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1.網(wǎng)絡(luò)層的主要功能N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)小張小劉通信設(shè)備傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)層的主要功能走哪條路呢?網(wǎng)絡(luò)層關(guān)注的是:如何將數(shù)據(jù)包從源端找到合適網(wǎng)絡(luò)路徑送達(dá)目標(biāo)端。目錄Contents了解網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議了解網(wǎng)絡(luò)層的主要功能學(xué)習(xí)目標(biāo)1數(shù)據(jù)包分組與封裝2路由與轉(zhuǎn)發(fā)3擁塞控制4異種網(wǎng)絡(luò)的互連1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡(luò)層4.傳輸層5.會(huì)話層6.表示層7.應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層的位置1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層OSI參考模型IP協(xié)議ICMPIGMPARPRARPTCP/IP協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層主要協(xié)議4

數(shù)據(jù)包分組與封裝路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主機(jī)A主機(jī)B1234傳輸層數(shù)據(jù)分組交換是以分組為單位的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式,將長(zhǎng)的報(bào)文分割成若干短的分組進(jìn)行多次傳輸。由于分組長(zhǎng)度小,大大提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度;各分組可以在不同傳輸路徑上同時(shí)被發(fā)送,降低了總體的傳輸時(shí)間;當(dāng)傳輸出錯(cuò)時(shí),只需重傳出錯(cuò)的分組,而不必重傳整個(gè)報(bào)文,提高了效率。路由與轉(zhuǎn)發(fā)主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D1.主機(jī)B2.主機(jī)D3.主機(jī)C路由轉(zhuǎn)發(fā):源與目的主機(jī)之間可能存在多條相通的路徑,網(wǎng)絡(luò)層選擇一條“最佳”路徑完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。擁塞控制擁塞控制:合理分配數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑,提高轉(zhuǎn)發(fā)效率。路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主機(jī)A主機(jī)B1234阻塞當(dāng)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí),及時(shí)更換傳輸路徑;異種網(wǎng)絡(luò)的互連異種網(wǎng)絡(luò)的互連:當(dāng)源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)不屬于同一種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型時(shí),為了解決不同網(wǎng)絡(luò)在尋址、分組大小、協(xié)議等方面的差異,要求在不同種類(lèi)網(wǎng)絡(luò)交界處的路由器能夠?qū)Ψ纸M進(jìn)行處理,使得分組能夠在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸。路由器網(wǎng)絡(luò)A……網(wǎng)絡(luò)B……不同的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型對(duì)分組大小要求不一樣,需要重新分組以太網(wǎng)ATM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)類(lèi)型N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents了解網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)類(lèi)型了解數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路的區(qū)別學(xué)習(xí)目標(biāo)1數(shù)據(jù)報(bào)方式2虛電路方式3數(shù)據(jù)包與虛電路比較以Internet為代表的陣營(yíng)認(rèn)為:網(wǎng)絡(luò)中傳送的每個(gè)分組需要攜帶完整的目標(biāo)地址,分組的排序及流控制需要終端來(lái)解決路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主機(jī)A主機(jī)B1234數(shù)據(jù)報(bào)方式每個(gè)分組都有目標(biāo)地址Internet網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報(bào)的轉(zhuǎn)發(fā)以電話公司為代表的陣營(yíng)認(rèn)為:通信子網(wǎng)應(yīng)該提供可靠的、面向連接的服務(wù)。通信的兩端需要建立一條邏輯鏈路(不是物理鏈路),以保證傳輸?shù)馁|(zhì)量。虛電路方式ATM網(wǎng)絡(luò)路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主機(jī)A主機(jī)B1234虛電路數(shù)據(jù)包與虛電路比較數(shù)據(jù)報(bào)虛電路比較方面連接建立目的站地址傳輸路徑傳輸節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障分組順序流量平衡不需要建立邏輯鏈路需要建立邏輯鏈路每個(gè)分組需要完整源和目的地址每個(gè)分組包含相同的虛電路號(hào)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況選擇不同路徑傳輸每個(gè)分組包含相同的虛電路號(hào)可能丟失分組,路由會(huì)發(fā)生變化整個(gè)虛電路不能工作不保證按發(fā)送順序到達(dá)目的主機(jī)分組按照發(fā)送順序到達(dá)目的主機(jī)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量改變傳輸路徑不能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量改變傳輸路徑網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系15

