认识IP及Mac地址.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,认识,IP,及,MAC,地址,TCP/IP,的网络层,TCP/IP,的网络层被称为网络互连层或网际层,(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。,IP,协议的作用,为,TCP/IP,网络层的,核心协议。,IP,协议是一个不可靠的、无连接的数据报传输协议。,IP,协议是一个支持异构网络互连的网际层协议。,逻辑地址与物理地址,物理地址是第二层地址；,固化在网卡的硬件结构中，如,MAC,地址；,只要主机或设备的网卡不变，则其,MAC,地址就是不变的，即使其从一个网络被移到另一个网络，从地球的一端移到另一端。,一种平面化的地址，不能提供关于主机所处的网络位置信息。,比喻：人的姓名。,逻辑地址是第三层地址，有时又称为网络地址；,该地址是随着设备所处网络位置不同而变化的；,设备从一个网络被移到另一个网络时，其,IP,地址也会相应地发生改变；,IP,地址是一种结构化的地址，可以提供关于主机所处的网络位置信息。,比喻：人的住址,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),进行分配,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,:=,:=,代表“,定义为,”,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-id,24 bit,host-id,24 bit,net-id,16 bit,net-id,8 bit,IP,地址中的网络号字段和主机号字段,0,A,类地址,host-id,16 bit,B,类地址,C,类地址,0,1,1,host-id,8 bit,D,类地址,1,1,1,0,多 播 地 址,E,类地址,保 留 为 今 后 使 用,1,1,1,1,0,0,1,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(2,7,2)1 126 16,777,214,B 16,384(2,14,-2,）,128.0 191.255 65,534,C 2,097,152(2,21,-2,）,192.0.0 223.255.255 254,IP,地址中的保留地址,凡是网络标识或主机号部分为全,“,0,”,和,全,“,1,”,的地址都具有特殊的含义，被保,留作特殊之用。,网络标识地址,具有正常的网络号部分，而主机号部分为全,“,0,”,的,IP,地址代表一个特定的网络，即作为网络标识之用；,例如：,102.0.0.0,代表了一个,A,类网络。,138.1.0.0,代表了一个,B,类网络。,198.10.1.0,分别代表了一个,C,类网络。,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机不能直接相互通信。,广播地址,广播地址被用于给网络中的所有主机发送相同的数据。,主机号部分为全,“,1,”,的,IP,地址代表一个在指定网络中的广播，被称为广播地址。,113.,255.255.255,、,170.22.,255.255,、,210.33.36.,255,分别代表在一个,A,类、,B,类和,C,类网络中的广播。,私有地址,保留以供内部实现,IP,网络时使用的地址资源称为私有地址,(private address),。,根据规定，所有以私有地址为目标地址的,IP,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,(Network address translation,，简称,NAT),或应用代理,(proxy),方式。,问题的引入,问题：若主机,1,要将数据送到主机,3,，两台主机都有各自的物理地址和,IP,地址，发送数据时用的到底是哪一个地址？,ARP,IP,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,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，,例如，以太网中的主机是通过网卡连接到以太网中的，这些网卡只能识别,48,位的,MAC,地址并且以以太网帧的形式发送数据，它们不能识别,32,位的,IP,地址。,也就是说，为了在物理上实现,IP,分组的传输，需要在网络互连层提供从主机,IP,地址到主机物理地址或,MAC,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议,(address resolution protocol,，简称,ARP),该协议在,RFC865,中定义。,ARP,相关的术语,ARP,表：,-,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据表,-,存储在,RAM,中，掉电后会丢失,.,-,自动维护,ARP request,(ARP,请求）,用于在网络中请求关于某个,IP,地址对应的,MAC,地址的广播包。,ARP reply,(ARP,回应）,用于在网络中回应关于某个,IP,地址对应的,MAC,地址的包。,ARP updates,(ARP,更新）：,当主机收到一个当前,ARP,缓存不存在的,AR,这,P,回应时，要在,ARP,中增加一个新的表项；若当前,ARP,缓存已经存在相应的,ARP,表项时，则在时间标记上更新。,本地,ARP,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 table:Do you know the MAC of 192.168.1.4?,物理地址,IP,地址,02-60-8c-01-a1-08,192.168.1.4,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,ARP,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,“,谁的,IP,地址是,192.168.1.4,”,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,目标：,ff-ff-ff-ff-ff-ff,：,02-60-8c-01-02-03,IP,头,目标：,192.168.1.4,：,192.168.1.2,数据信息,你的,MAC,地址是多少？,-3,本地,ARP,工作原理示例（续,2,）,主机,1,收到该回应后，首先将该其中的,MAC,地址信息加入到本地,ARP,缓存中，即,ARP,更新。,Hi!Im,02-60-8c-01-a1-08,物理地址,IP,地址,02-60-8c-01-d1-10,192.168.1.3,02-60-8c-01-a1-08,192.168.1.4,然后，主机,1,以主机,3,的,MAC,地址为目标,MAC,，以自己的,MAC,地址为源,MAC,，将主机,1,要发送给主机,3,的,IP,数据包封装成帧，并启动发送,主机,3,收到该帧后，确认是给自己的帧，进行帧的拆封并取出其中的,IP,分组交给网络层去处理。,问题,若主机,1,要给位于另一个网段中的主机,4,发送数据，是否也是采用上面所介绍的方式？,回答是否定的,因为第二层广播,(,在此为以太网帧的广播,),是不可能被第三层设备路由器转发的。,所有的第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。,解决方案,:,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,192.168.1.1,。,请问本例中，主机,210.33.44.12/24,的缺省网关应为多少？,210.33.44.10/24,210.33.44.11/24,210.33.44.12/24,210.33.44.13/24,210.33.44.1/24,202.1.24.1/24,ipv6,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,IPv4,已很不适用。,最主要的问题就是,32 bit,的,IP,地址不够用。,Ipv6,使用,128 bit,的地址空间,Ipv6,的优势,IPv6,具有更大的地址空间,IPv6,使用更小的路由表,IPv6,增加了增强的组播支持以及对流的支持,IPv6,加入了对自动配置的支持,IPv6,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,数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：,(1),单播,(unicast),单播就是传统的点对点通信。,(2),多播,(multicast),多播是一点对多点的通信。,(3),任播,(anycast),这是,IPv6,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的一个，通常是距离最近的一个。,Ipv6,寻址,1,、冒号十六进制形式,这是首选形式,n:n:n:n:n:n:n:n,。每个,n,都表示八个,16,位地址元素之一的十六进制值。例如：,3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562,Ipv6,寻址,2,、压缩形式,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，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个,0,块,的单个连续序列由双冒号符号,:,表示。,FF05:0:0:0:0:0:0:B3,可以写成,FF05:B3,环回地址,0:0:0:0:0:0:0:1,的压缩形式为,?,Ipv6,寻址,3,、混合形式,此形式组合,IPv4,和,IPv6,地址。在此情况下，地址格式为,n:n:n:n:n:n,:,d.d.d.d,，其中每个,n,都表示六个,IPv6,高序位,16,位地址元素之一的十六进制值，每个,d,都表示,IPv4,地址的十进制值。,