第6章--IP协议和IP选路协议PPT课件
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《IP通信协议》课件
3
网络安全与隐私保护
随着IP网络的广泛应用，网络安全和隐私保护将 成为重要的发展方向，保障用户数据的安全与隐 私。
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由于网络中存在各种不同的MTU（最大传 输单元），当一个IP数据包的大小超过下一 个跃点的MTU时，它会被分片成更小的片 段以便传输。每个片段都单独传输并在接收 端重新组装成原始数据包。
重组
在接收端，IP协议负责重新组装分片的数据 包。这个过程涉及到检查片段的顺序和完整 性，以确保能够恢复原始数据包。如果某个 片段丢失或损坏，重组过程可能会失败，导
位地址空间，提供了更多的地址资源，并增强了安全性、移动性和服务质量等方面的功能。
CHAPTER 02
IP地址与域名系统
IP地址的分类与分配
IP地址分类
IP地址分为五类，分别是A、B、C、 D和E类。其中，A、B和C类是最常 用的IP地址分类。
IP地址分配
IP地址由IANA（国际互联网代理）负 责分配，并通过RIR（地区互联网注册 机构）进行地区分配，最终由ISP（互 联网服务提供商）分配给用户。
IPv6过渡技术与双栈技术
介绍IPv6过渡阶段使用的技术和双栈技术的 原理
IPv6过渡阶段需要使用一些过渡技术，如 隧道技术、翻译技术和双栈技术等。双栈技 术是一种同时支持IPv4和IPv6协议的技术， 通过在设备上同时配置IPv4和IPv6协议栈， 实现同时处理IPv4和IPv6数据包的目的。隧 道技术和翻译技术则是将IPv4数据包封装在 IPv6数据包中或将IPv6数据包转换为IPv4数
智能家居与智慧城市
IP通信在智能家居和智慧城市建设中发挥着重要作用，实现家庭和 城市的智能化管理和服务。
第六部分IP路由技术与协议课件
ERP通过定期发送路由更新报文 来交换路由信息，并根据距离向 量计算最佳路径。当网络发生变 化时，ERP能够快速收敛并通知
其他自治系统。
ERP特点
ERP具有收敛速度快、路由稳定 等优点，但也存在路由信息量小、
不支持策略路由等缺点。
泛域网关协议（BGP-4）
BGP-4简介 BGP-4是一种增强的边界网关协议版本，它在BGP的基础 上增加了许多新的特性和功能。
当路由器接收到一个数据包时，它会 查找路由表中具有最长网络地址前缀 的条目，该条目决定了数据包的下一 跳地址或输出接口。
IP路由协议分类
内部网关协议（IGP）
外部网关协议（EGP）
用于在一个自治系统内交换路由信息的协 议，如RIP、OSPF等。
用于在不同自治系统之间交换路由信息的 协议，如BGP。
距离矢量路由协议 根据距离和方向进行路由计算， 如BGP（Border Gateway Protocol）。
无类路由协议 采用无类别域间路由（CIDR）技 术，可以根据网络的不同需求灵 活地划分和管理IP地址。
链路状态路由协议 根据网络中所有路由器的链路状 态进行路由计算，如OSPF（ Open Shortest Path First）。
选择最佳路径。
03
BGP特点
BGP具有路由信息丰富、支持策略路由、路由选择灵活等优点，但也存
在路由信息量大、配置和维护复杂等缺点。
外部路由信息协议（ERP）
ERP简介
外部路由信息协议（ERP）是一 种用于在自治系统间交换路由信 息的协议。它基于距离向量算法， 能够实现快速收敛和防止路由循
环。
ERP工作原理
路由路径
IP路由路径是指数据包从源主机到目的主机所经过的一系列路由器和链路。每 一条路径由一系列的节点（路由器）和链路（连接这些节点的线路）组成。
其他自治系统。
ERP特点
ERP具有收敛速度快、路由稳定 等优点，但也存在路由信息量小、
不支持策略路由等缺点。
泛域网关协议（BGP-4）
BGP-4简介 BGP-4是一种增强的边界网关协议版本，它在BGP的基础 上增加了许多新的特性和功能。
当路由器接收到一个数据包时，它会 查找路由表中具有最长网络地址前缀 的条目，该条目决定了数据包的下一 跳地址或输出接口。
IP路由协议分类
内部网关协议（IGP）
外部网关协议（EGP）
用于在一个自治系统内交换路由信息的协 议，如RIP、OSPF等。