1.數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)同一局域網(wǎng)中利用MAC地址通信,網(wǎng)絡(luò)層利用IP地址實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)尋址。主機(jī)A主機(jī)C主機(jī)B交換機(jī)A主機(jī)D路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E局域網(wǎng)通信利用MAC地址互聯(lián)網(wǎng)上利用IP地址進(jìn)行尋址節(jié)點(diǎn)間通信利用MAC地址16

2.網(wǎng)絡(luò)層要解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問(wèn)題,按照不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的格式完成數(shù)據(jù)的重新封裝,

數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)的是保證兩端鏈路的連通性,可以說(shuō)數(shù)據(jù)鏈路層不能分辨異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)系主機(jī)A主機(jī)B路由器A路由器B路由器C以太網(wǎng)IP-VPNATM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)交通工具行程表數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)區(qū)間的通信網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題,并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)給目的端2.地址解析協(xié)議ARPN網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents掌握ARP協(xié)議的作用掌握ARP的工作原理掌握ARP的應(yīng)用方式學(xué)習(xí)目標(biāo)1ARP協(xié)議的作用2ARP工作原理3ARP應(yīng)用方式1.ARP協(xié)議的作用ARP協(xié)議的基本功能就是通過(guò)目標(biāo)設(shè)備的IP地址,查詢目標(biāo)設(shè)備的MAC地址,以保證通信的順利進(jìn)行。交換機(jī)局域網(wǎng)內(nèi)利用MAC進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)中一個(gè)主機(jī)和另一個(gè)主機(jī)進(jìn)行直接通信,必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。利用ARP–a命令查看主機(jī)中MAC地址信息C:\>arp-a接口:192.168.212.111---0xbInternet地址物理地址類(lèi)型

192.168.212.100-00-5e-00-01-fb動(dòng)態(tài)

192.168.212.200-1c-25-dc-2e-61動(dòng)態(tài)

192.168.212.300-16-36-bc-8a-76動(dòng)態(tài)

192.168.212.4ec-a8-6b-8a-1c-ab動(dòng)態(tài)

192.168.212.8d4-3d-7e-d0-e6-63動(dòng)態(tài)

192.168.212.900-21-97-c2-51-b9動(dòng)態(tài)路由器各網(wǎng)絡(luò)間利用IP地址進(jìn)行尋址轉(zhuǎn)發(fā)2.ARP工作原理ARP是借助ARP請(qǐng)求與ARP響應(yīng)兩種類(lèi)型的包確定MAC地址的IP:172.16.1.1IP:172.16.1.2IP:172.16.1.3主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C希望與主機(jī)B進(jìn)行通信A發(fā)送ARP廣播包詢問(wèn)B的MAC地址C收到后丟棄此包B收到后將主機(jī)A的MAC地址收藏,并給回應(yīng)告訴A,自己的MAC地址交換機(jī)廣播該ARP數(shù)據(jù)包交換機(jī)C:\>arp-a接口:192.168.212.111---0xbInternet地址物理地址類(lèi)型

192.168.212.100-00-5e-00-01-fb動(dòng)態(tài)

192.168.212.200-1c-25-dc-2e-61動(dòng)態(tài)

192.168.212.300-16-36-bc-8a-76動(dòng)態(tài)

