网络实用技术基础 第3章 网间互联技术

• 无分类域间路由选择
2.24
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3.2.5 IPv6
1.IPv6特点 IPv6采用128位地址空间，IPv6因其可提 供超大的地址空间，地址缺乏问题。 2.IPv6报文格式。 IPv6报文首部的固定长度包含8个字段，了 解8个字段的具体功能。
2.25
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IPv6地址
1）冒号十六进制表示 • IPv6的地址每4个十六进制为一组，组与组之间用冒号隔开。 IPv6地址格式为 XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX，X表示一 个十六进制值。 2）零压缩 • 最前面的一串零可以省略，例如， 0000:123A:BC00:0000:0000:1111:2222:0000可以简写为 123A:BC00:0000:0000:1111:2222:00 00。此外，为了进一步简 化十六进制的书写，IPv6地址中的一段或连续多段0可以用双冒 号（：：）代替。例中IPv6地址可更加简化为 123A:BC00::1111:2222:0，但不能表示为 123A:BC00::1111:2222::，因为双冒号（：：）只能在IPv6地 址中出现一次。 2.26
2.8
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五类IP地址
2.9
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（4）IP地址的申请和分配 Internet网络信息中心（Internet NIC）统一负责全球IP地址 的规划、管理和发放工作。通常每个国家成立一个组织，统一 向国际组织申请IP地址，然后再分配给用户，我国负责地址分 配的机构是CNNIC（CHINA 网络信息中心）。 用户要接入Internet时，有两种获得IP地址的方法。一种是用 户通过Internet服务提供商（ISP：Internet Service Provider） 临时接入网络，如拨号上网。在这种情况下，用户通常是通过 DHCP协议动态地从ISP处获得一个IP地址，并用此地址进行 Internet的访问。当用户离开网络时，IP地址被ISP收回，再分 配给其它的用户使用。另一种方法是用户向CNNIC申请固定使 用的IP地址，这种方法通常是一个单位的网络、提供Internet 服务的主机需要连入Internet时采用。
2.11
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3.1.3 RARP协议
• 逆地址解析协议就是将局域网中某个主机的物 理地址转换为IP地址，发送方首先RARP服务 器发送请帧，以解析从物理地址得到对应的IP 地址。
2.12
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3.1.4 ICMP协议
• ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是 TCP/IP协议族的一个子协议，属于网络层协议， 主要用于在主机与路由器之间传递控制信息， 包括报告错误、交换受限控制和状态信息等。 当遇到IP数据无法访问目标、IP路由器无法按 当前的传输速率转发数据包等情况时，会自动 发送ICMP消息。
当需要获得子网的地址时，主机通过把IP地址与子网掩 码进行“按位与”的运算，就可得到子网地址。例如： 当IP地址为202.112.143.171、子网掩码为 255.255.255.224时，写成二进制的形式后，IP地址的 二进制形式为： 11001010.01110000.10001111.10101011 子网掩码的二进制形式为： 11111111.11111111.11111111.11100000 运行“按位与”的操作后，得到子网的地址为： 11001010.01110000.10001111.10100000，写成十 进制的形式是：202.112.143.160
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3.2.1 IP寻址和子网划分
所谓IP子网，是指把IP地址中主机地址的部 分进一步划分为两个部分：其中一个部分为子 网地址，而另外一个部分为主机地址。 在IP协议中，是通过子网掩码来标识子网的。 子网掩码也是一个32位的二进制数字，写成与 IP地址相同的形式，即用三个“.”分为四个部 分，如255.255.255.0。
2.22
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3.2.3 可变长度子网掩码
• 可变长度子网掩码（VLSM）允许对A类、B类 和C类IP地址使用不同的子网掩码，其具有高 效寻址和路由聚合，减少路由表大小两个优点
2.23
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3.2.4 路由聚合
• 路由聚合
– 若路由器的路由表中存储了一连串连续网络号，则 会影响路由器的寻址并降低数据报的转发速率。路 由聚合指将路由表中某些连续的路由，作为单个聚 合路由进行通告的一种能力。
2.10
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3.1.2 ARP协议
• 地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取 物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时 将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的 所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的 物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理 地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下 次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。
2.6
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（3）IP数据报 1）IP数据报的格式（P68）
2.7
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2）IP地址：Internet采用了一种唯一通用地址格式，为网络上所 有设备（路由器、网关和服务器等）分配了唯一的地址，这就是 IP地址。IP地址亦称标识地址，利用它可以对Internet上的每个 主机、路由器和其它设备等进行唯一的地址“标识”。 IP地址由四个用“.”分开的数字组成，每一个数字为一个字节 长，因此每一个数字最大为255。例如：202.112.136.23就是 一个IP地址的十进制数字表示。 IP地址可以分为五类，即A类、B类、C类、D类和E类，每个 地址的长度为32个位，每个位采用二进制编码，其中前三类是一 般网络地址，目前正在大量应用，后两种为特殊网络地址，留做 特殊用途或者备用。 此外，IP地址还规定了一套具有特殊格式的地址形式，以分 别用于不同的情况。如网络地址、直接广播地址、有限广播地址、 本机地址、回送地址。
