#第三章实验报告 > *目录 >* [一、IP 数据报](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) >* [二、IP 地址分类](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) >* [ 三、子网划分](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) >* [四、IP 路由选择](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) >* [五、NAT 技术](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) >* [六、IP 的未来](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) >* [七、作业](https://www.shiyanlou.com/courses/1584/learning/) ##一、IP 数据报 IP 协议位于网络层，它是 TCP/IP 协议族中最为核心的协议，所有的 TCP、UDP、ICMP 及 IGMP 数据都以 IP 数据报格式传输。IP 协议提供的是 **不可靠、无连接** 的数据报传送服务。 - 不可靠（unreliable）：IP 协议不能保证数据报能成功地到达目的地，它仅提供传输服务。当发生某种错误时，IP 协议会丢弃该数据报。传输的可靠性全由上层协议来提供。 - 无连接（connectionless）：IP 协议对每个数据报的处理是相互独立的。这也说明， IP 数据报可以不按发送顺序接收。如果发送方向接收方发送了两个连续的数据报（先是 A，然后是 B），每个数据报可以选择不同的路线，因此 B 可能在 A 到达之前先到达。 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1252975-20200315-1584256207450) - 版本号：4 位，用于标明 IP 版本号，0100 表示 IPv4，0110 表示 IPv6。目前常见的是 IPv4。 - 首部长度：4 位，表示 IP 报头长度，包括选项字段。 - 服务类型(TOS) ：分别有：最小时延、最大吞吐量、最高可靠性、最小花费 4 种服务，如下图所示。4 个标识位只能有一个被置为 1。 - 总长度：16 位，报头长度加上数据部分长度，便是数据报的总长度。IP 数据报最长可达 65535 字节。 - 标识：16 位，接收方根据分片中的标识字段相不相同来判断这些分片是不是同一个数据报的分片，从而进行分片的重组。通常每发送一份报文它的值就会加 1。 - 标志：3 位，用于标识数据报是否分片。其中的第 2 位是不分段（DF）位。当 DF 位被设置为 1 时，则不对数据报进行分段处理；第 3 位是分段（MF）位，除了最后一个分段的 MF 位被设置为 0 外，其他的分段的 MF 位均设置为 1。 - 偏移：13 位，在接收方进行数据报重组时用来标识分片的顺序。 - 生存时间(TTL) ：8 位，用于设置数据报可以经过的最多的路由器个数。TTL 的初始值由源主机设置（通常为 32 或 64），每经过一个处理它的路由器，TTL 值减 1。如果一个数据报的 TTL 值被减至 0，它将被丢弃。 - 协议：8 位，用来标识是哪个协议向 IP 传送数据。ICMP 为 1，IGMP 为 2，TCP 为 6，UDP 为 17，GRE 为 47，ESP 为 50。 - 首部校验和：根据 IP 首部计算的校验和码。 - 源 IP 和目的 IP ：数据报头还会包含该数据报的发送方 IP 和接收方 IP。 - 选项：是数据报中的一个可变长、可选的信息，不常用，多用于安全、军事等领域。 ##二IP 地址分类 **A 类地址** - A 类地址网络号范围：1.0.0.0---127.0.0.0 - A 类 IP 地址范围：1.0.0.0---127.255.255.255 - A 类 IP 的私有地址范围：10.0.0.0---10.255.255.255 （所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址） - 127.X.X.X 是保留地址，用做循环测试用的 - 因为主机号有 24 位，所以一个 A 类网络号可以容纳 2^24-2=16777214 个主机号 **B 类地址** - B 类地址网络号范围：128.0.0.0---191.255.0.0 - B 类 IP 地址范围：128.0.0.0---191.255.255.255 - B 类 IP 的私有地址范围：172.16.0.0---172.31.255.255 - 69.254.X.X 是保留地址；191.255.255.255 是广播地址 - 因为主机号有 16 位，所以一个 B 类网络号可以容纳 2^16-2=65534 个主机号 **C 类地址** - C 类地址网络号范围：192.0.0.0---223.255.255.0 - C 类 IP 地址范围：192.0.0.0---223.255.255.255 - C 类 IP 的私有地址范围：192.168.0.0---192.168.255.255 - 因为主机号有 8 位，所以一个 C 类网络号可以容纳 2^8-2=254 个主机号 ##三、子网划分在 ABC 类网络的基础上，进一步划分子网：**占用主机号的前几个位，用于表示子网号。** 这样 IP 地址就可看作 IP = **网络号 + 子网号 + 主机号** ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1253029-20200315-1584263345417) ##四、IP 路由选择 **IP 层**在内存中有一个路由表（输入命令 route -n 可以查看路由表），当收到一份数据报并进行发送时，都要对该表进行搜索： - 1、搜索路由表，如果能找到和目的 IP 地址完全一致的主机，则将 IP 数据报发向该主机； - 2、搜索路由表，如果匹配主机失败，则匹配同子网的路由器(这需要子网掩码的协助)。如果找到路由器，则将该 IP 数据报发向该路由器； - 3、搜索路由表，如果匹配同子网路由器失败，则匹配同网络号路由器，如果找到路由器，则将该 IP 数据报发向该路由器； - 4、如果以上都失败了，就搜索默认路由，如果默认路由存在，则发报； - 6、如果都失败了，就丢掉这个包； - 7、接收到数据报的路由器再按照它自己的路由表继续转发，直到数据报被转发到目的主机； - 8、如果在转发过程中，IP 数据报的 TTL（生命周期）已经被减为 0，则该 IP 数据报就被抛弃。 ##五、NAT 技术当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了内网 IP 地址，但现在又想和因特网上的主机通信时，NAT 技术将其内网 IP 地址转换成全球 IP 地址，然后与因特网连接，也就是说，内网的数台主机使用了同一个全球 IP 地址在上网。 ##六、IP 的未来 IPv6 所拥有的地址容量是 IPv4 的约 8×10^28 倍，达到 2^128（算上全零的）个。随着 IPv4 不足，支持 IPv6 的网络迅速增长，现在全球已经有 5%的网络使用 IPv6。 ##七、作业 1.查看 IP 路由表，并截图。 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1252975-20200315-1584262814336) 2.子网划分：现有两个 C 类网，202.203.204.0 和 202.203.224.0，分别把它们平均分成 4 个和 8 个子网，写出每个子网的起始、终结 IP 和子网掩码。 202.203.204.0
子网掩码是255.255.255.224
每个子网的起始、终结IP分别为：
203.204.0010 0001 ~ 202.203.204.0011 1110 即
202.203.204.33 ~ 202.203.204.62
203.204.0100 0001 ~ 202.203.204.0101 1110 即
202.203.204.65 ~ 202.203.204.94
203.204.0110 0001 ~ 202.203.204.0111 1110 即
202.203.204.97 ~ 202.203.204.126
203.204.1000 0001 ~202.203.204.1001 1110 即
202.203.204.129 ~ 202.203.204.158