172.16.1.2ec-a8-6b-8a-1c-ab動(dòng)態(tài)3.ARP應(yīng)用方式ARP地址查詢完成后,交換機(jī)將利用這一MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)IP:172.16.1.1IP:172.16.1.2IP:172.16.1.3主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C希望與主機(jī)B進(jìn)行通信在數(shù)據(jù)鏈路層封裝主機(jī)B的MACB收到后將主機(jī)A的MAC地址收藏,并給回應(yīng)告訴A,自己的MAC地址交換機(jī)利用MAC地址找到轉(zhuǎn)發(fā)端口交換機(jī)C:\>arp-a接口:192.168.212.111---0xbInternet地址物理地址類(lèi)型

192.168.212.100-00-5e-00-01-fb動(dòng)態(tài)

192.168.212.200-1c-25-dc-2e-61動(dòng)態(tài)

192.168.212.300-16-36-bc-8a-76動(dòng)態(tài)

172.16.1.200-00-36-00-00-01動(dòng)態(tài)ICMP協(xié)議N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents理解ICMP的作用了解ICMP報(bào)文格式及含義學(xué)習(xí)目標(biāo)1設(shè)計(jì)ICMP協(xié)議目的2ICMP主要功能3ICMP協(xié)議報(bào)文格式1.設(shè)計(jì)ICMP協(xié)議目的ICMP用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息,控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。1.網(wǎng)絡(luò)接口層2.網(wǎng)際層3.傳輸層4.應(yīng)用層IP面向無(wú)連接的不可靠盡力而為傳輸錯(cuò)誤是難免的是否順利到達(dá)目標(biāo)主機(jī),無(wú)法判斷ICMP2.ICMP主要功能可以獲得網(wǎng)絡(luò)是否正常、設(shè)置是否有誤以及設(shè)備有何異常等信息,從而便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的問(wèn)題診斷。錯(cuò)誤診斷查詢服務(wù)擁塞控制路徑控制ICMP發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)B路由器B發(fā)現(xiàn)沒(méi)有到達(dá)主機(jī)B的路由信息,因此丟棄該包。返回主機(jī)不可達(dá)的ICMP報(bào)文路由器A路由器BICMP數(shù)據(jù)包主機(jī)A主機(jī)BInternet3.ICMP協(xié)議報(bào)文格式ICMP消息分為兩類(lèi):一類(lèi)是ICMP差錯(cuò)控制報(bào)文,即通知出錯(cuò)原因的錯(cuò)誤消息,另一類(lèi)是ICMP詢問(wèn)報(bào)文,即用于診斷的查詢消息。ICMP報(bào)文種類(lèi)類(lèi)型內(nèi)

