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1、网络编程技术网络编程基础：网络编程基础：IP地址和路由地址和路由网络编程基础：网络编程基础：IPIP地址和路由地址和路由主要内容主要内容lIP地址的表示地址的表示lIP地址的分类和范围地址的分类和范围lIP地址中子网的作用和划分地址中子网的作用和划分lIP地址的唯一性地址的唯一性l网络层数据包的路由过程网络层数据包的路由过程l域名解析服务域名解析服务IP地址l IP地址是网络层的地址是网络层的IP协议（协议（Internet Protocol）中给每个主机或者设备分配的地）中给每个主机或者设备分配的地址址l 在在Internet上，一台主机可能会存在多个上，一台主机可能会存在多个IP地址，但一
2、个地址，但一个IP地址能唯一的定位一台主地址能唯一的定位一台主机，即机，即IP地址是唯一的、无重复的地址是唯一的、无重复的思考题:如果IP地址不唯一两个相同两个相同IP的主机访问的主机访问msn网址，会出现什么结果？网址，会出现什么结果？IP地址的表示这种表示形式一这种表示形式一般称为点分十进般称为点分十进制形式制形式11011110.10111110.01101110.11100010二进制转化成十进制二进制转化成十进制(11011110)2=127+126+025+124+123+122+121+020=128+64+0+16+8+4+2+0=222IP地址的表示11011110 1011
3、1110 01101110 11100010222 .190 .110 .226202.119.108.5311001010 01110111 01101100 00110101IP地址的表示IP地址的编码组成l分成两部分：分成两部分：网络位网络位和和主机位主机位网络位用于标识一个网络网络位用于标识一个网络 班级班级主机位用来标识一台具体的计算机主机位用来标识一台具体的计算机 具体的某个学生具体的某个学生具有同一个网络位标识的主机能直接通信，不具有相同具有同一个网络位标识的主机能直接通信，不具有相同网络标识的不能直接通信。网络标识的不能直接通信。01011110 10111110 011011
4、10 11100010 94 .190 .110 .226网络位主机位A类网络范围：0.0.0.0127.10011110 10111110 01101110 11100010 158 .190 .110 .226IP地址的分类：A类地址属于哪一类？属于哪一类？A 类类网络标识网络标识网络标识网络标识主机标识主机标识 B 类类网络标识网络标识网络标识网络标识主机标识主机标识 C 类类网络标识网络标识网络标识网络标识主机标识主机标识 1 8 16 24 32 1 8 16 24 32 1 8 16 24 3201 01 1 0IP地址的分类D类类和和E类类，自行学习，自行学习IP地址的分类IP地
5、地址址网网络络位位数数主机位主机位数数能容能容纳纳的主机的主机数数取取值值范范围围A类类8241,6777,2140.0.0.0127.255.255.255B类类161665534128.0.0.0-191.255.255.255C类类248254192.0.0.0-223.255.255.255网络地址网络地址：主机位为全零的地址为网络地址：主机位为全零的地址为网络地址 如，是一个如，是一个B类地址，所在网络地址为类地址，所在网络地址为广播地址广播地址：主机位为全一的是该网络的广播地址：主机位为全一的是该网络的广播地址 如所在网络的广播地址为如所在网络的广播地址为l广播地址和网络地址不能分
6、配给任何一台主机广播地址和网络地址不能分配给任何一台主机.l以以127开头的开头的A类网不能分配给任何计算机，代表的是本类网不能分配给任何计算机，代表的是本机网络，机网络，代表本机地址代表本机地址IP 地址分类lA类地址类地址10.0.0.0-10.255.255.255 lB类地址类地址172.16.0.0-172.31.255.255 lC类地址类地址192.168.0.0-192.168.255.255 局域网可用的局域网可用的IP地址范围为地址范围为 子网掩码为什么需要子网掩码网络管理？广播风暴?缺省子网掩码：缺省子网掩码：A类地址：B类地址：C类地址：子网掩码161720010101
7、1001111111110101100000100001111111100010000000000000000000010100000000000000000000000000010网络号网络标识网络标识主机标识主机标识网络网络ID：00001010.000010子网的划分原理：子网掩码00001010.00001010.00001010.0000101011111111.11111100.00000000.00000000掩码与掩码与IP地址与运算地址与运算判断是否处于同一子网判断是否处于同一子网168192201100000010101000000000100000000011000000