用于在不同自治系统之间交换路由信息的 协议，如BGP。
距离矢量路由协议 根据距离和方向进行路由计算， 如BGP（Border Gateway Protocol）。
无类路由协议 采用无类别域间路由（CIDR）技 术，可以根据网络的不同需求灵 活地划分和管理IP地址。
链路状态路由协议 根据网络中所有路由器的链路状 态进行路由计算，如OSPF（ Open Shortest Path First）。
选择最佳路径。
03
BGP特点
BGP具有路由信息丰富、支持策略路由、路由选择灵活等优点，但也存
在路由信息量大、配置和维护复杂等缺点。
外部路由信息协议（ERP）
ERP简介
外部路由信息协议（ERP）是一 种用于在自治系统间交换路由信 息的协议。它基于距离向量算法， 能够实现快速收敛和防止路由循
环。
ERP工作原理
路由路径
IP路由路径是指数据包从源主机到目的主机所经过的一系列路由器和链路。每 一条路径由一系列的节点（路由器）和链路（连接这些节点的线路）组成。
协议TCPIP与IP路由精品PPT课件
12.10.2020 15:51:12
网络操作系统高级管理
计算机应用系 16
OSPF
开放最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)协议则是典型的基于链路状 态算法的路由协议。OSPF可以将网络分成 不同的区域并作用在这些区域中，这些区 域也称为自治系统AS(与对整个Internet划 分自治系统的做法类似，这里是把自治系 统再划分为更小的多个系统)。当源地址与 目标地址在同一区域时，使用域内路由选 择；在不同区域时，使用域间路由选择。
TCP/IP协议与IP路由
12.10.2020 15:50:44
网络操作系统高级管理
计算机应用系 1
TCP/IP与OSI的七层模型的对比
OSI 七层模型 第七层：应用层 第六层：表示层 第五层：会话层 第四层：传输层 第三层：网络层
第二层：链路层 第一层：物理层
12.10.2020 15:50:45
12.10.2020 15:50:59
网络操作系统高级管理
计算机应用系 9
自治系统
一个AS也是一个互连网络，在AS内部的路 由器．只要知道本AS中各目标网络怎样到 达就可以了；而在AS之间，则通过AS边界 上的路由器交换路由信息。这样就可提高 路由的效率。用在AS内部的路由协议称为 内部路由协议，而用在AS边界路由器上的 路由协议称为外部路由协议。
12.10.2020 15:50:49
网络操作系统高级管理
计算机应用系 4
路由协议
路由协议是指通过使用不同的路由算法来 选择最优路由的协议，全称路由选择协议。
它控制路由器的路由表的自动生成，使路 由器相互交换网络上的路由信息。常用的 路由协议有RIP，IGRP，OSPF，BGP和 EGP等。
IP地址基础ppt课件
IP地址空间的利用率有时很低，如某广播域只有10台主机，要分配 IP地址，必须选择C类的IP地址，而一个C类的IP地址段一共有254个可 以分配的IP地址，这样有244个IP地址就被浪费掉了。
给每一个物理网络分配一个网络标识会使路由器和主机上的路由表 变得太大，因而使网络性能变坏。
两级的IP地址不够灵活，很难针对不同的网络需求进行规划和管理。
32
子网划分
子网 子网（Subnet）是在TCP/IP网络上，用路由器连接的网段。
同一子网内的IP地址必须具有相同的网络标识。
33
子网划分
子网掩码 通常在设置IP地址的时候，必须同时设置子网掩码，子网
掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只 有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络标识和主机标识两 部分。
20
IP地址分类-私有地址
私有IP地址包括以下地址段： ➢ 10.0.0.0/8
10.0.0.0/8私有网络是A类网络，允许有效IP地址范围从 10.0.0.1 至 10.255.255.254。10.0.0.0/8私有网络有24位主机 标识。 ➢ 172.16.0.0/12
