网络层讲义02
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Network Number/Prefix Host Number
Classful IP Addressing
Network number is also referred to as the network prefix All hosts on a given network share the same network prefix but have a unique host number Two hosts on different networks must have different network prefixes but may have the same host number
Classful IP Addressing
Class E 0 5 11110 31 Reserved for Future use
Class E addresses have their leading 5-bits set to 1-1-1-1-0 Reserved for experimental/future purpose 240.0.0.0~255.255.255.254
虚电路和数据报
数据报 n每个分组单独传送 n网络为每个分组单独选路，路径可能不 同 n分组达到顺序可能与发出顺序不同 n分组中需要携带完整的目的地址
路由器
工作在OSI网络层中，实现下三层的转换，还 具有中继器、网桥的功能，能够识别网络层协 议、网络地址。它的主要功能如下： （1） 划分子网； （2） 进行信息隔离； （3） 可以提高网络安全性； （4） 具有选择最佳性； （5） 容错和访问控制。
Network-Prefix Host-Number
Network-Prefix Subnet-Number Host-Number
Subnetting
IP地址空间的利用率有时很低 给每个物理网络分配一个网络号会
使路由表变得太大，因而使网络性 能变坏 两级的IP地址不够灵活
Subnetting
IP地址的特点
（3）按照Internet的观点，用switch
(bridge)、hub (repeater)连接起来的 若干个局域网仍为一个网络。因此， 这些局域网都具有同样的网络号netid。 （4）在IP地址中，所有分配到网络 号net-id的网络都是平等的。
IP通讯的环境
IP通讯大体有以下四种环境： （1） 通过同一根电缆直接连通。 （2） 由中继器隔离。 （3） 通过switch(bridge)隔离。 （4） 通过路由器隔离。 前三种情况都属于在同一个网络，因此网 络号必须相同。而对于路由器来说，路由 器有几个口，就有几个网络号，一个网络 号就是一个广播域(能够直接到达的）。
Subnetting
Subnet addressing is used by system administrators in order to further subdivide an Internet address within an organization Instead of the classful two-level hierarchy, subnetting supports a three-level hierarchy
子网掩码（subnet mask）
32位，4个字节，用带点的十进制表示。 二进制表示法中，“1”表示网络bit，“0” 表示主机bit。 连续的掩码要求左边全为1，右边全为0。 它的作用是：将大网划分成若干小网，便 于管理，具体划分由管理员分配。 每台设备都支持掩码。 路由是根据网络号加子网号来进行判断
子网掩码默认值
子网掩码中“1”的长度就是网络号的长度。 A 类 ： 缺 省 为 255.0.0.0 ， 前 缀 表 示 法 ， 例 如 ： 100.5.1.1/8 B类：缺省为255.255.0.0，前缀表示法，例如： 130.5.1.1/16 C类：缺省为255.255.255.0，前缀表示法，例如： 200.20.20.2/24 其中前缀也叫子网掩码长度，即左边“1”的个数。 在缺省的状态下，同一类地址的主机都在同一广 播域上。
Classful IP Addressing
Class D 0 4 1110
31 Multicast Address
Class D addresses have their leading 4-bits set to 1-1-1-0 and are used to support Multicasting 224.0.0.0.~239.255.255.255 For example: – 224.0.0.1 All systems on LAN – 224.0.0.2 All routers on LAN – 224.0.0.5 All OSPF routers on LAN
Extended-Network-Prefix Routers within the subnetted environment use the extended-network-prefix to route traffic between the individual subnets The extended-network-prefix is composed of the classful network-prefix and the subnet-number The extended-network-prefix has traditionally been identified by the subnet mask
Classful IP Addressing
Class B 0 2 10 15 16 31
ห้องสมุดไป่ตู้
