第 十 九 章 网 络 层 : 逻 辑 寻 址 19.1 Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
19-1 IPv4 地 址 IPv4 地 址 是 一 个 32-bit 地 址, 它 唯 一 地 与 通 用 地 定 义 了 一 个 连 接 在 因 特 网 上 的 设 备 ( 例 如, 主 机 或 是 路 由 器 ) 本 节 主 题 : 地 址 空 间 标 记 法 分 类 寻 址 无 类 寻 址 网 络 地 址 转 换 (NAT) 19.2
注 意 IPv4 地 址 是 32 位 长. 19.3
注 意 IPv4 地 址 是 唯 一 的 和 通 用 的 19.4
注 意 IPv4 的 地 址 空 间 是 2 32 或 4,294,967,296. 19.5
Figure 19.1 IPv4 地 址 二 进 制 标 记 法 和 十 进 制 标 记 法 19.6
注 意 在 分 类 寻 址 中, 地 址 空 间 被 划 为 5 类 : A, B, C, D 和 E. 19.7
19.8 Figure 19.2 以 二 进 制 和 点 分 十 进 制 标 记 法 求 类
Example 19.4 求 每 个 地 址 的 类. a. 00000001 00001011 00001011 11101111 b. 11000001 10000011 00011011 11111111 c. 14.23.120.8 d. 252.5.15.111 解 a. 第 一 位 是 0. 这 是 个 A 类 地 址 b. 前 2 位 是 11, 第 三 位 是 0, 这 是 个 C 类 地 址 c. 第 一 个 字 节 是 14( 在 0~127 之 间 ), 这 个 地 址 是 A 类 d. 第 一 个 字 节 是 252( 在 240~255 之 间 ), 这 个 地 址 是 E 类 19.9
19.10 Table 19.1 IPv4 分 类 寻 址 块 的 个 数 与 每 块 的 长 度
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 ) 128.0 191.255 65,534 C 2,097,152 (2 21 ) 192.0.0 223.255.255 254
IP Addresses - Class D IP 地 址 组 定 义 224.0.0.1 所 有 本 地 网 络 上 的 设 备 224.0.0.2 所 有 与 本 地 网 连 接 的 路 由 器 224.0.0.5 所 有 与 本 地 网 连 接 的 OSPF 224.0.0.6 所 有 与 本 地 网 连 接 的 指 派 OSPF 路 由 器
私 有 网 络 在 IP 地 址 空 间 中, 保 留 了 几 个 用 于 私 有 网 络 的 地 址 私 有 网 络 地 址 通 常 应 用 与 公 司 组 织 和 个 人 网 络, 它 们 没 有 置 于 因 特 网 IP v4 的 地 址 用 于 私 有 网 络 的 地 址 范 围 : A 类 :10.0.0.0~10.255.255.255 B 类 :172.16.0.0~172.31.255.255 C 类 :192.168.0.0~192.168.255.255
注 意 在 分 类 寻 址 中, 大 部 分 可 用 的 地 址 都 被 浪 费 了 因 为 分 类 寻 址 的 方 法 是 采 用 地 址 类 ( 固 定 数 量 的 地 址 块 ) 来 分 配, 且 每 个 地 址 块 的 长 度 固 定 19.14
19.15 Table 19.2 分 类 寻 址 的 默 认 掩 码
注 意 这 时 的 分 类 寻 址 被 无 类 寻 址 所 取 代 1. 块 中 的 地 址 必 须 是 连 续 的 ; 2. 块 中 的 地 址 个 数 必 须 是 2 的 整 数 次 幂 3. 块 的 其 实 地 址 必 须 能 被 块 的 个 数 整 除 19.16
Example 19.5 图 19.3 表 示 了 给 一 个 小 型 商 业 公 司 分 配 一 个 由 16 个 地 址 组 成 的 地 址 块, 用 二 进 制 标 记 法 和 点 分 十 进 制 标 记 法 表 示 我 们 可 以 看 见 对 这 个 块 实 施 了 限 制 地 址 都 是 连 续 的, 地 址 的 个 数 是 2 的 次 幂 (16 = 2 4 ), 而 起 始 地 址 可 用 16 整 除 起 始 地 址 转 换 成 十 进 制 数 是 3,440,387,360, 当 它 被 16 除, 商 是 215,024,210 19.17
19.18 Figure 19.3 分 配 给 一 个 小 型 组 织 机 构 16 个 地 址 的 块
注 意 在 IPv4 寻 址 中, 块 地 址 可 用 x.y.z.t /n 来 定 义, 其 中 x.y.z.t 定 义 了 一 个 地 址, 而 /n 定 义 掩 码. 19.19 无 类 别 域 间 路 由 选 择 (Classless InterDomain Routing,CIDR)