172.16.0.0/12私有网络可以被认为是16位B类网络，20位 可分配的地址空间（20位主机标识），能够应用于私人组织里 的任一子网方案。172.16.0.0/12私有网络允许下列有效的IP地 址范围：172.16.0.1 至 172.31.255.254。 ➢ 192.168.0.0/16
IP地址组件：网络号和主机号 ➢ 网络号：唯一地标识网络中的某个网段 ➢ 主机号：唯一地标识网络网络上的某台设备 网络号和主机号的组合必须在整个网络中唯一 主机地址子组件：网络地址、主机地址和定向广播地址 ➢ 网络地址：网络号中的第一个地址 ➢ 定向广播地址：网络号中最后一个地址 ➢ 主机地址：网络地址和定向广播地址之间的所有地址
给每一个物理网络分配一个网络标识会使路由器和主机上的路由表 变得太大，因而使网络性能变坏。
两级的IP地址不够灵活，很难针对不同的网络需求进行规划和管理。
32
子网划分
子网 子网（Subnet）是在TCP/IP网络上，用路由器连接的网段。
同一子网内的IP地址必须具有相同的网络标识。
33
子网划分
子网掩码 通常在设置IP地址的时候，必须同时设置子网掩码，子网
掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只 有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络标识和主机标识两 部分。
20
IP地址分类-私有地址
私有IP地址包括以下地址段： ➢ 10.0.0.0/8
10.0.0.0/8私有网络是A类网络，允许有效IP地址范围从 10.0.0.1 至 10.255.255.254。10.0.0.0/8私有网络有24位主机 标识。 ➢ 172.16.0.0/12
172.16.0.0/12私有网络可以被认为是16位B类网络，20位 可分配的地址空间（20位主机标识），能够应用于私人组织里 的任一子网方案。172.16.0.0/12私有网络允许下列有效的IP地 址范围：172.16.0.1 至 172.31.255.254。 ➢ 192.168.0.0/16
IP地址组件：网络号和主机号 ➢ 网络号：唯一地标识网络中的某个网段 ➢ 主机号：唯一地标识网络网络上的某台设备 网络号和主机号的组合必须在整个网络中唯一 主机地址子组件：网络地址、主机地址和定向广播地址 ➢ 网络地址：网络号中的第一个地址 ➢ 定向广播地址：网络号中最后一个地址 ➢ 主机地址：网络地址和定向广播地址之间的所有地址
第6章TCPIP 协议PPT课件
TCP, UDP
ICMP IGMP IP
RARP ARP 与各种网络接口
物理硬件
12
❖ 6.1.4 OSI 与 TCP/IP体系结构的比较
OSI 的体系结构
TCP/IP 的体系结构
TCP/IP 的三个服务层次
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 运输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
应用层 (各种应用层协议如
长度是可变的。
14
比特 0 1 2 3 4 5 6 7
优先级
D T R C 未用
比特 0
4
8
16 19
24
31
固
首
定 部
部分
版 本 首部长度 服 务 类 型
总长度
标识
生存时间
协议
标志
片偏移
首部检验和
源地址
可变 部分
目的地址 可 选 字 段 （长 度 可 变）
填充
数据部分
传送
首部
数据部分
IP 数据报
15
比特 0 1 2 3 4 5 6 7
优先级
D T R C 未用
比特 0
4
8
16 19
24
31
固
首
定 部
部分
版 本 首部长度 服 务 类 型
总长度
标识
生存时间
协议
标志
片偏移
首部检验和
源地址
可变 部分
目的地址 可 选 字 段 （长 度 可 变）
填充
数据部分
传送
首部
数据部分 IP 数据报
16
比特 0 1 2 3 4 5 6 7
TCP----传输控制协议 IP---互联网际协议
ICMP IGMP IP
RARP ARP 与各种网络接口
物理硬件
12
❖ 6.1.4 OSI 与 TCP/IP体系结构的比较
OSI 的体系结构
TCP/IP 的体系结构
TCP/IP 的三个服务层次
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 运输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