容差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文3目標(biāo)不可達(dá)4源點(diǎn)抑制5重定向或改變路由9路由器公告10路由器請(qǐng)求11超時(shí)ICMP主要消息類(lèi)型及現(xiàn)象分析N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents理解ICMP消息類(lèi)型了解ICMP消息應(yīng)用場(chǎng)景學(xué)習(xí)目標(biāo)1目標(biāo)不可達(dá)消息2超時(shí)的消息3重定向消息4回送消息1.目標(biāo)不可達(dá)網(wǎng)絡(luò)中,路由器無(wú)法將數(shù)據(jù)包發(fā)送給目的地址時(shí),會(huì)給發(fā)送端返回目標(biāo)不可達(dá)的消息,并在這個(gè)消息中顯示具體原因。發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)B路由器B發(fā)現(xiàn)沒(méi)有到達(dá)主機(jī)B的路由信息,因此丟棄該包。返回主機(jī)不可達(dá)的ICMP報(bào)文路由器A路由器BICMP數(shù)據(jù)包主機(jī)A主機(jī)BInternet錯(cuò)誤號(hào)ICMP不可達(dá)消息0目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)1目標(biāo)主機(jī)不可達(dá)2目標(biāo)協(xié)議不可達(dá))3目標(biāo)端口不可達(dá)6未知的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)7未知的目標(biāo)主機(jī)2.超時(shí)的消息IP包中有一個(gè)字段叫做TTL,它的值隨著每經(jīng)過(guò)1s就會(huì)減1,直到減到0時(shí)該IP包會(huì)被丟棄。路由器A路由器B路由器C路由器D主機(jī)A主機(jī)B路由表出現(xiàn)異常,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)環(huán)路,當(dāng)TTL降到0時(shí),路由器返回超時(shí)的ICMP報(bào)文C:\Users\jier>ping210.29.224.21正在Ping210.29.224.21具有32字節(jié)的數(shù)據(jù):來(lái)自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時(shí)間=20msTTL=48來(lái)自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時(shí)間=14msTTL=48來(lái)自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時(shí)間=18msTTL=48來(lái)自210.29.224.21的回復(fù):字節(jié)=32時(shí)間=27msTTL=48C:\Users\jier>ping210.29.224.22正在Ping210.29.224.22具有32字節(jié)的數(shù)據(jù):請(qǐng)求超時(shí)。請(qǐng)求超時(shí)。請(qǐng)求超時(shí)。請(qǐng)求超時(shí)。3.重定向消息路由器一旦檢測(cè)到某IP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)非優(yōu)路徑傳輸,將向主機(jī)發(fā)送一個(gè)路由重定向報(bào)文,通知主機(jī)去往目的主機(jī)的最優(yōu)路徑希望與主機(jī)B通信主機(jī)A主機(jī)B路由器A路由器B交換機(jī)首先發(fā)給了路由器A重定向后發(fā)給路由器BICMP重定向報(bào)文4.回送消息用于進(jìn)行通信的主機(jī)或路由器之間,用于測(cè)試路由器和目的主機(jī)的可達(dá)性。主機(jī)B可以到達(dá)嗎可以,我在這里路由器A路由器B主機(jī)A主機(jī)BICMP回送請(qǐng)求消息ICMP回送應(yīng)答消息Ping3.IP地址基礎(chǔ)知識(shí)N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)IP地址基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)層主要利用IP地址完成路由尋址功能。目錄Contents掌握IP地址的結(jié)構(gòu)掌握子網(wǎng)掩碼的作用掌握網(wǎng)關(guān)的作用學(xué)習(xí)目標(biāo)1什么是IP地址2子網(wǎng)掩碼的作用3網(wǎng)關(guān)的作用1.什么是IP地址36

IP地址是主機(jī)在Internet上的一個(gè)全世界范圍內(nèi)唯一32位標(biāo)識(shí)符IP地址:100.1.0.1點(diǎn)分十進(jìn)制:用4個(gè)十進(jìn)制數(shù)表示,中間用圓點(diǎn)隔開(kāi)100.29.0.201100100000111010000000000000010888832位+++二進(jìn)制:思考:計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制,為什么用十進(jìn)制表示IP地址呢?2.IP地址結(jié)構(gòu)100.29.0.20517–83808237網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)區(qū)號(hào)電話號(hào)Internet網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3主機(jī)1主機(jī)2主機(jī)3互聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)思考:如何確定網(wǎng)絡(luò)號(hào)呢3.子網(wǎng)掩碼的作用子網(wǎng)掩碼通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)號(hào)所占二進(jìn)制位置為1,主機(jī)號(hào)所占二進(jìn)制位置為0,然后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制計(jì)算得來(lái)的。用來(lái)確定IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。Netmask100.29.0.2網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)0110010000011101000000000000001011111111111111110000000000000000255.255.0.0表示方法:100.29.0.0