划 分 子 网 的 基 本 思 路 划 分 子 网 纯 属 一 个 单 位 内 部 的 事 情 单 位 对 外 仍 然 表 现 为 没 有 划 分 子 网 的 网 络 从 主 机 号 借 用 若 干 个 比 特 作 为 子 网 号 subnet-id, 而 主 机 号 host-id 也 就 相 应 减 少 了 若 干 个 比 特 IP 地 址 ::= {< 网 络 号 >, < 子 网 号 >, < 主 机 号 >} 课 件 制 作 人 : 谢 希 仁
划 分 子 网 的 基 本 思 路 ( 续 ) 凡 是 从 其 他 网 络 发 送 给 本 单 位 某 个 主 机 的 IP 数 据 报, 仍 然 是 根 据 IP 数 据 报 的 目 的 网 络 号 net-id, 先 找 到 连 接 在 本 单 位 网 络 上 的 路 由 器 然 后 此 路 由 器 在 收 到 IP 数 据 报 后, 再 按 目 的 网 络 号 net-id 和 子 网 号 subnet-id 找 到 目 的 子 网 最 后 就 将 IP 数 据 报 直 接 交 付 给 目 的 主 机 课 件 制 作 人 : 谢 希 仁
一 个 未 划 分 子 网 的 B 类 网 络 145.13.0.0 R2 我 的 网 络 地 址 是 145.13.0.0 145.13.3.10 145.13.3.11 145.13.3.101 145.13.7.34 145.13.7.35 R1 网 络 145.13.0.0 R3 145.13.7.56 所 有 到 网 络 145.13.0.0 的 分 组 均 到 达 此 路 由 器 145.13.21.23 145.13.21.8 145.13.21.9 课 件 制 作 人 : 谢 希 仁
划 分 为 三 个 子 网 后 对 外 仍 是 一 个 网 络 所 有 到 达 网 络 145.13.0.0 的 分 组 均 到 达 此 路 由 器 145.13.3.10 145.13.3.11 145.13.3.101 145.13.7.34 145.13.7.35 R2 子 网 145.13.3.0 子 网 145.13.7.0 R3 R1 子 网 145.13.21.0 145.13.7.56 145.13.21.23 145.13.21.9 145.13.21.8 网 络 145.13.0.0 课 件 制 作 人 : 谢 希 仁
划 分 子 网 后 变 成 了 三 级 结 构 当 没 有 划 分 子 网 时,IP 地 址 是 两 级 结 构, 地 址 的 网 络 号 字 段 也 就 是 IP 地 址 的 因 特 网 部 分, 而 主 机 号 字 段 是 IP 地 址 的 本 地 部 分 划 分 子 网 后 IP 地 址 就 变 成 了 三 级 结 构 划 分 子 网 只 是 将 IP 地 址 的 本 地 部 分 进 行 再 划 分, 而 不 改 变 IP 地 址 的 因 特 网 部 分
2. 子 网 掩 码 从 一 个 I P 数 据 报 的 首 部 并 无 法 判 断 源 主 机 或 目 的 主 机 所 连 接 的 网 络 是 否 进 行 了 子 网 的 划 分 使 用 子 网 掩 码 (subnet mask) 可 以 找 出 IP 地 址 中 的 子 网 部 分
IP 地 址 的 各 字 段 和 子 网 掩 码 因 特 网 部 分 本 地 部 分 两 级 IP 地 址 网 络 号 net-id 主 机 号 host-id 因 特 网 部 分 本 地 部 分 三 级 IP 地 址 net-id subnet-id host-id 网 络 号 子 网 号 主 机 号 子 网 掩 码 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 划 分 子 网 时 的 网 络 地 址 net-id subnet-id host-id 为 全 0
(IP 地 址 ) AND ( 子 网 掩 码 ) = 网 络 地 址 因 特 网 部 分 本 地 部 分 两 级 IP 地 址 网 络 号 net-id 主 机 号 host-id 因 特 网 部 分 本 地 部 分 三 级 IP 地 址 net-id subnet-id host-id 网 络 号 AND 子 网 号 主 机 号 子 网 掩 码 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 划 分 子 网 时 的 网 络 地 址 net-id subnet-id host-id 为 全 0
