IP地址规划与网络设备课件.ppt

计算机网络计算机网络IP地址规划与网络设备目录目录第一部分第一部分 网络协议网络协议第二部分第二部分 IPIP地址规划地址规划第三部分第三部分 网络设备网络设备 OSI参考模型 TCP/IP参考模型第一部分第一部分 网络协议网络协议1.1 OSI1.1 OSI参考模型参考模型1.1.1 OSI1.1.1 OSI的的由来由来第一部分：网络协议第一部分：网络协议v国际标准化组织（国际标准化组织（ISO），），于于1977年成立了专门机构研究年成立了专门机构研究不同体系结构网络的互连问题。不久，他们提出了使各种计不同体系结构网络的互连问题。不久，他们提出了使各种计算机在世界范围内互联的标准框架，这就是著名的开放系统算机在世界范围内互联的标准框架，这就是著名的开放系统互联参考模型互联参考模型OSI/RM（open systems interconnection/reference model），），简称简称OSI1.1 OSI1.1 OSI参考模型参考模型1.1.2 OSI1.1.2 OSI结构结构数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层通信子网资源子网涉及通信介质，向上层提供位涉及通信介质，向上层提供位(bit)信息的正确传送。信息的正确传送。包括包括LLC和和MAC，向，向上层提供无差错的帧信息传送。上层提供无差错的帧信息传送。利用下两层功能利用下两层功能，向，向上层提供节点间报文分组传送。上层提供节点间报文分组传送。屏蔽通信子网差异屏蔽通信子网差异，向，向上层提供主机间信息传送。上层提供主机间信息传送。信息格式的转换，保证所发送信息的准确可靠。信息格式的转换，保证所发送信息的准确可靠。提供提供“增值增值”服务：半双工、差错纠正、传输控制。服务：半双工、差错纠正、传输控制。实际的应用程序，如：实际的应用程序，如：telnet、ftp等。等。第一部分：网络协议第一部分：网络协议1.2.1 TCP/IP1.2.1 TCP/IP演进历程演进历程vTCP/IP开发于：开发于：20世纪世纪70年代，互联网的第一套协议。年代，互联网的第一套协议。vTCP/IP的互通互连特性是互联网安全隐患的最大根源。的互通互连特性是互联网安全隐患的最大根源。vTCP/IP是一套协议簇，其中包括众多的协议。是一套协议簇，其中包括众多的协议。1.2 TCP/IP1.2 TCP/IP参考模型参考模型第一部分：网络协议第一部分：网络协议1.2 TCP/IP1.2 TCP/IP参考模型参考模型1.2.2 TCP/IP1.2.2 TCP/IP结构结构组成帧、并在网络中进行传输。组成帧、并在网络中进行传输。网络接口层网络接口层提供常用的应用程序：提供常用的应用程序：FTP、email、Telnet。原主机到目的主机的端到端应用程序间通信。原主机到目的主机的端到端应用程序间通信。关键部分，分组无序的发向任何网络。关键部分，分组无序的发向任何网络。Internet层层传输层传输层应用层应用层第一部分：网络协议第一部分：网络协议1.2 TCP/IP1.2 TCP/IP参考模型参考模型1.2.3 TCP/IP1.2.3 TCP/IP数据包数据包第一部分：网络协议第一部分：网络协议1.2.4 OSI1.2.4 OSI和和TCP/IPTCP/IP模型比较模型比较1.2 TCP/IP1.2 TCP/IP参考模型参考模型ApplicationNetworkPhysical Data Link TransportPresentationSession7312465OSI Reference ModelTCP/IP ProtocolsIPICMPARPTCPUDPsmtptelnetftptftp第一部分：网络协议第一部分：网络协议 IP地址子网划分私有地址第二部分第二部分 IP地址规划地址规划2.1.1 IP2.1.1 IP地址分配地址分配v如果使用如果使用TCP/IP协议，则需要设定协议，则需要设定IP地址；地址；v每个主机的每个主机的IP地址都必须是不同的；地址都必须是不同的；v一个主机可以有多个一个主机可以有多个IP地址（多网卡、多地址）；地址（多网卡、多地址）；vIP地址分为两部分：网络标识、主机标识地址分为两部分：网络标识、主机标识2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划1100000010101000000000000000010111000000.10101000.00000000.00000101192.168.0.5 2.1.2 IP2.1.2 IP各部分作用各部分作用2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.1.3 IP2.1.3 IP地址级别地址级别2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.1.4 IP2.1.4 IP地址级别地址级别A A类类2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.1.4 IP2.1.4 IP地址级别地址级别B B类类2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.1.4 IP2.1.4 IP地址级别地址级别C C类类2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划标志位：1位网络标识：7位主机标识：24位011262242个主机A类地址：类地址：标志位：2位网络标识：14位主机标识：16位101281912162B类地址：类地址：标志位：3位网络标识：21位主机标识：8位110192223282254C类地址：类地址：2.1.4 IP2.1.4 IP地址级别地址级别汇总汇总2.1 IP2.1 IP地址地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.2.1 2.2.1 划分子网原因划分子网原因（1 1）2.2 2.2 子网划分子网划分网络网络131.108.0.0Internet 由于由于A、B、C网络中的主机数过网络中的主机数过大，为了管理和减少网络流量，大，为了管理和减少网络流量，需要将这些主机再次划分成小的需要将这些主机再次划分成小的网络。