Class B network has a 16-bit network prefix with the 2 highest order bit set to 1-0 and a 14-bit network number, followed by a 16-bit host-number A maximum of 16,384 (214)/16 networks can be defined with up to 65,534 (216 – 2) hosts/network
保留地址
在A至C类IP地址中，用若干地址有专门的用途 或特殊意义，不能分配给主机。具体 如下： 网络地址：即主机号为全0 例如： 129.1.0.0 广播地址：即主机号为全1 例如： 129.1.255.255 自检地址：127.H.H.H 0.0.0.0表示缺省路由，如果所有其他网络号路 由表中没有的，往往由缺省网关来转发。
Classful IP Addressing
Class C 0 3 110 23 24 31
Class C network has a 24-bit network prefix with the 3 highest order bit set to 1-1-0 and a 21-bit network number, followed by a 8bit host-number A maximum of 2,097,152 (221)/24 networks can be defined with up to 254 (28 – 2) hosts/network
Classful IP Addressing
IP address space is divided into 3 different address classes – Class A, Class B and Class C Each class fixes the boundary between the network-prefix and the host number at a different point in the 32-bit address
IP地址的特点
（1）非等级地址结构。即IP地址不能反 映任何有关主机位置的地理信息。IP地 址分为网络部分和主机部分，也可以说 是某种意义上的“分等级”。 （2）当一台主机同时连接到两个网络时 （作路由器用的主机即为这种情况）， 该主机必须同时具有其网络号不同的两 个 IP 地 址 。 这 种 主 机 称 为 多 地 址 主 机 (multihomed host)。
When IP was first standardized in Sep 1981, each system attached to the IP based Internet had to be assigned a unique 32-bit address The 32-bit IP addressing scheme involves a two level addressing hierarchy
Classful IP Addressing
Class A 01 0 78 31
Class A network has an 8-bit network prefix with the highest order bit set to 0 and a seven-bit network number, followed by a 24-bit host-number A maximum of 126 (27 – 2)/8 networks can be defined
网络层
在计算机网络中进行通讯的两个 计算机之间可能要经过许多节点和链 路,也可能要经过好几个通过不同的路 由器互连的通信子网。网络层的任务 就是要选择合适的路由，使发送站的 运输层所传下来的分组能够正确无误 的按照地址找到目的站，并交付给目 的站的运输层。
网络层
网络层是通信子网的最高层，对上
层用户屏蔽了子网通信的细节，如 子网类型、拓扑结构、子网数目， 向上层提供一致的服务、统一的地 址 路由选择和转发 通过网络连接在主机之间提供分组 交换功能 分组的分段与成块，差错控制、顺 序化、流量控制
Internet的网际协议IP
Transport layer: TCP, UDP
Routing protocols •path selection •RIP, OSPF, BGP IP protocol •addressing conventions •datagram format •packet handling conventions
Network layer
routing table
ICMP protocol •error reporting •router “signaling”
Link layer
physical layer
传输方式
大多数局域网的节点可以通过广播
发出数据。 WAN中大多数采用point to point的方 式，即点到点的方式，而不是网络。 通信子网结构复杂，经过多个节点 多个路径可达。
Internet 中的IP
IP协议是TCP/IP体系中两个最主要
的协议之一[STEV94][COME95]。由 于IP协议可以使互连起来的许多计 算机网络能够进行通信，因此， TCP/IP体系中的网络层常常称为网 际层(internet layer)。
Classful IP Addressing
两派意见
Internet派：他们认为通信子网不可
靠，主要采用无连接的方式，把每 个报文封装在单独的地址里，独立 路由。
电信派：主要采用面向连接的方式。
虚电路和数据报
虚电路服务 n在传送数据之前，首先通过呼叫建立一条虚 电路 n所有分组沿同一条路径传送，并且按发出顺 序到达 n类似电路交换 n建立连接之后，分组中只需要携带连接标识 n可以在建立连接时协商参数、QoS、开销等
Private address
RFC1919规定：以下地址不能上Internet， 只能作为内部地址或私有地址： A类：10.0.0.0～10.255.255.255 B类：172.16.0.0～172.31.255.255 C类：192.168.0.0～192.168.255.255
