1、第第 4 章章 网络层网络层1ppt课件第第 4 章章 网络网络层层n4.1 网络层提供的两种服务网络层提供的两种服务n4.2 网际协议网际协议 IPn4.3 划分子网和构造超网划分子网和构造超网n4.4 网际控制报文协议网际控制报文协议 ICMPn4.5 互联网的路由选择协议互联网的路由选择协议n4.6 IPv6n4.7 IP 多播多播n4.8 虚拟专用网虚拟专用网 VPN 和网络地址转换和网络地址转换 NATn4.9 多协议标记交换多协议标记交换 MPLS2ppt课件4.1 网络层提供的两种服务网络层提供的两种服务 n在计算机网络领域，网络层应该向运输层提供在计算机网络领域，网络层应该向运
2、输层提供怎样的服务（怎样的服务（“面向连接面向连接”还是还是“无连接无连接”）曾引起了长期的争论。曾引起了长期的争论。n争论焦点的实质就是：争论焦点的实质就是：在计算机通信中，可靠在计算机通信中，可靠交付应当由谁来负责？是交付应当由谁来负责？是网络网络还是还是端系统端系统？ 3ppt课件一种观点：让网络负责可靠交付一种观点：让网络负责可靠交付 n这种观点认为，应这种观点认为，应借助于电信网的成功经验，借助于电信网的成功经验，让网络负责可靠交付让网络负责可靠交付，计算机网络应模仿计算机网络应模仿电信电信网络，使用网络，使用面向连接面向连接的通信方式的通信方式。n通信之前先建立通信之前先建立虚电路
3、虚电路 (Virtual Circuit)，以保，以保证双方通信所需的一切网络资源。证双方通信所需的一切网络资源。 n如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发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，送的分组无差错按序到达终点，不丢失、不重不丢失、不重复复。4ppt课件虚电路服务虚电路服务应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层H1 H2虚电路虚电路H1 发送给发送给 H2 的所有分组都沿着同一条虚电路传送的所有分组都沿着同一条虚电路传送5ppt课件虚电路是逻辑连接虚电路是
4、逻辑连接n虚电路表示这只是一条虚电路表示这只是一条逻辑上的连接，逻辑上的连接，分组都分组都沿着这条逻辑连接沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，按照存储转发方式传送，而而并不是真正建立了一条物理连接。并不是真正建立了一条物理连接。n请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条真正的连接。真正的连接。n因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是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。类似，但并不完全一样。 6ppt课件另一种观点：网络提供数据报服务另一种观点：网络提供数据报服务n互联网的先驱者提出互联网的先驱者提出了了一种崭新的网络设计思路
5、一种崭新的网络设计思路。n网络层向上只提供简单灵活的、网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努无连接的、尽最大努力交付力交付的的数据报服务。数据报服务。n网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即（即 IP 数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。进行编号）。n网络层不提供服务质量的承诺。网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能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。也不保证分组传送的时限
6、。 7ppt课件尽最大努力交付尽最大努力交付n由于传输由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉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）。（与电信网的交换机相比较）。n如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付主机中的运输层负责可靠交付（包括差错处理、流量控制等）（包括差错处理、流量控制等） 。n采用这种设计思路的好处是：采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低
7、，网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。运行方式灵活，能够适应多种应用。n互连网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采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。这种设计思路的正确性。 8ppt课件数据报服务数据报服务应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层运输层运输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层H1 H2IP 数据报数据报丢失丢失H1 发送给发送给 H2 的分组可能沿着不同路径传送的分组可能沿着不同路径传送9ppt课件对比的方面对比的方面虚电路服务虚电路服务数据报服务数据报服务思路思路可靠通信应当
8、由网络来保证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可靠通信应当由用户主机来保证连接的建立连接的建立必须有必须有不需要不需要终点地址终点地址仅在连接建立阶段使用，每仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号个分组使用短的虚电路号每个分组都有终点的完整地址每个分组都有终点的完整地址分组的转发分组的转发属于同一条虚电路的分组均属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发按照同一路由进行转发每个分组独立选择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当结点出故障时所有通过出故障的结点的虚所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作电路均不能工作出故障的结点可能会丢失分组，出故障的
