计算机网络技术及应用第九章网络互连课件.ppt
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- 计算机网络技术 应用 第九 网络 互连 课件
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1、第九章 网络互连 本章主要内容o网络互连的概述 o因特网的互连协议IP o网络互连设备 o网络互连实例 1计算机网络技术及应用第1页,共46页。9.1 网络互连的概述 1 互联网的概念 o计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连而成,即从功能上和逻辑上看,这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络,称为互连网络互连网络(internetwork),也简称为互联网。o将网络互相连接起来要使用一些互连设备(中间设备),常用的网络互连设备有中继器、网桥、路由器、交换机和网关等。2计算机网络技术及应用第2页,共46页。9.1 网络互连的概述2 网络互连的方式 oLAN-LAN n互连层次 LAN-L
2、AN网络互连发生在OSI/RM的数据链路层。n互连设备 LAN-LAN网络的互连设备是网桥、中继器或路由器。oLAN-WAN n互连层次 LAN-WAN的互连发生在网络层。n互连设备 LAN-WAN的互连设备是路由器。3计算机网络技术及应用第3页,共46页。9.1 网络互连的概述oWAN-WAN n互连层次 WAN-WAN互连发生在OSI/RM的传输层及其上层。n互连设备 WAN-WAN的互连设备是网关。网络互连的层次关系见下图。4计算机网络技术及应用第4页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP 互连网协议IP是TCP/IP体系中两个最重要的协议之一,与IP协议配套使用的还有三个协议:n地址
3、转换协议ARP(Address Resolution Protocol)。n反向地址转换协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol)。nInternet控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)。5计算机网络技术及应用第5页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP1 IP地址及转换 (1)IP地址及其表示方法 Internet识别网络的方法是给网络上的每一台计算机分配一个IP地址。IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围内唯一的32位二进制标识符。由于32位的二进制数字形式不适
4、合阅读和记忆,为了便于用户阅读和理解IP地址,Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”方法表示IP地址。如下图所示。6计算机网络技术及应用第6页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (2)网络地址和主机地址nIP地址被分为网络地址(net-id)和主机地址(host-id)两部分。nIP地址的格式可表示为:网络地址+主机地址。nIP地址的这种结构使我们在Internet上很方便地进行寻址,先按IP地址中的网络号net-id把网络找到,再按主机号host-id把主机找到。7计算机网络技术及应用第7页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (3)IP地址的分类 为了便于对IP地址进
5、行管理,同时还考虑到网络的差异很大,将IP地址分为5类,即A类、B类、C类、D类和E类,其中D类地址是组播地址,E类地址保留今后使用。目前使用的IP地址仅A至C三类。在IP地址的开头用1位或几位以标识IP地址的类型,如右图所示。8计算机网络技术及应用第8页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (4)IP地址类型的识别 A A类地址类地址:第一个数的范围在0127之间,地址范围从1.0.0.1至126.255.255.254。B B类地址类地址:第一个数的范围在128191之间,地址范围从128.1.0.1至191.255.255.254。C C类地址类地址:第一个数的范围在192223之间
6、,地址范围从192.0.1.1至223.255.255.254。例如,IP地址是138.10.118.25,它是一个B类地址,网络ID是138.10,主机ID是118.25。9计算机网络技术及应用第9页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (5)内部网可用IP地址 为了避免某个单位内部网内部网选择任意网络地址,造成与合法的Internet地址发生冲突,IETF分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用,这些地址为:A A类类:10.0.0.010.255.255.255 B B类类:172.16.0.0172.31.255.255 C C类类:192.168.0.0192.168.2
7、55.255 10计算机网络技术及应用第10页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (6)IP地址与硬件地址 IP地址放在IP数据报的首部,而硬件地址则放在MAC帧的首部。IP地址与硬件地址的关系如下图。11计算机网络技术及应用第11页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (7)地址的转换 o每一个Internet上的主机都有与之对应的三个地址,即物理地址(硬件地址)、IP地址和主机域名。o主机的物理地址是网卡制造者制作在网卡上的无法改变的地址码。oIP地址是一种二进制数的网络标识和主机标识,数字型标识对计算机网络是最有效的,但对使用网络的人却不愿意使用难于记忆的IP地址,为此人们研究