A 类 B 类 和 C 类 IP 地 址 的 默 认 子 网 掩 码 A 类 地 址 网 络 地 址 默 认 子 网 掩 码 255.0.0.0 net-id host-id 为 全 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B 类 地 址 网 络 地 址 默 认 子 网 掩 码 255.255.0.0 net-id host-id 为 全 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 类 地 址 网 络 地 址 net-id 默 认 子 网 掩 码 255.255.255.0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 host-id 为 全 0 0 0 0 0 0 0 0 0
划 分 子 网 后 分 组 的 转 发 举 例 128.30.33.13 H1 子 网 1: 网 络 地 址 128.30.33.0 子 网 掩 码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 的 路 由 表 ( 未 给 出 默 认 路 由 器 ) 目 的 网 络 地 址 子 网 掩 码 下 一 跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接 口 0 接 口 1 R 2 128.30.33.130 1 R1 子 网 2: 网 络 地 址 128.30.33.128 子 网 掩 码 255.255.255.128 R2 0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138 1 128.30.36.2 H3 128.30.36.12 子 网 3: 网 络 地 址 128.30.36.0 子 网 掩 码 255.255.255.0
主 机 H 1 要 发 送 分 组 给 H 2 要 发 送 的 分 组 的 目 的 IP 地 址 :128.30.33.138 128.30.33.13 H1 子 网 1: 网 络 地 址 128.30.33.0 子 网 掩 码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 的 路 由 表 ( 未 给 出 默 认 路 由 器 ) 目 的 网 络 地 址 子 网 掩 码 下 一 跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接 口 0 接 口 1 R 2 128.30.33.130 1 R1 子 网 2: 网 络 地 址 128.30.33.128 子 网 掩 码 255.255.255.128 R2 0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138 1 128.30.36.2 因 此 请 H1 注 首 意 先 :H1 检 查 并 主 不 机 知 128.30.33.138 道 子 网 H2 连 接 在 哪 是 一 否 个 连 网 接 络 在 上 本 网 络 上 3: 网 络 地 址 128.30.36.0 H3 128.30.36.12 H1 如 仅 果 仅 是 知, 道 则 H2 直 子 的 接 网 掩 交 IP 码 付 地 255.255.255.0 ; 址 是 否 则, 就 送 交 路 由 128.30.33.138 器 R 1, 并 逐 项 查 找 路 由 表
主 机 H 1 首 先 将 本 子 网 的 子 网 掩 码 255.255.255.128 与 分 组 的 IP 地 址 128.30.33.138 逐 比 特 相 与 (AND 操 作 ) 128.30.33.13 H1 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 的 计 算 子 网 1: 网 络 地 址 128.30.33.0 子 网 128.30.33.1 掩 码 255.255.255.128 0 R1 的 路 由 表 ( 未 给 出 默 认 路 由 器 ) 目 的 网 络 地 址 子 网 掩 码 下 一 跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255 就 是 二 进 制 的 全 1, 因 此 255 AND xyz = xyz, 这 里 只 需 计 算 最 后 的 128 AND 138 即 可 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 R1 子 网 2: 网 络 地 址 128.30.33.128 128 128.30.33.130 10000000 1 子 网 掩 码 255.255.255.128 138 10001010 0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138 逐 比 特 AND R2 操 作 后 :10000000 128 接 口 0 接 口 1 R 2 逐 比 特 AND 操 作 1 128.30.36.2 H3 255.255.255.128 128. 30. 33.138 128.30.36.12 子 网 3: 网 络 地 址 128.30.36.0 子 网 掩 码 255.255.255.0 255.255.255.128 H1 的 网 络 地 址