8、10101000000000010000001011111111111111111111111100000000192.168.2.1192.168.2.2255.255.255.0255.255.255.016819220110000001010100000000010000000001100000010101000000000100000001011111111111111111111111100000000网络号：网络号：192.168.2.0 主机号：主机号：1网络号：网络号：192.168.2.0 主机号：主机号：2思考题 我们知道一个我们知道一个C类地址最多容纳的主机数类地址最多容
9、纳的主机数是是254台节点计算机，如果某个单位有台节点计算机，如果某个单位有255台机器，要求同时上网（不能用动态台机器，要求同时上网（不能用动态分配分配IP地址，而且几年内计算机数量不会地址，而且几年内计算机数量不会出现大规模增长），如果你是该单位的网出现大规模增长），如果你是该单位的网管，你如何解决？管，你如何解决？思考题l172.0.3.4和和172.0.4.51在缺省的情况下属在缺省的情况下属于同一个网段吗？于同一个网段吗？l172.0.3.4和和172.0.4.51在子网掩码是在子网掩码是255.255.255.0时属于同一个网段吗？时属于同一个网段吗？IP地址的唯一性IP地址在地址
10、在Internet上的唯一性由以下措施来上的唯一性由以下措施来保证：保证：lIP地址的分配管理地址的分配管理lIP地址的路由管理地址的路由管理北美地区北美地区ARINARIN亚太地区亚太地区APNICAPNIC拉丁美洲拉丁美洲LACNICLACNIC欧洲欧洲 中东中东 中亚中亚RIPE NCCRIPE NCC因特网网络信息中心（因特网网络信息中心（InterNICInterNIC）互联网数字分配机构（互联网数字分配机构（IANAIANA）IP地址的分配管理非洲地区非洲地区AfriNICAfriNICIP地址根据各地区的需求和网络规划下发，不会重复分配地址根据各地区的需求和网络规划下发，不会重复
11、分配各个运营商的国家网网管各个运营商的国家网网管中国互联网络信息中心中国互联网络信息中心(CNNIC)(CNNIC)IP地址的分配管理国内也是根据各地区的需求和网络规划下发，不会重复分配国内也是根据各地区的需求和网络规划下发，不会重复分配各个运营商的省网管各个运营商的省网管各个运营商的市网管各个运营商的市网管IP地址的分配管理用户电脑用户名和密码用户名和密码自动分配的自动分配的IP地址地址各个地市运营商网络各个地市运营商网络IP地址的分配管理用户电脑固定分配的固定分配的IP地址地址各个地市运营商网络各个地市运营商网络用户申请使用专线用户申请使用专线IP地址的路由管理运营商网络运营商网络用户电脑
12、恶意用户使用其他的恶意用户使用其他的IP地址地址l 源地址校验不对，运营商源地址校验不对，运营商拒绝用户的数据包拒绝用户的数据包l 运营商接入点没有用户运营商接入点没有用户IP的路由，该的路由，该IP地址相关数据地址相关数据包不会发给用户包不会发给用户思考题l如果网络管理员一时糊涂，将同一个如果网络管理员一时糊涂，将同一个IP地地址分配给了两个不同的用户，会出现什么址分配给了两个不同的用户，会出现什么情况？情况？l如果一个城市的宽带网络分配如果一个城市的宽带网络分配IP地址段出地址段出错，将同一段错，将同一段IP分给了两个不同区域的用分给了两个不同区域的用户，会出现什么情况？户，会出现什么情况
13、？两种情况有没有路由？即有没有在路上放置指示牌有没有路由？即有没有在路上放置指示牌重复重复IP重复重复IP路由路由路由(名词名词)：到某个：到某个IP或某段或某段IP的的方向指示方向指示路由路由(动词动词)：把一个数据包从：把一个数据包从一个设备一个设备发送发送到到不同网络的另一个设备不同网络的另一个设备去去l路由的分类路由的分类l路由的原理路由的原理路由的分类l直连路由：目的直连路由：目的IP地址与本机地址与本机IP地址在同地址在同一个子网，可以直接通信，不需要其他网络一个子网，可以直接通信，不需要其他网络层设备转发。具有最高的优先级层设备转发。具有最高的优先级l静态路由：由管理员手工配置的
14、数据包转静态路由：由管理员手工配置的数据包转发路线，不会随拓朴自动改变，除非管理员发路线，不会随拓朴自动改变，除非管理员手动变更手动变更例如：本机例如：本机IP地址是，那么直连路由有地址是，那么直连路由有l去往环回地址去往环回地址的路由的路由l去往本地子网去往本地子网的路由的路由 路由的分类l默认路由：代表所有网络的一条静态路由，默认路由：代表所有网络的一条静态路由，可以看作静态路由一种特殊类型。在没有找可以看作静态路由一种特殊类型。在没有找到其他合适路由情况下的最后选择到其他合适路由情况下的最后选择l动态路由：动态路由：通过通过某些某些机制机制动态得知的数据动态得知的数据包转发路线，比如从动
