IP业务承载网络基础知识

子网划分时，子网掩码的位数可以根据需要确 定。
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子网掩码
IP Address
Default Subnet
Mask
8-bit Subnet
Mask
Network
145
13
Network
255 255
Network
255 255
Host
0
0
Host
0
0
Subnet
Host
255
0
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由IP地址和子网掩码计算子网地址
二进制表示147.12.17.1
B类码正常掩码255.255.0.0
得出网段147.12.0.0
借4bit主机位作为网络号掩 码
子网号为147.12.16.0
10010011 00001100 00010001 00000001 11111111 11111111 00000000 00000000 10010011 00001100 00000000 00000000 11111111 11111111 11110000 00000000 10010011 00001100 00010000 00000000
怎么办？？？
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可变长子网掩码
1987 年，RFC 1009 就指明了在一个划分子网 的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使 用可 变 长子 网 掩码 VLSM (Variable Length Subnet Mask)可进一步提高 IP 地址资源的利用 率。
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IPv4地址结构
Internet
网络 子网
网络
网络号 主机号
网络 子网
主机 主机 主机 主机 主机
IP 地址的概念结构
Internet的概念层次
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1.传统的分类地址
IP 地址长度为 32bit，包括网络号（网络前缀）和主机号 不同的地址类型定义了地址中网络号和主机号所占的位数 利用地址类型，可快速区分出地址中的网络号和主机号
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子网划分的步骤
① 确定需要多少个子网。 ② 确定需要多少个主机号来标识每个子网上的
每台主机。 ③ 综合考虑子网数和子网中的主机数后，确定
子网掩码。 ④ 确定标识每个子网的网络号。 ⑤ 确定每个子网上可以使用的主机号范围。
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帧头
IP 头
传输层头
UDP/TCP
应用数据
版头 本长 号度
服务 类型
分组 总长度
标 识
标 志
分段 生存 偏移 时间
协 议
分组头 校验和
源地址
目的 地址
选项
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IP 分组的结构
0
4
8
16
19
24
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版本 V 头IP长分HL组服的务构类成型：TO分S组头 + 数总据长度 TLEN
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案例2
考虑一个具有C类地址的组织，它需要划分5个 子网，每个子网连接的主机数分别为：60、60、 60、30、30。
如果选择2bit的子网掩码，则可划分4个子网，62个 地址/子网。（不行）
如果选择3bit的子网掩码，则可划分8个子网，30个 地址/子网。（不行）
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提纲
网际互连协议 IP编址
IP数据报的格式 IP分组的转发
IP路由协议 多协议标签交换 IP网络组网和规划
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IP 协议：无连接的分组转发
IP负责源到宿的主机间的数据报传递 IP 层采用无连接的、尽力而为的机制，不能保
称为“/20 地址块”。 128.14.32.0/20 地址块的最小地址：128.14.32.0 128.14.32.0/20 地址块的最大地址：128.14.32.255 全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。
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4、私有地址
三个网络地址范围保留为内部网络（私有网） 使用，它们是：
IP 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两 级编址。
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无分类的两级编址
无分类的两级编址的记法是： IP地址 = {<网络前缀>, <主机号>}
CIDR 还使用“斜线记法”(slash notation)，它又称为CIDR 记法，即在IP地址后面加上一个斜线“/”，然后写上网络 前缀所占的比特数。
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案例1
Other subnets
201.222.5.16
20 subnets 5 hosts per subnet Class C address:
201.222.5.0
201.222.5.32
201.222.5.48
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如果把8个bit中的5个bit作为掩码，最多可以容纳32 个子网符合要求。而剩下的3个bit用作主机号，可以 容纳6个主机（主机号全0代表本网段，全1代表本网广 播地址）。
标识符 Identification 标志Flag 分片偏移量 Offset
生存时间 TTL 协议 Protocol 分组头校验和 Checksum
源 IP 地址 Source
目的 IP 地址 Destination
IP 选项 Option
填充 Pad
数据
：
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IPv4 分组头
01234 56 7 8
A类0 网络前缀
15 16
23 24
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主机号
B类1 0
网络前缀
主机号
C类1 1 0
网络前缀
主机号
D类1 1 1 0
组播（Multicast）地址
E类 1 1 120210/10/20
通保信网留基础使用
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IP 地址表示法
IP 地址的表示法： “点分十进制表示法”
采用 4 个小数点分开的十进制整数，每个整 数对应于地址中的一个字节。如，IP 地址 0xC0020304 可表示为 192.2.3.4 。
地址分配不够灵活，地址空间消耗速度快，……
子网划分技术：
将较大的分类地址空间划分成多个小的子网。 划分子网的方法是将IP地址的主机号部分分成两部
分，高比特位部分用来标识子网，剩余部分仍然作 为主机号。借用的主机比特数据不同，得到的子网 的大小也不同。
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带子网标识的IP地址结构
