第8章 计算机网络层协议.PPT

Page 1/46,第5-7章内容回顾,数据链路层的功能 以太网的CSMA/CD、帧格式和MAC地址 以太网交换机的转发原理 配置交换机的主机名、密码、IP地址和网关 划分VLAN的作用 VLAN的种类 静态 动态 VLAN 和VLAN Trunk的配置,计算机网络层协议,第8章,Page 3/46,课程目标,掌握IP地址的分类 能够进行子网划分计算 能够根据子网掩码的长度计算出子网中可用的主机数量 能够根据网络中要求的子网数和每子网主机数计算出掩码的长度 理解网络层的协议的工作原理 了解ARP、RARP和ICMP协议的工作过程 了解ARP、RARP和ICMP协议在什么情况下使用 了解代理ARP的工作原理,Page 4/46,本章结构,网络层,网络层数据： IP数据包格式,网络层地址： IP地址,网络层协议,可变长子网掩码,IP地址分类,ARP协议,ICMP协议,Page 5/46,网络层的功能,定义了基于IP协议的逻辑地址 连接不同的媒介类型 选择数据通过网络的最佳路径,Page 6/46,IP包头的格式,20 字 节,版本字段，IP v4,优先级与服务类型，提供3层的QoS,IP包头部长度，因为长度可变，因此需要定义,IP数据总长度,上层来的数据到IP层会被分段，这几个字段用来对数据包进行标识，使在数据到达目的端重组的时候，不会乱序,生命周期字段，经过一个路由器值减1，为0时，数据包丢弃。为了防止一个数据包在网络中无限的循环下去。,协议字段，用来标识封装的上层数据是UDP还是TCP，UDP是17，TCP是6,Page 7/46,IP地址的作用,192.168.1.0,192.168.2.0,192.168.3.0,用来标识一个节点的网络地址,Page 8/46,2进制,10进制逢10升位 包含数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 2进制逢2升位 只包含数字0、1,Page 9/46,210进制转换,10进制的8转换成2进制数是多少？ 因此，10进制的8转换成2进制为1000,8,2,4,2,2,2,1,0 0 0 1,余数,Page 10/46,102进制转换,2进制的1001对应10进制数是多少？ 因此，2进制的1001是10进制中的9,1 0 0 1,23 22 21 20,23 0 0 20 819,Page 11/46,IP地址的组成,点分十进制,最大值,10101100,二进制,十进制例子,二进制例子,255,255,255,255,Network,Host,128 64 32 16 8 4 2 1,11111111,11111111,11111111,11111111,00010000,01111010,11001100,172,16,122,1,8,9,16,17,24,25,32,128 64 32 16 8 4 2 1,128 64 32 16 8 4 2 1,128 64 32 16 8 4 2 1,32bits,202,255,10101100,Page 12/46,IP地址的分类,Page 13/46,子网掩码的使用,子网掩码:,255 . 0 . 0 . 0,网络ID相同，在同一网段，可以通信,255 . 255. 0 . 0,100.0.0.0,.50.20.2,100.50.0.0,.20.2,A与C不在同一网段，不能通信,255 . 255. 255. 0,100.50.20.0,.2,A与C、D不在同一网段，不能通信,Page 14/46,划分子网,划分子网的作用 通过将子网掩码变长，将大的网络划分成多个小的网络,Page 15/46,网络172.16.0.0，掩码255.255.0.0,172.16.0.0,未划分子网的IP地址,172.16.0.1,172.16.0.2,172.16.0.3,.,172.16.255.253,172.16.255.254,Page 16/46,划分子网后的IP地址,172.16.1.0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,掩码变成255.255.255.0， 网络划分为172.16.1.0、172.16.2.0、172.16.254.0,网络ID,Page 17/46,变长子网掩码（VLSM）,标准长度的子网掩码： 255.0.0.0 或 /8 255.255.0.0 或 /16 255.255.255.0 或 /24 可变长的子网掩码： 128（10000000） 例如：255.255.255.128 或 /25 192（11000000） 例如：255.255.192.0 或 /18 224（11100000） 例如：255.255.255.224 或 /27 240（11110000） 例如：255.240.0.0 或 /12 248（11111000） 例如：255.255.255.248 或 /29 252（11111100） 例如：255.255.255.252 或 /30,Page 18/46,子网计算41,Other subnets,192.168.1.32,192.168.1.64,192.168.1.96,子网掩码为255.255.255.224时，可以划分的子网个数和每子网的主机数是多少？