网络设备技术第二章.docx
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网络设备技术第二章
第二章网络互联知识
2.1IP地址知识
要使Internet上主机间能正常通信，必须给每个计算机一个全球都能接收和识别的唯一标识，它就是IP地址。
2.1.1IP地址的分类和表示
从概念上讲，每个IP地址都是由两部分构成：
网络号,主机号。
其中，网络号标识某个网络，主机号标识在该网络上的一个特定的主机。
如图2-1所示。
IP地址分为A、B、C、D、E五类：
A类:
第一个字节的最高位是0
B类:
第一个字节的前两位是10
C类:
第一个字节的前三位是110
D类:
第一个字节的前四位为1110
E类:
第一个字节的前五位为11110
A、
B、
C三类IP地址的结构都是由两部分组成：
网络号和主机号。
A类地址:
共128个子网，每个子网内可以有1600万台主机；
B类地址:
共16,384个子网，每个子网内可以有65,536台主机；
C类子网:
共200万个子网，每个C类子网内最多只能有256台主机
将IP地址中每个字节以十进制数字表示，并用“隔开，五类地址如下:
（其中某些
IP地址值是保留作特殊用途的
类型最低地址最高地址
A1.0.0.1126.255.255.254
B128.0.0.1191.255.255.254
C192.0.0.1223.255.255.254
D224.0.0.0239.255.255.255网络号主机号0A类地址
E类地址D类地址C类地址B类地址10网络号0783115162324主机号110网络号主机号110111011组播地址保留图6-2IP地址格式图2-1IP地址的分类
E240.0.0.0247.255.255.255
2.1.2子网和掩码
前面我们说一个互连网地址标识了一个主机，并不严格。
严格地说IP协议为每一个网络连接（网卡分配一个IP地址。
如果某台主机有多个网络连接，则要为它分配多个IP地址,同一主机上的多个连接的IP地址之间并没有必然的联系。
IP地址并不是标识某台机器，而是标识一个主机与网络的一个连接。
IP协议要求，在同一个网络中的主机其IP地址的网络号应该是相同的。
地址掩码（mask和子网（subnet
掩码是一个与IP地址对应的32位数字。
掩码的一些位为1,另一些位为0。
通过掩码可以把IP地址中的主机号再分为两部分：
子网号和主机号。
这样，我们就可以把A类或者B类IP地址的地址空间再细化成若干个稍小一些的子网，每个子网中所能够包含的最多主机数比原来的要少。
掩码中的0和1可以任意分布，不过一般在设计时，把掩码开始连续的几位设为
1。
IP地址与掩码中为1的位相对应的部分为子网号，其他为0的位则表示的是主机号。
使用了掩码后，我们通常把原来的网络号和新划分的子网号合在一起称为网络号（与掩码为1的位相对应，把掩码划分后的新的主机号叫做主机号（与掩码为0的位相对应。
A类地址相对应的标准掩码是：
255.0.0.0
B类地址相对应的标准掩码是：
255.255.0.0
C类地址相对应的标准掩码是：
255.255.255.0b
使用掩码把一个可以包括1600万台主机的A类网络或6万多台主机的B类网络分解成许多小的网络，每个小的网络就称为子网（SUBNET。
例如，一个B类网络地址162.105.0.0/255.255.224.0可把该网络分为8个子网：
162.105.0.0162.105.32.0162.105.64.0162.105.96.0
162.105.128.0162.105.160.0162.105.192.0162.105.224且每个子网内最多可有主机8192台。
我们可以认为掩码是对地址分类的扩展，它加大了地址分配的灵活性。
按照规定，一个主机号部分的所有位都为“0的地址是代表该网络本身的，叫作网
络地址。
例如162.105.130.0就是一个网络地址。
这样，IP地址可以用来指定单个主机,也可以用来指定一个网络。
把主机接口的IP地址和其相应的掩码相与，就得到该接口所在网络的网络地址。
而把IP地址和掩码的反码进行与运算，则得到主机地址。
例如，一个网络接口的地址为162.105.69.12掩码为255.255.254.0则其子网地址为:
162.105.68.0而主机地址为：
0.0.1.12。
这样，在IP协议中，对主机或路由器的每个网络接口都要为之分配一个地址，对应每个地址有相应的掩码。
属于同一个网络上的IP地址的掩码应该是一样的，以保证通过掩码计算后的子网地址是相同的。
2.1.3特殊的IP地址
1、广播地扯
所有主机号部分为“1的地址是广播（broadcast地址。
广播地址分为两种：
在一特定子网中，主机地址部分为全1的地址称为直接广播地址（directbroadcast一台主机使用直接广播地址，可以向任何指定的网络直接广播它的数据报，很多IP协议利用这个功能向一个子网上广播数据。
例如,在子网地址为162.105.130.0的网络上，162.105.130.255就是该网络的广播地址。
协议规定，每台主机和路由器等都要接收和处理目的地址为本子网广播地址的数据报。
不在这个子网（162.105.130.0内的主机（如IP地址为202.112.7.12的机器,也可以用广播地址162.105.130.255向该子网上所有的主机广播信息。
32个比特全为1的IP地址（即255.255.255.255被称为有限广播地址（limitedbroadcastaddres或本地网广播地址（localnetworkbroadcastaddresS亥地址被用作在本网络内部广播。