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子网掩码
为了区分一个IP地址的网络部分（网络＋子网） 和主机部分，采用了子网掩码的技术。
子网掩码是一个32位的二进制数，它指定了子 网标识和主机号的分界点，即对应IP地址网络 号和子网标识的位全部置1，主机号部分全部 置0。将一个IP地址与它的掩码相“与”，得 出的结果即为该IP地址所在的网段。
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3、无分类编址 CIDR
虽然划分子网方法是对IP地址结构有价值的扩 充，但是它还要受到一个基本的限制：整个网 络只能有一个子网掩码。因此，当用户选择了 一个子网掩码(也就意味着每个子网内的主机 数确定了)之后，就不能支持不同尺寸的子网 了。
在现实世界中，对子网的要求是不一样的，希 望一个组织或网络把其分成相同大小的子部分 很不现实。因此，使用固定长度的子网掩码会 导致子网内IP主机地址的浪费。
第三章 IP业务承载网络
参考教材第三、四章
提纲
网际互连协议 IP编址
IP数据报的格式 IP分组的转发
IP路由协议 多协议标签交换 IP网络组网和规划
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IP 地址的引入
实现网际互连必须使用统一的地址形式
没有可以直接使用的物理地址系统 也不可能对现有链路技术的物理地址进行修改 必须在更高的层次上（网络层）来实现地址统一
路漫漫其悠远2020319ip业务承载网络基础知识识路漫漫其悠远提纲?网际互连协议?ip编址?ip数据报的格式?ip分组的转发?ip路由协议?多协议标签交换?ip网络组网和规划?2020319?2?通信网基础路漫漫其悠远ip地址的引入?实现网际互连必须使用统一的地址形式?没有可以直接使用的物理地址系统?也不可能对现有链路技术的物理地址进行修改?必须在更高的层次上网络层来实现地址统一?ip地址的引入?在tcpip体系结构中实现不同网络的网际互连是通过ip协议完成的?为解决互联网络internet中的寻址问题ip协议定义了在全网唯一的通用32位地址格式ip地址?ip地址在网络层上屏蔽了异种网络之间物理地址等特性的差异利于网间通信的实现?2020319?3?通信网基础路漫漫其悠远ipv4地址结构internet网络internet的概念层次网络主机主机主机主机子网主机网络子网网络号主机号ip地址的概念结构?2020319?4?通信网基础路漫漫其悠远1
IP 地址的引入
在 TCP/IP 体系结构中，实现不同网络的网际互连是通过 IP 协议完成的
为解决互联网络（Internet）中的寻址问题，IP 协议定义了 在全网唯一的通用 32 位地址格式 —— IP 地址
IP 地址在网络层上屏蔽了异种网络之间物理地址等特 性的差异，利于网间通信的实现
CIDR 将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR地址 块”。
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CIDR 地址块
128.14.32.0/20 表示的地址块共有 212 个地址（因为斜线后面 的 20 是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是 12）。
这个地址块的起始地址是 128.14.32.0。 在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简
公司可以使用VLSM将ISP分配给他们的地址空间分为更小的 一些子网。可见：VLSM和CIDR从概念上讲是相同的，差别 仅仅在于规模。
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CIDR 最主要的特点
CIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分 子网的概念
CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix) 来代替分类地址中的网络号和子网号。
版本号（Version）：IPv4 和 IPv6，目前的版本为 4 分组头的长度（HL）和分组总长度（Total Length）
HL(4byte)：给出以 32bit 长为单位的 IP 分组头的长度 典型的 IP 分组头（不含选项）长度为 20 字节，HL = 5
TTL(16bit)：以字节为单位的 IP 分组的总长度 总长度 = IP 分组头长度 + 数据区长度 TTL 可表示的最大长度（即 IP 分组的最大长度）为 65535 字节
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IPv4 分组头
ห้องสมุดไป่ตู้ 协议类型（PROTOCOL）
证传输的正确性：不作验证、确认，也不保证 分组传输的顺序
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IPv4 分组
IP 头 —— 网络层（IP 协议）的协议控制单元 传输头 —— 传输层（TCP/UDP）的协议控制单元 净荷 —— 承载应用层的数据，可变长度
最大 64K Bytes
Data Link
每个地址类的点分十进制范围
A
1.XXX.XXX.XXX ~ 126.xxx.xxx.xxx
B
128.1.xxx.xxx ~ 191.254.xxx.xxx
C
192.0.1.xxx ~ 223.255.254.xxx
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2、子网划分
分类地址（classful addess）的缺陷：
10.0.0.0-10.255.255.255 172.16.0.0-172.31.255.255 192.168.0.0-192.168.255.255
不能用这些地址访问Internet 。 使用这些地址范围的公司或者使用代理服务器
或网络地址转译器(network address translator, NAT )作为Intranet与Internet的中介。
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CIDR
在 VLSM 的基础上又进一步研究出无分类编址方法， 它的正式名字是无分类域间路由选择 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。
CIDR将VLSM概念扩展到了Internet的路由系统上。
它允许对地址空间进行递归分配，有Internet注册分配给高一 级的ISP，再由该ISP将某个子网分配给一个中等规模的ISP， 依次类推，最后将一个更小的子网分配给公司的私有网络。
子网掩码是255.255.255.248
子网号都是8的倍数，如201.222.5.8, 201.222.5.16, 201.222.5.24, ……,210.222.5.248。
子网201.222.5.16的主机地址范围：201.222.5.16 （子网号）, 201.222.5.17 ， 201.222.5.18 ， 201.222.5.19 ，201.222.5.20 ， 201.222.5.21 ， 201.222.5.22，201.222.5.23.(子网广播)。
利用VLSM，可把一个地址空间划分为若干大小 不同的子网。在地址分配时，可实现地址空间 容量与子网中主机的数量达到最佳的匹配。
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案例2解决办法
62主机
255.255.255.192
R
255.255.255.224
62主机 62主机 30主机
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30主机