因 此 H 1 必 须 把 分 组 传 送 到 路 由 器 R 1 然 后 逐 项 查 找 路 由 表 128.30.33.13 H1 子 网 1: 网 络 地 址 128.30.33.0 子 网 掩 码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 的 路 由 表 ( 未 给 出 默 认 路 由 器 ) 目 的 网 络 地 址 子 网 掩 码 下 一 跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接 口 0 接 口 1 R 2 128.30.33.130 1 R1 子 网 2: 网 络 地 址 128.30.33.128 子 网 掩 码 255.255.255.128 R2 0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138 1 128.30.36.2 H3 128.30.36.12 子 网 3: 网 络 地 址 128.30.36.0 子 网 掩 码 255.255.255.0
路 由 器 R 1 收 到 分 组 后 就 用 路 由 表 中 第 1 个 项 目 的 子 网 掩 码 和 128.30.33.138 逐 比 特 AND 操 作 R1 收 到 的 分 组 的 目 的 IP 地 址 :128.30.33.138 128.30.33.13 H1 子 网 1: 网 络 地 址 128.30.33.0 子 网 掩 码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 的 路 由 表 ( 未 给 出 默 认 路 由 器 ) 目 的 网 络 地 址 子 网 掩 码 下 一 跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接 口 0 接 口 1 R 2 128.30.33.130 1 R1 不 一 致 子 网 2: 网 络 地 址 128.30.33.128 子 网 掩 码 255.255.255.128 R2 0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138 1 128.30.36.2 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 H3 128.30.36.12 子 网 3: 网 络 地 址 128.30.36.0 不 匹 配 子 网! 掩 码 255.255.255.0 ( 因 为 128.30.33.128 与 路 由 表 中 的 128.30.33.0 不 一 致 )
路 由 器 R 1 再 用 路 由 表 中 第 2 个 项 目 的 子 网 掩 码 和 128.30.33.138 逐 比 特 AND 操 作 R1 收 到 的 分 组 的 目 的 IP 地 址 :128.30.33.138 128.30.33.13 H1 子 网 1: 网 络 地 址 128.30.33.0 子 网 掩 码 255.255.255.128 128.30.33.1 0 R1 的 路 由 表 ( 未 给 出 默 认 路 由 器 ) 目 的 网 络 地 址 子 网 掩 码 下 一 跳 128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0 255.255.255.128 255.255.255.128 255.255.255.0 接 口 0 接 口 1 R 2 128.30.33.130 1 R1 子 网 2: 网 络 地 址 128.30.33.128 子 网 掩 码 255.255.255.128 一 致! R2 0 128.30.33.129 H2 128.30.33.138 1 128.30.36.2 255.255.255.128 AND 128.30.33.138 = 128.30.33.128 H3 128.30.36.12 子 网 3: 网 络 地 址 128.30.36.0 匹 配 子! 网 掩 码 255.255.255.0 这 表 明 子 网 2 就 是 收 到 的 分 组 所 要 寻 找 的 目 的 网 络
