【教学课件】第三部分网络互联.ppt

1第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy第三部分第三部分 网络互联网络互联网络互联与网络互联与TCP/IP网络互联协议网络互联协议IPARP和和ICMP协议协议IP路由协议路由协议传输层协议：传输层协议：TCP和和UDP2第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy第七章第七章 网络互联与网络互联与TCP/IP7.1 网络互联层次网络互联层次 7.1.1 应用级互联 7.1.2 网络级互联 7.2 TCP/IP参考模型参考模型7.3 TCP/IP参考模型的特点参考模型的特点 7.3.1 IP层的地位 7.3.2 TCP/IP的可靠性思想 7.3.3 TCP/IP模型的特点7.4 TCP/IP与与ISO/OSI 3第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy7.1 网络互联层次网络互联层次多种不同网络（协议）存在的原因多种不同网络（协议）存在的原因l历史原因：不同公司的网络产品大量使用；l价格原因：网络产品价格低，更多的人有权决定使用何种网络；l技术原因：不同网络采用不同技术、不同硬件、不同协议没有一个物理网络能够为所有用户服务没有一个物理网络能够为所有用户服务，任何单个网络技术都不能满足所有的需要，任何单个网络技术都不能满足所有的需要，因此我们只能考虑包容多种基础网络的互因此我们只能考虑包容多种基础网络的互联技术。联技术。网络互联的目标是要进行网络互联的目标是要进行统一的合作网络统一的合作网络的互连，支持一种通用的通信服务。的互连，支持一种通用的通信服务。4第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy网络互联层次网络互联层次应用级互联应用级互联l早期的异种网络互联是通过应用程序完成的。用协议早期的异种网络互联是通过应用程序完成的。用协议转换的观点来说，这种互联网中，除了应用层协议外，转换的观点来说，这种互联网中，除了应用层协议外，其他各层协议都不相同。其他各层协议都不相同。l例子：电子邮件系统例子：电子邮件系统网络级互联网络级互联l我们在依赖于技术的通信机制和应用程序之间插入的我们在依赖于技术的通信机制和应用程序之间插入的网际互连软件网际互连软件将隐藏低层的细节，使得集成网络看起将隐藏低层的细节，使得集成网络看起来象是单个大的网络，能够来象是单个大的网络，能够把用户数据分组从源端发把用户数据分组从源端发送到目的端。这样一种互连方案就称为网际互连，所送到目的端。这样一种互连方案就称为网际互连，所形成的网络称为形成的网络称为inernet（互连网）。避免了应用级互（互连网）。避免了应用级互联的种种弊端。联的种种弊端。l例如：例如：IP协议。协议。5第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy基于网关的互联模型基于网关的互联模型高层1传输层1网络层1链路层1物理层1H1 转换转换 H2 N1 N2 L1 L2PH1 PH1网络网络1高层2传输层2网络层2链路层2物理层2网络网络26第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy基于基于IP路由器的网络互联模型路由器的网络互联模型TCPIPLLCMAC1PH1 IPLLC X.25-3MAC1 X.25-2PH1 X.25-1TCPIPLLCMAC2PH2 IPX.25-3 LLCX.25-2 MAC2X.25-1 PH2LAN1LAN2X.25网IP路由器1IP路由器2站A站B7第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy网络互联网络互联在满足服务功能的前提下，互联实现层应尽可能在满足服务功能的前提下，互联实现层应尽可能选在较低的层次上。选在较低的层次上。如互联实现层是第如互联实现层是第N层，那么包括第层，那么包括第N层在内的以层在内的以上各功能必须完全相同，才能实现网络互联和互上各功能必须完全相同，才能实现网络互联和互通，而包括（通，而包括（N1）层在内的以下各层可以完全）层在内的以下各层可以完全不同，以便容许连接更多的不同类型的独立子网。不同，以便容许连接更多的不同类型的独立子网。实际上就是要将小网变成统一的大网实际上就是要将小网变成统一的大网。局域网之间的互联多选择在物理层和数据链路层，局域网之间的互联多选择在物理层和数据链路层，分别采用转发器和网桥。而局域网和广域网以及分别采用转发器和网桥。而局域网和广域网以及广域网之间的互联多选择在网络层，采用路由器广域网之间的互联多选择在网络层，采用路由器互联。应用层网关仅用于极少有的特殊情况。互联。应用层网关仅用于极少有的特殊情况。8第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy路由器路由器互连两个或多个网络并且将报文分组从一个网络互连两个或多个网络并且将报文分组从一个网络传递到另一个网络的计算机叫做传递到另一个网络的计算机叫做网关网关或路由器。或路由器。9第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy端到端的互联技术端到端的互联技术10第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy端到端的互联技术端到端的互联技术Internet的观点：通信子网无论怎么设计都是不可靠的，因此网络层只需提供无连接服务11第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy互联技术互联技术隧道技术:源和目的主机所在网络类型相同，连接它们的是一个不同类型的网络，这种情况下可以采用隧道技术。