Classful IP Addressing
Network number is also referred to as the network prefix All hosts on a given network share the same network prefix but have a unique host number Two hosts on different networks must have different network prefixes but may have the same host number
Classful IP Addressing
Class E 0 5 11110 31 Reserved for Future use
Class E addresses have their leading 5-bits set to 1-1-1-1-0 Reserved for experimental/future purpose 240.0.0.0~255.255.255.254
虚电路和数据报
数据报 n每个分组单独传送 n网络为每个分组单独选路，路径可能不 同 n分组达到顺序可能与发出顺序不同 n分组中需要携带完整的目的地址
路由器
工作在OSI网络层中，实现下三层的转换，还 具有中继器、网桥的功能，能够识别网络层协 议、网络地址。它的主要功能如下： （1） 划分子网； （2） 进行信息隔离； （3） 可以提高网络安全性； （4） 具有选择最佳性； （5） 容错和访问控制。
Network-Prefix Host-Number
Network-Prefix Subnet-Number Host-Number
Subnetting
IP地址空间的利用率有时很低 给每个物理网络分配一个网络号会
使路由表变得太大，因而使网络性 能变坏 两级的IP地址不够灵活
Subnetting
IP地址的特点
（3）按照Internet的观点，用switch
(bridge)、hub (repeater)连接起来的 若干个局域网仍为一个网络。因此， 这些局域网都具有同样的网络号netid。 （4）在IP地址中，所有分配到网络 号net-id的网络都是平等的。
IP通讯的环境
IP通讯大体有以下四种环境： （1） 通过同一根电缆直接连通。 （2） 由中继器隔离。 （3） 通过switch(bridge)隔离。 （4） 通过路由器隔离。 前三种情况都属于在同一个网络，因此网 络号必须相同。而对于路由器来说，路由 器有几个口，就有几个网络号，一个网络 号就是一个广播域(能够直接到达的）。
Subnetting
Subnet addressing is used by system administrators in order to further subdivide an Internet address within an organization Instead of the classful two-level hierarchy, subnetting supports a three-level hierarchy
子网掩码（subnet mask）
32位，4个字节，用带点的十进制表示。 二进制表示法中，“1”表示网络bit，“0” 表示主机bit。 连续的掩码要求左边全为1，右边全为0。 它的作用是：将大网划分成若干小网，便 于管理，具体划分由管理员分配。 每台设备都支持掩码。 路由是根据网络号加子网号来进行判断
子网掩码默认值
子网掩码中“1”的长度就是网络号的长度。 A 类 ： 缺 省 为 255.0.0.0 ， 前 缀 表 示 法 ， 例 如 ： 100.5.1.1/8 B类：缺省为255.255.0.0，前缀表示法，例如： 130.5.1.1/16 C类：缺省为255.255.255.0，前缀表示法，例如： 200.20.20.2/24 其中前缀也叫子网掩码长度，即左边“1”的个数。 在缺省的状态下，同一类地址的主机都在同一广 播域上。
Classful IP Addressing
Class D 0 4 1110
31 Multicast Address
Class D addresses have their leading 4-bits set to 1-1-1-0 and are used to support Multicasting 224.0.0.0.~239.255.255.255 For example: – 224.0.0.1 All systems on LAN – 224.0.0.2 All routers on LAN – 224.0.0.5 All OSPF routers on LAN
Extended-Network-Prefix Routers within the subnetted environment use the extended-network-prefix to route traffic between the individual subnets The extended-network-prefix is composed of the classful network-prefix and the subnet-number The extended-network-prefix has traditionally been identified by the subnet mask
Classful IP Addressing
Class B 0 2 10 15 16 31
ห้องสมุดไป่ตู้
