计算机网络14讲

HA6
从 HA6 到 HA2 MAC 帧
HA2
从 HA4 到 HA5 MAC 帧
8
ARP协议－－提出问题 IP地址将不同的物理地址统一起来，将物理地址隐 藏．上层软件使用IP地址标识节点
只有两台机器知道物理地址时才能进行实际的通信
分组到达目的物理网络后，发送分组的计算机需把 目的主机的IP地址映射到它的物理地址上
主机上的ARP表，然后在A与B上分别用ping命令与 对方通信。
15
例子
1. 网络结构 2. 初始的TCP/IP的设置
Pc A IP:172.16.1.29 SM:255.255.0.0 GATE:无
SWITCH
ROUTER Ip：172.16.0.1 SM:255.255.0.0
Pc B IP:172.16.11.30 SM:255.255.0.0 GATE:无
硬件地址 HA3 路由器 R1 HA4 局域网 HA5 路由器 R2 HA6 局域网
主机 H2 IP2 HA2 主机 H2
局域网
IP 数据报 路由器 R1 IP3 IP4 路由器 R2
IP1 → IP2
IP1
IP1 → IP2
IP5 IP6
IP1 → IP2 IP2
IP 层上的互联网
HA1 从 HA1 到 HA3 MAC 帧 HA3 HA4 HA5
4
IP地址与硬件地址
物理地址是在单个网络内部对一个计算机进行寻址时所使用的地
址。在局域网中物理地址被固化在网卡的ROM中，物理地址也称
为硬件地址或MAC地址。IP地址有32bit，物理地址有48bit。 在IP层的抽象互连网上，我们看到的是IP数据报，在数据报的首 部中写明源地址和目的地址。 在具体的物理网络的链路层，我们看到的是MAC帧（在X.25网的 链路层则是HDLC帧），IP数据报被封装在MAC帧里面。 互连在一起的网络的硬件地址体系可能各不相同，但IP层抽象的 互连网却屏蔽了下层的这些很复杂的细节。
18
不设置网关情况下的PING结 果及ARP显示
在B上的显示结果： Reply from 172.16.1.29: bytes=32 time<10ms TTL=128 Reply from 172.16.1.29: bytes=32 time<10ms TTL=128 Reply from 172.16.1.29: bytes=32 time<10ms TTL=128 Reply from 172.16.1.29: bytes=32 time<10ms TTL=128
10
ARP的基本思想
11
主机 A 广播发送 ARP 请求分组
ARP 请求
我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18 我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址
ARP 请求
209.0.0.5 A
ARP 请求
ARP 请求
209.0.0.6
X
Y
B
Z
00-00-C0-15-AD-18
5
IP地址与物理地址的区别
6
主机 H1 IP1 HA1
查找路由表
硬件地址 HA3 路由器 R1 HA4
查找路由表
路由器 R2 局域网 HA5 HA6 局域网
主机 H2 IP2 HA2
局域网
通信的路径
H1→经过 R1 转发→再经过 R2 转发→H2
7
主机 H1 IP1 HA1 主机 H1
从协议栈的层次上看数据的流动
19
不设置网关情况下的分析：
由于主机将各自通信目标的IP地址与自己的子网掩
码相“与”后，发现目标主机与自己均位于同一网
段（网络号相同：172.16.0.0），因此通过ARP协
议获得对方的MAC地址，从而实现在同一网段内网
络设备间的双向通信。
20
改变A的子网掩码，其他设置保 持不变的情况
将A的子网掩码改为：255.255.255.0，其 他设置保持不变。
16
不设置网关情况下的PING结果及ARP显示 改变A的子网掩码，其他设置保持不变的情况 加上A的缺省网关的情况及结果分析 注意观察： TTL值 ARP命令的显示结果
17
不设置网关情况下的PING结 果及ARP显示
在A上的显示结果（A的IP地址是172.16.1.29)
Reply from 172.16.11.30: bytes=32 time<10ms TTL=128 Reply from 172.16.11.30: bytes=32 time<10ms TTL=128 Reply from 172.16.11.30: bytes=32 time<10ms TTL=128 Reply from 172.16.11.30: bytes=32 time<10ms TTL=128
IP 地址的编址方法 分类的 IP Байду номын сангаас址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。
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。
1
Refer to the exhibit. The networks connected to router R2 have been summarized as a 192.168.176.0/21 route and sent to R1. Which two packet destination addresses will R1 forward to R2? (Choose two.)