网络。第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划131.108.0.0Internet131.108.1.0131.108.2.0131.108.5.0131.108.3.0131.108.4.0131.108.9.0131.108.6.0131.108.7.0131.108.10.0131.108.11.0131.108.8.02.2.1 2.2.1 划分子网原因划分子网原因（2 2）2.2 2.2 子网划分子网划分第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划v子网掩码：子网掩码：用一个用一个32位的二进制数同原来的位的二进制数同原来的IP地址进行地址进行“与与”操作，从而达到划分子网的目的。操作，从而达到划分子网的目的。v地址结构：地址结构：划分了子网的划分了子网的IP地址由三部分组成：网络标识、地址由三部分组成：网络标识、子网标识、主机标识。子网标识、主机标识。v约束条件：约束条件：主机地址和子网地址都不能为全主机地址和子网地址都不能为全0或或1。2.2.2 2.2.2 划分子网方法划分子网方法（1 1）2.2 2.2 子网划分子网划分第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.2.2 2.2.2 划分子网方法划分子网方法（2 2）2.2 2.2 子网划分子网划分第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.2.2 2.2.2 划分子网方法划分子网方法（3 3）2.2 2.2 子网划分子网划分第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划某公司有一个某公司有一个C类网络地址段类网络地址段192.168.1.1192.168.1.254。先需要按照部分进行划分先需要按照部分进行划分5个子网。问如何设定子网掩码，及个子网。问如何设定子网掩码，及各子网的地址范围？各子网的地址范围？1.因为是因为是C类地址，故主机地址为类地址，故主机地址为X.X.X.1254；2.在主机地址段中从高位取出在主机地址段中从高位取出3位（位（23265）做为子网）做为子网地址；地址；3.计算子网掩码为：计算子网掩码为：255.255.255.224，因为，因为(11100000)2(224)104.计算各子网的地址范围。计算各子网的地址范围。2.2.3 2.2.3 子网划分实例子网划分实例2.2 2.2 子网划分子网划分第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划子网子网网络自身地址网络自身地址IP地址范围地址范围1192.168.1.32192.168.1.33192.168.1.622 192.168.1.64192.168.1.65192.168.1.943 192.168.1.96192.168.1.97192.168.1.1264 192.168.1.128192.168.1.129192.168.1.1585 192.168.1.160192.168.1.161192.168.1.1906192.168.1.192192.168.1.193192.168.1.2222.2.3 2.2.3 子网划分实例子网划分实例2.2 2.2 子网划分子网划分第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划2.3 2.3 私有地址私有地址2.3 2.3 私有地址私有地址第二部分：第二部分：IPIP地址规划地址规划集线器（HUB）交换机（SWITCH）路由器（ROUTER）虚拟局域网（VLAN）第三部分第三部分 网络设备网络设备Transport Data-Link Network PhysicalSessionPresentationApplicationBitPacketsFramesRepeat/hubRoutersSwitches/Bridges第三部分：网络设备第三部分：网络设备概述概述3.1.1 3.1.1 中继器中继器3.1 HUB3.1 HUB第三部分：网络设备第三部分：网络设备v中中继器器(RP repeater)是是连接接网网络线路路的的一一种种装装置置,常常用用于于两两个个网网络节点点之之间物物理理信信号号的的双双向向转发工工作作。中中继器器是是最最简单的的网网络互互联设备,负责在在两两个个节点点的的物物理理层上上按按位位传递信信息息,完完成成信信号号的的复复制制、调整整和和放放大大功功能能,以此来延以此来延长网网络的的长度。度。543规则规则3.1.2 3.1.2 集线器（集线器（HUBHUB）定义）定义vHUB：实实现现星星型型拓拓扑扑结结构构的的非非智智能能网网络络链链接接设设备备，可可以以看看作作是是多个中继器或连接器的集合多个中继器或连接器的集合。3.1 3.1 集线器集线器Segment 1Segment 2123124125126127128Hub第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.1.3 3.1.3 冲突域冲突域Collision DomainCollision Domainv冲冲突突域域：数数据据包包产产生生和和碰碰撞撞的的一一个个网网络络区区域域。过过多多的的冲冲突突和和碰碰撞撞严严重重影影响响了了网网络络的的传传输输性性能能。