应用层 (各种应用层协议如
长度是可变的。
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比特 0 1 2 3 4 5 6 7
优先级
D T R C 未用
比特 0
4
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24
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固
首
定 部
部分
版 本 首部长度 服 务 类 型
总长度
标识
生存时间
协议
标志
片偏移
首部检验和
源地址
可变 部分
目的地址 可 选 字 段 （长 度 可 变）
填充
数据部分
传送
首部
数据部分
IP 数据报
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比特 0 1 2 3 4 5 6 7
优先级
D T R C 未用
比特 0
4
8
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24
31
固
首
定 部
部分
版 本 首部长度 服 务 类 型
总长度
标识
生存时间
协议
标志
片偏移
首部检验和
源地址
可变 部分
目的地址 可 选 字 段 （长 度 可 变）
填充
数据部分
传送
首部
数据部分 IP 数据报
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比特 0 1 2 3 4 5 6 7
TCP----传输控制协议 IP---互联网际协议
TCP／IP体系结构 ppt课件
课件
14
TCP／IP模型包括4个概念层次
(1)应用层：包含了所有的高层协议，如 FTP、TELNET、DNS、SMTP等。
(2)传输层(TCP层)：负责在源主机和目的 主机的应用程序之间提供端到端的数据传 输服务，主要有传输控制协议TCP和用户 数据报协议UDP。
课件
15
(3)网络互连层(IP层)：网络互连层也称网际层， 负责将数据报独立地从信息源送到信宿，主要 解决路由选择、阻塞控制、网络互联等问题， 主要有互联网协议IP。
用IP封装。
课件
21
1、网际协议（IP）：
❖ 主要负责在主机之间寻址和选择数据包的 路由。IP协议不含错误恢复的编码,属于不可靠 的协议。 2、地址解析协议ARP:
❖ ARP (Address Resolution Protocol )把基于 TCP/IP软件使用的IP地址解析成局域网硬件使用的媒 体访问控制(MAC)地址。 ARP是一个广播协议——网 络上的每一台机器都能收到请求。每一台机器都检查 请求的IP和自己的地址，符合要求的主机回答请求。
我的IP地 址是什么？
无盘工 作站A
无盘工 作站B
无盘工 作站C
RARP 服务器
我听到广播， IP地址是
202.120.5.3
广播地址 A的MAC地址 A的IP？
RARP request
A的MAC地址 A课的件IP地址
23
ARP reply
4、ICMP协议
ICMP(Internet Control Message Protocol )传递 差错报文以及其他需要注意的信息。ICMP报文通常 被网络层或更高层协议（TCP或UDP）使用。一些 ICMP报文把差错报文返回给用户进程。
《IP通信协议》课件
音视频传输与VoIPFra bibliotekRTP协议
探索RTP协议的概念及应用，它如何支持音视频 传输。
SIP协议
了解SIP协议的概念及应用，它如何实现实时通 信。
IP服务质量与IP多播
1
IP服务质量QoS
深入了解IP服务质量的概念及应用，如何保证数据传输的可靠性和实时性。
2
IP多播
探讨IP多播的概念及应用，如何实现高效的群组通信。
探讨IPv4和IPv6的比较，以及它们各 自的优缺点。
网络地址与路由器
子网掩码
深入了解子网掩码的作用， 它如何用于网络地址的划 分。
路由器
探索路由器的作用以及其 工作原理，它如何实现数 据包的转发。
DHCP协议
介绍DHCP协议的概念及 应用，它如何自动分配IP 地址。
NAT技术与VPN
NAT技术
《IP通信协议》PPT课件
