说课教案-计算机网络-IP分类

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本次课内容
引入：提问怎么查看本地连接的 IP 地址，演示本机的 IP 地址 4.2.2 分类的 IP 地址 1. IP 地址的组成及其表示方法 什么是 IP 地址？ IP 地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个 人，你就要知道他（她）的地址，这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息是就 好比是邮递员，它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。只不过 我们的地址使用文字来表示的，计算机的地址用十进制数字表示。 IP 地址也像我 们的手机号码和 QQ 号，只不过是表示的形式不一样。 IP 地址就是给每个连接在 Internet 上的主机分配的一个全世界范围内唯一的标 识符。 IP 地址的现状—随着 Internet 用户和可上网的终端数量的激增， IPv4 定义的有 限地址空间将被耗尽， IP 地址的扩充需求也愈加迫切。 其中 IPv4 采用 32 位地址长 度，只有大约 43 亿个地址，而新一代 IPv6 采用 128 位地址长度，几乎可以不受限 制地提供地址。为了扩大地址空间，新一代寻址方案 IPv6 将成为未来因特网的主 流协议。 IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司 ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。 IP 地址常用的表示形式是点分十进制形式。例如 210.43.128.5（学校主页的 IP 地址） ，192.168.1.1（一般情况，家用无线路由器的 IP 地址） 。 2. IP 地址编址方法经历的阶段 （1）分类的 IP 地址（二级结构的 IP 地址） ：基本的编址方法 （2）子网的划分后的三级结构的 IP 地址 （3）无分类的 IP 地址：目前广泛应用 3. 分类的 IP 地址 每一类 IP 地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id， 它标识主机(或路由器)所连接到的网络，一个网络号在整个因特网范围内必须是唯 一的；而另一个字段则是主机号 host-id，它标识该主机(或路由器)，一个主机号在 它前面的网络号所指明的网络范围内必须唯一。 两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}
IP 地址与硬件地址的区别如下表所示： 组成 物理地址 IP 地址 48 位 32 位 常用表示形式 16 进制 点分十进制 灵活性 固化在网卡中 灵活，可手工配置 应用层次 链路层及以下 网络层及以上
不同层次、不同区间的源地址和目的地址，从虚拟的 IP 层上看 IP 数据报的 流动，从链路上看 MAC 帧的流动。
当主机 A 欲向本局域网上的某个主机 B 发送 IP 数据报时，就先在其 ARP 6m 高速缓存中查看有无主机 B 的 IP 地址。如有，就可查出其对应的硬件地址，再 将此硬件地址写入 MAC 帧，然后通过局域网将该 MAC 帧发往此硬件地址。 若没有，则按下面的方式处理。
我是 IPA，MAC 地址是 MACA。 我想知道 IPB 的 MAC 地址。 ARP 请求
网络号 主机号
3m
5m
2m
15m
图 4-1 IP 地址组成 IP 地址划分为五类： A、 B、 C、 D、 E 类， 其中前三类分配给网络服务 提供商 （ISP） 和网络用户的，D 类地址是组播地址，E 类为实验性地址，保留不分配。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 A类地址 0
1
7 网络号 2
8 主机号 15 16 网络号 主机号 23 24 网络号 主机号
课后作业与 课后习题：4.05，4.07，4.19 思考题 本次课主要介绍 IP 地址的组成、IP 地址的分类、特殊的 IP 地址及 IP 地址 的特点，IP 地址和物理地址的区别，地址解析协议 ARP 作用和工作原理。 对于 IP 地址和物理地址在数据传输中变化的情况要加强理解。
教学后记
教学过程
主 要 内 容
3. 讲解 IP 地址的分类及其各类 IP 地址的组成特点 4. 讲解常用的三种类别 IP 地址的范围 5. 讲解特殊 IP 地址的含义 6. 介绍 IP 地址的特点，并举例说明 7. 讲解 IP 地址与硬件地址的区别 8. 讲解 ARP 的作用和工作原理
教学重点：IP 地址的概念及表示方法、分类的 IP 地址的组成及其特点、IP 重点与难点 地址和物理地址的区别、ARP 协议的作用和工作原理 教学难点： IP 地址和物理地址的区别 教学方法 教学方法：课堂讲授，结合提问、讨论、启发 手段 （教具） 教学手段：多媒体演示、举例讲解 参考资料 计算机网络（第 2）版，吴功宜，清华大学出版社，第 6 章
思考：如何判断一个 IP 地址是哪一类 IP 地址？ 关键看 IP 地址中第一个数，若此数位于[1，126]，则此 IP 地址为 A 类地址； 若此数位于[128，191]，则此 IP 地址为 B 类地址；若此数位于[192，223]，则此 IP 地址为 C 类地址；若此数位于[224，239]，则此 IP 地址为 D 类地址；若此数位于 [240，248]，则此 IP 地址为 E 类地址。 举例：IP 地址为 192.168.1.1 和 210.43.128.5，这两个 IP 地址为哪类 IP 地址？
