考研 计算机网络 第五学时 网络层.pptx

《考研 计算机网络 第五学时 网络层.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《考研 计算机网络 第五学时 网络层.pptx（225页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、网络层 1 路由器在网际互连中的作用 1.1 路由器的构成 1.2 交换构件 1.3 互联网与因特网2 因特网的网际协议 IP 2.1 分类的 IP地址 2.2 IP 地址与硬件地址 2.3 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP2.4 IP 数据报的格式 2.5 IP 层处理数据报的流程第1页/共225页网络层（续）3 划分子网和构造超网 3.1 划分子网 3.2 使用子网掩码的分组转发过程 3.3 无分类编址 CIDR4 因特网控制报文协议 ICMP5 因特网的路由选择协议 6.5.1 有关路由选择协议的几个基本概念 6.5.2 内部网关协议 RIP 6.5.3 内部网关协议 O

2、SPF 6.5.4 外部网关协议 BGP 第2页/共225页网络层（续）6 IP 组播和因特网组管理协议 IGMP 6.6.1 IP 组播的基本概念6.6.2 因特网组管理协议 IGMP 6.6.3 组播路由选择7 网络地址转换 NAT8 下一代的网际协议 IPv6(IPng)8.1 解决 IP 地址耗尽的措施 8.2 IPv6 的基本首部 8.3 IPv6 的扩展首部 8.4 IPv6 的地址空间 8.5 从 IPv4 到 IPv6 的过渡 8.6 ICMPv6第3页/共225页1 路由器在网际互连中的作用 1.1 路由器的构成 当主机 A 要向另一个主机 B 发送数据报时，先要检查目的主机

3、 B 是否与源主机 A 连接在同一个网络上。如果是，就将数据报直接交付给目的主机 B 而不需要通过路由器。但如果目的主机与源主机 A 不是连接在同一个网络上，则应将数据报发送给本网络上的某个路由器，由该路由器按照转发表指出的路由将数据报转发给下一个路由器。这就叫作间接交付。第4页/共225页直接交付和间接交付 间接交付间接交付间接交付ABC直接交付直接交付直接交付不需要使用路由器但间接交付就必须使用路由器第5页/共225页典型的路由器的结构 路由选择路由选择处理机路由选择协议路由表3输入端口3交换结构输入端口输出端口分组转发转发表分组处理输出端口11133122223网络层2数据链路层1物理层

4、第6页/共225页“转发”和“路由选择”的区别“转发”(forwarding)就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。“路由选择”(routing)则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化 情况，动态地改变所选择的路由。路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是从路由表得出的。在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别，第7页/共225页输入端口对线路上收到的分组的处理 数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层的队列中排队等待处理。这会产生一定的时延。物理层处理数据链路层处理网络层处理 分组排队 交换结构 输入端口的处理从线路接

5、收分组查表和转发第8页/共225页输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路 当交换结构传送过来的分组先进行缓存。数据链路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部，交给物理层后发送到外部线路。物理层处理数据链路层处理网络层处理 分组排队 输出端口的处理向线路发送分组缓存管理交换结构第9页/共225页分组丢弃 若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。第10页/共225页1.2 交换结构I1I3I2O1O2存储器I1I3I2O1O2I1I3I2O1

6、O2O3(a)通过存储器(c)通过互连网络(b)通过总线总线互连网络O3O3第11页/共225页互连在一起的网络要进行通信，会遇到许多问题需要解决，如：不同的寻址方案不同的最大分组长度不同的网络接入机制不同的超时控制不同的差错恢复方法不同的状态报告方法不同的路由选择技术不同的用户接入控制不同的服务（面向连接服务和无连接服务）不同的管理与控制方式 1.3 互联网与因特网 第12页/共225页中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。物理层中继系统：转发器(repeater)。数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。网桥和路由器的混合物：桥路

7、器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关(gateway)。网络互相连接起来要使用一些中间设备 第13页/共225页当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而这仍然是一个网络。网关由于比较复杂，目前使用得较少。互联网都是指用路由器进行互连的网络。由于历史的原因，许多有关 TCP/IP 的文献将网络层使用的路由器称为网关。网络互连使用路由器 第14页/共225页互连网络与虚拟互连网络 网络网络网络网络网络(a)互连网络(b)虚拟互连网络路由器 虚拟互连网络（IP 网）第15页/共225页虚拟互连网络的意义 所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的