本课程将介绍IP通信协议的基本概念和作用，分层模型的应用，IPv4和IPv6 的比较等内容。让我们一起探索网络世界的奥秘吧！
分层模型与IP协议
1
IP协议
2
研究IP协议的基本工作原理，它如何
实现网络间的通信。
3
分层模型
了解分层模型的概念及其在网络通信 中的应用。
IPv4与IPv6
IP通信安全与发展趋势
IP通信安全
介绍IP通信安全技术的概念及应用，如何防范网络攻击。
VoIP技术趋势
研究VoIP技术的趋势和发展，未来的通信世界将如何变化。
研究NAT技术的应用，如何实现内外网的连接。
VPN
深入了解VPN的概念和应用场景，如何实现远程 安全访问。
动态路由与安全
1
第6章 IP协议和IP选路协议
15
构成子网
子网
将一个IP类网划分为几个较小的子网 多个物理网共享同一个IP类网前缀
方法
两级层次结构三级层次结构
Netid
Subnet id
Hostid Hostid
物理网络
物理网络
16
子网
网络 141.14.0.0
17
掩码运算
子网
更适合于物理网络的实际大小
不能再用首字节判定网络大小 字节边界没有意义，仅用在点分十进制运算中
25
6.1 IP协议 另外，网络把每个数据包都看作是单个的实体，自身不用负责跟踪 所有的连接，这样网络设备可以专注于传输数据包。 这个特性，使得整个网络性能能够提高到硬件允许的水平，而对内 存和CPU的要求却尽可能的低。 面向连接 无连接
通信过程
路由选择 传输路径
建立连接—交付分组—终 交付分组 止连接 仅在建立连接时选路 每个分组独立选路
本网络上的特定主机 环回地址
全0 127
特定的 任意
目的地址 目的地址
特定的——不是全0或全1
6
网络地址
Netid Hostid
特定的
全0
7
直接广播地址
Netid Hostid
特定的
全1
可以作为数据的接受者， 但不能作为发送者 目的IP地址： 216.45.7.255 数据包如何发送？
8
受限广播地址
172
.
6
.
122
.
204
3
IP地址分类
1 7 24 bits
Class A
0
1
Netid
1 14
Hostid
net=27
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.
13
专用网
专用网
不需要接入Internet，但需要用TCPIP通信 编制方案
申请，并使用A、B、C类地址（全局唯一） 不申请，直接使用A、B、C类地址（本组织唯一，全局不唯一） 不申请，直接使用专用地址（本组织唯一，全局不唯一）
专用地址
类
私有地址
总数
A
10.0.0.0~10.255.255.255
不能再用首字节判定网络大小 字节边界没有意义，仅用在点分十进制运算中
掩码
表示网络或子网的大小 32bits二进制数
1：网络或子网 0：主机部分
202.115.12.0 11001010 01110011 00001100 00000000
掩码
11111111 11111111 11111111 00000000
21
net=214 host=216
8
bits
Class C
110
Netid
Hostid
Class D Class E
192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
1111
1110
224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
1111
1111
240.0.0.0 ~. 255.255.255.255
.
1
IP地址——通用标识符
唯一标识互联网上的主机或路由器
32 bit二进制地址
网络位置： 当一个主机从一个网络 改接另一个网络时，其IP 地址必须改变
.
2
IP地址表示——点分十进制
8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
10101100 00000110 01111010 11001100
解决——无类IP编址
子网划分 超网划分
.
15
构成子网
子网
将一个IP类网划分为几个较小的子网 多个物理网共享同一个IP类网前缀
方法
两级层次结构三级层次结构
Netid
Subnet id Hostid Hostid
物理网络
物理网络
.
