第五章网络层-IP协议.ppt
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1、1,第五章 网络层-IP协议,石高涛 天津大学计算机科学与技术学院,2,IP协议及数据包格式 IP地址 子网与子网掩码 IP路由,本章的基本内容:,3,IP协议是Internet网络中共同遵守的通信协议,从而可以使不同类型的计算机和操作系统互相连接 协议精确定义了计算机在彼此操作过程中的所有细节,如信息格式、操作等。 IP协议是TCP/IP协议簇最核心的协议,所有TCP、UDP、ICMP等协议都需要以此为基础。 IP协议分为IPv4和IPv6,IP协议概述,应用层 传输层 互联网络层 网络接口和硬件层,以太网、令牌网、X.25、无线网、ATM,IP,ARP,RARP,ICMP,UDP,TCP
2、,SMTP,HTTP,FTP,4,IP协议是Internet网络中共同遵守的通信协议,从而可以使不同类型的计算机和操作系统互相连接 协议精确定义了计算机在彼此操作过程中的所有细节,如信息格式、操作等。,IP数据报格式,标识符(16位),13位片偏移,总长度(16位),3位 标识,报文首部检验和(16位),4位版本号,服务类型(8位),4位首部长度,TTL(8位),协议(8位),源IP(32位),目的IP(32位),IP选项(如果有),数据 . .,20B,IP数据包格式及其首部中的各字段,0,15 16,31,5,首部长度是指占32位字节的数目,最大60字节 服务类型区分优先级,只能有1bit
3、可以置1,标识最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。所有bit置0标识一般服务,IP数据报格式,标识符(16位),13位片偏移,总长度(16位),3位 标识,报文首部检验和(16位),4位版本号,服务类型(8位),4位首部长度,TTL(8位),协议(8位),源IP(32位),目的IP(32位),IP选项(如果有),数据 . .,20B,IP数据包格式及其首部中的各字段,0,15 16,31,6,总长度是指整个IP数据报长度,以字节为单位。利用首部长度和总长度字段可以知道IP数据包中的数据内容起始位置和长度。 标示符是表示每一份数据报的序号,+1,IP数据报格式,标识符(16位),13位片
4、偏移,总长度(16位),3位 标识,报文首部检验和(16位),4位版本号,服务类型(8位),4位首部长度,TTL(8位),协议(8位),源IP(32位),目的IP(32位),IP选项(如果有),数据 . .,20B,IP数据包格式及其首部中的各字段,0,15 16,31,7,片偏移:分组在分片后,某片在原分组中的相对位置。相对用户数据字段的起点,该片从何处开始。以 8个字节为偏移单位,每个的长度一定是 8字节 的整数倍。 TTL设置数据报可以经过的最多的路由器数。每经过一个路由器,TTL-,为0时就通过ICMP通知发送方。,IP数据报格式,标识符(16位),13位片偏移,总长度(16位),3位
5、 标识,报文首部检验和(16位),4位版本号,服务类型(8位),4位首部长度,TTL(8位),协议(8位),源IP(32位),目的IP(32位),IP选项(如果有),数据 . .,20B,IP数据包格式及其首部中的各字段,0,15 16,31,8,使用捕包工具分析IP包,常见的工具:Sniffer, Wincap, Ethereal,9,IP协议及数据包格式 IP地址 子网与子网掩码 IP路由,本章的基本内容:,10,IPV4 IPV6 点分10进制:每8位分为一组,IP地址,01010101 11010101 01010111 10111001,11,IP编址 A类地址 B类地址 C类地址
6、D类地址:多播通信 E类地址:实验目的 每个IP地址都包含两部分:网络地址和主机地址,IP地址,12,A类地址:支持巨型网络,首8位标识网络地址,剩余的标识主机地址 首位总为0,因此最多有127个网络,而127.0.0.0被用作闭环测试之用,不能分配给任何网络 A类地址的范围是1.0.0.0126.255.255.255 每一个A类网络能支持的主机数量是224-1个全1广播地址-1个全0的保留地址=16777214,IP地址,0 网络地址(7) 主机地址,13,B类地址:支持中到大型网络,首16位标识网络地址,剩余的标识主机地址 前两位总为10,因此最多有214-2(全0或全1)=16382个
7、网络 最后16位用来标识主机地址,共有216-2(全0或全1)=64534个主机 RFC规定172.16.0.1到172.31.255.254共16个网络地址是私有地址 B类地址的范围128.0.0.0191.255.255.255,IP地址,1 0 网络地址(14) 主机地址,14,C类地址:支持大量小型网络,前24位标识网络地址,剩余的标识主机地址 前三位总为110,即其起始地址为192.0.0.0,到223.255.255.255结束 最后8位用来标识主机地址,共有28-2(全0或全1)=254个主机 C类地址中的私有地址:192.168.0.1到192.168.255.254是私有地址
8、。,IP地址,1 1 0 网络地址(21) 主机地址(8),15,Internet的迅猛发展使IP地址空间迅速枯竭 当前应付IP空间危机的办法: 无类域间路由CIDR:对原来用于分配A类、B类和C类地址的有类别路由选择进程进行了重新构建 NAT技术:允许网络内部使用专用或私有IP,而在网关处负责映射到外部IP地址上,IP地址空间,16,NAT (Network Address Translation) 网络地址转换,NAT是一种在IP封包通过路由器或防火墙时重写源IP地址或目的IP地址的技术 被普遍使用在有多台主机但只通过一个公有IP地址访问因特网的私有网络中,公用IP,私有IP,17,基本N
9、AT,静态NAT 在技术上比较简单一点,仅支持地址转换,不支持端口映射, 这就需要对每一个当前连接都要对应一个IP地址,因此要维护一个公网的地址池,18,网络地址端口转换,这种方式支持端口的映射并允许多台主机共享一个公用IP地址。 双向通信需要完成两个功能: 源地址转换NAT:发起连接的计算机的IP地址将会被重写,使得内网主机发出的数据包能够到达外网主机 目的地址转换NAT:被连接计算机的IP地址将被重写,使得外网主机发出的数据包能够到达内网主机,19,作业,1. 使用常用的抓包工具,分析IP数据报,对比IP数据报格式。 2. 考虑这样一种场景,当两台机器都处于NAT“防火墙”之后,给出他们两
10、个能够相互通信的解决办法。(QQ),20,IP协议及数据包格式 IP地址 子网与子网掩码 IP路由,本章的基本内容:,21,子网指一个组织中相连的网络设备的逻辑分组,可以为某地理位置内的所有机器。 通过将组织内的机器划分成子网,可以只通过共享网络地址将子网连接到互联网中,降低IP需求。同时还可以降低路由表的数目。,子网与子网掩码,交换机,22,IP协议通过子网掩码(规定IP子网的边界)来划分子网 子网的划分通常是对IP地址的主机号部分进行细分,一个子网化了的IP地址实际包含有网络号、子网号、主机号。,子网与子网掩码,交换机,23,子网掩码可用点分十进制格式标识32位的二进制数,告诉网路中的端系
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- 第五 网络 IP 协议
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