第三章:IP地址的配置
IPv4(Internet Protocol Version 4)协议族是TCP/IP协议族中最为核心的协议族。它工作在TCP/IP协议栈的网络层,该层与OSI参考模型的网络层相对应。网络层提供了无连接数据传输服务,即网络在发送分组时不需要先建立连接,每一个分组(也就是IP数据报文)独立发送。
3.1IP地址概述
同上网络层位于数据链路层与传输层之间。网络层中包含了许多协议,其中最为重要的协议就是IP协议。网络层提供了IP路由功能。理解IP路由除了要熟悉IP协议的工作机制之外,还必须理解IP编址以及如何合理地使用IP地址来设计网络。
IP4包头格式- IPV4包头格式如图3-1所示:表3-1 IPV4包头格式
Version | Header length | Type of service | Total length | |
Identification | Flags | Fragment offset | ||
TTL | protocol | Header checksum | ||
Source ip address | ||||
Destination ip address | ||||
Options | padding |
- 4位版本号(version)指定IP协议的版本。对IPv4来说,其值是4,对于IPV6来说,其值为6。
- 4位头部长度(header length)表示IP报文头部的长度,以32比特为单位递增,最小值为5,最大值为15,所以IP报文头部长度最小为20字节,最大为60字节。
- 8位服务类型(Type Of Service,TOS)只有在有QoS差分服务要求时这个字段才起作用。
- 16位总长度(total length)是指整个IP数据报的长度,以字节为单位,因此IP数据报的最大长度为65535(216-1)字节。但由于MTU的限制,长度超过MTU的数据报都将被分片传输,所以实际传输的IP数据报(或分片)的长度都远远没有达到最大值。接下来的3个字段则描述了如何实现分片。
- 16位标识(identification)唯一地标识主机发送的每一个数据报。其初始值由系统随机生成;每发送一个数据报,其值就加1。该值在数据报分片时被复制到每个分片中,因此同一个数据报的所有分片都具有相同的标识值。
- 3位标志字段的第一位保留。第二位(Don’t Fragment,DF)表示“禁止分片”。如果设置了这个位,IP模块将不对数据报进行分片。在这种情况下,如果IP数据报长度超过MTU的话,IP模块将丢弃该数据报并返回一个ICMP差错报文。第三位(More Fragment,MF)表示“更多分片”。除了数据报的最后一个分片外,其他分片都要把它置1。
- 13位分片偏移(fragmentation offset)是分片相对原始IP数据报开始处(仅指数据部分)的偏移。实际的偏移值是该值左移3位(乘8)后得到的。由于这个原因,除了最后一个IP分片外,每个IP分片的数据部分的长度必须是8的整数倍(这样才能保证后面的IP分片拥有一个合适的偏移值)。
- 8位生存时间(Time To Live,TTL)是数据报到达目的地之前允许经过的路由器跳数。TTL值被发送端设置(常见的值是64)。数据报在转发过程中每经过一个路由,该值就被路由器减1。当TTL值减为0时,路由器将丢弃数据报,并向源端发送一个ICMP差错报文。TTL值可以防止数据报陷入路由循环。
- 8位协议(protocol)用来区分上层协议,其中,ICMP是1,TCP是6,UDP是17。
- 16位头部校验和(header checksum)由发送端填充,接收端对其使用CRC算法以检验IP数据报头部(注意,仅检验头部)在传输过程中是否损坏。
- 32位源IP地址(Source ip address)表示发送者的IP地址。
- 32位目的IP地址(Destination ip address)表示接受者的IP地址。
- 选项字段(option)用于安全,测试等目的。
- 填充(padding)长度可变,在使用选项的过程中,有可能造成数据包包头部分不是32比特的整数部,那么需要填充数据来补齐。
- IP地址分类如图3-2所示:表3-2 IP地址分类
类别 | 强制 | 地址范围 | 作用 |
A | 0xxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx | 0.0.0.0~127.255.255.255 | 大型企业 |
B | 10xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx | 128.0.0.0~191.255.255.255 | 中型企业 |
C | 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx | 192.0.0.0~223.255.255.255 | 小型企业 |
D | 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx | 224.0.0.0~239.255.255.255 | 组播 |
E | 1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx | 240.0.0.0~255.255.255.255 | 科学研究 |
- IP地址专业术语
- 网络位:用来标识一个网络,代表IP地址所属网络。
- 主机位:用来区分一个网络内的不同主机,能唯一标识网段上的某台设备。
- 网络地址:用于标识一个网络。
- 广播地址:用于向该网络中的所有主机发送数据的特殊地址。
- 子网掩码:网络掩码一般与IP地址结合使用,其中值为1的比特对应IP地址中的网络位;值为0的比特对应IP地址中的主机位,以此来辅助我们识别一个IP地址中的网络位与主机位。即网络掩码中1的个数就是IP地址的网络号的位数,0的个数就是IP地址的主机号的位数。
4、私有IP地址
- A: 10.0.0.0~10.255.255.255