网网桥桥、交交换换机机和和路路由由器器可可以以做做为为网网络络的的边边界界，从从而而将将网网络络分分割割成成不不同同的区域，成为分段（的区域，成为分段（Segment）。）。3.1 3.1 集线器集线器第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.2.1 3.2.1 网桥（网桥（BridgeBridge）定义）定义3.2 3.2 交换机交换机v网网桥桥：网网桥桥的的功功能能在在延延长长网网络络跨跨度度上上类类似似于于中中继继器器，然然而而它它能能提提供供智智能能化化连连接接服服务务，即即根根据据帧帧的的终终点点地地址址处处于于哪哪一一网网段段来来进行转发和滤除。进行转发和滤除。网桥网桥网段网段1网段网段 210 Mbps“shared”工作站工作站313233343536第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.2.2 Bridge3.2.2 Bridge原理原理Bridge端口记录的是什么地址？端口记录的是什么地址？IP or MAC?3.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备v交换机：基于交换机：基于MAC地址进行交换和过滤的地址进行交换和过滤的多端口网桥多端口网桥，能够，能够有效降低冲突，提升网络相应速度。有效降低冲突，提升网络相应速度。3.2.3 Switch3.2.3 Switch定义定义3.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.2.4 3.2.4 介质访问介质访问交换机交换机网段网段 1网段网段 2100 Mbps“dedicated”工作站工作站3132333435363.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备vSwitch的交换更快（基于硬件的实现），的交换更快（基于硬件的实现），Bridge的交换是的交换是以软件来实现。以软件来实现。v交换机具有较高的端口密度。交换机具有较高的端口密度。v一些一些Switch支持直通式（支持直通式（cut-through）交换，而交换，而Bridge只只支持存储转发（支持存储转发（store-and-forward）的交换方式。的交换方式。vSwitch更好的降低了网络的冲突，它为每一个网段提供了独更好的降低了网络的冲突，它为每一个网段提供了独享带宽（享带宽（dedicated bandwidth）。3.2.5 Switch&Bridge3.2.5 Switch&Bridge3.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.2.6 LAN Switch Table3.2.6 LAN Switch Table3.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.2.7 Switch3.2.7 Switch原理原理v通过检测源地址来通过检测源地址来“学习学习”工作站的位工作站的位置。置。v如果地址未知，则向所有端口进行广播。如果地址未知，则向所有端口进行广播。v目的地址在不同接口时，进行包转发。目的地址在不同接口时，进行包转发。v目的地址在同接口时，进行包过滤。目的地址在同接口时，进行包过滤。3.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.2.8 3.2.8 设备比较设备比较v中继器：在中继器：在bit级别放大和传送网络信号。级别放大和传送网络信号。vHUB：多端口中继器，在多端口中继器，在bit级别放大和传送网络信号，便级别放大和传送网络信号，便于多用户的连接和集中管理。于多用户的连接和集中管理。vBridge：过滤过滤LAN中的信息，保证本地信息在本地流动，而中的信息，保证本地信息在本地流动，而为不同网段的信息提供转发（存贮转发）。为不同网段的信息提供转发（存贮转发）。vSwitch：每一个端口可以看作一个微型网桥（每一个端口可以看作一个微型网桥（micro-bridge），多），多端口的端口的Bridge。3.2 3.2 交换机交换机第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.3.1 3.3.1 路由器（路由器（RouterRouter）定义）定义vRouter是一个工作于是一个工作于OSI模型第三层的模型第三层的internet网间数网间数据包传送了路由设备。据包传送了路由设备。vRouter具有智能选择最优网络传送路径的能力。具有智能选择最优网络传送路径的能力。vRouter连接两个或两个以上的网络，他们必须具有不连接两个或两个以上的网络，他们必须具有不同的网络标识。同的网络标识。3.3 3.3 路由器路由器第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.3.2 Router&Bridge3.3.2 Router&Bridge单个广播域单个广播域多个广播域多个广播域X3.3 3.3 路由器路由器第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.3.3 Routing Table3.3.3 Routing TableNetwork 1Network 3E0E1To0Host 5Host 4Network 2TokenRing802.3Net 2,Host 5路由表路由表Net 2,Host 5802.5DestinationNetworkOutgoing Interface123E0To0E13.3 3.3 路由器路由器第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.3.4 Router3.3.4 Router原理原理XYAABBCC PresentationData