/16前綴表示法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)號(hào)方法:IP地址與子網(wǎng)掩碼與運(yùn)算011001000001110100000000000000101111111111111111000000000000000001100100000111010000000000000000100.29.0.03.子網(wǎng)掩碼的作用應(yīng)用舉例:本網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào):192.168.1.0192.168.1.2192.168.1.3本網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào):192.168.2.0本網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào):192.168.3.0192.168.2.2192.168.2.3192.168.3.2192.168.3.3路由器A路由器B路由器C路由器D目的地址:192.168.3.3目的地址:192.168.3.3取出目的地址使用設(shè)定的子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼:255.255.255.0&網(wǎng)絡(luò)號(hào):192.168.3.0主機(jī)A4.網(wǎng)關(guān)的作用網(wǎng)關(guān)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的出口就稱(chēng)為網(wǎng)關(guān)。當(dāng)一個(gè)主機(jī)要將數(shù)據(jù)發(fā)送給其他網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)時(shí),通常首先將數(shù)據(jù)發(fā)往網(wǎng)關(guān)。Gateway路由器網(wǎng)絡(luò)A……InternetF0F1F0:192.168.0.1分類(lèi)的IP地址N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents掌握IP地址的分類(lèi)掌握每類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)位數(shù)掌握每類(lèi)網(wǎng)絡(luò)包含主機(jī)數(shù)量學(xué)習(xí)目標(biāo)1具體分類(lèi)方式2每類(lèi)網(wǎng)絡(luò)所包含主機(jī)數(shù)量1.具體分類(lèi)方式43

A類(lèi)B類(lèi)C類(lèi)D類(lèi)E類(lèi)字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)40網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)10網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)110網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)1110多播地址1111預(yù)留第一字節(jié)范圍000000000111111110000000101111111100000011011111111000001110111111100000111011110~127128~191192~223224~239240~255ABC三類(lèi)為常用地址D類(lèi)為多播地址保留為實(shí)驗(yàn)科研用192.168.1.1C類(lèi)2.每類(lèi)網(wǎng)絡(luò)所包含主機(jī)數(shù)量44

2.每類(lèi)網(wǎng)絡(luò)所包含主機(jī)數(shù)量45

IP地址類(lèi)別網(wǎng)絡(luò)地址長(zhǎng)度子網(wǎng)掩碼包含主機(jī)數(shù)量A類(lèi)B類(lèi)C類(lèi)8位255.0.0.0224-2=1677721416位255.255.0.0216-2=6553424位255.255.255.028-2=25411111111000000000000000000000000255.0.0.03.無(wú)分類(lèi)地址CIDR46

IP分類(lèi)存在許多缺點(diǎn):A、B、C類(lèi)有個(gè)尷尬的處境,就是不能很好的與現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)匹配

C類(lèi)地址能包含的最大主機(jī)數(shù)量實(shí)在太少了,只有254個(gè),估計(jì)一個(gè)網(wǎng)吧都不夠用

而B(niǎo)類(lèi)地址能包含的最大主機(jī)數(shù)量又太多了,6萬(wàn)多臺(tái)機(jī)器放在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下面,一般的企業(yè)達(dá)不到這個(gè)規(guī)模,閑著的地址就是浪費(fèi)所以后面提出了無(wú)分類(lèi)地址的方案這種方式不再有分類(lèi)地址的概念,32比特的IP地址被劃分為兩部分,前面是網(wǎng)絡(luò)號(hào),后面是主機(jī)號(hào)。3.無(wú)分類(lèi)地址CIDR47

怎么劃分網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)的呢?表示形式a.b.c.d/x,其中/x表示前x位屬于網(wǎng)絡(luò)號(hào),x的范圍是0~32,這就使得IP地址更加具有靈活性比如10.100.122.2/24,這種地址表示形式就是CIDR,/24表示前24位是網(wǎng)絡(luò)號(hào),剩余的8位是主機(jī)號(hào)3.無(wú)分類(lèi)地址CIDR48

全局地址與私有地址N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents了解全局地址的含義掌握私有地址的使用方式掌握私有地址的范圍學(xué)習(xí)目標(biāo)1全局地址的使用2私有地址的使用3私有地址的范圍1.全局地址的使用51

全局地址也就是可以在公網(wǎng)上(Internet)使用的地址,必須是唯一的。路由器A路由器C路由器BInternet10.1.0.0/810.1.1.0/810.1.2.0/810.1.4.0/810.1.5.0/810.1.5.0/8邊界路由器私有地址全局地址1.全局地址的使用52

