认识IP及Mac地址.pptx

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1、认识认识IP及及MAC地址地址 TCP/IP的网络层的网络层 TCP/IPTCP/IP的网络层被称为网络互连层或网际层的网络层被称为网络互连层或网际层(internet layer)(internet layer)，其以数据报形式向传输层提供无连接的分组传输服务。其以数据报形式向传输层提供无连接的分组传输服务。IP协议的作用协议的作用为为TCP/IP网络层的网络层的核心协议。核心协议。IP协议是一个不可靠的、无连接的数据协议是一个不可靠的、无连接的数据报传输协议。报传输协议。IP协议是一个支持异构网络互连的网际协议是一个支持异构网络互连的网际层协议。层协议。逻辑地址与物理地址逻辑地址与物理地址

2、物理地址是第二层地址；物理地址是第二层地址；固化在网卡的硬件结构中，固化在网卡的硬件结构中，如如MAC地址；地址；只要主机或设备的网卡不变，只要主机或设备的网卡不变，则其则其MAC地址就是不变的，地址就是不变的，即使其从一个网络被移到另即使其从一个网络被移到另一个网络，从地球的一端移一个网络，从地球的一端移到另一端。到另一端。一种平面化的地址，不能提一种平面化的地址，不能提供关于主机所处的网络位置供关于主机所处的网络位置信息。信息。比喻：人的姓名。比喻：人的姓名。逻辑地址是第三层地址，有逻辑地址是第三层地址，有时又称为网络地址；时又称为网络地址；该地址是随着设备所处网络该地址是随着设备所处网络

3、位置不同而变化的；位置不同而变化的；设备从一个网络被移到另一设备从一个网络被移到另一个网络时，其个网络时，其IP地址也会相地址也会相应地发生改变；应地发生改变；IP地址是一种结构化的地址，地址是一种结构化的地址，可以提供关于主机所处的网可以提供关于主机所处的网络位置信息。络位置信息。比喻：人的住址比喻：人的住址 IP 地址及其表示方法地址及其表示方法 我我们们把把整整个个因因特特网网看看成成为为一一个个单单一一的的、抽抽象象的的网网络络。IP 地地址址就就是是给给每每个个连连接接在在因因特特网网上上的的主主机机（或或路路由由器器）分分配配一一个个在在全全世世界范围是惟一的界范围是惟一的 32

4、bit 的标识符。的标识符。IP 地地址址现现在在由由因因特特网网名名字字与与号号码码指指派派公公司司ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进进行行分配分配 分类分类 IP 地址地址 每每一一类类地地址址都都由由两两个个固固定定长长度度的的字字段段组组成成，其其中中一一个个字字段段是是网网络络号号 net-id，它它标标志志主主机机（或或路路由由器器）所所连连接接到到的的网网络络，而而另另一一个个字字段段则则是是主主机机号号 host-id，它它标标志志该该主主机（或路由器）。机（或路由器）。两级的两级的 IP 地址

5、可以记为：地址可以记为：IP 地址:=,:=代表“定义为”点分十进制记法点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址是 32 bit 二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 bit 插入一个空格能够提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.11.3.31 128 11 3 31 将每 8 bit 的二进制数转换为十进制数net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址hos

6、t-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围 网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126(27 2)1 126 16,777,214 B 16,384(214-2）128.0 191.255 65,534 C 2,097,152(221-2）192.0.0 223.255.255 254IP地址中的保留地址地址中的保留地址凡是网络标识或主机号部分为全凡

7、是网络标识或主机号部分为全“0”和和全全“1”的地址都具有特殊的含义，被的地址都具有特殊的含义，被保保留作特殊之用。留作特殊之用。网络标识地址网络标识地址具有正常的网络号部分，而主机号部分为全具有正常的网络号部分，而主机号部分为全“0”的的IP地址代表一个特定的网络，即作为网络标识地址代表一个特定的网络，即作为网络标识之用；之用；例如：例如：代表了一个代表了一个A类网络。类网络。代表了一个代表了一个B类网络。类网络。分别代表了一个分别代表了一个C类网络。类网络。具有相同网络标识的主机被认为位于同一个网络具有相同网络标识的主机被认为位于同一个网络中，可以直接相互通信；具有不同网络标识的主中，可以

8、直接相互通信；具有不同网络标识的主机不能直接相互通信。机不能直接相互通信。广播地址广播地址广播地址被用于给网络中的所有主机发送广播地址被用于给网络中的所有主机发送相同的数据。相同的数据。主机号部分为全主机号部分为全“1”的的IP地址代表一个地址代表一个在指定网络中的广播，被称为广播地址在指定网络中的广播，被称为广播地址。113.、170.22.255.255、210.33.36.255 分别代表在一个分别代表在一个A类、类、B类和类和C类网络中的广播。类网络中的广播。私有地址私有地址保留以供内部实现保留以供内部实现IPIP网络时使用的地址资源称为私有网络时使用的地址资源称为私有地址地址(pri