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3.1 网间互联协议
网络命令 电子邮件 文件传输 邮件传输 网络诊断 文件传输 域名系统 远程控制 网络管理
传输控制 协议 互联网控制 信息协议
用户数据报 协议
互联网组管 理协议
地址解析 协议
逆向地址解 析协议
2.3
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3.1.1 IP协议
IP协议是TCP/IP协议集中的承载协议，位于Internet模型中的网络层。 （1）IP层的主要特点 在Internet中，IP层作为通信子网的最高层，有如下三大特点： 其一是提供无连接的数据报传输机制。IP为TCP、UDP等提供了一 种无连接的数据传送服务。无连接是指IP不维护连续数据报的任何状 态信息，因此，IP数据报可能会不按照发送的顺序到达，即后发的数 据报可能先到达。 其二是能完成点对点的通信。IP协议是点对点的，其对等实体之间 的通信不需经过中间机器，而中间机器之间具有实际的物理链路的连 接，要求IP协议能支持点对点的寻径以保证点对点协议的可实现性。 第三是在IP协议中，数据的传送是不可靠的。这种不可靠的含义是： 数据在传送过程中，没有一种机制来监控数据是否被成功地送达了目 的地。当数据在传送的过程中，如果发生错误，IP协议只是简单地丢 弃数据报，并用ICMP消息通知数据的发送方。要实现可靠的传输， 必须通过高层的协议来保证。
2.13
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3.1.5 IGMP协议
• IGMP(Internet Group Message Protocol):Internet组管理协议,提供internet 网际多点传送的功能,即将一个ip包拷贝给多个 host,windows系列采用了这个协议
2.14
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3.2 IP寻址和规划
2.4
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（2）IP协议的主要功能 IP协议是TCP/IP的核心协议之一，其作用主要是用于主机 与网关、网关与网关、主机与主机之间的通信。功能包括IP的寻 址、面向无连接数据报传送和数据报路由选择等。 IP协议的寻址功能体现在必须能唯一地标识Internet中每一 个可寻址的通信实体，以完成根据目的IP地址确定通信的下一跳 的问题。因此，IP为网络中的每一个实体赋予了一个全局标示符 ----IP地址。 IP协议的面向无连接的数据报传送功能实现了IP向TCP协议 所在的传输层提供统一的IP数据报，其中，必须实现LAN与 WAN 之间报文格式的转换，如分段（满足LAN中MAC帧长与 WAN中帧长之间的长度转换）和重装，并负责将各种不同物理 网络的物理地址转化为具有统一格式的IP地址，把各种不同的帧 统一转换成IP数据报，使上层屏蔽IP层的帧差异。
Hale Waihona Puke Baidu 网络实用技术基础
• 为了区分网络地址、主机地址和定向广播地址 ，引入了子网掩码，因此每个地址实际上由三 部分组成：网络号、子网号和主机号。（P77 ）
2.20
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3.2.2 IP地址应用实例
• • • • 确定网络数和主机数 确定子网掩码 确定网络地址 确定网络的主机地址
2.21
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第3章 网间互联技术
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 网间互联协议 IP寻址和规划 路由器与路由选择协议 NAT技术 VPN 网络传输可靠性技术
2.1
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考试的知识点
• Internet协议分析（TCP、IP协议）
• 路由器与路由选择协议 • NAT技术
2.2
2.5
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数据报路由选择功能是IP协议最重要的功能之一，它应能完成如 下操作：在同一网段上，IP数据报可以沿实际物理路径传送；当需要 经过不同网段时，IP数据报要能够经由路由器或网关进行传送。由于 Internet涉及到多个不同的网络，其网络的物理实现有所不同，因此， IP层必须具有屏蔽物理网络的功能，并提供独立于物理网络之上的路 由选择机制。IP的路由选择分为直接路选和间接路选，所谓直接路选 是指由物理网络直接负责在同一网络内的数据报的传送；间接路选则 是指在需要跨越不同网络时由IP协议所提供间接路由选择。Internet 的间接路由选择采用路由表机制，每一台机器（主机、路由器、网关 等）开机时会产生一张路由表，该表包含了可能的目标信息。当IP分 组到达一个网关时，IP协议软件找到目标IP地址，并抽取其中的网络 号进行对比，当需要执行间接路由选择时，由网关使用该网络标识决 定路由，因此可以说，Internet路由选择是基于目标网络号而不是主 机号的。
2.18
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• 假如甲公司的主机个数是100台，申请了一个 C类网络的IP地址，但将会造成254-100=154 个主机地址的浪费，为更高效地利用网络地址 ，可以采用对C类网络进行子网划分，借用主 机号的1bit划分为两个子网，每个子网有126 个子网地址，这样浪费的地址是少量的。
2.19
3.2.1 IP寻址和子网划分 IP地址的主机部分可被分为三种地址：网络地 址、主机地址和定向广播地址。 网络地址是网络号中的第一个地址。 定向广播地址是网络号中的最后一个地址。 网络地址和定向广播地址这间的所有地址都称 为网段的主机地址。(P76)
2.15
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• 例如： 一个A类网络的IP地址，网络号 为前8bit，主 机号为后24bit，采用公式，可得2H-2=2242=16777214个主机地址。 一个B类网络的IP地址，网络号 为前16bit， 主机号为后16bit，采用公式，可得2H-2=2162=65534个主机地址。 一个C类网络的IP地址，网络号 为前24bit， 主机号为后8bit，采用公式，可得2H-2=282=254个主机地址。 2.16
2.17
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• 若甲公司有200台计算机，申请了一个B类公 网地址190.18.0.0，主机地址有2H-2=2162=65534个，造成主机地址的浪费。 • 为了充分和有效利用宝贵的IP地址资源，避免 多余主机地址的浪费，引入了子网划分技术。 • 所谓子网划分是指允许在一个IP地址中，利用 主机号的高位比特来创建更多的子网。优点是 提供了更有效利用IP地址的方案。