使用有限广播地址，主机在不知道自己的网络地址的情况下，也可以向本子网上所有的其它主机发送消息。
无论哪种广播地址都不能像其它的IP地
址那样分配给某台具体的主机。
因为它是指满足一定条件的一组机器。
广播地址只能作为IP报文的目的地址，表示该报文的一组接收者。
2.组播地址
D类IP地址就是组播地址（multicast，即在224.0.0.0-239.255.255.255范围内的每个IP地址,实际上代表一组特定的主机。
它与广播地址相似之处是都只能作为IP
报文的目的地址，表示该报文的一组接收者，而不能把它分配给某台具体的主机。
组播地址和广播地址区别：
广播地址是按主机的物理位置来划分各组的（属于同一个子网，而组播地址指定一个逻辑组，参与该组的机器可能遍布整个Internet网。
组播地址主要用于电视会议、视频点播等应用。
我们可以想象一个由多方参与的电视会议，正在发言的一方的声音和图像要被传送到其他参与者的主机上。
实际上，一个组播IP地址唯一地标志一个逻辑组。
每个要求参与组播接收的主机使用IGMP协议，主动登记到希望加人的组中去。
网络中的路由器根据参与的主机的位置，为该组播的通信组形成一棵发送树。
服务器在发送数据时，只需发送一份数据报文，该报文的目的地址为相应的组播地址。
路由器根据已经形成的发送树依次转发，只是在树的分岔点处复制数据报，向多个网络转发一份拷贝。
经过多个路由器的转发后，则该数据报可以到达所有登记到该组的主机处。
这样就大大减少了源端主机的负担和网络资源的浪费。
3.零”地址
网络号====主机号为零的IP地址。
从来不分配给任何一个单个的主机，例如，202.112.7.0就是一个典型的C类网络地址，表示该网络本身。
主机号====网络号为“0的IP地址,指的是本网络上的某台主机。
例如，如果一台主机（IP地址为202.112.7.13接收到一个IP报文，它的目的地地址中网络号部分为
“0而主机号部分与它自己的地址匹配（即,IP地址为0.0.0.13则接收方把该IP地址解释成为本网络的主机地址，并接收该IP数据报。
特别说明：
“0.0.0.0”=代表本主机地址。
网络上任何主机都可以用它来表示自己。
4.回送地址
从IP地址分类中我们可以看到，原本属于A类地址范围内的IP地址127.0.0.0--127.255.255.255却并没有包含在A类地址之内。
任何一个以数字127开头的IP地址（127.any.any.any都叫做回送地址（loopbackaddress它是一个保留地址，最常见的表示形式为127.0.0.1。
在每个主机上对应于IP地址127.0.0.1有个接口，称为回送接口（loopback
interface。
IP
协议规定，当任何程序用回送地址作为目的地址时，计算机上的协议软件不会把
该数据报向网络上发送，而是把数据直接返回给本主机。
因此，网络号等于127的数据报文不能出现在任何网络上，主机和路由器不能为该地址广播任何寻径信息。
回送地址的用途是，可以实现对本机网络协议的测试或实现本地进程间的通信。
2.2冲突域与广播域
集线器/网桥/交换机/路由器构成的冲突域与广播域表如表2-1所示：
表2-1
设备名称工作层冲突域广播域
Hub物理层所有端口在同一冲突域所有设备在同一广播域
Bridge数据链路层每个网段有自己的冲突域所有的网段都在同一广播域
Switch数据链路层每个网段/VLAN有自己的
冲突域
相同VLAN下的网段在同
一广播域
Router网络层每个路由器的接口或
VLAN有自己的广播域
不同的路由端口有不同的
子网或广播域
2.3网络设备分层模型
CoreI
nr审殆言豈冊越搂*昌ftti務捉
图2-2网络设备分层模型
2.4TCP/IP协议
2.4.1TCP/IP和OSI模型的对应关系
图2-3TCP/IP基本概念一包
包是网络上传输的数据片段，也称数据报。
网络上使用包为单位传输的目的是为了资源共享和检错、纠错
包是一种统称，在不同的协议不同的层次，包有不同的名字，如TCP/IP协议中，数据链路层的包叫帧（Frame,IP层的包叫IP包等。
£
应用程序自己也可以设计自己的包类型，如streamsocket程序中使用包。
TCP/IP协议族如图2-4所示
£
网络层传输层会话层表示层物理层
应用层23
4
5
7数据链路层
网络接口层
网际层传输层应用层
Ethernet（以太网、TokingRing（令牌环等IP、ICMP、ARP、RARPTCP、
UDPFTP、Telnet
HTT、SMTPTCP/IP
OSITCP/IP子协议
OSI模型
应用层TelnetFTPSMTTFTSNM传输层TCPUDPICM网络层IPARP数据
链路层以太物理层图2-4习题1、在下面的IP地址中标出其是属于A类、B类
还是C类。
A、127.34.125.37B100.100.98.98C205.169.85.0D132.195.87.2
E、10.0.0.42、对于一个给定的IP地址，191.234.247.98（假设没有子网），指出其网络地址和主机地址分别是什么。
3、某公司现有一个C类的IP地址202.1030,需要建立三个子网，请完成子网的设计工作并指出地址的子网部分和
主机部分。
3、简要描述广播和组播的概念。
4、简要描述冲突域和广播域的概念。
5、简要描述网络设备的分层模型。
6简要描述TCP/IP协议和OSI模型的
对应关系。
7、在子网地址为162.105.130.0/24的网络上，该网络的广播地址是什么。
&简要回送地址的概念
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