第五章 ip协议和路由器

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1、组网工程第五章IP协议和路由器5.1IP协议概述IP协议是实现不同物理网络互联互通的关键。说得具体些，互联互通就是允许跨越不同的物理网络传输数据。任何物理网络最基本的功能都是传输数据（帧），但是各种物理网络传输数据的方式相差很大，某种物理网络的传输的数据无法直接进入另一种物理网络内传输。在Internet上，通信双方之间可能跨越多种不同的物理网络，不解决跨越不同物理网络传输数据的问题，Internet也就无从谈起。引入IP协议的目的是为上层提供一种跨越Internet传输数据的标准方法，隐藏底层物理网

2、络的差异5.2实现网络互联互通的关键因素统一数据包的格式（IP分组）物理分组和逻辑分组统一数地址（IP地址）物理地址和逻辑地址IP交换IP交换分为三个过程：拆包、路由和打包。IP交换原理图CB(H2)A(H1)帧头IP分组帧尾帧头IP分组帧尾IP分组A网络帧B网络帧端口1端口2端口3路由器IP网络通过统一IP分组和IP地址，IP交换得以跨越不同物理网络传输标准的IP分组。IP协议实际上在物理网络之上定义了一个逻辑上的网络——IP网络，这个网络上传输的是IP分组。相应地，物理网络可以定义为传输帧的网络。

3、这个逻辑上的网络最终要依靠底层的物理网络完成实际的数据传输。虽然物理网络千变万化，但是IP网络是统一的，Internet可以定义为一个全球性的IP网络。如果我们把数据封装在IP分组内，就可以在整个Internet的范围内传输数据了。而IP分组封装于帧中。5.3IP地址IP地址是32位长的二进制整数，范围从0～232-1，总共有232（大约等于43亿）个IP地址。习惯上，我们喜欢用点分十进制的方式表示IP地址。也就是把二进制的IP地址分为4个字节（一字节等于8位，对应的十进制整数的范围是0～255），字

4、节之间用点号分隔，并用十进制表示出来。网络号和主机号IP地址分为两部分：高位部分是网络号（又称为网络地址），低位部分是主机号。网络号用于标识网络，是由ICANN（InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers）或者它的分支机构统一分配的。任何一个网络要想加入Internet，必须申请一个网络号。主机号用于标识网络内的主机。主机号的分配由网络管理员自行决定，网络管理员可以按照自己喜欢的方式分配，只要保证网络内任何两台主机的主机号不重复即可。网络号+主机号构成一

5、个完整的IP地址，可以唯一地标识一台主机。网络号的作用路由器根据IP分组的目的IP地址查找路由表，决定分组转发路径的过程称为路由。路由器路由的时候只关心目的IP地址的网络号，这是因为路由是以网络为单位的，它是网络之间的寻址过程。网络内部的转发是由物理网络的交换设备完成的网络号的分配如何分配网络号是个至关重要的问题。好的网络号分配方案可以使路由的过程变得简单高效；反之，差的网络号分配方案会使路由的过程变得复杂低效。网络号最好按照层次来分配按照层次划分网络号的例子国家8省/州6市/县5区4街区6…………按

6、层次划分网络号的优点符合网络的天然层次结构，便于分层管理。大大简化路由。分层路由的好处是简单高效：每个路由器之需要负责下一层路由器之间的路由，超出范围的路由，可以转交上一层路由器处理。指向上级路由器的路由又称为默认路由，专门用来处理当前路由器无法处理的路由假设路由器有N个下级路由器，加上默认路由总共只需记录N+1条路由按层次分配网络号ICANN国家级核心路由器省级路核心由器中国美国北京上海国际级核心路由器弗罗里达州按类分配网络号很不幸的是，最初并没有按层次分配网络号，只是简单的将网络号分为ABCDE五

7、类E类地址是保留地址，保留给将来使用。D类地址是组播地址，用于IP网络的组播。A、B、C类地址是我们通常使用的IP地址，它们是单播IP地址，用于唯一标识主机。同样，IP单播地址和以太网单播地址的意义一样，只是一个用于物理网络的单播，另一个用于IP网络的单播。各类地址的特征0网络号主机号主机号10网络号110网络号主机号1110多播地址11110保留给将来使用ABCDE8241616248ABC类地址A类地址的最高位是0，网络号8位长，总共有27=128个A类地址，范围是1.0.0.0～127.255.

8、255.255。A类地址的数量少，但是可容纳的主机数量达到224=16777216。B类地址的最高两位是10，网络号16位长，总共有214=16384个B类地址，范围是128.0.0.0～191.255.255.255，每个B类地址可以容纳的主机数量是216=65536。C类地址的最高三位是110，网络号24位长，总共有221=2097152个C类地址，范围是192.0.0.0～223.255.255.255，每个C类地址可以容纳的主机数量是28=256