8、意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。使用 IP 协议的虚拟互连网络可简称为 IP 网。使用虚拟互连网络的好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互连的各具体的网络异构细节。第16页/共225页名词 internet 和 Internet 以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的虚拟网络。以大写字母 I 开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相

9、互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族，且其前身是美国的 ARPANET。第17页/共225页2 因特网的网际协议 IP网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一。与 IP 协议配套使用的还有四个协议：地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol)逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)因特网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol)因特网组管理协议 IGMP (Internet Group Management

10、Protocol)第18页/共225页网际协议 IP 及其配套协议 各种应用层协议 网络接口层(TELNET,FTP,SMTP 等)物理硬件运输层TCP,UDP应用层ICMPIPRARPARP与各种网络接口网际层IGMP第19页/共225页2.1 分类的 IP 地址1.IP 地址及其表示方法 我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的 32 bit 的标识符。IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

11、)进行分配 第20页/共225页IP 地址的编址方法 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC 950在 1985 年通过。构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1993 年提出后很快就得到推广应用。第21页/共225页分类 IP 地址 每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。两级的 IP 地址可以记为：IP 地址:=,(6-1):=代表“定义为”第22页/共22

12、5页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host-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第23页/共225页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host-id16 bitB 类地址C 类地址01 1host-id8 bitD 类地址 1 1 1 0多

13、播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节第24页/共225页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host-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 001B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节第25页/共225页net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 b

14、itnet-id8 bitIP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-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 001C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节第26页/共225页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host-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

15、留 为 今 后 使 用1 1 1 1 001A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节第27页/共225页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host-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 001B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节第28页/共225页net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8

16、bitIP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-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 001C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节第29页/共225页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host-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

17、 用1 1 1 1 001D 类地址是多播地址 第30页/共225页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host-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 001E 类地址保留为今后使用 第31页/共225页路由器转发分组的步骤 先按所要找的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络找到。当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机

18、。按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。第32页/共225页点分十进制记法 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第33页/共225页2.常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围

19、 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)128.0 191.255 65,534 C 2,097,152(221)192.0.0 223.255.255 254第34页/共225页3.几种特殊的 IP 地址 地址意义备注0.0.0.0所有不清楚的主机和网络255.255.255.255限制广播地址127.0.0.1本机地址，用于测试，别名localhost224.0.0.1组播地址，指所有主机，224.0.0.2指所有路由器169.254.X.XDH

20、CP服务器失效后得到的IP地址10.0.0.0/8172.16.0.0/12192.168.0.0/24私有地址第35页/共225页v地址v类型网络号v主机号10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10v练习：IP地址分类第36页/共225页vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.

21、2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A A练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第37页/共225页vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192

22、.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A A 10.0.0.010.0.0.0练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第38页/共225页vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113

23、.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A A 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第39页/共225页vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.

24、241.201.10A A A AB B B B 0.2.1.10.2.1.10.0.00.0.0.10.10.10.10练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第40页/共225页AddressAddressClassClassNetworkNetworkHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A

25、AB B B B 128.63.0.0128.63.0.0 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0v练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第41页/共225页AddressAddressClassClassNetworkNetworkHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A

26、 AB B B B 0.0.2.1000.0.2.100 128.63.0.0128.63.0.0 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0v练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第42页/共225页AddressAddressClassClassNetworkNetworkHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.1

27、0256.241.201.10A A A AB B B BC C C C 0.0.2.1000.0.2.100 128.63.0.0128.63.0.0 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第43页/共225页vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.6

28、4.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A AB B B BC C C C 201.222.5.0201.222.5.0 0.0.2.1000.0.2.100 128.63.0.0128.63.0.0 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第44页/共225页vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.10020

29、1.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A AB B B BC C C C 0.0.0.640.0.0.64 201.222.5.0201.222.5.0 0.0.2.1000.0.2.100 128.63.0.0128.63.0.0 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0练习：IP地址分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第45页/共225页00000000 11111111(0000

30、0000 11111111(二进制二进制)0 255(0 255(十进制十进制)vAddressAddressvClassClassvNetworkNetworkvHostHost10.2.1.110.2.1.1128.63.2.100128.63.2.100201.222.5.64201.222.5.64192.6.141.2192.6.141.2130.113.64.16130.113.64.16256.241.201.10256.241.201.10A A A AB B B BC C C CC C C CB B B B 0.0.64.160.0.64.16 130.113.0.0130.