可 变 长 子 网 掩 码 (Variable Length Subnetwork Mask,VLSM) 10.1.0.0/17 10.1.0.0/24 10.1.127.0/24 10.1.128.0/20 10.1.144.0/20 10.0.0.0/16 10.1.0.0/16 10.2.0.0/16 10.1.128.0/17 10.1.160.0/20 10.1.176.0/20 10.1.192.0/20 10.1.206.0/20 10.0.0.8/8......... 10.253.0.0/16 10.254.0.0/16 10.254.0.0/18 10.254.64.0/18.. 10.1.224.0/20 10.1.240.0/20 10.255.0.0/16 10.254.128.0/18 10.254.192.0/18
CIDR 地 址 块 划 分 举 例 ISP 206.0.64.0/18 因 特 网 206.0.68.0/22 大 学 X 206.0.68.0/23 206.0.70.0/24 206.0.71.0/25 206.0.71.128/25 206.0.68.0/25 206.0.68.128/25 206.0.69.0/25 206.0.69.128/25 一 系 206.0.70.0/26 206.0.70.64/26 206.0.70.128/26 206.0.70.192/26 二 系 206.0.71.0/26 206.0.71.64/26 三 系 206.0.71.128/26 206.0.71.192/26 四 系 单 位 地 址 块 二 进 制 表 示 地 址 数 ISP 206.0.64.0/18 11001110.00000000.01* 16384 大 学 206.0.68.0/22 11001110.00000000.010001* 1024 一 系 206.0.68.0/23 11001110.00000000.0100010* 512 二 系 206.0.70.0/24 11001110.00000000.01000110.* 256 三 系 206.0.71.0/25 11001110.00000000.01000111.0* 128 四 系 206.0.71.128/25 11001110.00000000.01000111.1* 128
CIDR 地 址 块 划 分 举 例 ISP 206.0.64.0/18 因 特 网 206.0.68.0/22 大 学 X 206.0.68.0/23 206.0.70.0/24 206.0.71.0/25 206.0.71.128/25 206.0.68.0/25 206.0.68.128/25 206.0.69.0/25 206.0.69.128/25 一 系 206.0.70.0/26 206.0.70.64/26 206.0.70.128/26 206.0.70.192/26 二 系 206.0.71.0/26 206.0.71.64/26 三 系 206.0.71.128/26 206.0.71.192/26 四 系 这 个 ISP 共 有 64 个 C 类 网 络 如 果 不 采 用 CIDR 技 术, 则 在 与 该 ISP 的 路 由 器 交 换 路 由 信 息 的 每 一 个 路 由 器 的 路 由 表 中, 就 需 要 有 64 个 项 目 但 采 用 地 址 聚 合 后, 只 需 用 路 由 聚 合 后 的 1 个 项 目 206.0.64.0/18 就 能 找 到 该 ISP
无 类 域 间 路 由 (CIDR) CIDR 减 少 了 路 由 表 的 规 模, 增 加 了 网 络 的 可 扩 展 性 198.168.1.0/24 Internet ISP 198.168.2.0/24 通 告 路 由 198.168.0.0/16 198.168.3.0/24
无 类 域 间 路 由 (CIDR) 是 无 类 域 间 路 由, 也 成 为 超 网 工 作 原 理 RouterB 路 由 表 200.200.192.0/22 B A RouterA 路 由 表 200.200.192.0/24 200.200.193.0/24 200.200.194.0/24 200.200.195.0/24 200.200.192.0/24 200.200.195.0/24 200.200.193.0/24 200.200.194.0/24
无 类 域 间 路 由 (CIDR) 为 什 么 会 这 样? RouterB 路 由 表 可 以 是 200.200.192.0/22, 而 不 是 象 RouterA 那 样 显 示 4 条 路 由 200.200.192.0 11001000. 11001000. 11000000.00000000 200.200.193.0 11001000. 11001000. 11000001.00000000 200.200.194.0 11001000. 11001000. 11000010.00000000 200.200.195.0 11001000. 11001000. 11000011.00000000 200.200.192.0/22
