第四章网络互连(2)公开课教案

计算机网络教程 第四章 网络互连（2） 地址解析协议ARP和划分子网 一、课时： １课时 二、授课教师：蒋叶林 三、授课时间： 四、教学目标： 知识目标 1. 掌握IP地址的分类方法 2. 掌握地址解析协议ARP的工作原理及其缺陷 3. 了解子网的划分及掌握使用子网时分组的转发规则 能力目标 通过掌握地址解析协议ARP的工作原理及其缺陷和子网的划分及使用子网时分组的转发规则，使对实际生活中网络的运行原理理解的更加深刻。 情感目标 通过具体实例的操作、激发学生的自主学习热情，培养学生应用网络原理来解决网络中碰到的问题。 五、教学重、难点 教学重点：地址解析协议ARP的工作原理，子网的划分及使用子网时分组的转发规则。 教学难点：使用子网时分组的转发规则 六、教学方法 通过面授等方式让学生了解相应的知识原理，通过上机操作让其理论结合实际，对于书上的网络技术理解掌握的更加深刻，也对于实际生活中网络设备运行原理能有个更深层次的理解和领悟。 七、教学过程 教 师 活 动 上节课内容复习： 两级的 IP 地址可以记为： IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>} 常用的三种类别的 IP 地址 ：A类、B类、C类的分类方法 练习书上P163页4-10题的（1）（2）（4）小题，之后老师讲解。 学 生 活 动 观看复习幻灯片，并练习书上P163页4-10题的（1）（2）（4）小题 新课引入： 一、ARP协议 不管网络层使用的是什么协议，在实际网络的链路上传了解ARP的由来 送数据帧时，最终还是必须使用硬件地址。 每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件

地址的映射表。 1.地址解析协议 ARP运行原理见P116页图4-11，如下图： 2.ARP协议运行原理： 原理 在TCP/IP协议中，每一个网络结点是用IP地址标识的， IP地址是一个逻辑地址。而在以太网中数据包是靠48位MAC了解ARP协议的缺地址（物理地址）寻址的。因此，必须建立IP地址与MAC陷 地址之间的对应（映射）关系，ARP协议就是为完成这个工作而设计的。 TCP/IP协议栈维护着一个ARP cache表，在构造网络数据包时，首先从ARP表中找目标IP对应的MAC地址，如果找不到，就发一个ARP request广播包，请求具有该IP地址的主机报告它的MAC地址，当收到目标IP所有者的ARP reply后，更新ARP cache.ARP cache有老化机制。 3.ARP协议的缺陷： ARP协议是建立在信任局域网内所有结点的基础上的，它很高效，但却不安全。它是无状态的协议，不会检查自己是否发过请求包，也不管（其实也不知道）是否是合法的应答，只要收到目标MAC是自己的ARP reply包或arp广播包（包括ARP request和ARP reply），都会接受并缓存。这就为ARP欺骗提供了可能，恶意节点可以发布虚假的ARP报文从而影响网内结点的通信，甚至可以做“中间人”。 4.上机操作ARP命令 二、划分子网 1.划分子网概念： 使两级的 IP 地址变成为三级的 IP 地址。这种做法叫作划分子网(subnetting) 。划分子网已成为因特网的正式标准协议。 掌握IP地址是由网络号，子网号和主机号组成 掌握ARP协议运行

从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主机 号 host-id 也就相应减少了若干个位。 2.划分子网的基本思路：  凡是从其他网络发送给本单位某个主机的 IP 数据理解划分子网的基报，仍然是根据 IP 数据报的目的网络号 net-id，本思路 先找到连接在本单位网络上的路由器。  然后此路由器在收到 IP 数据报后，再按目的网络号 net-id 和子网号 subnet-id 找到目的子网。  最后就将 IP 数据报直接交付目的主机。 3.子网掩码 网络地址 （1）根据子网掩码计算网络地址 掌握网络地址的计用IP地址与子网掩码逐位进行AND运算来求得网络地址。 算方法 4.在划分子网的情况下路由器转发分组的算法 (1) 从收到的分组的首部提取目的 IP 地址 D。 (2) 先用各网络的子网掩码和 D 逐位相“与”，看是否和 相应的网络地址匹配。若匹配，则将分组直接交付。 否则就是间接交付，执行(3)。 (3) 若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将 分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。 (4) 对路由表中的每一行的子网掩码和 D 逐位相“与”， 若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送 给该行指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。 (5) 若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表 中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。 (6) 报告转发分组出错。 5. 并练习书上P1页4-24题，之后教师讲解。 掌握在划分子网的情况下路由器转发分组的算法 练习书上P1页4-24题 课堂小结 复习了IP地址的ABC三大类的分类方法，讲述了地址解析协议ARP的工作原理及其缺陷，重点是了解子网的划分及掌握使用子网时分组的转发规则。