目的地址:112.16.1.2主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C11.0.0.2112.16.1.2112.16.1.2路由器A發(fā)給誰(shuí)呢?全局地址也就是可以在公網(wǎng)上(Internet)使用的地址,必須是唯一的。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及,IP地址不足的問(wèn)題日趨顯著。2.私有地址的使用53

私有地址暫時(shí)解決了地址短缺問(wèn)題,它可以在不同的局域網(wǎng)中重復(fù)使用。主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D主機(jī)E172.16.1.2172.16.1.3172.16.1.2172.16.1.3路由器A路由器B路由器C11.0.0.222.1.1.133.1.1.1公網(wǎng)中使用全局地址私網(wǎng)內(nèi)使用私有地址通過(guò)NAT轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址全局IP地址要在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)保持唯一性,但私有地址不需要,只要在同一個(gè)私網(wǎng)中保證唯一即可。3.私有地址的范圍54

私有地址包含了A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)三類(lèi)地址空間中的3個(gè)小部分IP地址類(lèi)別私有地址范圍A類(lèi)10.0.0.0~10.255.255.255B類(lèi)172.16.0.0~172.31.255.255C類(lèi)192.168.0.0~192.168.255.255舉例:以下哪些地址屬于私有地址?10.1.1.1172.32.1.2192.168.1.2192.168.100.1精品在線開(kāi)放課程子網(wǎng)劃分N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents了解子網(wǎng)劃分的原因掌握子網(wǎng)劃分的方法學(xué)習(xí)目標(biāo)1為什么要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)2子網(wǎng)劃分的方法3子網(wǎng)劃分舉例1.為什么要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)57

ABC網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)8位24位16位16位24位8位主機(jī)號(hào)主機(jī)號(hào)主機(jī)號(hào)03方便網(wǎng)絡(luò)管理和故障診斷02增強(qiáng)系統(tǒng)安全性01有效利用IP地址,改進(jìn)系統(tǒng)性能子網(wǎng)劃分原因2ABC三類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)數(shù)1167772146553458

2.子網(wǎng)劃分的方法借位:從主機(jī)最高位開(kāi)始借位變?yōu)樾碌淖泳W(wǎng)位,剩余部分仍為主機(jī)位,使IP地址的格式變?yōu)椋?6位16位B類(lèi)IP地址劃分子網(wǎng)16位m位n位+=16位主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)子網(wǎng)號(hào)主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)16位m位+59

2.子網(wǎng)劃分的方法

按照網(wǎng)絡(luò)數(shù)量劃分1公式:2n≥N

N代表網(wǎng)絡(luò)數(shù)量

n代表子網(wǎng)位數(shù)110000001010100000000001舉例:原有網(wǎng)絡(luò)號(hào)192.168.1.0/24,劃分成2個(gè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)22n≥2n=1000000000000000000000000192.168.1.192.168.1.0/25網(wǎng)絡(luò)110000000192.168.1.192.168.1.128/25網(wǎng)絡(luò)260

2.子網(wǎng)劃分的方法按照主機(jī)數(shù)量劃分2公式:2n-2≥N

N代表主機(jī)數(shù)量

n代表主機(jī)所占位數(shù)-2是指減掉主機(jī)位全0和全1的兩種情況110000001010100000000001舉例:原有網(wǎng)絡(luò)號(hào)192.168.1.0/24,其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含100臺(tái)主機(jī)2n-2≥100n=7000000000000000000000000192.168.1.192.168.1.0/2510000000192.168.1.192.168.1.128/25100臺(tái)主機(jī)等長(zhǎng)掩碼子網(wǎng)劃分舉例N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)62