16
子网
网络 141.14.0.0
.
17
掩码运算
子网
更适合于物理网络的实际大小
地址范围={200.6.8.0,200.6.15.255}
160.2.0.0 255.255.0.0160.2.0.0/16 单独给出网络地址 20.1.0.0 255.255.0.020.1.0.0/16 或掩码不能判断出ip地址
.
19
构成超网
超网
将几个C类网合并成一个更大的地址范围
Netid 特定的 特定的
全1 全0 全0 127
Hostid 全0 全1 全1 全0
特定的 任意
源/目的地址 都不是 目的地址 目的地址 源地址 目的地址 目的地址
特定的—. —不是全0或全1 6
网络地址
Netid
特定的
Hostid
全0
.
7
直接广播地址
ห้องสมุดไป่ตู้
Netid
特定的
Hostid
全1
可以作为数据的接受者， 但不能作为发送者
172
.
6
. 122
. 204
.
3
IP地址分类
1
7
24
bits
Class A
0 Netid
0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
11
14
Hostid
net=27
16
host=224
bits
Class B
10
Netid
Hostid
128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
111
.
18
位与运算
Net地址=ip地址&掩码
主机地址=ip地址&掩码的反码
地址范围={net地址，net地址+掩码的反码}
例：ip=200.6.12.55
掩码=255.255.248.0
Net地址= 200.6.12.55&255.255.248.0=200.6.8.0
Host地址=200.6.12.55&0.0.7.255=0.0.4.55
net=221
24
组播
host=28
bits
24
保留
bits
4
多接口设备
多接口
可以连接到多个网络 每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类
路由器
必须连接到多个网络 每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类
.
5
特殊地址
特殊地址 网络地址 直接广播地址 受限广播地址 本网络上的本主机 本网络上的特定主机 环回地址
源IP地址：0.0.0.0 目的地址：255.255.255.255
利用全0地址获取ip地址
.
10
本网络的特定主机
Netid
全0
Hostid
特定的
目的IP地址 0.0.0.64
.
目的IP地址 0.0.0.64
11
环回地址 127.X.Y.Z
.
process1
process2
TCP or UDP
IP
Network Access
目的IP地址 127.X.Y.Z
12
申请IP地址
标识网络连接的IP地址数目
类
网络数
A
27-2=126
B
214=16384
C
221=2097152
主机IP数 224-2=16777214
216-2=65534 28-2=254
网络信息中心为每个网络分配唯一的Netid 该网络的管理机构为运行TCPIP的主机和路由器分配网内唯一的 Hostid
1*A
B
172.16.0.0~172.31.255.255
16*B
C
192.168.0.0~192.168.255.255
256*C
.
14
IP编址的缺陷
固定的3种IP网络规模
C类：少于255台主机的网络 B类：介于255~65535台主机的网络 A类：超过65535台主机的网络
地址浪费大
只有两三台主机的网络，也要用256个IP地址 AB类浪费严重，少有上万台主机的大型IP网络
第6章 IP协议和IP选路协议
.
第6章 IP协议和IP选路协议
IP（Internet Protocol，网际协议）是TCP/IP协议族中最为核心 的协议。 所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都是以IP数据报格式传输的。 从在TCP/IP网络体系结构中的功能看，IP层主要负责路由，即为数 据包选路。 本章主要介绍IP首部中的各个字段，讨论IP路由选择的有关内容， 对动态选路协议进行学习。学习IP分片的报文格式和工作过程，介 绍路径MTU发现的实现方法。作为网络基本原理的学习，本书将仍 然以IPv4为主要内容进行介绍。
目的IP地址：
216.45.7.255 数据包如何发送？
.
8
受限广播地址 255.255.255.255
本地直接广播
地址和受限广播
地址处理效果
完全相同
目的地址 255.255.255.255
不转发
目的地址 255.255.255.255
.
目的地址 255.255.255.255
9
本网络上的本主机 0.0.0.0