12第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy隧道技术隧道技术13第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyTCP/IP参考模型没有真正定义互联网层之下的协议，只是指出必须使用某种协议与网络连接，以便能传递IP分组。7.2 TCP/IP参考模型参考模型14第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyTCP/IP模型各层使用的协议模型各层使用的协议15第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy各层的功能各层的功能网络接口层网络接口层l负责接收从IP层交来的IP数据报并通过低层物理网络发送之，或者从低层物理网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。互联网层互联网层 l互联网层的主要功能就是把IP分组发送到它应该去的地方。主要有：了解通信子网的拓扑结构，选择路由 拥塞控制、差错处理与分段技术。传输层传输层 l在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。应用层应用层 16第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP over ATM17第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy TCP/IP模型的两大边界模型的两大边界 OS外部空间OS内部空间使用物理地址使用IP地址应用层传输层互联网层网络接口层18第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy IP层的地位层的地位 IP层作为通信子网的互联层，最基本的服务是提供层作为通信子网的互联层，最基本的服务是提供一个非可靠的尽最大努力去完成好任务的、无连接一个非可靠的尽最大努力去完成好任务的、无连接的分组投递系统（数据报传输机制）。说它非可靠，的分组投递系统（数据报传输机制）。说它非可靠，是因为所要求的投递不能保证成功，是因为所要求的投递不能保证成功，IP路由器尽量路由器尽量减少对数据报的处理过程，以尽快的速度转发，不减少对数据报的处理过程，以尽快的速度转发，不对数据差错校验，不作接收确认，不对分组重新排对数据差错校验，不作接收确认，不对分组重新排序，重组。因此，序，重组。因此，IP协议并不保证协议并不保证IP报文传递的可报文传递的可靠性。靠性。说这种服务是尽最大努力去做好，因为说这种服务是尽最大努力去做好，因为IP尽最大努尽最大努力去投递分组，并不轻易地抛弃分组，仅当资源用力去投递分组，并不轻易地抛弃分组，仅当资源用尽或下面的物理网失效时才会发生不可靠的现象。尽或下面的物理网失效时才会发生不可靠的现象。只将发现的差错和故障报告，向上一层递交。只将发现的差错和故障报告，向上一层递交。19第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP层的地位层的地位其次，其次，IP协议是点到点的。协议是点到点的。IP数据报基本上按数据报基本上按“端系统端系统路由器路由器 路由器路由器端系统端系统”逐跳逐跳方式点对点传输。方式点对点传输。IP协议向上层协议向上层(主要是主要是TCP层层)提供统一的提供统一的IP报文报文，使得各种帧或报文格式的差异性对高层协议不复使得各种帧或报文格式的差异性对高层协议不复存在。存在。IP层是层是TCP/IP实现异种网互联最关键的一层实现异种网互联最关键的一层。IP的的“在任何技术上运行在任何技术上运行”的能力被认为是其最的能力被认为是其最重要的特性之一。到目前为止，还没有发现一种重要的特性之一。到目前为止，还没有发现一种物理网络技术，不适合于物理网络技术，不适合于IP协议。协议。IP over Everything 20第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP层对物理网络的统一层对物理网络的统一21第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP报文对物理网络帧的统一报文对物理网络帧的统一22第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy7.3.2 TCP/IP的可靠性思想的可靠性思想 TCP/IP的可靠性体现在传输层。的可靠性体现在传输层。lTCP协议提供面向连接服务。因为传输层是端到端的，所以TCP/IP协议的可靠性被称为端到端可靠性。端到端可靠性思想有两个优点。端到端可靠性思想有两个优点。l第一，TCP/IP协议跟ISO/OSI相比，显得简洁清晰；l第二，TCP/IP的效率相当高。TCP/IP的的IP协议是协议是“尽力传递尽力传递”方式，只有方式，只有TCP层为保证传输可靠性而做必要的工作，不像层为保证传输可靠性而做必要的工作，不像OSI几乎每一层都要保证可靠传输。几乎每一层都要保证可靠传输。实践证明，实践证明，TCP/IP的效率比的效率比OSI高，尤其当低层高，尤其当低层物理网络很可靠时，物理网络很可靠时，TCP/IP的效率更加可观。的效率更加可观。