202.203.224.0
子网掩码是255.255.255.240
每个子网的起始、终结IP分别为：
202.203.224.0001 0001 ~ 202.203.224.0001 1110 即
202.203.224.17 ~ 202.203.224.30
202.203.224.0010 0001 ~ 202.203.224.0010 1110 即
202.203.224.33 ~ 202.203.224.46
202.203.224.0011 0001 ~ 202.203.224.0011 1110 即
202.203.224.49 ~ 202.203.224.62
202.203.224.0100 0001 ~ 202.203.224.0100 1110 即
202.203.224.65 ~ 202.203.224.78
202.203.224.0101 0001 ~ 202.203.224..0101 1110 即
202.203.224.81 ~ 202.203.224.94
202.203.224.0110 0001 ~ 202.203.224.0110 1110 即
202.203.224.97 ~ 202.203.224.110
202.203.224.0111 0001 ~ 202.203.224.0111 1110 即
202.203.224.113 ~ 202.203.224.126
202.203.224.1000 0001 ~ 202.203.224.1000 1110 即
202.203.224.129 ~ 202.203.224.142

3. ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1253029-20200315-1584263211701) 先看192.168.40.15.5901 > 192.168.40.2.53078 代表的是源 ip 为 192.168.40.15，端口 5901，目的 ip 为 192.168.40.2，端口 53078 然后 0x0000 那行： - 协议版本： 0x4 表示的是协议版本为 IPv4。 - 首部长度： 0x5 ，5*4=20，表示 IP 报头长度为 20 字节。一个字节通常等于 8 位，所以这里可以知道 IP 报头为 4500 到 2802。 - TOS 服务类型：0x00，意味着是一般服务。 - 总长度：0x05dc，换算下来为 1500字节。 - 标识：0x1e9c - 3bit 标志 + 13bit 片偏移：0x4000 - 生存时间：0x40，值为 64 - 协议：0x06，代表 TCP 协议 - 首部校验和：0x451e **子网划分：** 172.16.123.1--255 256/4=64 一分为四：

机房	便于人们交流的写法	Linux可用写法	点分十进制写法（windows可用）
1：	172.16.123.0--63	172.16.123.0/26	172.16.123.0/255.255.255.192
2：	172.16.123.64--127	172.16.123.64/26	172.16.123.64/255.255.255.192
3：	172.16.123.128--191	172.16.123.128/26	172.16.123.128/255.255.255.192
4：	172.16.123.192--255	172.16.123.192/26	172.16.123.192/255.255.255.192

把十进制转成二进制，加上掩码

1:	10101100.00010000.01111011.00 (000000--111111)	IP地址
	11111111.11111111.11111111.11 000000	子网掩码
2:	10101100.00010000.01111011.01 (000000--111111)
3:	10101100.00010000.01111011.10 (000000--111111)
4:	10101100.00010000.01111011.10 (000000--111111)

子网掩码，左边多少位描述网络号，即多少位相同就是判断是否是同一个网络。把172.16.123.1--255分配给两个机房 60+100 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1253029-20200323-1584939767468) 找到网络号相同的，进行合并，再得出结论 ![图片描述](https://dn-simplecloud.shiyanlou.com/courses/uid1253029-20200323-1584939774346) **作业：合并子网** 172.16.xxx.xxx 172.17.xxx.xxx 172.18.xxx.xxx ... 172.31.xxx.xxx 172.xxx.xxx.xxx/xx 172.xxx.xxx.xxx/255.xxx.xxx.xxx |十进制表示|二进制表示| |:---:|:---:| |172.16.xxx.xxx|10101100.0001（0000.xxxxxxxx.xxxxxxxx）| |172.17.xxx.xxx|10101100.0001（0001.xxxxxxxx.xxxxxxxx）| |172.18.xxx.xxx|10101100.0001（0010.xxxxxxxx.xxxxxxxx）| |...|...| |172.31.xxx.xxx|10101100.0001（1111.xxxxxxxx.xxxxxxxx）| 172开头转成二进制为10101100，即B类IP地址，默认子网掩码是255.255.0.0 子网掩码（合并前）： |172|16|xxx|xxx| |:---:|:---:|:---:|:---:| |11111111|11111111|00000000|00000000| 子网掩码（合并后）： |172|16|xxx|xxx| |:---:|:---:|:---:|:---:| |11111111|11110000|00000000|00000000| 由以上表格可得，前12位二进制位相同代表网络号，又因为16到31分成16个子网，即2⁴=16,所以这多个子网合并为一个网段需要向网络号借4位变成主机位，所以子网掩码变为：255.240.0.0。答案：172.16.xxx.xxx/12 172.16.xxx.xxx/255.240.0.0

“网络技术(广东轻工学院)”实验报告