9、结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化一些路由可能会发生变化分组的顺序分组的顺序总是按发送顺序到达终点总是按发送顺序到达终点到达终点时不一定按发送顺序到达终点时不一定按发送顺序端到端的差错处端到端的差错处理和流量控制理和流量控制可以由网络负责，也可以由可以由网络负责，也可以由用户主机负责用户主机负责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虚电路服务与数据报服务的对比10ppt课件4.2 网际协议网际协议 IPn4.2.1 虚拟互连网络虚拟互连网络n4.2.2 分类的分类的 IP 地址地址n4.2.3 IP 地址与硬件地址地址与硬件地址n4.2.4 地址解析协议地址解析协议
10、ARPn4.2.5 IP 数据报的格式数据报的格式n4.2.6 IP 层转发分组的流程层转发分组的流程11ppt课件4.2 网际协议网际协议 IP n网际协议网际协议 IP 是是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。体系中两个最主要的协议之一。n与与 IP 协议配套使用的还有三个协议：协议配套使用的还有三个协议：n地址解析协议地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)n网际控制报文协议网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)n网际组管理协议网际组管理协议 IGMP (Internet Grou
11、p Management Protocol)12ppt课件网际层的网际层的 IP 协议及配套协议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ICMPIPARP与各种网络接口网络层网络层（网际层）（网际层）IGMP13ppt课件4.2.1 虚拟互连网络虚拟互连网络 n将将网络互连并能够互相通信网络互连并能够互相通信，会遇到许多问题需要解决，如：，会遇到许多问题需要解决，如：n不同的寻址方案不同的寻址方案n不同的最大分组长度不同的最大分组长度n不同的网络接入机制不同的网络接入机制n不同的超时控制不同的超时控制n不同的差错恢复方法
12、不同的差错恢复方法n不同的状态报告方法不同的状态报告方法n不同的路由选择技术不同的路由选择技术n不同的用户接入控制不同的用户接入控制n不同的服务（面向连接服务和无连接服务）不同的服务（面向连接服务和无连接服务）n不同的管理与控制方式不同的管理与控制方式 等等如何如何将将异构的异构的网络网络互相连接起来互相连接起来？14ppt课件使用一些中间设备进行互连使用一些中间设备进行互连 n将网络互相连接起来要使用一些中间设备。将网络互相连接起来要使用一些中间设备。 n中间设备又称为中间设备又称为中间系统中间系统或或中继中继 (relay)系统。系统。n有以下有以下五五种不同的中间设备：种不同的中间设备：
13、n物理层物理层中继系统：中继系统：转发器转发器 (repeater)。n数据链路层数据链路层中继系统：中继系统：网桥网桥 或或 桥接器桥接器 (bridge)。n网络层网络层中继系统：中继系统：路由器路由器 (router)。n网桥和路由器的网桥和路由器的混合物混合物：桥路器桥路器 (brouter)。n网络层以上网络层以上的中继系统：的中继系统：网关网关 (gateway)。 15ppt课件网络互连使用路由器网络互连使用路由器 n当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之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，为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，
14、而这仍然是一个网络。而这仍然是一个网络。 n网关由于比较复杂，目前使用得较少。网关由于比较复杂，目前使用得较少。n网络互连网络互连都是指用路由器进行都是指用路由器进行网络互连和路由网络互连和路由选择选择。n由于历史的原因，许多有关由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网的文献将网络层使用的路由器称为络层使用的路由器称为网关。网关。 16ppt课件互连网络与虚拟互连网络互连网络与虚拟互连网络 网络网络网络网络网络网络网络网络网络网络(a) 互连网络路由器路由器(b) 虚拟互连网络 虚拟互连网络虚拟互连网络（互联网）（互联网）IP 网的概念网的概念17ppt课件虚拟互连网络的意义虚拟互连
15、网络的意义 n所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就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，但是我们的，但是我们利用利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网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。络从用户看起来好像是一个统一的网络。n使用使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。网。n使用虚拟互连网络的好处是：使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行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，而看不见互通信时，
16、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。连的各具体的网络异构细节。n如果在这种覆盖全球的如果在这种覆盖全球的 IP 网的上层使用网的上层使用 TCP 协议，协议，那么就是现在的互联网那么就是现在的互联网 (Internet)。18ppt课件5432154321主机主机H1 主机主机 H2 R1 R4 R5 R2 R3 R1 R2 R3H1 R5 H2 R4间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付直接交付直接交付32 21 132 21 132 21 132 21 132 21 1分组在互联网中的传送分组在互联网中的传送 互联网互联
17、网可以由可以由多种异多种异构网络构网络互连组互连组成。成。19ppt课件从网络层看从网络层看 IP 数据报的传送数据报的传送 n如果我们只从网络层考虑问题，那么如果我们只从网络层考虑问题，那么 IP 数据报数据报就可以想象是在网络层中传送。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 数据报数据报H1R1R2R3R4R5H220ppt课件4.2.2 分类的分类的 IP 地址地址n在在 TCP/IP 体系中，体系中，IP 地址是一个最基本的概地址是一个最基本的概念念。n本部分重点学习：本部分重点学习：n1. IP 地址及其表