23第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy7.3.3 TCP/IP模型的特点模型的特点 TCP/IP将不同的底层物理网络、拓扑结构隐藏起将不同的底层物理网络、拓扑结构隐藏起来，向用户和应用程序提供通用的、统一的网络来，向用户和应用程序提供通用的、统一的网络服务。服务。TCP/IP互联网还有一个基本思想：任何一个能传互联网还有一个基本思想：任何一个能传输数据的通信系统，均可看作一个独立的物理网输数据的通信系统，均可看作一个独立的物理网络。大到广域网、小到络。大到广域网、小到LAN，甚至两台机器之间，甚至两台机器之间的点到点专线以及拨号电话线路都被当作网络，的点到点专线以及拨号电话线路都被当作网络，这就是互连网的网络对等性。这就是互连网的网络对等性。TCP/IP网络完全撇开了底层物理网络的特性，是网络完全撇开了底层物理网络的特性，是一个高度抽象的概念，这是这一抽象的概念，赋一个高度抽象的概念，这是这一抽象的概念，赋予了予了TCP/IP网络巨大灵活性和通用性。网络巨大灵活性和通用性。24第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyTCP/IP互联网用户视图和内部结构互联网用户视图和内部结构25第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy因特网因特网26第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy7.4 TCP/IP与与ISO/OSITCP/IP模型并不十分清晰地区分服务、接口和协模型并不十分清晰地区分服务、接口和协议这些概念。议这些概念。TCP/IP模型先有协议，模型只是现有协议的描述，模型先有协议，模型只是现有协议的描述，因而协议与模型非常吻合。问题在于因而协议与模型非常吻合。问题在于TCP/IP模型模型不适合其它协议栈。因而，它在描述其它非不适合其它协议栈。因而，它在描述其它非TCP/IP网络时用处不大。网络时用处不大。ISO/OSI模型模型(去掉会话层和表示层去掉会话层和表示层)可以用来很好可以用来很好地讨论计算机网络，但是地讨论计算机网络，但是ISO/OSI 协议并未流行。协议并未流行。TCP/IP模型正好相反，其模型本身实际上并不存模型正好相反，其模型本身实际上并不存在，只是对现存协议的一个总结和归纳，但在，只是对现存协议的一个总结和归纳，但TCP/IP协议却被广泛使用。协议却被广泛使用。27第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy第七章小结第七章小结网络互连的目是为了屏蔽底层物理网络技术细节。网络互连的目是为了屏蔽底层物理网络技术细节。网络互连可以在应用程序级完成，也可以在网络网络互连可以在应用程序级完成，也可以在网络级完成。级完成。TCP/IP参考模型将互连网分为四层，分别为网络参考模型将互连网分为四层，分别为网络接口层、互联网层、传输层以及应用层，而且它接口层、互联网层、传输层以及应用层，而且它有两大边界。有两大边界。IP层在层在TCP/IP参考模型中占用非常重要的地位，参考模型中占用非常重要的地位，IP层作为通信子网的最高层，提供无连接的数据层作为通信子网的最高层，提供无连接的数据报传输机制，但它不能保证报传输机制，但它不能保证IP报文传递的可靠性，报文传递的可靠性，而数据的可靠传输由而数据的可靠传输由TCP协议完成。协议完成。28第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP(网间协议网间协议)8.1 IP数据报数据报8.1.1 IP报文格式8.1.2 IP地址格式8.2 IPv6协议协议8.2.1 固定头部格式8.2.2 IPv6地址8.2.3扩展头部29第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy8.1 IP数据报数据报 IP数据报（分组）数据报（分组）有两层含义：有两层含义：l第一是指IP层的无连接数据报传输机制以及IP协议提供的无连接服务；l第二是指IP数据报格式。l二者是密切相关的：无连接数据报传输机制需要通过IP数据报格式来体现，而IP数据报格式只有在无连接的数据报传输机制中才真正具有意义。30第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy8.1.1 IP报文格式报文格式 数据IP版本号：IPV4通常5个字长(20个字节)3位优先级；D,T,R；两位未用头部加数据最大:65535字节生存期：用于限制分组生命周期的计时器（缺省64）。用来说明分段在当前分组中的 位置(偏移量以8字节为单位）。DF=1:不可分段MF=1:还有分段用于说明IP分组应被传送到的高层协议(TCP:6 ,UDP:17)分组表示符：用于判断分段属于哪个分组校验：仅对头部进行校验选项：用于扩充协议功能。