,Page 19/46,子网计算42,网络ID可以是：,主机ID可以是：,00001 00010 00011 . . . 11110,192.168.1.0，掩码由/24变为/27（255.255.255.224） 将掩码变成2进制 224：111 00000 000 001 010 011 100 101 110 111,Page 20/46,子网计算43,3. 网络ID变成10进制： 000 00000 0 001 00000 25 32 010 00000 26 64 011 00000 26 + 25 96 100 00000 27 128 101 00000 27 + 25 160 110 00000 27+26 192 111 00000 27+26 + 25 224 4. 主机ID变成10进制： 00001 20 1 00010 21 2 00011 21 20 3 11110 24 23 22 21 30,Page 21/46,子网计算44,可用的网段是： 192.168.1.0 192.168.1.32 192.168.1.64 192.168.1.96 192.168.1.128 192.168.1.160 192.168.1.192 192.168.1.224,每段可用的IP地址是： 192.168.1.1 192.168.1.30 192.168.1.33 192.168.1.62 192.168.1.65 192.168.1.94 192.168.1.96 192.168.1.126 192.168.1.129 192.168.1.158 192.168.1.161 192.168.1.191 192.168.1.193 192.168.1.222 192.168.1.225 192.168.1.254,Page 22/46,Other subnets,192.168.5.16,192.168.5.32,192.168.5.48,20 个子网 每子网5 台主机 C类IP地址: 192.168.5.0,子网规划21,应该使用的子网掩码的长度是多少？,Page 23/46,子网规划22,2n 20 2m2 5 m+n=8 当n5时， 2n32 20 m3， 2m2 6 5 因此，掩码为29位，255.255.255.248,Page 24/46,阶段总结,IP数据包格式 IP数据包头部长度为多少个字节？ 在IP数据包头中主要包含哪些信息？ IP地址的分类 A、B、C类地址的地址范围是什么？ D类地址是什么地址？ 子网掩码的作用是什么？ 可变长子网掩码的计算以及子网规划,Page 25/46,阶段练习,IP数据包头中的Time to live表示什么？有什么作用？ 152.11.22.33是哪一类IP地址？掩码长度应该是多少？ 192.168.100.0/26，包含的子网数与每子网包含的主机数是多少？每个子网的网络地址是什么？ 你是ABC公司的网络管理员，公司原来使用192.168.2.0网段，现在公司网络重新设计，并划分VLAN，公司共有5个部门，最大的部门30人，子网掩码的长度是多少？,Page 26/46,ARP协议41,IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1想发送数据给主机10.1.1.2，检查缓存，发现没有10.1.1.2的MAC地址,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,ARP Cache Internet Adress Physical Adress Type,Page 27/46,ARP协议42,IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1发送ARP广播,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,我需要10.1.1.2的MAC地址,Page 28/46,ARP协议43,IP地址解析为MAC地址 所有主机都接收到10.1.1.1的ARP广播，但只有10.1.1.2给它一个单播回复，并缓存10.1.1.1的MAC地址,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,我的MAC地址是0800.0020.1111,Page 29/46,ARP协议44,IP地址解析为MAC地址 主机10.1.1.1将10.1.1.2的MAC地址保存到缓存中，发送数据,10.1.1.1,10.1.1.2,10.1.1.3,10.1.1.4,ARP Cache Internet Adress Physical