18、示方法地址及其表示方法n2. 常用的三种类别的常用的三种类别的 IP 地址地址21ppt课件1. IP 地址及其表示方法地址及其表示方法 n我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。网络。nIP 地址就是给每个连接在互联网上的主机（或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路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位位的标识符。的标识符。nIP 地址现在由地址现在由互联网名字和数字分配机构互联网名字和数字分配机构ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and N
19、umbers)进行分配。进行分配。 22ppt课件IP 地址的编址方法地址的编址方法 n分类的分类的 IP 地址。地址。这是这是最基本的编址方法，最基本的编址方法，在在 1981 年就通过了相应的标准协议。年就通过了相应的标准协议。n子网的划分。子网的划分。这是对最基本的编址方法的这是对最基本的编址方法的改进，改进，其标准其标准RFC 950 在在 1985 年通过。年通过。n构成超网。构成超网。这是比较新的这是比较新的无分类编址方法。无分类编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用。年提出后很快就得到推广应用。23ppt课件分类分类 IP 地址地址 n将将IP地址划分为若干个固定类地址划
20、分为若干个固定类。n每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是中一个字段是网络号网络号 net-id，它标志主机（或它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。它标志该主机（或路由器）。n主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内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。必须是唯一的。n由此可见，由此可见，一个一个 IP 地址在整个互联网范围内是地址在整个互联网范围内是唯一的。唯一的。24ppt课件分类分类 IP 地址地址 n这种
21、两级的这种两级的 IP 地址结构如下：地址结构如下：n这种两级的这种两级的 IP 地址可以记为：地址可以记为：IP 地址地址 := , (4-1):= 代表代表“定义为定义为”32位位网络号网络号主机号主机号25ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1
22、 1 10126ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101A 类地址的网络号字段类地址的网络号字段 net-id 为为 1 字节字节27ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位h
23、ost-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101B 类地址的网络号字段类地址的网络号字段 net-id 为为 2 字节字节28ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址
24、C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101C 类地址的网络号字段类地址的网络号字段 net-id 为为 3 字节字节29ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留
25、留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101A 类地址的主机号字段类地址的主机号字段 host-id 为为 3 字节字节30ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101B 类地址的主机号字段类地址的主机号字段 host-id 为为 2 字
26、节字节31ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101C 类地址的主机号字段类地址的主机号字段 host-id 为为 1 字节字节32ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位hos
27、t-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101D 类地址是多播地址类地址是多播地址33ppt课件各各类类 IP 地址的网络号字段和主机号字段地址的网络号字段和主机号字段net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8
28、位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101E 类地址保留为今后使用类地址保留为今后使用34ppt课件点分十进制记法点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的机器中存放的 IP 地址地址是是 32 位二进制代码位二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每每 8 位为一组位为一组采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则进一步提高可读性128.11.3.31 128 11 3 31 将每将每 8 位的二进
29、制数位的二进制数转换为十进制数转换为十进制数35ppt课件点分十进制记法举例点分十进制记法举例32 位二进制数位二进制数等价的等价的点分十进制数点分十进制数10000001 00110100 00000110 00000000129.52.6.011000000 00000101 00110000 00000011192.5.48.300001010 00000010 00000000 0010010110.2.0.3710000000 00001010 00000010 00000011128.10.2.310000000 10000000 11111111 00000000128.128.