15、态路由协议学到的路包转发路线，比如从动态路由协议学到的路由，在路由器上经常能看到由，在路由器上经常能看到去往的路由，是默认路由去往的路由，是默认路由路由的分类在上网的电脑上可以查看本机的路由，利用在上网的电脑上可以查看本机的路由，利用命令：命令：route print目的地址目的地址子网掩码子网掩码网关地址网关地址通过哪一通过哪一个接口个接口静态路由的添加利用命令：利用命令：route add 可以添加静态路由可以添加静态路由具体命令格式请用具体命令格式请用“route/？”查看查看目的地址目的地址子网掩码子网掩码网关地址网关地址通过哪一通过哪一个接口个接口l网关网关(Gateway)是不同网
16、络之间用作协议是不同网络之间用作协议转换、路由转换的设备，它的存在使数据可转换、路由转换的设备，它的存在使数据可以在这些网络之间传输。它是一个网络和外以在这些网络之间传输。它是一个网络和外界的出口。没有网关设备计算机就不能和本界的出口。没有网关设备计算机就不能和本网以外的计算机通信。网以外的计算机通信。路由的分类Prefix 10Prefix 网关网关路由的分类l网关的网关的IPIP地址与计算机地址与计算机IPIP地址网络号相同地址网络号相同l设置了默认网关，相当于设置了默认路由设置了默认网关，相当于设置了默认路由路由的分类l动态分配动态分配IPIP的电脑可以用命令行查看的电脑可以用命令行查看
17、IPIP地址、地址、子网掩码、默认网关、子网掩码、默认网关、DNSDNS服务器的设置服务器的设置l命令是：命令是：ipconfig/allipconfig/all路由的原理l先查看目的先查看目的IP地址是否与本机地址是否与本机IP地址在同地址在同一个子网，是则可以直接通信一个子网，是则可以直接通信l如果目的如果目的IP地址在其他子网，在本地路由地址在其他子网，在本地路由表中查找能到达目的子网的路由设备（包括表中查找能到达目的子网的路由设备（包括查询静态路由和动态路由），将数据包转发查询静态路由和动态路由），将数据包转发给该设备给该设备l如果没有相应的静态路由和动态路由，将如果没有相应的静态路由
18、和动态路由，将数据包转发给网关或者默认路由数据包转发给网关或者默认路由l没有网关或默认路由，则丢弃数据包没有网关或默认路由，则丢弃数据包思考题目的地址目的地址子网掩码子网掩码下一站路由器下一站路由器127.0.0.0255.0.0.0127.0.0.11.1.1.0255.255.255.01.1.1.12.2.2.0255.255.255.01.1.1.44.4.4.0255.255.252.01.1.1.90.0.0.00.0.0.01.1.1.254本地本地IP地址为地址为请指出、请指出、的路由选择的路由选择IP包在数据链路层的转发过程网络层的数据包要经由底层的服务才能传递到网络层的数据
19、包要经由底层的服务才能传递到别的主机，涉及数据链路层、物理层的处理别的主机，涉及数据链路层、物理层的处理IP包在数据链路层的转发过程数据链路层不能识别网络层的地址，它采用自己的地数据链路层不能识别网络层的地址，它采用自己的地址规范来处理数据包转发。想传输址规范来处理数据包转发。想传输IP数据包，需要知道数据包，需要知道接收方的数据链路层地址，以填充链路层的数据帧接收方的数据链路层地址，以填充链路层的数据帧PreambuleDest MACSource MACTypeIP datagramCRCIP headerSource IP Dest IP DataSrc portTCP headerDa
20、taDest portHeaderHTTP request以太网的数据帧以太网的数据帧Ethernet的数据帧格式用于用于数据帧同步数据帧同步PreambuleDestination addressSource addressTypeFCSData(IP datagram)目的目的MAC地址地址源源MAC地址地址数据数据类型类型上层数据包上层数据包数据帧数据帧完整性校验完整性校验(Frame Check Sequence)8 字节字节6字节字节6字节字节2字节字节46 1500字节字节4字节字节Ethernet地址格式lMAC(Media Access Control)地地址是址是唯一的唯一的
21、lMAC 地址有地址有6个字节个字节每字节用十六进制表示（每字节用十六进制表示（00-FF）l前 3个字节 IEEE 指定给设备制造商l例:00-E0-FC给华为l后 3 个字节表示设备号l多播多播地址地址l后3个字节的第一位=1l其余位=IP地址的后23位l广播地址广播地址:0080F4xxxxxxManufacturerDevice number0080F4xxxxxxManufacturerGroup addressFFFFFFFFFFFF回顾当某台计算机设置好IP地址、掩码、网关、DNS服务器IP之后，准备要上网，这个计算机该按照什么顺序执行：A.完成DNS解析B.完成网关的ARP解析