8、出一种字符型标识,这就是主机的域名。o主机域名、IP地址和物理地址之间的关系如下图。12计算机网络技术及应用第12页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP图9-6 主机域名、IP地址与物理地址之间的转换 DNS202.112.209.88202.112.209.88ARPRARP0020ED5240F30020ED5240F3主机域名IP地址硬件地址13计算机网络技术及应用第13页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP2 子网划分技术 (1)子网的概念 o传统的IP地址用A,B,C等类划分,网络号与主机号的分隔必须固定在某个点分符上,在IP地址越来越紧张的时候这个问题就很突出了。可变长子网
9、掩码VLSM(RFC1009)允许在主机号的比特位中继续定义子网掩码/子网扩展前缀,分隔不必在点分符上。用IP地址中的主机号(host-id)字段中的前若干比特位作为“子网号字段”,后面剩下的仍为主机号字段,再通过路由器将划分出的子网互连形成单位内部网,便于网络的管理和使用。14计算机网络技术及应用第14页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP(2)子网的划分方法 o子网的划分方法是将单个网络号对应的主机号分为两个部分,其中一部分用于子网号编址,另一部分用于主机号编址,如下图所示。15计算机网络技术及应用第15页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP (3)子网掩码(Subnet Mask
10、)o在划分子网时,TCP/IP使用了子网掩码。子网掩码也是一个32位的二进制数,其形式与IP地址相同。它主要有两大功能功能:一是通过子网掩码,可以区分一个IP地址中的哪些位对应于网络地址(包括子网地址)、哪些位对应于主机地址;二是将网络分为多个子网。o子网掩码的取值,通常是将对应于IP地址中网络地址(网络号和子网号)的所有位都设置为“1”,对应于主机地址(主机号)的所有位都设置为“0”。16计算机网络技术及应用第16页,共46页。9.2 因特网的互连协议IPo子网掩码和IP地址结合使用,对子网掩码和IP地址进行“按位与”运算,可以分出一个IP地址的网络号和主机号。下表是一个例子,IP地址为14
11、1.58.97.235的主机,如采用的子网掩码是255.255.240.0,通过“与”运算,可以断定该主机是141.58.96.0网络中的第491号主机。17计算机网络技术及应用第17页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP(4)子网划分的规则oRFC 950中的规则 RFC 950规定了子网划分的规范,其中对网络地址中的子网号作了如下的规定:由于网络号全为“0”代表的是本网络,所以网络地址中的子网号也不能全为“0”,子网号全为“0”时,表示本子网网络;网络号全为“1”表示的是广播地址,所以网络地址中的子网号也不能全为“1”,全为“1”的地址用于向子网广播。所以,在划分子网时需要考虑子网号不
12、能全取“1”和“0”。以下通过例子例子依据RFC 950RFC 950中的规定说明划分子网的具体步骤。18计算机网络技术及应用第18页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP某单位现有100台计算机需要联网,要求每个子网内的主机数不少于40台,问使用一个C类地址如何划分子网?n第一步,确定需要划分的子网数。使用一个C类地址划分子网,必然要从代表主机号的第四个字节中取出若干位用于划分子网。若取出1位,根据子网划分规则,无法使用。若取出3位,可以划分出8个子网,但每个子网容纳主机数为30,而实际要求是每个子网内的主机不少于40台。若取出2位,可以划分出2个可用子网,每个子网可容纳62个主机号,因此
13、取出2位划分子网是可行的。19计算机网络技术及应用第19页,共46页。9.2 因特网的互连协议IPn第二步,确定子网掩码。按照子网掩码的取值规则,子网掩码为255.255.255.192。如下图所示。20计算机网络技术及应用第20页,共46页。9.2 因特网的互连协议IPn第三步,确定标识每一个子网的网络地址。如下图所示,两个子网的网络地址分别为192.168.1.64和192.168.1.128。21计算机网络技术及应用第21页,共46页。9.2 因特网的互连协议IPn第四步,确定每一个子网的主机地址范围。如下图所示。22计算机网络技术及应用第22页,共46页。9.2 因特网的互连协议IP(
14、4)子网划分的规则oRFC 1878中的规则 1985年制定的RFC 950中阻止使用全0全1的子网号以便与老式的路由器兼容,所以上例中的4个子网还要减去两个。但现在新的路由器大都支持CIDR(Classless Inter-Domain Routing:无类域间路由)协议,CIDR摒弃了传统基于类的地址分配方式,规定可以使用任意长度的网络地址部分,因此在1995年制定的RFC 1878(IPv4可变长子网表)中允许使用全0和全1的子网号,所以上例中对C类网络使用子网掩码255.255.255.192划分出的4个子网都可以使用,每个子网的网络地址和主机IP地址范围如下表所示。23计算机网络技术
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