教学目的和要求 | ● 掌握IP地址分类 ● 知道一些特殊的IP地址表示 ● 掌握使用子网掩码来区分网络地址和主机地址 ● 了解为什么需要进行子网划分？ |
教学手法 | ● 采用“案例驱动”教学方法：将围绕某一实践的所有理论知识综合讲解，并在理论基础上完成具体实践的操作。 ● 注重理论与实践操作相结合；充分调动学生的积极性，以实现教师与学生的良性互动，一方面提高教师的教学效果，另一方面则提高学生的学习兴趣。并在此基础上培养学生分析问题和解决问题的实际能力。 ● 采用多媒体教学手段+PPT多媒体课件 |
授 课 重点、难点 | 重点：1、掌握IP地址分类 |
2、掌握特殊IP地址的含义及作用 | |
难点：1、子网掩码的使用 | |
授课要点与授课设计（注明授课时间安排） | 1、（知道）IP协议的作用 |
2、（了解）IP数据报首部组成 | |
3、（掌握）IP地址分类 | |
4、（掌握）特殊用途IP地址的表示 | |
5、（重点）子网掩码的使用 | |
6、（应用）非默认子网掩码应用实例 | |
7、（知道）为什么需要进行子网划分 | |
教学设计：首先了解IP协议的作用，然后要求学生掌握IP地址的分类及子网掩码作用（要求学会计算网络地址、主机地址、广播地址）；在了解IP地址的分类基础上了解一些常用的具有特殊用途的IP地址。 | |
作业 | 1、IP地址分类练习 2、子网掩码应用练习 |
教学心得 | 图像识别系统本次课程的难度不大，主要目的是让学生了解IP地址的分类及子网掩码的作用，熟悉常用的特殊用途的IP地址的表示。但学生在使用子网掩码计算主机IP的网络地址和主机地址时却经常出错，原因是不太了解二进制的逻辑运算，以及对二进制的相关运算比较陌生。 |
一、IP协议 IP协议是TCP/IP协议簇中最为核心的协议。所有的TCP、台账UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据报格式传输。 1、IP数据报组成 ● 一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。 ● 首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的。 ● 在首部的固定部分的后面是一些可选字段，其长度是可变的。 ● IP协议为面向无连接，不可靠的协议，只能做到尽量交付。 2、IP数据报首部简要说明 ● 版本：占 4 bit，指IP协议的版本，目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4) ● 首部长度：占 4 bit，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)，因此 IP 的首部长度的最大值是60字节。 ● 服务类型：占 8 bit，用来获得更好的服务，这个字段以前一直没有被人们使用 ● 总长度：占 16 bit，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU。 ● 标识(identification) ：占 16 bit，它是一个计数器，用来产生数据报的标识。 ● 片偏移(12 bit)指出：较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位。 ● 生存时间(8 bit)记为 TTL (Time To Live)：数据报在网络中的寿命，单位为秒。 ● 协议(8 bit)字段：指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程 ● 首部检验和(16 bit)：只检验数据报的首部，不包括数据部分。这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。 ● 源地址和目的地址都各占 4 字节 二、IP地址 在IPV4版本中，协议规定每台主机分配一个32位的二进制数作为该主机的互联网协议地址（液压设备internet Protocol Address），常简写为IP地址。在互联网上发送的每个包都含有这种32位的发送方源IP地址和想要送达的接收方目的IP地址。 在概念上，每个32位IP地址被分割成两部分：网络地址和主机地址，这样的层次结构设计使得寻址很有效，网络地址部分确定了计算机所从属的物理网络，主机地址部分确定了该网络上的一台计算机。 1、IP地址格式 （1）点分十进制：如，192.168.0.1 （2）二进制格式：11000000.10101000.00000000.00000001 玛吉阿米的留言簿 理论上说，计算全部32位都用上可以允许有232—超过40亿的地址，可以为地球上三分之二的人每人都提供一个地址，事实上，随着internet的迅速发展，可用的IP地址几乎快用完了，在IPV6版本中，IP地址由16个8位数组成，共128位二进制形式的IP地址，还是用点分号每8位组一分割。 2、IP地址分类 每一类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，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 （1）A类IP地址 A类地址用于主机数目非常多的网络。用左边一个字节表示网络地址，右侧三个字节表示主机地址。A类地址允许有126个网络，每个网络可有224-2=16,777,214台主机。（主机地址中全为0的表示当前主机所在的网络，全为1的表示当前网络的广播地址，因为这两个地址不能分配给主机）,其中 127 是一个特殊的网络号，用来检查 TCP/IP 协议的工作状态。 （2）B类IP地址 B类地址用于中型或大型的网络。B类地址的前导位为10，接下来的14位完成网络号，剩余的16位二进制代表主机号。B类地址允许有214=16384个网络，每个网络有216-2=65,534台主机，第一个八位组合是：128-191。 （3）C类IP地址 C类地址用于小型本地网络。C类地址的前导位为110，接下来的21位完成网络号，剩余的8位二进制代表主机号。C类地址允许有221=2,097,152个网络，每个网络有28-2=254台主机，每一个八位组合是：192-223。 （4）D类IP地址 D类IP地址用于多重广播组（多播或称为组播）。一个多重广播组可能包括一台或多台主机。D类地址的前导位为1110，第一个八位组合是：224-239。剩余的位设计客户机参加的特定组。在多重广播操作中没有网络或主机位，数据包将传送到网络中选定的主机子集中。只有注册的多重广播地址的主机才能接收到数据包。 （5）E类IP地址 E类是一个通常不用的实验性地址，它保留作为以后使用，E类地址的前导位为11110，因为第一个八位组合是：240-247。248-254暂无规定。 3、地址分配（Address Allocating） ● 分配A类IP：国际网络信息中心NIC ● 分配B类IP：InterNIC、APNIC、ENIC ● 分配C毛绍烈类IP：国家或地区的NIC 4、IP 地址的一些重要特点 ● IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： ⏹ IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。 ⏹ 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。 ● 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 ⏹ 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多接口主机(multihomed host)。 ⏹ 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 ● 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 ● 所有分配到网络号 net-id 的网络，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。 5、IP地址分类实例： ● 10.11.123.456 是否全法 ● 111.11.11.1 为哪一类IP ● 192.168.1.1 为哪一类IP ● 220.12.11.1 为哪一类IP 三、特殊的IP地址
1、网络地址 主机地址全为0，用它来表示一个网络，不能分配给一台具体主机。如，192.168.1.0表示一个分配了C类网络号 192.168.1 的网络。网络地址指网络本身而非连到该网络上的主机。因此，网络地址不应作为目标地址在数据包中出现。 2、直接广播地址 在网络号后面增一个所有位全为1的主机号便形成了网络的直接广播地址。当一个数据包被发送到一个网络的直接广播地址时，只有单个数据包到达该网络，然后送到网络上的每一台主机。如数据包的目标地址是 192.168.1.255，则表示当前数据包送给192.168.1网络内全部的主机。 提示：从上述所讲可以看出，全为0或全为1的主机地址不能分配给一个特定的计算机。 3、有限广播地址 有限广播地址（Limitd Broadcase）指在一个本地物理网络的一次广播。IP地址中全为1的表示有限广播地址，因此IP将在本地网络中广播任何发送到有限广播地址的数据包。 4、本机地址 IP地址中全为0的表示本计算机。 5、回环地址 IP定义了一个回环地址（Loopback Address）用于测试网络应用程序。在生成一个网络应用程序后，程序员经常使用回环测试来进行预测试。在进行回环测试时，没有数据包离开计算机，IP软件将数据包从一个应用程序转发到另一个应用程序。(127.0.0.1) 6、私有地址 根据规定，私有地址的路由信息是不会在因特网上传递，从而采用私有地址作为目的地址的数据包不会在因特网上进行路由。 网络管理员在给本单位网络分配网络号时，一般采用RFCI918推荐的A、B、C、类私有地址。这些特定的地址不被分配，而被保留作为私有网络使用，或被不与因特网进行连接的主机使用。 ● A类私有地址：10.0.0.0 – 10.255.255.255 ● B类私有地址：172.16.0.0 – 172.31.255.255 ● C类私有地址：182.168.0.0 – 192.168.255.255 7、ISP（Internet Service Provider）：互联网服务供应商。 四、子网掩码 每个IP网络都有一个网络号和一个主机号组成。在实际操作中，用户可通过子网掩码来区分哪些是网络号，哪些是主机号。 1、默认的子网俺码 ● A类地址的缺省掩码是：255.0.0.0（前八位表示网络号，后24位表示主机号） ● B类地址的缺省掩码是：255.255.0.0（前16位表示网络号，后16位表示主机号） ● C类地址的缺省掩码是：255.255.255.0（前24位表示网络号，后8位表示主机号） 2、如何使用子网掩码来区分网络号和主机号？ 通过子网掩码与IP地址进行“逻辑与”运算来“过滤”出主机号，从而确定网络号。子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。 主机地址：192.168.1.1 消化道传染病 默认掩码：255.255.255.0（11111111.11111111.11111111.00000000） 运算结果：IP地址左边24位代表网络号，IP地址右8位表示主机号 3、实例图示 （1）C类地址分析实例 （2）B类地址分析实例 五、非默认子网掩码应用实例 1、实例一：C类地址非默认子网掩码 （1）IP地址为：192.168.156.166 （2）子网掩码为：255.255.255.240 （3）问题：当前主机的网络地址是多少？主机地址是多少？ 1、实例二：B类地址非默认子网掩码 （1）IP地址为：156.168.156.166 （2）子网掩码为：255.255.224.0 （3）问题：当前主机的网络地址是多少？主机地址是多少？ 六、IP编址 为什么要子网划分呢？在某一网络中，总的通信量和主机的数目及每个主机产生的通信量总数是成正比的。随着网络容量的增加，通信量会达到一个超越介质容量的水平，并使网络运行受阻。在网络通信过程中，往往会有一些主机组之间通信的频率相当高，而这些主机和其他主机之间的通信频率相对要低许多。为了合理地规划网络，我们需要将通信频繁的主机组放在同一个网段中，这样可以达到充分的利用网络资源合理规划网络结构的目的。 通过使用子网，就可以将网络分开，这样它们彼此之间的通信量也就被分离开来。为了在这些不同的网络之间通信，办法是使用路由器，通过查询一个将目标网络和路由器的特殊端口建立联系的表格，使信息在网络之间传送。路由器的这些端口可以连接源网络、目标网络或者一些中间网络。通过使用路由器还可以为数据定义多重路径，提高网络的容错性和性能。 | ||||||||||||||||||||||||||||
本文发布于:2023-07-05 23:13:51，感谢您对本站的认可！
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