无 类 域 间 路 由 (CIDR) 路 由 表 结 构 < 网 络 前 缀 / 前 缀 长 度 下 一 跳 > 在 CIDR 中, 如 果 路 由 器 上 的 路 由 表 中 有 多 条 表 项 满 足 要 求, 则 采 用 前 缀 最 长 匹 配 规 则 目 的 网 络 下 一 跳 128.96.0.0/16 R0 128.96.192.0/18 R1 128.96.128.0/18 R2 对 于 目 的 地 址 为 128.96.195.70 的 分 组, 匹 配 的 路 由 表 表 项 包 括 两 项 (128.96.0.0/16 和 128.96.192.0/18), 但 是 使 用 最 长 匹 配 规 则 选 择 下 一 跳 为 R1
可 变 长 子 网 掩 码 (Variable Length Subnetwork Mask,VLSM) 例 子 : 采 用 可 变 长 子 网 掩 码 技 术 可 以 把 大 的 网 络 分 成 小 的 子 网, 例 如 A 类 网 络 40.15.0.0/16 分 为 两 个 子 网, 假 设 第 一 个 子 网 为 40.15.0.0/17, 则 另 外 一 个 子 网 为 1 采 用 子 网 掩 码 还 可 以 把 小 的 网 络 组 成 大 的 超 网 假 设 用 户 X1 有 4000 台 主 机, 则 必 须 给 它 分 配 2 个 C 类 网 络, 如 果 分 配 给 用 户 X1 的 超 网 号 为 196.25.64.0, 则 指 定 给 X1 的 地 址 掩 码 是 3; 假 设 给 用 户 X2 分 配 的 C 类 网 络 号 为 196.25.16.0~196.25.31.0, 则 X2 的 地 址 掩 码 应 该 是 4; 如 果 路 由 器 收 到 一 个 目 标 地 址 为 11000100.00011001.01000011.00100001 的 数 据 报, 则 该 数 据 报 应 该 送 给 用 户 5
可 变 长 子 网 掩 码 (Variable Length Subnetwork Mask,VLSM) 1 A.40.15.1.0/17 B. 40.15.2.0/17 C.40.15.100.0/17 D. 40.15.128.0/17 2 A. 4 B. 8 C.10 D.16 3 A.255.255.255.0 B. 255.255.250.0 C.255.255.248.0 D. 255.255.240.0 4 A.255.255.255.0 B. 255.255.250.0 C.255.255.248.0 D. 255.255.240.0 5 A. X1 B. X2 C.X1 或 X2 D. 不 可 到 达
注 意 用 二 进 制 标 记 法 的 起 始 地 址 可 设 置 最 右 边 的 32 n 位 都 是 0 求 得. 19.44
Example 19.6 分 配 给 某 一 小 型 组 织 机 构 一 个 地 址 块, 我 们 已 知 块 中 一 个 地 址 是 205.16.37.39/28, 求 该 块 的 起 始 地 址? 解 已 知 地 址 的 二 进 制 表 示 是 11001101 00010000 00100101 00100111 如 果 置 最 右 边 32-28 位 都 是 0, 则 得 到 块 的 起 始 地 址 11001101 00010000 00100101 0010000 或 205.16.37.32. 这 个 块 的 实 际 情 况, 如 图 19.3 所 示 19.45
注 意 用 二 进 制 标 记 法 的 最 后 地 址 可 设 置 最 右 边 32 n 位 都 是 1 求 得 19.46
Example 19.7 求 例 19.6 中 的 最 后 地 址 解 已 知 地 址 的 二 进 制 表 示 是 11001101 00010000 00100101 00100111 如 果 置 最 右 边 32-28 位 都 是 1, 则 得 到 块 的 最 后 地 址 11001101 00010000 00100101 00101111 或 205.16.37.47 这 个 块 的 实 际 情 况, 如 图 19.3 所 示 19.47
注 意 块 中 地 址 的 个 数 可 简 单 用 公 式 2 32 n 求 得 19.48
Example 19.8 求 例 19.6 中 的 地 址 个 数 解 N 的 值 是 28, 这 就 是 说 地 址 个 数 是 2 32 28 或 16. 19.49
Example 19.9 求 起 始 地 址 最 后 地 址 和 地 址 个 数 的 另 一 种 方 法 是 用 32 位 二 进 制 ( 或 8 位 十 六 进 制 ) 数 的 掩 码 表 示 当 我 们 编 制 一 个 程 序 去 求 这 些 信 息 时, 这 特 别 有 用 在 例 19.5 中,/28 可 表 示 为 11111111 11111111 11111111 11110000 (28 个 1 和 4 个 0). 求 a. 起 始 地 址 b. 最 后 地 址 c. 地 址 个 数. 19.50