9、vate address)(private address)。根据规定，所有以私有地址为目标地址的根据规定，所有以私有地址为目标地址的IPIP数据包都数据包都不能被路由至外面的因特网上，这些以私有地址作为不能被路由至外面的因特网上，这些以私有地址作为逻辑标识的主机若要访问外面的因特网，必须采用网逻辑标识的主机若要访问外面的因特网，必须采用网络地址翻译络地址翻译(Network address translation(Network address translation，简称，简称NAT)NAT)或应用代理或应用代理(proxy)(proxy)方式。方式。问问题题的的引引入入问题：若主机问题：

10、若主机1 要将数据送到主机要将数据送到主机3，两台主机都有各自的物理，两台主机都有各自的物理地址和地址和IP地址，发送数据时用的到底是哪一个地址？地址，发送数据时用的到底是哪一个地址？ARPIP地址只是一种在网际范围内标识主机的逻辑地址，地址只是一种在网际范围内标识主机的逻辑地址，不能直接利用它们在物理上发送分组不能直接利用它们在物理上发送分组因为数据链路层的硬件是不能识别因特网地址的，因为数据链路层的硬件是不能识别因特网地址的，它们只能以物理方式进行寻址，它们只能以物理方式进行寻址，例如，以太网中的主机是通过网卡连接到以太网中的，例如，以太网中的主机是通过网卡连接到以太网中的，这些网卡只能识

11、别这些网卡只能识别48位的位的MAC地址并且以以太网帧的地址并且以以太网帧的形式发送数据，它们不能识别形式发送数据，它们不能识别32位的位的IP地址。地址。也就是说，为了在物理上实现也就是说，为了在物理上实现IP分组的传输，需要在分组的传输，需要在网络互连层提供从主机网络互连层提供从主机IP地址到主机物理地址或地址到主机物理地址或MAC地址的映射功能。地址的映射功能。ARP正是实现这种功能的协议，其全称为地址解释协正是实现这种功能的协议，其全称为地址解释协议议(address resolution protocol，简称，简称ARP),该协议该协议在在RFC865中定义。中定义。ARP相关的术

12、语相关的术语ARP 表：表：-主机上用于存储主机上用于存储 IP 地址及其经过解析的以太网或令牌环物理地址的数地址及其经过解析的以太网或令牌环物理地址的数据表据表 -存储在存储在 RAM中，掉电后会丢失中，掉电后会丢失.-自动维护自动维护 ARP request(ARP请求）请求）用于在网络中请求关于某个用于在网络中请求关于某个IP地址对应的地址对应的MAC地址的广播包。地址的广播包。ARP reply(ARP回应）回应）用于在网络中回应关于某个用于在网络中回应关于某个IP地址对应的地址对应的MAC地址的包。地址的包。ARP updates(ARP更新）：更新）：当主机收到一个当前当主机收到一

13、个当前ARP 缓存不存在的缓存不存在的AR这这P回应时，回应时，要在要在ARP中增加一个新的表项；若当前中增加一个新的表项；若当前ARP 缓存已经存在相应的缓存已经存在相应的ARP表项时，则在时间标记上更新。表项时，则在时间标记上更新。本地本地ARP工作原理示例工作原理示例主机1以主机3的IP地址为目标IP地址，以自己的IP地址为源IP地址封装了一个IP数据包；在数据包发送以前，主机1通过将子网掩码和源IP地址及目标IP地址进行求“与”操作，判断源和目标在同一网络中；主机1转向查找本地的ARP缓存，以确定在缓存中是否有关于主机3的IP地址与MAC地址的映射信息；Look up ARP tabl

14、e:Do you know the MAC of 192.168.1.4?物理地址物理地址IP地址地址02-60-8c-01-a1-08192.168.1.4若在缓存中存在主机3的MAC地址信息，则主机1的网卡立即以主机3的MAC地址为目标MAC地址、以其自己的MAC地址为源MAC地址进行帧的封装并启动帧的发送；本地本地ARP工作原理示例（续工作原理示例（续1）若在缓存中不存在关于主机3的MAC地址映射信息，则主机1以广播帧形式向同一网络中的所有节点发送一个ARP请求(ARP request)：在该广播帧中48位的目标MAC地址以全“1”即“ffffffffffff”表示，并在数据部分发出关于

15、“谁的IP地址是”的询问。网络1中的所有主机都会收到该广播帧，并且所有收到该广播帧的主机都会检查一下自己的IP地址，但只有主机3会以自己的MAC地址信息为内容给主机1发出一个ARP回应(ARP reply)。MAC头头目标：目标：ff-ff-ff-ff-ff-ff：02-60-8c-01-02-03IP头头目标：目标：192.168.1.4：192.168.1.2数据信息数据信息你的你的MAC地址是多少？地址是多少？-3本地本地ARP工作原理示例（续工作原理示例（续2）主机主机1收到该回应后，首先收到该回应后，首先将该其中的将该其中的MAC地址信息地址信息加入到本地加入到本地ARP缓存中，即缓