例如安全性，记录路由，时间戳等31第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIPv4协议的报文格式协议的报文格式Version：版本号，版本号，IPv4IHL：头部长度：头部长度Type of Service：服务类型：服务类型l优先级lDelay、Throughput、Reliability位total length：总长度，包括头部和数据，最大总长度，包括头部和数据，最大64k字节字节Identification：标识，判断分段属于哪一个分组：标识，判断分段属于哪一个分组DF：表明该分组不能分段：表明该分组不能分段MF：表明该分组还有进一步的分段：表明该分组还有进一步的分段fragment offset：分段偏移，说明分段在当前分组的位置：分段偏移，说明分段在当前分组的位置Time to live：生命期，用于限制分组生命周期的计数器：生命期，用于限制分组生命周期的计数器Protocol：协议，说明分组要交给哪个高层协议进行处理：协议，说明分组要交给哪个高层协议进行处理Head checksum：头校验和，用来校验头部：头校验和，用来校验头部Source address、Destination address：IP地址地址Options：可选项，扩充用：可选项，扩充用32第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy服务类型字段服务类型字段33第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy总长度总长度 该该16位位段段给给出出IP分分组组的的总总长长度度，单单位位是是字字节节，包包括括分分组组头头和和数数据据的的长长度度。数数据据段段的的长长度度可可以以从从总总长长度度减减去去分分组组头头长长度度计计算算出出来来。由由于于总总长长度度段段有有16位位，所所以以最最大大IP分分组组允允许许有有65535个个字字节节。但但这这样样大大的的IP分分组组在在现现有有物物理理网网络络上上传传输输可可能能不不太太现现实实，尽尽管管应应用用程程序序有有时时可可能能需需要要传传送送大大的的数数据据报报文文。IP规规范范规规定定，所所有有主主机机和和路路由由器器至至少少能能支支持持576字字节节的的分分组组长长度度。在在本本节节的的稍稍后后我我们们将将会会说说明明，IP分分组组在在网网络络传传送送过过程程中中被被分分成成报报片片的的情情况况下下，分分片片后后形形成成的的IP分分组组中中的的总总长长度度段段指指的的是是单单个个报报片的总长度片的总长度，而不是原先，而不是原先IP分组的总长度。分组的总长度。34第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy分组的分段分组的分段35第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy分组的分段分组的分段36第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy标志段标志段 37第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy协议字段和分组头校验字段协议字段和分组头校验字段协协议议 8 8位位的的协协议议段段表表示示哪哪一一个个高高层层协协议议将将用用于于接接收收IPIP分分组组中中的的数数据据。高高层层协协议议的的号号码码由由TCP/IPTCP/IP中中央央权权威威管管理理机机构构予予以以分分配配。例例如如，该该段段值值的的十十进进制制表表示示对对应应ICMPICMP（互互连连网网控控制制报报文文协协议议）是是1 1，对对应应传传输输控控制制协协议议（TCPTCP）是是6 6，对对应应EGPEGP（外外部部网网关关协协议议）是是8 8，对对应应用用户户数数据据报报协协议议（UDPUDP）是是1717，对对应应ISOISO传传输输层层协协议议第第4 4类类（ISO-TP4ISO-TP4）是是2929。分分组组头头检检验验和和 1616位位的的分分组组头头检检验验和和段段保保证证IPIP分分组组头头值值的的完完整整性性，当当IPIP分分组组头头通通过过路路由由器器时时，分分组组头头发发生生变变化化（例例如如生生存存时时间间段段值值减减1 1），检检验验和和必必须须重重新新计计算算。检检验验和和的的计计算算十十分分简简单单。首首先先，在在计计算算前前将将检检验验和和段段的的所所有有1616位位均均置置成成0 0，然然后后IPIP分分组组头头从从头头开开始始每每两两个个字字节节为为一一个个单单位位相相加加，若若相相加加的的结结果果有有进进位位，那那么么将将和和加加1 1。如如此此反反复复，直直到到所所有有分分组组头头的的信信息息都都相相加加完完为为止止，将将最最后后的的值值对对1 1求求补补，即得出即得出1616位的检验和。位的检验和。38第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy第一个数：第一个数：1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1第二个数：第二个数：1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 结果：结果：0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0加最后进位：加最后进位：1最后结果：最后结果：0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1取反：取反：1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0校验：校验：1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1取反：取反：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 分组头校验和分组头校验和39第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy选项选项40第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy8.1.2 IP地址格式地址格式internet协议地址（简称协议地址（简称IP地址）对网上的地址）对网上的某个节点来说是一个某个节点来说是一个逻辑地址逻辑地址。