第5章 网络层教案(计算机网络)

第5章网络层

教学目标：

1、掌握网络层功能

2、理解IP地址分类

3、理解划分子网的方法

4、了解路由器的功能

5、掌握路由和路由协议的概念

6、理解网络层协议和功能

教学重点：

1、IP地址分类

2、划分子网

3、路由和路由协议的概念

教学难点：

子网的划分

教学课时：2课时

教学方法：讲授法、讲解法、演示法、讨论法、练习法

教学过程及内容：

第5章网络层

5.2 网络层功能

一、网络层功能：

完成数据包寻址和路由的功能

走哪一条？

二、网络层地址：

1、网络层协议定义了识别网络中主机的地址

2、地址包括网络部分和主机部分

三、网络层协议：

在TCP/IP协议栈中，运行在网络层的协议主要有：

⏹IP（Internet Protocol ）协议：负责网络层寻址、路由选择、分段及包重组。

⏹地址解析协议（ARP ，Address Resolution Protocol)：负责把网络层地址解析成物

理地址，比如MAC地址。

⏹逆向地址解析协议（RARP ，Reverse ARP）：负责把硬件地址解析成网络层地址。

⏹Internet控制信息协议(ICMP ，Internet Control Message Protocol)：负责提供诊断功

能，报告由于IP数据包投递失败而导致的错误。

⏹Internet组管理协议(IGMP ，Internet Group Management Protocol)：负责管理IP组

播组。

5.3 IP地址

一、IP地址的概念：

1、IP地址的结构：

IP地址是32位的二进制数。每个IP地址被分为两部分，网络ID和主机ID

网络ID

主机ID

2、 IP 地址的表示方法：

在计算机内部，IP 地址是用二进制数表达的，共32bit 。 例如：

11000000 10101000 00000101 01111011；

然而，使用二进制表示，很不方便我们记忆，通常把32位的IP 地址分成四段，每个8个二进制为一段，每段二进制分别转换为我们习惯的十进制数。并用点隔开。我们称为用点分十进制表示Ip 地址。上例用二进制表达的Ip 地址可以用点分十进制192.168.5.123表示。如图：

二、二进制与十进制数的转换：

1、 二进制和十进制的转换：

把二进制数中为1的位对应的十进制数值加起来即可获得。255=128+64+32+16+8+4+2+1，若要一个8位的二进制数等于255，需要其中的每一位均为1。 例如：

十进制数102093可以表示为：102093=105*1+104*0+103*2+101*9+100*3 2、 十进制数如何转换为二进制数：

三、Ip 地址分类：

IP 地址采用32个二进制位。为了更好的管理和使用这些资源，InterNIC 将IP 地址资源划分为5类（A 、B 、C 、D 、E 类），每类地址中定义了它们的网络ID 和主机ID 各占

例如

主机ID

32 Bits

11000000.

10101000192

..

168.5.12300000101.

01111011最大值

主机ID

网络ID

用32位地址中的多少位，就是说每一类中，规定了可以容纳多少个网络，以及这样的网络中，可以容纳多少台主机。

特殊用途IP 地址：

10110

1110

11110

Network(7bit)

Network(14bit)

Network(21bit)组播地址

保留

Host(24bit)

Host(16bit)Host(8bit)A 类地址

B 类地址

C 类地址

D 类地址

E 类地址

四、子网的划分：

1、 划分子网的原因：

现在Internet 中，IP 地址资源已经被分配的差不多了，只剩下部分B 类地址和一部分C 类地址。IP 地址消耗如此之快的原因在于IP 地址巨大的浪费。以B 类地址为例，它可以标志16，282个物理网络，每个网络65534台主机。

如何解决这个问题呢？可以考虑对IP 地址的主机ID 进一步划分，划分子网ID 和主机

网络部分 主机部分

地址类型 用

127

any

全“0”

全“1”

Any

全“0”

Any

全“1” 网络地址

代表一个网段

广播地址 特定网段的所有节点

回环地址 回环测试 广播地址

本网段所有节点

所有网络

通常用于

169.10.0.1169.10.0.2169.10.255.254

169.10.255.253

...

ID两部分。这样扩大了网络划分的能力，充分利用主机ID部分巨大的编址能力。这就是子网编址技术。

2、子网编址模式下的地址结构：

1)将主机ID进一步划分为子网ID和主机ID

2)通过子网掩码来区分地址的网络部分和主机部分

3、子网掩码：

⏹A、B、C类地址的默认掩码

⏹掩码的对应于IP地址的网络ID的所有位都设为“1”

⏹掩码的对应于主机ID的所有位都设为“0”

子网掩码的格式同IP地址一样，是32位的二进制数，由连续的“1”和连续的“0”组成。为了理解方便，也采用点分十进制表示。A类、B类、C类都有自己缺省的子网掩码：

A类子网掩码：255.0.0.0

B类子网掩码：255.255.0.0

C类子网掩码：255.255.255.0

IP地址 and 子网掩码 = 网络ID

IP地址与子网掩码进行布尔“与（AND）”运算所得出的结果即为网络ID。

4、子网划分：

⏹划分主要考虑需要支持多少个子网，每个子网所具有的最大主机数

⏹举例：某公司申请了一个C类地址200.200.200.0，公司有生产部门和市场部

门需要划分为单独的网络，即需要划分2个子网，每个子网至少支持40台主

机

→决定子网掩码

→计算新的子网网络ID

→每个子网有多少主机地址

（1）决定子网掩码