16、存中，即ARP更新。更新。Hi!Im 02-60-8c-01-a1-08物理地址物理地址IP地址地址02-60-8c-01-d1-10192.168.1.302-60-8c-01-a1-08192.168.1.4然后，主机然后，主机1以主机以主机3的的MAC地址为目标地址为目标MAC，以，以自己的自己的MAC地址为源地址为源MAC，将主机，将主机1要发送给主机要发送给主机3的的IP数据包封装成帧，并启动数据包封装成帧，并启动发送发送主机主机3收到该帧后，确认是收到该帧后，确认是给自己的帧，进行帧的拆封给自己的帧，进行帧的拆封并取出其中的并取出其中的IP 分组交给分组交给网络层去处理。网络层去处

17、理。问题问题若主机若主机1要给位于另一个网段中的主机要给位于另一个网段中的主机4发送数发送数据，是否也是采用上面所介绍的方式？据，是否也是采用上面所介绍的方式？回答是否定的回答是否定的因为第二层广播因为第二层广播(在此为以太网帧的广播在此为以太网帧的广播)是是不可能被第三层设备路由器转发的。不可能被第三层设备路由器转发的。所有的第所有的第二层广播都会被路由器丢弃，即路由器不转发二层广播都会被路由器丢弃，即路由器不转发第二层的广播帧。第二层的广播帧。解决方案解决方案:缺省网关缺省网关缺省网关缺省网关缺省网关default gateway是指与源主机位于同一网段中的某个路由器接口的IP地址。缺省网

18、关为主机的IP配置选项，一旦被配置了缺省网关，则参数设置被作为主机配置的一部分保存起来。右例中，主机1的缺省网关可配置为路由器的以太网接口E0的IP地址，即。请问本例中，主机的缺省网关应为多少？210.33.44.10/24210.33.44.11/24210.33.44.12/24210.33.44.13/24202.1.24.1/24ipv6从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在输速率来看，现在 IPv4 IPv4 已很不适用。已很不适用。最主要的问题就是最主要的问题就是 32 bit 32 bit 的的 IP IP 地址不够用。地

19、址不够用。Ipv6Ipv6使用使用128 bit 128 bit 的地址空间的地址空间Ipv6的优势IPv6IPv6具有更大的地址空间具有更大的地址空间 IPv6IPv6使用更小的路由表使用更小的路由表 IPv6IPv6增加了增强的组播支持以及对流的支持增加了增强的组播支持以及对流的支持IPv6IPv6加入了对自动配置的支持加入了对自动配置的支持 IPv6IPv6具有更高的安全性具有更高的安全性 IPv6 数据报的一般形式 基本首部 扩展首部 1 扩展首部 N 数 据 部 分选项IPv6 数据报有效载荷IPv6 的地址空间IPv6 IPv6 数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：数据

20、报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：(1)(1)单播单播(unicast)(unicast)单播就是传统的点对点通信。单播就是传统的点对点通信。(2)(2)多播多播(multicast)(multicast)多播是一点对多点的通信。多播是一点对多点的通信。(3)(3)任播任播(anycast)(anycast)这是这是 IPv6 IPv6 增加的一种类型。任播的增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付给其中目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。的一个，通常是距离最近的一个。Ipv6寻址1 1、冒号十六进制形式、冒号十六进制

21、形式这是首选形式这是首选形式 n:n:n:n:n:n:n:nn:n:n:n:n:n:n:n。每个。每个 n n 都都表示八个表示八个 1616 位地址元素之一的十六进制值。位地址元素之一的十六进制值。例如：例如：3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:45623FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562Ipv6寻址2 2、压缩形式、压缩形式由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写入，串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写入，可以使用压缩形式，在这

22、一压缩形式中，多个可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个 0 0 块块的单个连续序列由双冒号符号的单个连续序列由双冒号符号 :表示。表示。FF05:0:0:0:0:0:0:B3 FF05:0:0:0:0:0:0:B3 可以写成可以写成FF05:B3FF05:B3环回地址环回地址 0:0:0:0:0:0:0:1 0:0:0:0:0:0:0:1 的压缩形式为的压缩形式为?Ipv6寻址3 3、混合形式、混合形式 此形式组合此形式组合 IPv4 IPv4 和和 IPv6 IPv6 地址。在此情况下，地址。在此情况下，地址格式为地址格式为 n:n:n:n:n:nn:n:n:n:n:n:，其中每个，其中每个 n n 都表都表示六个示六个 IPv6 IPv6 高序位高序位 16 16 位地址元素之一的十位地址元素之一的十六进制值，每个六进制值，每个 d d 都表示都表示 IPv4 IPv4 地址的十进地址的十进制值。制值。