它独立于。它独立于任何特定的网络硬件和网络配置，不管物任何特定的网络硬件和网络配置，不管物理网络的类型如何，它都有相同的格式。理网络的类型如何，它都有相同的格式。按按照照惯惯例例，主主机机号号部部分分等等于于零零的的IP地地址址从从不不分分配配给给单单个个主主机机。取取而而代代之之的的是是用用主主机机号部分等于零的号部分等于零的IP地址指称网络本身地址指称网络本身。按照标准，按照标准，任何用全任何用全1组成的主机号都保留组成的主机号都保留为广播为广播。在技术上，这种广播地址称作。在技术上，这种广播地址称作定定向广播地址向广播地址，定向广播地址允许一个远程，定向广播地址允许一个远程系统发送单个系统发送单个IP分组在指定的网络上广播分组在指定的网络上广播41第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy IP地址格式地址格式应具有全局唯一性，具有层次结构，便于路由126个(224-2)个（有两个保留）221个214个65534个254个大约40亿个IP地址中，1/2为A类，1/4为B类，1/8为C类截至98年，所有A类，62的B类，36的C类网络已分配。所有网络号由Internet NIC分配，主机号则由各AS分配。42第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy特殊特殊IP地址（地址（1）用于主机配置信息当主机要在本网通信，而又不知网络号时使用向某网络所有主机发送报文要向本网广播信息，又不知本网网络号时使用回送地址：用于网络软件测试和本机进程间通信43第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy特殊特殊IP地址（地址（2）全全“0”的的IP地址用于使用动态主机配置服务器的网络上地址用于使用动态主机配置服务器的网络上(如如Windows NT中的中的DHCP协议协议)。当工作站启动时，使。当工作站启动时，使用全用全“0”地址与配置服务器进行通信。地址与配置服务器进行通信。网络号为网络号为“0”的的IP地址被解释为地址被解释为“本本”网络，若主机试网络，若主机试图在本网内通信而又不知道网络号时，可以使用网络号为图在本网内通信而又不知道网络号时，可以使用网络号为“0”的的IP地址地址(但主机必须知道是哪一类网络，以确定网但主机必须知道是哪一类网络，以确定网络号位数，及络号位数，及0的个数的个数)。主机号全为主机号全为“1”的的IP地址称为广播地址，即因特网上的地址称为广播地址，即因特网上的某主机可以使用广播地址向因特网上的某个网络中的所有某主机可以使用广播地址向因特网上的某个网络中的所有主机发送报文。主机发送报文。44第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy特殊特殊IP地址（地址（3）广播功能的实现取决于物理网络，在以太网的广播与发送广播功能的实现取决于物理网络，在以太网的广播与发送单个报文一样有效。但如果物理网络本身是采用点到点方单个报文一样有效。但如果物理网络本身是采用点到点方式且在物理上不支持广播，要完成式且在物理上不支持广播，要完成IP报文的广播就只能逐报文的广播就只能逐台主机传送，这种广播技术也称为直接广播台主机传送，这种广播技术也称为直接广播(directed broadcasting)。在因特网上，任何一台主机均可向其它网。在因特网上，任何一台主机均可向其它网络进行广播，但直接广播有一个特点，就是必须知道目的络进行广播，但直接广播有一个特点，就是必须知道目的网络的网络号。当主机只需在本地网内部进行广播时，但网络的网络号。当主机只需在本地网内部进行广播时，但又不知道本网的网络号时，可使用全又不知道本网的网络号时，可使用全“1”地址，称为有地址，称为有限广播地址。限广播地址。45第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy特殊特殊IP地址（地址（4）网络号为网络号为127的的A类地址是一个保留地址，用于网类地址是一个保留地址，用于网络软件测试以及本机进程间通信，叫作回送地址络软件测试以及本机进程间通信，叫作回送地址(loopback address)。当任何程序使用回送地址。当任何程序使用回送地址127.发送数据时，计算机中的协议软件就将数据发送数据时，计算机中的协议软件就将数据返回，不在任何网络上传输。发往网络号为返回，不在任何网络上传输。发往网络号为127的的地址的一个地址的一个IP分组应该永远不会在任何网络上出分组应该永远不会在任何网络上出现。而且一台主机或网关永远不会为网络号现。而且一台主机或网关永远不会为网络号127传传播路由选择或可达性信息。播路由选择或可达性信息。46第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP地址地址IP address:lnetwork part(high order bits)lhost part(low order bits)Whats a network?