Class B network has a 16-bit network prefix with the 2 highest order bit set to 1-0 and a 14-bit network number, followed by a 16-bit host-number A maximum of 16,384 (214)/16 networks can be defined with up to 65,534 (216 – 2) hosts/network
保留地址
在A至C类IP地址中，用若干地址有专门的用途 或特殊意义，不能分配给主机。具体 如下： 网络地址：即主机号为全0 例如： 129.1.0.0 广播地址：即主机号为全1 例如： 129.1.255.255 自检地址：127.H.H.H 0.0.0.0表示缺省路由，如果所有其他网络号路 由表中没有的，往往由缺省网关来转发。
Classful IP Addressing
Class C 0 3 110 23 24 31
Class C network has a 24-bit network prefix with the 3 highest order bit set to 1-1-0 and a 21-bit network number, followed by a 8bit host-number A maximum of 2,097,152 (221)/24 networks can be defined with up to 254 (28 – 2) hosts/network
Classful IP Addressing
IP address space is divided into 3 different address classes – Class A, Class B and Class C Each class fixes the boundary between the network-prefix and the host number at a different point in the 32-bit address
IP地址的特点
（1）非等级地址结构。即IP地址不能反 映任何有关主机位置的地理信息。IP地 址分为网络部分和主机部分，也可以说 是某种意义上的“分等级”。 （2）当一台主机同时连接到两个网络时 （作路由器用的主机即为这种情况）， 该主机必须同时具有其网络号不同的两 个 IP 地 址 。 这 种 主 机 称 为 多 地 址 主 机 (multihomed host)。
When IP was first standardized in Sep 1981, each system attached to the IP based Internet had to be assigned a unique 32-bit address The 32-bit IP addressing scheme involves a two level addressing hierarchy
Classful IP Addressing
Class A 01 0 78 31
Class A network has an 8-bit network prefix with the highest order bit set to 0 and a seven-bit network number, followed by a 24-bit host-number A maximum of 126 (27 – 2)/8 networks can be defined
网络层
在计算机网络中进行通讯的两个 计算机之间可能要经过许多节点和链 路,也可能要经过好几个通过不同的路 由器互连的通信子网。网络层的任务 就是要选择合适的路由，使发送站的 运输层所传下来的分组能够正确无误 的按照地址找到目的站，并交付给目 的站的运输层。
网络层
网络层是通信子网的最高层，对上
层用户屏蔽了子网通信的细节，如 子网类型、拓扑结构、子网数目， 向上层提供一致的服务、统一的地 址 路由选择和转发 通过网络连接在主机之间提供分组 交换功能 分组的分段与成块，差错控制、顺 序化、流量控制
Internet的网际协议IP
Transport layer: TCP, UDP
Routing protocols •path selection •RIP, OSPF, BGP IP protocol •addressing conventions •datagram format •packet handling conventions
Network layer
routing table
ICMP protocol •error reporting •router “signaling”
Link layer
physical layer
传输方式
大多数局域网的节点可以通过广播
发出数据。 WAN中大多数采用point to point的方 式，即点到点的方式，而不是网络。 通信子网结构复杂，经过多个节点 多个路径可达。
Internet 中的IP
IP协议是TCP/IP体系中两个最主要
的协议之一[STEV94][COME95]。由 于IP协议可以使互连起来的许多计 算机网络能够进行通信，因此， TCP/IP体系中的网络层常常称为网 际层(internet layer)。
Classful IP Addressing
两派意见
Internet派：他们认为通信子网不可
靠，主要采用无连接的方式，把每 个报文封装在单独的地址里，独立 路由。
电信派：主要采用面向连接的方式。
虚电路和数据报
虚电路服务 n在传送数据之前，首先通过呼叫建立一条虚 电路 n所有分组沿同一条路径传送，并且按发出顺 序到达 n类似电路交换 n建立连接之后，分组中只需要携带连接标识 n可以在建立连接时协商参数、QoS、开销等
Private address
RFC1919规定：以下地址不能上Internet， 只能作为内部地址或私有地址： A类：10.0.0.0～10.255.255.255 B类：172.16.0.0～172.31.255.255 C类：192.168.0.0～192.168.255.255