即10.0.0.0/8 - B:172.16.0.0~172.31.255.255
即172.16.0.0/12 - C:192.168.0.0~192.168.255.255
即192.168.0.0/16
3.2实验一:IP地址配置
- 实验目的掌握接口IPv4地址的配置方法
- 实验拓扑IP地址配置的实验拓扑如图3-1所示:
图3-1 IP地址配置
- 实验步骤(1):R1的配置
<Huawei>system-view //进入到系统视图
[Huawei]undo info-center enable //关闭路由器输出信息
[Huawei]sysname R1 //修改设备名为R1
[R1]interface g0/0/0 //进入到接口g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.12.1 24 //配置IP地址和子网掩码
[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo shutdown //打开接口
[R1-GigabitEthernet0/0/0]quit //退出
(2) 查看R1接口的ip地址
[R1] display ip interface brief //查看接口的ip地址
*down: administratively down //“*”表示该接口被管理员手动关闭,例如在接口执行命令“shutdown”
^down: standby //“^”表示该接口是备份接口
(l): loopback //(l)代表环回
(s): spoofing //(s)代表欺骗
The number of interface that is UP in Physical is 2 //表示物理状态up的接口数量为2
The number of interface that is DOWN in Physical is 2 //表示物理状态down的接口数量为2
The number of interface that is UP in Protocol is 2 //表示协议状态up的接口数量为2
The number of interface that is DOWN in Protocol is 2 //表示协议状态down的接口数量为2
Interface IP Address/Mask Physical Protocol
GigabitEthernet0/0/0 192.168.12.1/24 up up
GigabitEthernet0/0/1 unassigned down down
GigabitEthernet0/0/2 unassigned down down
NULL0 unassigned up up(s)
【技术要点】
华为设备上支持两种配置子网掩码的方式:
- 点分十进制:[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.12.1 255.255.255.0//配置IP地址和子网掩码
- 前缀长度:[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.12.1 24 //配置IP地址和子网掩码
(3):R2的配置
<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname R2
[R2]interface g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.12.2 24
[R2-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown
[R2-GigabitEthernet0/0/1]quit
- 实验调试
R1访问R2,使用ping命令进行测试
<R1>ping 192.168.12.2 //ping测试192.168.12.2的连通性
PING 192.168.12.2: 56 data bytes, press CTRL_C to break //使用CTRL_C可以终止测试
Reply from 192.168.12.2: bytes=56 Sequence=1 ttl=255 time=70 ms
Reply from 192.168.12.2: bytes=56 Sequence=2 ttl=255 time=40 ms
Reply from 192.168.12.2: bytes=56 Sequence=3 ttl=255 time=90 ms
Reply from 192.168.12.2: bytes=56 Sequence=4 ttl=255 time=30 ms
Reply from 192.168.12.2: bytes=56 Sequence=5 ttl=255 time=30 ms
--- 192.168.12.2 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted //发送五个包
5 packet(s) received //接收到五个包
0.00% packet loss //0%的丢包率
round-trip min/avg/max = 30/52/90 ms //来回旅程延迟分别为最小30ms、最大90ms、平均52ms
【技术要点】
ping命令是最常见的用于检测网络设备可访问性的调试工具,它使用ICMP报文信息可以来检测:
远程设备是否可用。
与远程主机通信的来回旅程(round-trip)的延迟(delay)。
包(packet)的丢失情况。
3.3实验二:子网地址配置
- 实验需求
- 掌握子网地址的配置
- 实验拓扑子网地址的配置的实验拓扑如图3-2
图3-2 子网地址配置
- 实验步骤(1):路由器R1的配置
<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname R1