(from IP address perspective)ldevice interfaces with same network part of IP addresslcan physically reach each other without intervening router223.1.1.2network consisting of 3 IP networks(for IP addresses starting with 223,first 24 bits are network address)LAN47第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP地址地址How to find the networks?Detach each interface from router,hostcreate“islands of isolated networks223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27Interconnected system consistingof six networks48第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIP地址地址路由器是根据网络号来转发路由器是根据网络号来转发IP数据包的，所以路由表中存放的数据包的，所以路由表中存放的是目的网络号，而不是目的主机号这样做的优点：路由表小，是目的网络号，而不是目的主机号这样做的优点：路由表小，可以节省路由器的存储空间，路由表的路由更新速度快。可以节省路由器的存储空间，路由表的路由更新速度快。49第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy8.2 IPv6协议协议IPv6的提出的提出lIP地址空间匮乏；l移动电话、家电上网等需要大量的IP地址；l1990年，IETF开始IPv6的工作，收到21个建议l1992年，7个建议被讨论；l1993年，3个比较好的建议发表在IEEE Network上，进一步讨论、修改、结合后，形成IPv6；lIPv6与IPv4不兼容，但与其它Internet协议兼容，如TCP、UDP、OSPF、BGP、DNS等，但实际上还是需要开发另外一套协议栈。50第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy8.2 IPv6协议协议IPv6是是Internet的新一代的新一代IP协议，它的主要特点包协议，它的主要特点包括：括：l地址长度为128位，以支持大规模数量的网络节点；表示为：47CD:1234:4422:AC02:0022:1234:A456:0124 或:128.96.33.81（IPV4地址映射到IPV6地址）lIPv6简化了报头，减少了路由表长度，同时减少了路由器处理报头的时间，降低了报文通过因特网的延迟l增强了选项和扩展功能，使IPv6具有更大的灵活性，具有更强的功能。lIPv6对服务质量QoS作了定义，IPv6报文可以标记数据所属的流类型，以便路由器或交换机进行相应的处理lIPv6提供了比IPv4更好的安全性保证。51第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy下一个头部或数据 下一个头部或数据数据下一个头部或数据下一个头部 保留 段偏移 保留 M 标识符81629318.2.1 固定头部格式固定头部格式即可标识随后的扩展头部类型，也可在最后的扩展头部中标识IPv6之上的高层协议尝试提供实时服务分段扩展头部（44）另外，IPv6规定路由器不得进行分段处理可提高分组转发速度由于网络可靠性增加，校验和字段被取消，可提高传输性能。52第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIPv6固定头部字段含义固定头部字段含义version：版本号，版本号，IPv6priority：优先级：优先级l分组的重要程度，数值越大，优先级越高；IPv6建议，News=1，FTP=4，Telnet=6flow label：流标识流标识l一个流由源地址，目的地址和流序号来标识；一对主机之间可以有多条流；两条来自不同主机的流可能具有相同的流序号payload length：有效载荷长度，数据长度有效载荷长度，数据长度next header：下一个头部：下一个头部l有扩充头部时说明扩充头部的种类；否则，说明分组将交给哪个传输层协议hop limit：站点限制，相当于站点限制，相当于IPv4中的中的TTLsource address、destination address：128位地址位地址53第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIPv6扩展头部字段值扩展头部字段值54第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogy选项功能选项功能55第八章第八章 网络互联协议：网络互联协议：IP Networking Networking techno;ogytechno;ogyIPv4 IPv6Transition From IPv4 To IPv6lNot all routers can be upgraded simultaneousuno“flag days”(not like Y2K)uHow will the network operate with mixed IPv4 and IPv6 routers?lTwo proposed approaches:uDual Stack:some routers with dual stack(v6,v4)can“translate”between formatsuTunneling:IPv6 carried as payload in IPv4 datagram among IPv4