Adress Type 10.1.1.2 0800.0020.1111 Dynamic,Page 30/46,ARP缓存的查询,在Windows操作系统中： 在Cisco路由器上： R2#show ip arp Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type Interface Internet 10.1.1.2 - 0013.c3c0.04c0 ARPA FastEthernet0/0 Internet 10.1.1.1 0 0013.8044.ff40 ARPA FastEthernet0/0,Page 31/46,RARP协议21,MAC地址解析为IP地址 主机A需要一个IP地址，发送RARP广播,10.1.1.254,10.1.1.3,10.1.1.4,A,我需要一个IP地址，我的MAC是0800.0020.1111,Page 32/46,RARP协议22,MAC地址解析为IP地址 主机10.1.1.254是分配IP地址的Server，它将给A一个回复,10.1.1.254,10.1.1.3,10.1.1.4,A,你的IP地址是10.1.1.1,Page 33/46,代理ARP工作原理21,10.1.1.1,10.1.1.2,IP地址解析为网关的接口MAC地址 主机10.1.1.1需要给不在同一网段的主机172.16.1.1发送数据，但是不知道它的MAC地址，因此发送ARP广播,10.1.1.254,我需要知道 172.16.1.1 的MAC地址,Page 34/46,代理ARP工作理22,10.1.1.1,10.1.1.2,IP地址解析为网关的接口MAC地址 网关10.1.1.254给10.1.1.1一个单播回复，将自己的接口MAC地址告诉给10.1.1.1,10.1.1.254,用我的MAC地址封装数据帧吧，我的MAC是0800.0020.2222,Page 35/46,ICMP协议,ICMP消息通过IP数据报传送，被用来发送错误和控制信息。 ICMP定义了很多信息类型，例如： 目的地不可达 TTL 超时 信息请求 信息应答 地址请求 地址应答,Page 36/46,ICMP协议的应用21,ICMP检测双向通路的连通性 Ping命令使用ICMP协议 Ping -t -a -l 字节数 Ip _Adress|Target_name,Page 37/46,ICMP协议的应用22,在一台计算机上向远程主机发起ping连接时，可能收到的返回信息有： 连接建立成功 Reply from 192.168.1.1:bytes=32 time1ms TTL=128 目标主机不可达 Destination host unreachable. 请求时间超时 Request timed out. 未知主机名 Unknown host abc.,Page 38/46,Ping命令的参数31,-t ：一直ping，直到手动关闭（C）为止,Page 39/46,Ping命令的参数32,-a ：显示对方的主机名,Page 40/46,Ping命令的参数33,-l 字节数：发送指定大小的ping包,Page 41/46,阶段练习,在主机上怎样查看ARP缓存表？重新启动计算机，ARP缓存表中的条目还存在吗？,Page 42/46,本章总结,网络层,网络层数据： IP数据包格式,网络层地址： IP地址,网络层协议,可变长子网掩码,IP地址分类,ARP协议,ICMP协议,默认长度为 20字节；,IP数据包头 长度是多少？,TTL字段的作用 是什么？,表示IP数据包的生命周期， 每经过一个网段，数值减1,Protocol字段的含 义是什么？,协议字段，用来标识上层协议 是TCP还是UDP。TCP协议号 为6，UDP协议号为17。,Source IP Adress： 源IP地址，发送端的IP 地址,Destination IP Adress： 目标IP地址，接收端的IP 地址,A:1-126 B:128-191 C:192-223 D:224-239,VLSM：改变掩码的 长度，来划分多个 子网,ARP:知道IP地址， 查找MAC地址,检测网络连接情况。 Ping命令,RARP:知道MAC地 址，查找IP地址,代理ARP:路由器充当 主机的ARP代理，以 自己的接口MAC来响 应主机的ARP请求,Page 43/46,任务1 划分子网 任务2 查看ARP地址解析过程 任务3 ping命令的使用,实验,Page 44/46,任务1 划分子网,IP地址范围192.168.10.0/24，现在需要将此网段划分成12个子网，每个子网不少于12台主机 相同子网的主机能ping通,Page 45/46,任务2 查看ARP地址解析过程,使用arp d清空ARP缓存表 使用arp a在主机上查看ARP缓存表 Ping通同网段主机 再查看ARP缓存表,Page 46/46,任务3 ping命令的使用,用ping命令检测主机之间的连通性 使用-a、-t、-l参数 查看ping的几种返回信息,