22、C.连接到输入的网址IP地址向Ethernet地址的转换利用利用ARP（address resolution protocol）协议完成协议完成当主机当主机 A仅知道主机仅知道主机 B 的的 IP地址（比如是地址（比如是IP1）而不知道其）而不知道其 MAC 地地址时，它广播一个址时，它广播一个 ARP请求报文，请求得到请求报文，请求得到IP1的的 MAC 地址。因为地址。因为是广播报文，所以包括主机是广播报文，所以包括主机 B 在内的所有主机都会接收到这个请求，在内的所有主机都会接收到这个请求，拥有该拥有该IP1的主机的主机B会回应。会回应。IP数据包的传递PreambuleDest MAC
23、Source MACTypeIP datagramCRCIP headerSource IP Dest IP DataSrc portTCP headerDataDest portHeaderHTTP request以太网的数据帧以太网的数据帧目的目的IP地址与本机在同一子网，目标地址与本机在同一子网，目标MAC地址就是目的地址就是目的IP地址对应的地址对应的MAC地址，不在同一子网，目标地址，不在同一子网，目标MAC地址就是下一跳路由器的地址就是下一跳路由器的MAC地址地址IP数据包的传递跨网传递要经过网络层设备的转发跨网传递要经过网络层设备的转发同一子网的传递同一子网的传递l域名：是因特网
24、上的一台服务器或一个网域名：是因特网上的一台服务器或一个网络系统的名字，它由若干个英文字母和数络系统的名字，它由若干个英文字母和数字组成，并由字组成，并由“.”分隔成几部分，隔开分隔成几部分，隔开的每个部分从的每个部分从右右到到左左级别依次降低。是一级别依次降低。是一个基于层次结构的名字管理系统。例如个基于层次结构的名字管理系统。例如l需要域名的原因：需要域名的原因：IPIP地址代表着地址代表着InternetInternet上的主机，但是它们是一串串毫无意义的上的主机，但是它们是一串串毫无意义的数字，非常难记数字，非常难记域名服务类似手机号码类似手机号码利用域名，人们要记住网站会容易很多。利
25、用域名，人们要记住网站会容易很多。l比如比如 就是百度（就是百度（baidubaidu）公司（公司（companycompany）提供的）提供的wwwwww服务服务 是西电是西电(xidian)(xidian)这所这所在中国在中国(cn)(cn)的教育（的教育（eduedu）机构开放的）机构开放的bbsbbs服务服务 是是163163网络网络(net)(net)提供的邮提供的邮件件(mail)(mail)服务服务域名服务：一些例子域名的层次结构l按组织类型划分的顶级域名按组织类型划分的顶级域名com,educom,edul按地理区域划分的顶级域名按地理区域划分的顶级域名cn,uk,frcn,u
26、k,frInternet网络层的数据包转发需要网络层的数据包转发需要IP地址，如果地址，如果使用域名进行通信，通信前需要进行域名解析使用域名进行通信，通信前需要进行域名解析域名域名IPIP地址地址DNS域名解析域名解析域名解析查询查询 根服务器：根服务器：F服务器服务器E：.cn服务器服务器D： 服务器服务器C：服务器服务器B: 本地本地DNSClientl因特网协会因特网协会(Internet Society,ISOC)(Internet Society,ISOC)、因、因特网域名与地址管理机构特网域名与地址管理机构(Internet(Internet Corporation for Ass
27、igned Names and Corporation for Assigned Names and Numbers,ICANN)Numbers,ICANN)国际顶级域名国际顶级域名l国内域名由中国互联网络信息中心国内域名由中国互联网络信息中心CNNICCNNIC管管理理 l中国教育和科研计算机网中国教育和科研计算机网(CERNET)(CERNET) 域名管理l在因特网上的每一台主机都有唯一的地址在因特网上的每一台主机都有唯一的地址标识，它是：（标识，它是：（）A A、IPIP地址地址 B B、用户名、用户名 C C、计算机名、计算机名 D D、统、统一资源定位器一资源定位器lIPIP地址中的
28、每一段使用十进制描述时其范地址中的每一段使用十进制描述时其范围是（围是（）A A、0-128 0-128 B B、0-255 0-255 C C、-127-127 -127-127 D D、1-2561-256思考题lInternetInternet使用使用TCP/IPTCP/IP协议实现了全球范围的计算协议实现了全球范围的计算机网络的互连，连接在机网络的互连，连接在InternetInternet上的每一台主机都上的每一台主机都有一个有一个IPIP地址，下面不能作为互联网上可用的地址，下面不能作为互联网上可用的IPIP地地址的是（址的是（）。）。A A、201.109.39.68 B201.109.39.68 B、127.0.0.1 127.0.0.1 C C、21.18.33.48 D21.18.33.48 D、思考题