31、113.0.0 0.0.0.20.0.0.2 192.6.141.0192.6.141.0 0.0.0.640.0.0.64 201.222.5.0201.222.5.0 0.0.2.1000.0.2.100 128.63.0.0128.63.0.0 0.2.1.10.2.1.1 10.0.0.010.0.0.0NonexistentNonexistent练习：练习：IPIP地址分类分类6.2 6.2 因特网的网际协议因特网的网际协议IPIP第46页/共225页IP 地址的一些重要特点(1)IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配

32、网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。第47页/共225页IP 地址的一些重要特点(2)实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多接口主机(multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另

33、一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。第48页/共225页IP 地址的一些重要特点(3)用转发器或网桥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 net-id。(4)所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。第49页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.12

34、22.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id第50页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222

35、.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id第51页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.

36、1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id第52页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.

37、2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id第53页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.

38、5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。第54页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1

39、222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。第55页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222

40、.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。第56页/共225页互联网中的 IP 地址 B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.

41、1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络”。现在常不指明 IP 地址。第57页/共225页2.2

42、IP 地址与硬件地址 TCP 报文IP 数据报MAC 帧应用层数据首部首部尾部首部链路层及以下使用硬件地址硬件地址网络层及以上 使用 IP 地址IP 地址第58页/共225页HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网通信的路径H1经过 R1 转发再经过 R2 转发H2查找路由表查找路由表第59页/共225页HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网

43、MAC 帧IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报从协议栈的层次上看数据的流动第60页/共225页HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到

44、 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的流动第61页/共225页HA1HA5HA4HA3HA6主机 H1主机 H2路由器 R1硬件地址路由器 R2HA2IP1IP2局域网局域网局域网IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报在链路上看 MAC 帧的流动第62页/共225页IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP

45、6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报在 IP 层抽象的互联网上只能看到 IP 数据报图中的 IP1IP2 表示从源地址 IP1 到目的地址 IP2 两个路由器的 IP 地址并不出现在 IP 数据报的首部中 第63页/共225页IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网MAC 帧IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 I

46、P2IP1 IP2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报路由器只根据目的站的 IP 地址的网络号进行路由选择 第64页/共225页IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2MAC 帧从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报在具体的物理网络的链路层只能看见 MAC 帧而看不见 IP 数据报 第65页/共225页IP1HA1HA5HA4HA3HA6

47、HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP 层上的互联网IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2IP1 IP2IP1 IP2MAC 帧从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2MAC 帧MAC 帧IP 数据报IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节在抽象的网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的 IP 地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信 第66页/共225页不同层次、不同区间的源地址和目的地址在网络层写入IP数据报首部的在数据链路层写入MAC帧首部的源地址目的地址 源地址目的地址从H1到R1IP1IP2HA1HA3从R1到R2IP1IP2HA

48、4HA5从R2到H2IP1IP2HA6HA2第67页/共225页2.3 地址解析协议 ARP 和逆地址解析协议 RARP 不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。第68页/共225页AR

49、P 响应AYXBZ主机 B 向 A 发送ARP 响应分组 主机 A 广播发送ARP 请求分组 ARP 请求ARP 请求ARP 请求ARP 请求209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0A我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址我是 209.0.0.6硬件地址是 08-00-2B-00-EE-0AAYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-18第69页/共225页ARP 高速缓存的作用为了减少网络上的通信量，主机 A 在发送其 A

50、RP 请求分组时，就将自己的 IP 地址到硬件地址的映射写入 ARP 请求分组。当主机 B 收到 A 的 ARP 请求分组时，就将主机 A 的这一地址映射写入主机 B 自己的 ARP 高速缓存中。这对主机 B 以后向 A 发送数据报时就更方便了。第70页/共225页应当注意的问题ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址和硬件地址的映射问题。如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。第71页/共225页应当注意的问题从