故B上显示ping的结果为"请求超时"。
25
加上A的缺省网关的情况及结果分析
在前面实验的基础上，把A的缺省网关设 为：172.16.0.1，网关的子网掩码为： 255.255.0.0
注意：A的缺省网 关可能在不同的实 验室有不同的设置 ，应首先看看自己 机器的默认网关是 多少。可以执行 PING – 代 理 服 务 器名称 看看代理 的IP是多少。
23
改变A的子网掩码后在B上ping A的结果
显示请求 超时
24
改变A的子网掩码后在B上ping A的结果分析
此时用arp -a命令可以在两台PC上分别看到对方的MAC地
址。
B将目标设备的IP地址（172.16.1.29）和自己的子网掩码 （255.255.0.0）相“与”，发现目标主机与自己均位于同 一网段（172.16.0.0），因此，B通过ARP协议获得A的 MAC地址，并可以正确地向A发送Echo Request报文。但 由于A不能向B正确地发回Echo Reply报文（原因：A认为 B和自己不在同一网段（A所在网段为：172.16.1.0）），
需经中介路由器的发送，发送方必须将中介路由器 的IP地址映射到它的物理地址上
9
地址解析协议 ARP
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地址。 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由 器的 IP 地址到硬件地址的映射表。 当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数 据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址 ，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网 将该 MAC 帧发往此硬件地址。
A.192.168.194.160 B.192.168.183.41 C.192.168.159.2 D.192.168.183.255 E.192.168.179.4 F.192.168.184.45
2
23、有两个CIDR地址块208.128/11和208.130.28/22。是否有哪一个地址块包 含了另一地址块？如果有，请指出，并说明理由。 答：208.128/11的前缀为：11010000 100 208.130.28/22的前缀为：11010000 10000010 000101，它的前11位与 208.128/11的前缀是一致的，所以208.128/11地址块包含了 208.130.28/22这一地址块。 16、设某路由器建立了如表7-19所示的转发表： 目的网络 子网掩码 下一跳 128.96.39.0 255.255.255.128 接口0 128.96.39.128 255.255.255.128 接口1 128.96.40.0 255.255.255.128 R2 192.4.153.0 255.255.255.192 R3 *（默认） R4 此路由器可以直接从接口0和接口1转发分组，也可通过相邻的路由器R2，R3 和R4进行转发。现共收到5个分组，其目的站IP地址分别为 （1）128.96.39.10，（2）128.96.40.12，（3）128.96.40.151，（4） 192.4.153.17，（5）192.4.153.90试分别计算其下一跳。
26
加上A的缺省网关的情况及结果分析
A: Reply from 172.16.11.30: bytes=32 time<10ms TTL=128 B: Reply from 172.16.1.29: bytes=32 time<10ms TTL=127 注意：在B上PING机器A的TTL值为127，比没有设网关、 并且子网掩码没有改变时减少了1。
只要主机或路由器要和本网络上的另一个已知 IP 地址 的主机或路由器进行通信，ARP 协议就会自动地将该 14 IP 地址解析为链路层所需要的硬件地址。
ARP的常用命令
用arp -a命令：显示IP-地址列表MAC地址。 用arp –d：（在win98中需要特指某个IP地址并且事
先通过ARP –a命令查看本机的列表确实有）清除两台
13
应当注意的问题
ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址 和硬件地址的映射问题。 如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么 就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器 的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路 由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个 网络来做。 从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的，主机的用户 对这种地址解析过程是不知道的。
主机 B 向 A 发送 ARP 响应分组
我是 209.0.0.6 硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0A ARP 响应
X
209.0.0.5 A 00-00-C0-15-AD-18
209.0.0.6
Y
B 08-00-2B-00-EE-0A
Z
12
ARP 高速缓存的作用
为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 ARP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映 射写入 ARP 请求分组。 当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓 存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方 便了。
3
17、某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0。该单位 有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为 255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并计算出每个 地点主机号码的最小值和最大值。 答：4000/16=250，平均每个地点250台机器。如选255.255.255.0为 掩 码 ， 则 每个 网 络 所 连主 机 数 =28-2=254>250 ，共 有 子 网 数=282=254>16，能满足实际需求。
21
改变A的子网掩码后ping B的结果
用arp -d命令清除两台主机上的ARP表，然后在 A上"ping"B
结果显示目 的主机不可 到达
22
改变A的子网掩码后ping B的结果分析
A将目标设备的IP地址（172.16.11.30）和自己的子网掩码（ 255.255.255.0）相"与"得172.16.11.0，和自己不在同一网段（A 所在网段为：172.16.1.0），则A必须将该IP分组首先发向缺省网 关。由于A的缺省网关没有配置，无法对分组进行正确发送，因此显 示"目标主机不可到达"。 用arp -a命令在两台PC上均不能看到对方的MAC地址。