30、255.036ppt课件2. 常用的三种类别的常用的三种类别的 IP 地址地址 网络网络类别类别最大可最大可指派指派的网络的网络数数第一个可第一个可指派指派的的网络网络号号最后一个可最后一个可指派的指派的网络网络号号每个网络每个网络中中最大最大主机数主机数A126 (27 2)112616777214B16383 (214 1)128.1191.25565534C2097151 (221 1)192.0.1223.255.255254IP 地址的指派范围地址的指派范围 37ppt课件一般不使用的特殊的一般不使用的特殊的 IP 地址地址网络号网络号主机号主机号源地址源地址使用使用目的地址目的地址
31、使用使用代表的意思代表的意思00可以可以不可不可在本网络上的本主机（见在本网络上的本主机（见6.6节节DHCP协议）协议）0host-id可以可以不可不可在本网络上的某台主机在本网络上的某台主机host-id全全1全全1不可不可可以可以只在本网络上进行广播（各只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）路由器均不转发）net-id全全1不可不可可以可以对对net-id上的所有主机进行上的所有主机进行广播广播127非全非全0或全或全1的任何数的任何数可以可以可以可以用作本地软件环回测试之用用作本地软件环回测试之用38ppt课件IP 地址的一些重要特点地址的一些重要特点 n(1) IP 地址是一种分等
32、级的地址结构。地址是一种分等级的地址结构。分两个等分两个等级的好处是：级的好处是：n第一，第一，IP 地址管理机构在分配地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络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。这样就方便了分配。这样就方便了 IP 地址的管理地址的管理n第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转第二，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由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的
33、存储空间。占的存储空间。 39ppt课件IP 地址的一些重要特点地址的一些重要特点 n(2) 实际上实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。和一条链路的接口。n当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必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须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号地址，其网络号 net-id 必必须是不同的。这种主机称为须是不同的。这种主机称为多归属主机多归属主机 (multihomed host)。n由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将才
34、能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），数据报从一个网络转发到另一个网络），因此因此一个路由器至少应当有两个不同的一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。地址。 40ppt课件IP 地址的一些重要特点地址的一些重要特点 n(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号络号 net-id。n(4) 所有分配到网络号所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网
35、，都是平等的。的广域网，都是平等的。41ppt课件互联网中的互联网中的 IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网互联网42ppt课件互联网中的互联网
36、中的 IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网互联网在同一个局域网上的主机或路由器的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
37、。地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是图中的网络号就是 IP 地址中的地址中的 net-id43ppt课件互联网中的互联网中的 IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6
38、.N1LAN2LAN1互联网互联网路由器总是具有两个或两个以上的路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。地址。路由器的每一个接口都有一个路由器的每一个接口都有一个不同网络号的不同网络号的 IP 地址地址。44ppt课件互联网中的互联网中的 IP 地址地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3
39、.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网互联网两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地地址。如指明址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊一段线路的特殊“网络网络” 。现在常不指明。现在常不指明 IP 地址。地址。45ppt课件4.2.3 IP 地址与硬件地址地址与硬件地址nIP 地址与硬件地址地址与硬件地址是不同的地址。是不同的地址。n从层次的角度看，从层次的角度看，n硬件地址
40、（或硬件地址（或物理地址物理地址）是数据链路层和物理层使是数据链路层和物理层使用的地址用的地址。nIP 地址地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻逻辑地址辑地址（称（称 IP 地址是逻辑地址是因为地址是逻辑地址是因为 IP 地址是用地址是用软件实现的）。软件实现的）。46ppt课件4.2.3 IP 地址与硬件地址地址与硬件地址TCP 报文报文IP 数据报数据报MAC 帧帧应用层数据应用层数据首部首部首部首部尾部尾部首部首部链路层及以下链路层及以下使用硬件地址使用硬件地址硬件地址硬件地址网络层及以上网络层及以上 使用使用 IP 地址地址IP 地址地址IP