A
B
C
D
我是 IPB，MAC 地址是 MACB。 ARP 响应
Net-id 127
全1
不可
可以 可以
非全 0 或全 1 可以 的任何数
举例：某主机 IP 地址为 202.206.249.95，求该主机所在网络的网络地址 解答：该 IP 地址为 C 类地址，依据 C 类地址的组成特点和网络地址、广播地 址的组成特点，该主机所在网络的网络地址为 202.206.249.0。 举例：①环回地址 A 类保留地址中网络地址 127 就是环回地址，在 cmd 命令窗口中输入 ping 127.0.0.1 按 Enter 键，可以查看本地计算机的 TCP/IP 协议是否正常工作，如果正 常会接受到回复，否则显示 time out。 ②私有地址（了解） Inter NIC 保留了一些 IP 地址段作为私有网络的 IP 地址，以便建设内网，内网 要向外网通信时必须通过网络地址翻译（NAT） ，将内网 IP 转换成公网 IP 地址。 私有地址有： A 类：10.0.0.0～10.255.255.255 C 类：192.168.0.0～192.168.255.255 6. IP 地址的重要特点 （1）IP 地址是一种分等级的地址结构。 （2）IP 地址是标识一个主机(或路由器)和一条链路的接口。 （3）用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域 5m 网都具有同样的网络号 net-id。 具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连。 （4）所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能 覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。 结合课本上 P116 的图 4-8 讲解 IP 地址的特点。 举例复习 IP 地址的组成及类别， 课堂小结（第一小节结束） B 类：172.16.0.0～172.31.255.255
5m
（第 2 小节） 引入： 提问谁知道硬件地址， 怎么查看一台电脑网卡的硬件地址？ 2m 5.2.3 IP 地址与硬件地址 从层次的角度看，物理层地址是数据链路层和物理层使用的地址，而 IP 地址 20m 是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址
首部 IP 地址 首部 硬件地址 首部 MAC 帧 IP 数据报 尾部 链路层及以下 使用硬件地址 应用层数据 TCP 报文 网络层及以上 使用 IP 地址
31
0 1 B类地址 1 0 0 C类地址
31
2 3
31
1 1 0 0 3 4
31 多播地址（28位）
D类地址
1 1 1 0 0 4 5
31 保留用于实验和将来用
E类地址
1 1 1 1 0
图 4-2 分类的 IP 地址的网络号和主机号字段 IP 地址分类的原因：由于网络之间的规模差异很大，为了更好地满足不同用户的 需求（主机数目的不同） ，当某个单位申请到一个 IP 地址，实际上获得具有同样网 络号的一块地址，将 IP 地址分为 A、B、C 三类可以满足不同用户的需求。各类 IP 地址的组成特点如下： （1）A 类：第一个字节是 net-id，后三个字节是 host-id，第一位固定为“0” 。 （2）B 类：前 2 个字节是 net-id，后 2 个字节是 host-id，前 2 位固定为“10” 。 （3）C 类：前 3 个字节是 net-id，最后 1 个字节是 host-id，前 3 位固定为“110” 。 （4）D 类：前 4 位固定为“1110” ，用于组播地址。 （5）E 类：前 5 位固定为“11110” ，保留为今后使用。 用 32 位的二进制代码表示 IP 地址不方便阅读，我们将 32 位地址中的每 8 位 用其等效的十进制数字表示，这就是点分十进制记法。例如：11000000 10101000 00000001 0000001 表示为 192.168.1.1 4. 常用的三种类别 IP 地址的指派范围 IP 地址的指派范围如下表所示。 网络类别 A B C 最大网络数 27-2 214-1 221-1 第一个可指 最后一个可 每个网络中 派的网络号 指派网络号 最大主机数 1 128.1 192.0.1 126 191.255 223.255.255 224-2 216-2 （65534） 28-2（254） 7m
IP1 → IP2 IP1
IP2
IP 层上的互联网
HA1 从 HA1 到 HA3 MAC 帧 HA3 HA4 HA5 HA6 从 HA6 到 HA2 MAC 帧 HA2
从 HA4 到 HA5 MAC 帧
IP 层抽象的互联网屏蔽了下层复杂的细节，使得我们在网络层上能够使用统 一的、抽象的 IP 地址研究主机和主机或者路由器之间的通信。 问题：怎么样得到 MAC 帧的首部要填入的硬件地址？ 4.2.4 地址解析协议 ARP 5m 1. ARP 和 RARP 协议的作用 地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol）就是根据某主机的 IP 地址 解析出其物理地址。 它使主机能够在只知道同一物理网络上 （也可是不同物理网络， 这时称为跨网 ARP 协议）某个主机 IP 地址的情况下，获得该主机的物理地址。 逆地址解析协议 RARP 用来自动获取本机的 IP 地址。 在过去曾起到重要作用。 但现在的动态主机配置协议 DHCP 协议已经包含了 RARP 的功能，因此现在已经 没有人再使用单独的 RARP 协议了。