PHP网站建设计划书,西宁专业网站建设公司,网站制作价钱多少,安居客二手房官网2 IPv4分组 各协议之间的关系 IP协议(Internet Protocol, 网际协议)是互联网的核心#xff01; ARP协议用于查询同一网络中的主机IP地址#xff0c;MAC地址之间的映射关系 ICMP协议用于网络层实体之间相互通知“异常事件” IGMP协议用于实现IP组播 2.1 结构首… 2 IPv4分组 各协议之间的关系 IP协议(Internet Protocol, 网际协议)是互联网的核心 ARP协议用于查询同一网络中的主机IP地址MAC地址之间的映射关系 ICMP协议用于网络层实体之间相互通知“异常事件” IGMP协议用于实现IP组播 2.1 结构首部数据部分 看书的素图回忆各字段的作用 首部固定部分20B可变部分0~40B 注意3个与“长度”相关的字段418首总偏 补充 版本v4:0100v6:0110 首部长度固定部分20B则是5*420B,为0101最大60B则15*460B为1111 一般首部长度默认为固定长度 实际传输过程中 “数据部分”的长度受下一段链路的最短/最长帧长限制 eg 以太网帧有最短帧长、最长帧长限制 2.2 命题重点 2.2.1 分片问题 MTU 最大传送单元一个链路层数据帧能承载的最大数据量 如果一个IP数据报的总长度大于下一段链路的MTU就需要将“数据部分”分片 易错除最后一个分片外其他每个分片的“数据部分”必须是8B的整数倍 易混 标识16bit用于区分每个分片原本属于哪个IP数据报 标记3bit, 关注最低位MF、次低位DF MF1表示后面还有分片 MF0 表示这是最后一个分片 DF1表示不允许被分片 DF0表示允许被分片 注意 ·IP数据报的“分片”可能在源主机、或任何一个路由器中发生 ·只有目的主机才会对分片进行“重组” ·各分片有可能乱序到达目的主机 ·由于首部的“片偏移”字段是以×8B为单位因此除了最后一个分片外其他每个分片的数据部分必须是8B的整数倍(片偏移表示的是这个IP数据报它自己承载的数据在原始数据报当中的位置。) 2.2.2 TTL字段 IP分组每经过一个路由器TTL减1如果已经减到0该路由器就丢弃分组并向源主机发送ICMP报文 通知出现异常 不可达 TTL的初始值通常由源主机设置。 每经过一个路由器路由器就将TTL减1, 如果TTL减到0,就直接丢弃分组并向源主机发送ICMP报文 注ICMP报文用于通知一个节点发生了某种“异常”
2.3 ip地址最初的分类方案 路由器和路由器连接的接口可以不分配IP地址但路由器和其他节点连接的接口必须分配IP地址从属于同一个网络的所有主机、路由器接口的IP地址“网络号”都相同当一台新主机接入网络时需要给它分配一个IP地址、并配置“默认网关” H1给H7发送IP数据报166.1.0.0--200.1.1.2 这个IP分组需要发送到另一个网络上先交给默认网关这台路由器H1的内部已配置166.1.0.5当H1知道了这个默认网关的IP地址之后。通过ARP协议查询到默认网关的IP地址所对应的MAC地址。把这个IP数据包封装成帧把这个帧的目的MAC地址直接写成b2接口所对应的MAC地址对 接下来H1会把这个mac帧发送给交换机交换机根据MAC地址逐层转发到路由器的b2这个接口路由器检查目的网络的IP地址网络号根据转发表查看把这个数据报从b0接口转发出去。当转发这个IP数据报的时候也会修改mac帧把mac帧的目的地址修改为接口的MAC地址。所以会把这个IP数据包重新封装成帧这个帧的目的MAC地址填写为c0。 把帧从b0接口转发出去。公司的路由器就收到了这个IP数据包。检查IP数据包的目的地址查看转发表确定这个IP数据包接下来从c2这个接口转发出去。那同样根据ARP协议查询对应Mac地址重新封装成帧。 H1给H6发送IP数据报166.1.0.0--166.1.4.4 先检查源IP和目的IP是否属于同网段同属同网段就不需要转发到默认网关h1通过ARP协议查询到h6对应的MAC地址直接把这个数据包封装成mac帧把帧发送给交换机交换机根据mac帧转交给下一台交换机交换机再根据mac帧转发到下一个节点 该结点是集线器。集线器收到帧之后会把帧无脑的转发给与之相连的所有结点h6收到帧查看确认是自己接收H5查看不是自己不接收丢弃 注意以上这些特殊地址不能指派给网路中的任何一台主机或路由器“私用” 重要结论前两行说明如果一个网络中主机号占Nbit那么这个网络中最多支持台主机路由器 2.4 子网划分 子网掩码 2.4.1 子网划分技术 ✅子网划分 原理若某单位租用了一个IP地址段假设原本主机号占 n bit那么可以将前k bit抠出来作为子网号用剩余的n-kbit作为主机号这样就能划分出2^k个子网每个子网包含的IP地址块大小相等 子网划分前IP地址为两级结构网络号主机号 子网划分后IP地址为三级结构网络号子网号主机号 注意每个子网地址中主机号不能分配为全0/全1 全0表示子网本身全1为子网广播地址 子网划分作用让一个很大的IP地址块划分成几个相互独立的这种地址块从而提升IP地址资源的利用率。 ✅子网掩码 作用 用子网掩码、IP地址“逐位与”算出网络号子网号可合称为“网络前缀” 只有网络前缀相同的IP地址才归属于同一个网络 或子网 注意 如果一个网络内部进行了子网划分那么这个网络中的每台主机、每个路由器接口都需要配置IP地址、默认网关、子网掩码 如果一台路由器支持子网划分技术那么在它的转发表中 需要包含目的网络号子网掩码转发接口 ✅默认子网掩码 如果一个传统网络 (A/B/C类)内部没有进行子网划分那么可以将对应此网络的转发表项设置为“默认子网掩码” A类默认255.0.0.0 B类默认255.255.0.0 C类默认255.255.255.0 ✅默认路由 默认路由 默认转发表项设置目的网络号全0子网掩码全0 在路由器转发表中如果所有表项都不匹配那么将从“默认路由”转发出去 2.4.2 主机发送IP数据报的过程 一、判断目的主机和本机是否属于同一个网络 ①检查本机IP地址和目的IP地址的网络前缀是否相同需要用本机配置的子网掩码“逐位与” ②若网络前缀相同说明目的主机和本机属于同一个网络若网络前缀不同说明不属于同一网络 二、将IP数据报封装成MAC帧并发送到链路上 如果目的主机与本机属于同一个网络就通过ARP协议找到目的主机的MAC地址再将IP数据报封装成帧并将帧发送给目的主机 如果目的主机与本机不属于同一个网络就通过ARP协议找到默认网关的MAC地址再将IP数据报封装成帧并将帧发送给默认网关 2.4.3 路由器转发一个IP数据报的过程 一、路由器的某个接口收到一个IP数据报 二、对IP数据报首部进行校验并从中找到目的IP地址 三、查“转发表” 转发表的表项包含目的网络号子网掩码转发接口 检查目的IP地址与每个表项能否匹配将目的IP地址、子网掩码“逐位与”匹配表项中的目的网络号 注至少“默认路由”表项一定是可以匹配成功的 四、转发 根据查转发表的结果将IP数据报从匹配的接口转发出去 注如果匹配的“转发接口”和该IP数据报的入口相同就不用再把IP数据报转发回去 训练一H3→H6同一子网内的两台主机在局域网的内部就完成了IP数据包的传送 H3要检查目的地址与源是否从属于同一个网络用配置的子网掩码和目的地址逐位相与。网络前缀都相同这个目的地址和源从属于同一个网络之内。h3直接把这个IP数据包封装成mac帧并且在mac帧当中直接说明h6的这个MAC地址。到达集线器集线器会把帧无脑的转发给h5和h6两台主机。h5主机不会接收这个mac帧因为目的地址和自己的mac地址不相同而h6主机会接收这个帧拆掉mac帧的首部和尾部得到IP数据包。由于IP地址和自己的IP地址是匹配的所以h6这台主机就会接收这个IP数据包 训练二H1→H3不同子网内的两台主机 要判断目的地址和的源IP地址是否同属于同一个网络把目的地址和源的IP地址和本机内配置好的子网掩码进行逐位与运算得到两个IP地址的网络前缀。由于二者的网络前缀不相等。 所以就说明这个目的结点和源不在同一个网络内。于是h1需要把这个IP数据包发送给默认网关让他帮忙转发。转发给b3路由器 路由器的网络层需要决定这个地址应该往哪转发。首先要和转发表的子网掩码进行相与。相与的结果再和目的网络号进行比较可以看出和第二行匹配就会从b2接口把这个IP数据包转发出去。 训练三H1→H7采用子网划分技术的网络→传统网络 如果它没有进行子网划分设置默认子网掩码 训练四H7→H1传统网络→采用子网划分技术的网络 训练五主机H1发往Internet的某个IP数据报如何传输(设目的IP地址111.2.3.4) 2.5 CIDR无分类编址 2.5.1 基本原理 取消了IP地址传统的A/B/C/D/E 分类。采用无分类编址CIDR,IP地址块分配更灵活利用率更高一定程度上缓解了IP地址耗尽 时代背景1993年 IP地址{网络前缀主机号}其中网络前缀不定长 CIDR记法 128.14.32.153/30, 表示在这个IP地址中网络前缀占30bit, 主机号2bit 2.5.2 CIDR地址块的子网划分 定长子网划分 在一个CIDR地址块中把主机号前k bit抠出来作为定长子网号这样就能划分出2^k个子网 每个子网包含的IP地址块大小相等 缺点每个子网都一样大不够灵活IP地址利用率低浪费有限的IP地址资源 变长子网划分 在一个CIDR地址块中划分子网时子网号长度不固定每个子网包含的IP地址块大小不同 注意在每个子网中主机号全0、全1的IP地址不能分配给特定节点私用 2.5.3 子网划分解题技巧 CIDR地址块的子网划分技巧可以利用类似于“从根到叶构造二叉哈夫曼树”的技巧 ⚠️原始CIDR地址块作为根节点假设可以自由分配的主机号占 h bit ⚠️每个分支节点必须同时拥有左右孩子左0右1反过来也行 ⚠️每个叶子结点对应一个子网根据根节点到达叶子结点的路径来分析子网对应的IP地址块范围 ⚠️整棵树的高度不能超过h-1因为即便最小的子网也至少要保留2bit主机号 例子 注意路由器和主机相连的链路需要给路由器节点也分配一个ip地址 2.6 路由聚合 对于一个路由转发表如果几条路由表项的转发接口相同部分网络前缀也相同那么可以将这几条路由表项聚合为一条。这种地址的聚合称为路由聚合也称构成超网。 缺点 ● 路由聚合可以减少路由表的大小。 ● 路由聚合可能会引入额外的无效地址。 存在1 目的IP地址和转发表多个表项匹配--最长前缀匹配原则 目的地址128.14.32.131与路由器转发表均匹配则采用最长前缀匹配原则进行匹配表项2匹配的长度最长则从G3转发出去