Example 19.9 ( 续 ) 解 a. 起 始 地 址 可 用 给 定 地 址 与 掩 码 进 行 与 运 算 求 得, 这 里 与 运 算 是 对 应 位 逐 位 与 操 作, 如 果 两 位 都 是 1, 则 与 操 作 结 果 为 1, 否 则 为 0. 19.51
Example 19.9 ( 续 ) b. 最 后 地 址 可 用 给 定 地 址 与 掩 码 的 反 码 进 行 或 运 算 求 得, 这 里 或 运 算 是 对 应 位 逐 位 或 操 作, 如 果 两 位 都 是 0, 则 或 操 作 结 果 为 0, 否 则 为 1. 19.52
Example 19.9 ( 续 ) c. 地 址 的 个 数 可 由 掩 码 求 反, 它 的 十 进 制 数 加 1 求 得 19.53
注 意 块 中 的 起 始 地 址 通 常 不 分 配 给 任 何 设 备 ; 它 用 做 向 世 界 上 其 他 部 分 表 示 该 组 织 的 网 络 地 址 19.54
19.55 Figure 19.6 IPv4 地 址 中 二 级 层 次 结 构
注 意 块 中 的 每 一 个 地 址 可 看 作 二 级 层 次 结 构 : 最 左 的 n 位 ( 前 缀 ) 定 义 网 络, 最 右 的 32-n 位 定 义 主 机 19.56
19.57 Figure 19.7 一 个 子 网 化 网 络 中 的 配 置 和 地 址
19.58 Figure 19.8 IPv4 中 三 级 层 次 结 构
Example 19.10 给 一 个 ISP 分 配 了 起 始 地 址 为 190.100.0.0/16 (65,536 个 地 址 ) 的 地 址 块 ISP 需 要 按 如 下 给 3 组 客 户 分 发 这 些 地 址 : a. 第 一 组 有 64 个 客 户, 每 个 需 要 256 个 地 址 ; b. 第 二 组 有 128 个 客 户, 每 个 需 要 128 个 地 址 ; c. 第 三 组 有 128 个 客 户, 每 个 需 要 64 个 地 址 设 计 这 些 子 块, 并 求 出 分 配 后 还 有 多 少 可 用 的 地 址? 19.59
Example 19.10 ( 续 ) 解 图 19.9 表 示 了 该 情 况 组 1 对 于 这 组, 每 个 客 户 需 要 256 个 地 址, 就 是 说 需 要 用 8 位 (log 2 256) 定 义 每 一 台 主 机, 那 么 前 缀 的 长 度 是 32 8 = 24 地 址 是 19.60
Example 19.10 ( 续 ) 组 2 对 于 这 组, 每 个 客 户 需 要 128 个 地 址, 就 是 说 需 要 用 7 位 (log2 128) 定 义 每 一 台 主 机, 那 么 前 缀 的 长 度 是 32 7 = 25 地 址 是 19.61
Example 19.10 ( 组 ) 组 3 对 于 这 组, 每 个 客 户 需 要 64 个 地 址, 就 是 说 需 要 用 6 位 (log 2 64) 定 义 每 一 台 主 机, 那 么 前 缀 的 长 度 是 32-6=26 地 址 是 分 配 给 该 ISP 的 地 址 个 数 : 65,536 由 ISP 分 配 的 地 址 个 数 : 40,960 可 用 地 址 个 数 : 24,576 19.62
19.63 Figure 19.9 由 ISP 分 配 和 分 发 地 址 的 例 子
最 长 前 缀 匹 配 使 用 CIDR 时, 路 由 表 中 的 每 个 项 目 由 网 络 前 缀 和 下 一 跳 地 址 组 成 在 查 找 路 由 表 时 可 能 会 得 到 不 止 一 个 匹 配 结 果 应 当 从 匹 配 结 果 中 选 择 具 有 最 长 网 络 前 缀 的 路 由 : 最 长 前 缀 匹 配 (longest-prefix matching) 网 络 前 缀 越 长, 其 地 址 块 就 越 小, 因 而 路 由 就 越 具 体 最 长 前 缀 匹 配 又 称 为 最 长 匹 配 或 最 佳 匹 配
最 长 前 缀 匹 配 举 例 收 到 的 分 组 的 目 的 地 址 D = 206.0.68.0/22 路 由 表 中 的 项 目 :206.0.68.0/22 (ISP) 206.0.71.128/25 ( 四 系 ) 查 找 路 由 表 中 的 第 1 个 项 目 第 1 个 项 目 206.0.68.0/22 的 掩 码 M 有 22 个 连 续 的 1 M = 11111111 11111111 11111100 00000000 因 此 只 需 把 D 的 第 3 个 字 节 转 换 成 二 进 制 M = 11111111 11111111 11111100 00000000 AND D = 206. 0. 01000100. 0 206. 0. 01000100. 0 与 206.0.68.0/22 匹 配