LinkPhysicalData LinkPhysicalABCData LinkPhysicalData LinkNetworkTransportSessionPresentationApplicationPhysicalXYData LinkNetworkTransportSessionApplicationPhysicalNetworkNetworkNetwork3.3 3.3 路由器路由器第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.3.4 Router3.3.4 Router原理原理3.3 3.3 路由器路由器第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.4.1 3.4.1 虚拟局域网（虚拟局域网（VLANVLAN）定义定义3.4 VLAN3.4 VLAN第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.4.2 VLAN3.4.2 VLAN的实现的实现vVLAN的实现：的实现：在核心交换机上进行规划和设计，自动同步到各在核心交换机上进行规划和设计，自动同步到各级设备中；级设备中；多种划分方式：基于多种划分方式：基于MAC地址、地址、IP地址、交换机地址、交换机端口、登陆用户端口、登陆用户;标记原理，汇集链路（标记原理，汇集链路（Trunk link）的作用，两种的作用，两种封装协议：封装协议：dot1q、isl。3.4 VLAN3.4 VLAN第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.4.2 VLAN3.4.2 VLAN的实现的实现3.4 VLAN3.4 VLAN第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.4.3 VLAN3.4.3 VLAN的种类的种类种类种类解说解说静态静态VLAN（基于端口的基于端口的VLAN）将交换机的各端口固定指派给将交换机的各端口固定指派给VLAN动态动态VLAN基于基于MAC地址的地址的VLAN根据各端口所连计算机的根据各端口所连计算机的MAC地址设定地址设定基于子网的基于子网的VLAN根据各端口所连计算机的根据各端口所连计算机的IP地址设定地址设定基于用户的基于用户的VLAN根据端口所连计算机上登录用户设定根据端口所连计算机上登录用户设定3.4 VLAN3.4 VLAN第三部分：网络设备第三部分：网络设备3.4.4 VLAN3.4.4 VLAN与子网的区别与子网的区别类别类别 VLAN 实际局域子网实际局域子网 实现方式实现方式 交换机端口、交换机端口、MAC地址、地址、IP地址地址 IP地址（子网掩码）地址（子网掩码）设备要求设备要求 支持支持VLAN的交换设备的交换设备 无设备限制无设备限制 互通要求互通要求 有三层功能的交换设备有三层功能的交换设备 路由器路由器 管理方式管理方式 多种方式进行灵活管理多种方式进行灵活管理 单一（路由器的功能限制）单一（路由器的功能限制）传输效率传输效率 较高的网间传输效率较高的网间传输效率 容易形成单点瓶颈，效率低容易形成单点瓶颈，效率低 3.4 VLAN3.4 VLAN第三部分：网络设备第三部分：网络设备附录：双绞线概述附录：双绞线概述 双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的两种类型n n非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线n n(Unshielded Twisted-Pair,UTP)(Unshielded Twisted-Pair,UTP)n n屏蔽双绞线屏蔽双绞线n n(Shielded Twisted-Pair,STP)(Shielded Twisted-Pair,STP)n n比比UTPUTP多一层屏蔽层多一层屏蔽层双绞线的结构双绞线的结构双绞线的结构双绞线的结构 双绞线的接头双绞线的接头双绞线的接头双绞线的接头双绞线的接头双绞线的接头(RJ45)(RJ45)(RJ45)(RJ45)(RJ45)(RJ45)正面正面侧面侧面 双绞线的线材等级双绞线的线材等级双绞线的线材等级双绞线的线材等级双绞线的线材等级双绞线的线材等级类别最大传输速度应 用1类2Mbit/s模拟和数字语音(电话)通信以及低速的数据传输。2类4Mbit/s语音、ISDN和不超过的4Mbit/s的局域网数据传输。3类16Mbit/s不超过16Mbit/s的局域网数据传输。4类20Mbit/s不超过20Mbit/s的局域网数据传输。5 5类类100Mbit/s100Mbit/s100Mbit/s100Mbit/s距离距离100100米的局域网数据传输。米的局域网数据传输。E5类1000Mbit/s1000Mbit/s的局域网数据传输6类2.4Gbit/s1000Mbit/s以上的的局域网数据传输。准备工具和材料准备工具和材料准备工具和材料准备工具和材料准备工具和材料准备工具和材料UTP压线钳压线钳RJ45接头接头护套护套简易测线仪简易测线仪连接连接连接连接连接连接UTPUTPUTPUTPUTPUTP和和和和和和RJ45RJ45RJ45RJ45RJ45RJ45接头接头接头接头接头接头压制压制练习题练习题1、以下四种网络互连设备中，哪一种是工作在数据链路层？A.中继器 B.集线器 C.路由器 D.交换机2、以下地址中哪个地址是私有地址？A.20.0.0.1 B.172.15.0.01 C.192.168.0.1 D.202.117.0.13、IP协议是TCP/IP协议簇中哪一层的协议？A.Internet层 B.物理层 C.应用层 D.传输层4、某IP地址为172.16.1.1，子网掩码是255.255.254.0，则该地址属于下列哪个子网段？A.172.16.2.0 B.172.16.0.0 C.172.16.3.0 D.172.16.1.2