41、地址与硬件地址的区别地址与硬件地址的区别IP 地址放在地址放在 IP 数据报数据报的首部，而硬件地址则的首部，而硬件地址则放在放在 MAC 帧的首部帧的首部。47ppt课件HA1HA5HA4HA3HA6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网通信的路径：通信的路径：H1经过经过 R1 转发转发再经过再经过 R2 转发转发H2查找路由表查找路由表查找路由表查找路由表48ppt课件IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的
42、互联网MAC 帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧IP 数据报数据报从协议栈的层次上看数据的流动从协议栈的层次上看数据的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网49ppt课件从虚拟的从虚拟的 IP 层上看层上看 IP 数据报的流动数据报的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机主机 H1主机主机 H2路由器路
43、由器 R1HA为硬件地址为硬件地址路由器路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的互联网MAC 帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧IP 数据报数据报50ppt课件在链路上看在链路上看 MAC 帧的流动帧的流动HA1HA5HA4HA3HA6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1HA为硬件地址为
44、硬件地址路由器路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的互联网MAC 帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧IP 数据报数据报51ppt课件在在 IP 层抽象的互联网上只能看到层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报。数据报。图中的图中的 IP1IP2 表示从源地址表示从源地址 IP1 到目的地址到目的地
45、址 IP2 。两个路由器的两个路由器的 IP 地址并不出现在地址并不出现在 IP 数据报的首部中。数据报的首部中。 IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的互联网MAC 帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器 R2从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2IP 数据报数据报52ppt课件路由器只根据目的站的路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择。地址的网络号进行路由选择。 IP1HA1HA5HA4H
46、A3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的互联网MAC 帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器 R2从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2IP 数据报数据报53ppt课件在具体的物理网络的链路层在具体的物理网络的链路层只能看见只能看见 MAC 帧而看不见帧而看不见 IP 数据报数据报 IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的互联网IP2IP4IP3IP5路由器
47、路由器 R2MAC 帧帧从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2IP 数据报数据报54ppt课件IP 层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节。层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节。在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的统一的、抽象的 IP 地址地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信研究主机和主机或主机和路由器之间的通信 。IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机主机 H1主机主机 H2路由器路由器 R1IP 层上的互联网层上的互
48、联网MAC 帧帧IP2IP4IP3IP5路由器路由器 R2从从 HA1 到到 HA3从从 HA4 到到 HA5从从 HA6 到到 HA2MAC 帧帧MAC 帧帧 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2IP 数据报数据报55ppt课件主机主机 H1 与与 H2 通信中使用的通信中使用的IP地址地址 与与 硬件地址硬件地址HA 在网络层在网络层写入写入IP数据报首部的地址数据报首部的地址在数据链路层在数据链路层写入写入MAC帧首部的地址帧首部的地址源地址源地址目的地址目的地址源地址源地址目的地址目的地址从从H1到到R1IP1IP2HA1HA3从从R1到到R2IP1IP2HA4HA5从从R2到到
49、H2IP1IP2HA6HA256ppt课件4.2.4 地址解析协议地址解析协议 ARPn通信时使用了两个地址：通信时使用了两个地址：nIP 地址地址（网络层地址）（网络层地址）nMAC 地址地址（数据链路层地址）（数据链路层地址）每个接口都有两个地址每个接口都有两个地址220.168.10.1000-15-C5-C6-CC-07220.168.10.2000-15-C5-C8-C4-95220.168.10.1600-15-C5-C6-C8-11IP 地址地址MAC 地址地址LAN57ppt课件地址解析协议地址解析协议 ARP 的作用的作用n已经知道了一个机器（主机或路由器）的已经知道了一个机
50、器（主机或路由器）的IP地地址，址，如何如何找出其相应的硬件地址找出其相应的硬件地址？n地址解析协议地址解析协议 ARP 就是用来解决这样的问题的。就是用来解决这样的问题的。网络层网络层ARPIP地址地址硬件地址硬件地址IPIGMPICMPARPARP 协议的作用协议的作用ARP 作用：作用：从网络层使用从网络层使用的的 IP 地址，地址，解析出在数据解析出在数据链路层使用的链路层使用的硬件地址硬件地址。58ppt课件地址解析协议地址解析协议 ARP 要点要点n不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件链路上传送数据
