《计算机网络原理》课件.pptVIP

*************************************IP地址与子网划分IP地址结构IPv4地址为32位二进制数，通常用点分十进制表示，如。每个IP地址包含两部分信息：网络标识和主机标识。传统的IP地址分类：A类：前8位为网络ID，首位为0B类：前16位为网络ID，首两位为10C类：前24位为网络ID，首三位为110D类：组播地址，首四位为1110E类：保留，首四位为1111子网掩码子网掩码是一个32位的二进制数，用于与IP地址进行与运算，确定网络部分和主机部分。表示方式：点分十进制：前缀长度：/24（表示前24位为网络部分）子网掩码中，连续的1表示网络部分，连续的0表示主机部分。通过调整子网掩码，可以实现网络的划分和合并。子网划分子网划分将一个大网络分成多个小网络，具有以下优势：减少广播域，提高网络性能提高安全性，便于实施访问控制简化管理，便于故障隔离优化路由，减少路由表规模子网划分通过借用主机位作为子网位来实现。例如，将一个/24网络划分成4个子网，需借用2位，子网掩码变为/26。CIDR(无类域间路由)是对传统IP地址分类方法的改进，它摒弃了A/B/C类地址的固定边界，允许任意长度的网络前缀，提高了地址空间利用率。CIDR还支持路由聚合(也称为超网)，多个小网络可以用一个路由条目表示，大大减少了骨干路由器中路由表的规模。IPv4与IPv6IPv4的特点与局限地址长度：32位，约43亿个地址地址表示：点分十进制，如主要问题：地址空间接近耗尽，缺乏安全机制过渡技术：NAT、CIDR、私有地址等IPv6的优势地址长度：128位，几乎无限的地址空间地址表示：冒号十六进制，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334地址类型：单播、多播、任播内置安全：IPSec已集成到协议中简化头部：提高处理效率取消校验和：减少每跳处理无需分片：路径MTU发现IPv4向IPv6过渡技术双栈技术：同时支持IPv4和IPv6隧道技术：在IPv4网络上传输IPv6数据转换技术：NAT64、DNS64等渐进式部署：从骨干网到边缘网络IPv6的设计目标是解决IPv4面临的问题，特别是地址耗尽问题。除了扩大地址空间外，IPv6还简化了报头结构，改进了选项和扩展功能的处理方式，增强了自动配置能力，提供了更好的QoS支持和安全特性。虽然IPv6已经存在多年，但全球范围内的部署仍在进行中。主要挑战包括用户需求不足、设备和软件兼容性问题、运营商支持程度、技术人员培训等。随着物联网和5G的发展，IPv6的部署将加速，最终实现全面过渡。路由选择原理路由选择目标路由选择的主要目标是找到从源到目的地的最佳路径。最佳可以有不同定义，如最短路径、最低延迟、最高带宽或最低成本等。路由选择涉及权衡多种因素，如性能、可靠性和资源利用率。路由表构建路由表是路由选择的核心数据结构，包含到达各网络的下一跳信息。路由表可以通过手动配置(静态路由)或路由协议动态生成。路由表项通常包括目的网络、子网掩码、下一跳地址和出接口等信息。路由算法类型路由算法主要分为两类：距离向量算法和链路状态算法。距离向量算法简单但收敛慢，如RIP；链路状态算法复杂但收敛快，如OSPF。不同算法适用于不同规模和需求的网络环境。路由策略路由策略允许网络管理员根据业务需求控制路由行为，如流量工程、负载均衡和安全控制等。策略可以基于源/目的地址、协议类型、服务质量需求等因素制定，实现复杂的网络流量管理。路由选择是网络层的核心功能，它解决了如何在复杂网络中找到从源到目的地的路径问题。在互联网环境下，路由选择面临的挑战包括网络规模巨大、拓扑动态变化、流量模式多样等。现代路由技术通过分层路由(如域内路由和域间路由)、路由聚合和策略路由等方法，实现了高效的全球范围路由。路由选择协议协议类型代表协议算法类型适用范围主要特点内部网关协议(IGP)RIP距离向量小型网络简单，跳数限制为15，收敛慢内部网关协议(IGP)OSPF链路状态中大型网络快速收敛，支持等价多路径，区域划分内部网关协议(IGP)IS-IS链路状态大型骨干网可扩展性好，适合大规模网络内部网关协议(IGP)EIGRP高级距离向量中型网络收敛快，支持不等价负载均衡外部网关协议(EGP)BGP路径向量自治系统间策略丰富，属性可控，可扩展性强在实际网络设计中，通常会根据网络规模、拓扑结构和业务需求选择适当的路由协议。对于大型网络，常采用多层次路由设计：核心层使用高速路由协议如IS-I