計算機網絡-網絡層原理（中）

4.2 IP分片與重組

大IP分組向較小MTU鍊路轉發時，可以被“分片” (fragmented)

• 1個IP分組分為多片IP分組
• IP分片到達目的主機後進行“重組” (reassembled)

IP首部的相關字段用于辨別分片以及确定分片的相對順序

• 總長度

• 辨別(identification)字段占 16 位：辨別一個IP分組

  IP協定利用一個計數器，每産生IP分組計數器加1，作為該IP分組的辨別

• 标志位(flag)字段占 3 位，目前隻有前兩位有意義

MF (More Fragment)

DF (Don’t Fragment)

• 片偏移(13 位)指出:一個IP分組分片封裝原IP分組資料的相對偏移量

• • 片偏移字段以8位元組為機關

IP分片過程

假設原IP分組總長度為L，待轉發鍊路的MTU為M

若L>M，且DF=0，則需分片

分片時每個分片的辨別複制原IP分組的辨別

通常分片時，除最後一分片，其他分片均分為MTU允許的最大分片

• 一個最大分片可封裝的資料應該是8的倍數，是以，一個

  最大分片可封裝的資料為：

• 

• 需要的總片數為：

• 

• 

IP編址

IP編址(addressing)

• IP分組：

• • 源位址(SA)-從哪兒來
  • 目的位址(DA)-到哪兒去

• 接口(interface): 主機/路由器與實體鍊路的連接配接

• • 實作網絡層功能
  • 路由器通常有多個接口
  • 主機通常隻有一個或兩個接口 (e.g.，有線的以太網接口，無線的802.11接口)

  • 

• IP位址: 32比特(IPv4)編号辨別主機、路由器的接口
• IP位址與每個接口關聯
• 怎樣為接口配置設定IP位址呢？

• 

IP子網（Subnets）

• IP位址:

• • 網絡号(NetID) – 高位比特
  • 主機号(HostID) – 低位比特

  • 

  • IP子網：

• IP位址具有相同網絡号的設

  備接口

• 不跨越路由器（第三及以上層網絡裝置）可以彼此實體聯通的接口

• 

• 

有類IP位址

IP位址(Addresses)

特殊IP位址

私有（Private）IP位址

5 IP子網劃分與子網路遮罩(重點)

子網劃分(Subnetting)？

如何區分一個IP子網更小範圍網絡（子網）?

• 子網劃分

• 

• 子網号(SubID) – 原網絡主機号部分比特

• 

子網路遮罩

子網路遮罩的應用

5.1 從兩級 IP 位址到三級 IP 位址

在 ARPANET 的早期，IP 位址的設計确實不夠合理。

• IP 位址空間的使用率有時很低。
• 給每一個實體網絡配置設定一個網絡号會使路由表變得太大因而使網絡性能變壞。
• 兩級的 IP 位址不夠靈活

• 從 1985 年起在 IP 位址中又增加了一個“子網号字段”，使兩級的 IP 位址變成為三級的 IP 位址。這種做法叫作劃分子網(subnetting) 。劃分子網已成為網際網路的正式标準協定。

5.2 基本思路

• 劃分子網純屬一個機關内部的事情。機關對外仍然表現為沒有劃分子網的網絡。

• 從主機号借用若幹個位作為子網号 subnet-id，而主機号 host-id 也就相應減少了若幹個位。

  IP位址 ::= {<網絡号>, <子網号>, <主機号>}

• 凡是從其他網絡發送給本機關某個主機的 IP 資料報，仍然是根據 IP 資料報的目的網絡号 net-id，先找到連接配接在本機關網絡上的路由器。
• 然後此路由器在收到 IP 資料報後，再按目的網絡号 net-id 和子網号 subnet-id 找到目的子網。
• 最後就将 IP 資料報直接傳遞目的主機。

• 

• 

5.3 劃分子網後變成了三級結構

• 當沒有劃分子網時，IP 位址是兩級結構。
• 劃分子網後 IP 位址就變成了三級結構。
• 劃分子網隻是把 IP 位址的主機号 host-id 這部分進行再劃分，而不改變 IP 位址原來的網絡号 net-id

5.4 子網路遮罩(subnet mask)

從一個 IP 資料報的首部并無法判斷源/目的主機所連接配接的網絡是否進行了子網劃分,使用子網路遮罩可以找出 IP 位址中的子網部分

• 子網路遮罩是一個網絡或一個子網的重要屬性
• 路由器在和相鄰路由器交換路由資訊時,必須把自己所在網絡（或子網）的子網路遮罩告訴相鄰路由器
• 路由器的路由表中的每一個項目,除了要給出目的網絡位址外,還必須同時給出該網絡的子網路遮罩
• 若一個路由器連接配接在兩個子網上就擁有兩個網絡位址和兩個子網路遮罩

• 

• 

• 不同的子網路遮罩得出相同的網絡位址。

但不同的掩碼的效果是不同的