3.1、IP地址

初识IP地址

• 在IP网络中，通信节点需要有一个唯一的IP地址；
• IP地址用于IP报文的寻址以及标识一个节点；
• IPv4地址一共32bits，使用点分十进制的形式表示；

IP地址的分类

E类是保留地址

公有IP及私有IP

IPv4地址空间中有一部分特殊的地址，成为私有IP地址
私有IP地址不能直接访问公网（Internet）的IP，只能在本地使用。

IP地址的类型

网络地址：指代网络的地址。在网络的 IPv4 地址范围内，最小地址保留为网络地址。此地址的主机部分的每个主机位均为0。
广播地址：用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址。广播地址使用该网络范围内的最大地址。即主机部分的各比特位全部为1的地址。
主机地址：可分配给网络中终端设备的地址。

有一个神奇的东西叫VLSM

VLSM可变长子网掩码。
将192.168.1.0/24这个C类地址进行子网划分，网络位向主机位借1位

计算一下172.16.1.0/27这个子网的网络号、广播号，及可用IP地址

随堂练习

现有一个网段10.0.1.0/24，需要分配给公司三个部门，请进行网络地址划分：
A部门：65人
B部门：29人
C部门：15人
写出各部门的IP地址起始范围和子网掩码？

65个人要分128个，掩码25 29个人要32个

3.2、路由概述

路由的概念

目前讨论的路由概念均是以TCP/IP协议为前提
当路由器（或其他三层设备）收到一个IP数据包时，会查看数据包的IP头部中的目的IP地址，并在路由表中进行查找，在匹配到最优的路由后，将数据包扔给该路由所指的出接口或下一跳。

路由表Routing Table

每一台路由器都会维护一个路由表，在路由表中包含着路由器发现的路由（路由条目、路由表项）；
路由表相当于路由器的地图，路由器能够正确转发IP报文的前提是在其路由表中存在匹配该数据包目的IP地址的路由条目；
路由表中的路由条目获取来源有多种：直连路由、静态路由及动态路由协议

IP路由表

AD:管理距离

3.3、路由分类

路由的分类

直连路由
伸手可及的网络，直接连接在路由器上的网段，可自动形成直连路由
该路由类型是路由器自动生成的，只要接口链路以及协议Up，无需任何操作就在路由表中
静态路由
由网络管理员手动设置在路由器上的路由
该路由类型是最常见也是日常工作中使用率最高的路由方式，在商业客户环境中非常普遍
动态路由
通过动态路由协议，由路由器间相互交互通信进而形成全网路由表
该路由类型常见于特大网络中，例如金融行业的全球组网，运营商骨干网等场景

多种路由同时存在，如何选择？

到达同一个子网可能存在多条路由，路由器会如何选择并转发？
优先使用明细路由（越细致的子网路由越优先），再比较AD距离，最后比较Cost
AD 管理距离
路由协议的优先级，范围0-255，数字越大优先级越低
优先级：直连路由>静态路由>动态路由
Cost/Metric开销/度量值
越小越优先

小练习

3.4、动态路由协议

什么是动态路由协议？

动态路由协议通过路由信息的交换生成并维护转发引擎所需的路由表。当网络拓扑结构改变时动态路由协议可以自动更新路由表，并负责决定数据传输最佳路径。

RIP

使用距离矢量路由协议的路由器并不了解网络的拓扑。该路由器只知道：
– 自身与目的网络之间的距离
– 应该往哪个方向或使用哪个接口转发数据包
RIP是应用及开发较早的路由协议，是典型的距离矢量路由协议
• 适用于小型网络，最大跳数15跳（16跳视为不可达）
• RIP是基于UDP的，使用端口号520
• 在CISCO IOS平台上的管理性距离为120

OSPF

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是典型的链路状态路由协议，
是目前业内使用最广泛的IGP之一；
• 路由器之间交互的是链路状态信息，而不是直接交互路由；
• 每台OSPF路由器都知晓网络拓扑结构，采用SPF算法计算达到目的地的最短路径；
• 支持VLSM，支持手工路由汇总；
• 多区域的设计使得OSPF能够支持更大规模的网络。

OSPF三张表

邻居表（Neighbor Table）：
– 两台路由器的OSPF要协同工作，最基本的要求是两者需形成圈毗邻的邻接关系，
邻居表存储了OSPF路由器邻居的状态以及关于该邻居的其他数据。
• 拓扑数据库（Link-state Database）：
– OSPF用LSA（Link State Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，
LSDB中存储着路由器产生或者收到的LSA。
• OSPF路由表（OSPF Routing Table）：
– 基于LSDB进行SPF算法运算，计算得出的路由被加载到路由表中。