、容纳主机数量和广播

13、地址。,课程议题,IPv6,IPv4存在的问题,地址空间使用效率较低，地址不足问题日益严峻,,对服务质量没有保障,,由于受其诞生时代背景的影响，IPv4对于移动特性并没有很好的支持。,,对于某些应用，因特网必须能够对数据进行加密和鉴别，但IPv4不提供数据的加密和鉴别。,IPv6的产生背景,解决地址空间短缺的问题,,提供一个更为高效、更为安全并能更好支持不同业务流和移动特性的新路由架构,IPv6包格式,版本,源 地 址,第1字节,第2字节,第3字节,第4字节,流量类别,流标签,有效载荷长度,下一个头,跳数限制,目 的 地 址,下一个头,扩展包头信息,数据（长度可变）,40,,字节,IPv4和I

14、Pv6包头的对比,存在于IPv4包头中，但IPv6包头中没有的字段：,可变长度,数据,填充,可选项,目标地址,源地址,首部校验和,协议,TTL,段偏移量,标志,标识符,总长度,服务类型,首部长度,版本,20,,字节,IPv6地址类型,单播地址：单一接口的标识符,,IPv6全球单播地址,,,,,特殊的IPv6单播地址,,不确定地址：单播地址0:0:0:0:0:0:0:0,,回环地址：单播地址0:0:0:0:0:0:0:1,IPv6地址类型,组播地址：一个地址标识符对应多个接口，发往组播地址的包被送给该地址标识的所有接口,,,,,IPv6地址类型,任播：一个标识符对应多个接口，发往任播地址的包被传

15、送到由该地址标识的一组接口中的最近一个,,形式上与单播地址没有区别,,IPv6任播地址存在下列限制：,,任播地址不能用作源地址，而只能作为目的地址,,任播地址不能指定给IPv6主机，只能指定给IPv6路由器,,IPv6地址的表示方法,冒号分十六进制格式,,21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A,,IPv6地址的特殊形式,,每个16位分组中的前导零位可以去除,,21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A,,相邻的连续零位可合并，用双冒号“::”表示 （仅能出现一次）,,1080:0:0:0:8:800:200C:417A ——1080:

16、:8:800:200C:417A,,用于IPv4和IPv6混合环境的地址,,x:x:x:x:x:x:d.d.d.d,IPv6的特点,定长而简化的包头,,IPv4的报头有13个字段，而IPv6的只有8个字段,,层次化的地址结构,,,地址分配严格有序 ，保证IPv6的路由表可以很好的汇总,,即插即用的连网方式,,可将IP地址自动分配给用户,,身份验证和保密,,IPSec是IPv6的一个必须组成部分,,流,IPv6与IPv4的对比,更大的地址空间,,更高效的路由基础结构,,更好的安全性,,移动性,,更好的服务质量 (QoS),课程回顾,网际协议IP,,IPv4包格式,,IPv4地址及分类,,子网划分的方法,,VLSM,,IPv6概述,,IPv6地址类型,,IPv6的特点,Q&A,