[R1]interface g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 172.16.1.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo shutdown
[R1-GigabitEthernet0/0/0]quit
(2):路由器R2的配置
<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname R2
[R2]interface g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 172.16.1.2 24
[R2-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown
[R2-GigabitEthernet0/0/1]quit
- 实验调试
<R1>ping 172.16.1.2
PING 172.16.1.2: 56 data bytes, press CTRL_C to break
Reply from 172.16.1.2: bytes=56 Sequence=1 ttl=255 time=100 ms
Reply from 172.16.1.2: bytes=56 Sequence=2 ttl=255 time=60 ms
Reply from 172.16.1.2: bytes=56 Sequence=3 ttl=255 time=40 ms
Reply from 172.16.1.2: bytes=56 Sequence=4 ttl=255 time=30 ms
Reply from 172.16.1.2: bytes=56 Sequence=5 ttl=255 time=70 ms
--- 172.16.1.2 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted
5 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 30/60/100 ms
【技术要点】
172.16.1.0/24是172.16.0.0/16的一个子网:
子网掩码:255.255.255.0
网络地址:172.16.1.0
广播地址:172.16.1.255
主机地址:172.16.1.1至172.16.1.254
3.4实验三:节点地址配置
- 实验需求① 掌握节点地址的配置
- 实验拓扑节点地址配置的实验拓扑如图3-3所示:
图3-3 节点地址配置
- 实验步骤(1):路由器R1的配置
<Huawei>system-view
[Huawei]sysname R1
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname R1
[R1]interface g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 172.16.1.0 16
[R1-GigabitEthernet0/0/0]undo shutdown
[R1-GigabitEthernet0/0/0]quit
(2):路由器R2的配置
<Huawei>system-view
[Huawei]undo info-center enable
[Huawei]sysname R2
[R2]interface g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 172.16.2.0 16
[R2-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown
[R2-GigabitEthernet0/0/1]quit - 实验调试
<R1>ping 172.16.2.0
PING 172.16.2.0: 56 data bytes, press CTRL_C to break
Reply from 172.16.2.0: bytes=56 Sequence=1 ttl=255 time=60 ms
Reply from 172.16.2.0: bytes=56 Sequence=2 ttl=255 time=30 ms
Reply from 172.16.2.0: bytes=56 Sequence=3 ttl=255 time=40 ms
Reply from 172.16.2.0: bytes=56 Sequence=4 ttl=255 time=30 ms
Reply from 172.16.2.0: bytes=56 Sequence=5 ttl=255 time=30 ms
--- 172.16.2.0 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted
5 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 30/38/60 ms
【技术要点】
很多的初学者对上面的内容比较难理解,最后一位数为0了,这难道还是一个IP地址?
172.16.0.0/16
子网掩码:255.255.0
网络地址:172.16.0.0
广播地址:172.16.255.255
主机地址:172.16.0.1至172.16.255.254
172.16.1.0后面16位主机位不是全0,也不是全1,所以它是一个可用的IP地址。
同理172.16.2.0也是一个可用的IP地址。
3.5IP地址命令汇总
表3-3列出了本章使用的命令
表3-3 IP地址配置命令汇总
命令 | 作用 |
interface g0/0/0 | 进入到接口g0/0/0 |
ip address | 配置IP地址 |
undo shutdown | 打开接口 |
Displayipinterface brief | 查看接口的ip简要信息 |
本文出自作者的《华为认证HCIA-datacom认证实验指南》