最 长 前 缀 匹 配 举 例 收 到 的 分 组 的 目 的 地 址 D = 206.0.68.0/22 路 由 表 中 的 项 目 :206.0.68.0/22 (ISP) 206.0.71.128/25 ( 四 系 ) 再 查 找 路 由 表 中 的 第 2 个 项 目 第 2 个 项 目 206.0.71.128/25 的 掩 码 M 有 25 个 连 续 的 1 M = 11111111 11111111 11111111 10000000 因 此 只 需 把 D 的 第 4 个 字 节 转 换 成 二 进 制 M = 11111111 11111111 11111111 10000000 AND D = 206. 0. 71. 10000000 206. 0. 71. 10000000 与 206.0.71.128/25 匹 配
最 长 前 缀 匹 配 D AND (11111111 11111111 11111100 00000000) = 206.0.68.0/22 匹 配 D AND (11111111 11111111 11111111 10000000) = 206.0.71.128/25 匹 配 选 择 两 个 匹 配 的 地 址 中 更 具 体 的 一 个, 即 选 择 最 长 前 缀 的 地 址
19.68 Table 19.3 专 用 网 络 地 址
19.69 Figure 19.10 NAT 实 现
19.70 Figure 19.11 NAT 中 的 地 址
19.71 Figure 19.12 NAT 地 址 转 换
19.72 Table 19.4 5 列 转 换 表
19.73 Figure 19.13 ISP 和 NAT
19-2 IPv6 地 址 尽 管 有 很 多 暂 时 解 决 问 题 的 办 法, 但 是 因 特 网 地 址 耗 尽 依 然 是 长 期 存 在 的 问 题 这 个 问 题 与 其 他 IP 协 议 本 身 的 问 题 一 起, 促 使 IPv6 的 提 出 本 节 主 题 : 结 构 地 址 空 间 19.74
注 意 一 个 IPv6 地 址 长 度 是 128 位 19.75
19.76 Figure 19.14 IPv6 地 址 用 二 进 制 与 十 六 进 制 冒 号 标 记 法
19.77 Figure 19.15 缩 短 的 IPv6 地 址
Example 19.11 将 地 址 0:15::1:12:1213 扩 展 成 原 来 的 地 址 解 首 先 需 要 将 两 倍 冒 号 左 边 与 原 来 模 式 左 边 对 齐, 然 后 将 两 倍 冒 号 右 边 与 原 来 模 式 右 边 插 入 我 们 所 需 要 多 个 0 这 就 是 说, 原 来 的 地 址 是 19.78
点 分 十 进 制 记 法 的 后 缀 0:0:0:0:0:0:128.10.2.1 再 使 用 零 压 缩 即 可 得 出 : ::128.10.2.1 CIDR 的 斜 线 表 示 法 仍 然 可 用 60 bit 的 前 缀 12AB00000000CD3 可 记 为 : 12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60 或 12AB::CD30:0:0:0:0/60 或 12AB:0:0:CD30::/60
地 址 空 间 的 分 配 IPv6 将 128 bit 地 址 空 间 分 为 两 大 部 分 第 一 部 分 是 可 变 长 度 的 类 型 前 缀, 它 定 义 了 地 址 的 目 的 第 二 部 分 是 地 址 的 其 余 部 分, 其 长 度 也 是 可 变 的 128 bit 长 度 可 变 长 度 可 变 类 型 前 缀 地 址 的 其 他 部 分
19.81 Table 19.5 IPv6 地 址 的 类 型 前 缀
19.82 Table 19.5 IPv6 地 址 的 类 型 前 缀 ( 续 )
19.83 Figure 19.16 基 于 提 供 者 的 单 播 地 址 前 缀
IPv6 单 播 地 址 的 等 级 结 构 IPv6 扩 展 了 地 址 的 分 级 概 念, 使 用 以 下 三 个 等 级 : (1) 第 一 级 ( 顶 级 ), 指 明 全 球 都 知 道 的 公 共 拓 扑 (2) 第 二 级 ( 地 点 级 ), 指 明 单 个 的 地 点 (3) 第 三 级, 指 明 单 个 的 网 络 接 口 比 特 数 3 13 8 24 16 64 P TLA 标 识 符 保 留 NLA 标 识 符 SLA 标 识 符 接 口 标 识 符 顶 级 地 点 级 第 三 级
19.85 Figure 19.17 IPv6 中 多 播 地 址
19.86 Figure 19.18 IPv6 中 保 留 地 址
19.87 Figure 19.19 IPv6 中 本 地 地 址
作 业 : P380 页 25,26,27,29,30 19.88