等長(zhǎng)掩碼子網(wǎng)劃分舉例實(shí)驗(yàn)室1:50臺(tái)實(shí)驗(yàn)室2:62臺(tái)實(shí)驗(yàn)室3:48臺(tái)舉例:假設(shè)一個(gè)學(xué)校的計(jì)算機(jī)系,新建了三個(gè)實(shí)驗(yàn)室,主機(jī)數(shù)量分別是62臺(tái)、48臺(tái)、50臺(tái)?,F(xiàn)給一C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.0/24,請(qǐng)將其進(jìn)行子網(wǎng)劃分,分配給這三個(gè)實(shí)驗(yàn)室使用按照網(wǎng)絡(luò)數(shù)量劃分1按照主機(jī)數(shù)量劃分200000000192.168.1.2n≥3n=201000000192.168.1.10000000192.168.1.11000000192.168.1.192.168.1.0/26192.168.1.64/26192.168.1.128/26192.168.1.192/26實(shí)驗(yàn)室1實(shí)驗(yàn)室2實(shí)驗(yàn)室32n-2≥62n=600000000192.168.1.2.CIDR路由聚合方法由于使用了VLSM無(wú)形中增加了路由條目,降低了通信效率,因此利用CIDR可以將若干個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)合并成一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)無(wú)類(lèi)域間路由(CIDR):路由器A路由器C路由器BInternet200.1.0.0/24200.1.1.0/24200.1.2.0/24200.1.3.0/24200.1.4.0/24200.1.5.0/24邊界路由器11001000000000010000000000000000110010000000000100000001000000001100100000000001000000100000000011001000000000010000001100000000110010000000000100000100000000001100100000000001000001010000000011001000000000010000000000000000網(wǎng)絡(luò)1:網(wǎng)絡(luò)2:網(wǎng)絡(luò)3:網(wǎng)絡(luò)4:網(wǎng)絡(luò)5:網(wǎng)絡(luò)6:匯聚后的超網(wǎng)地址200.1.0.0/21IP協(xié)議特點(diǎn)N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)IP協(xié)議特點(diǎn)IP協(xié)議是TCP/IP網(wǎng)際層的核心協(xié)議,也是整個(gè)TCP/IP模型中的核心協(xié)議之一。路由器A路由器B路由器C路由器D路由器E主機(jī)A主機(jī)B1234丟失數(shù)據(jù)包可能選擇不同路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包未按序到達(dá)面向無(wú)連接的傳輸服務(wù)1不可靠的數(shù)據(jù)投遞服務(wù)2盡最大努力投遞服務(wù)3IPv4報(bào)文格式N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)01000100010101010101001001001000110……IPv4報(bào)文格式IPv4報(bào)文格式目錄Contents理解IP報(bào)文格式理解IP報(bào)文各字段含義學(xué)習(xí)目標(biāo)1IPv4報(bào)文格式2IPv4報(bào)文各字段含義3IPv4報(bào)文應(yīng)用方式版本(4)版本(version)1表示該數(shù)據(jù)報(bào)所使用的IP協(xié)議版本號(hào)0100IPv40110IPv6頭長(zhǎng)度(4)頭長(zhǎng)度(IHL)2指明“報(bào)頭區(qū)”的長(zhǎng)度單位是32bits如:01117報(bào)頭區(qū)長(zhǎng)度為:7*32bits=224bits=28Bytes服務(wù)類(lèi)型(TOS)3區(qū)分不同的服務(wù)種類(lèi),對(duì)傳輸速度及可靠性等方面加以控制TOS(8)優(yōu)先級(jí)可靠性吞吐量延遲總長(zhǎng)度(TotalLength)4定義了報(bào)文總長(zhǎng),包含首部和數(shù)據(jù),單位為字節(jié)??傞L(zhǎng)度(16)20~65,535標(biāo)識(shí)符(Identification)5讓目標(biāo)主機(jī)確定一個(gè)新到達(dá)的分段屬于哪一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。同一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的所有分段包含相同的Identification值標(biāo)識(shí)(16)標(biāo)志位(Flags)6用于控制和識(shí)別分片。標(biāo)志(3)0DFMFDF=0時(shí)才允許分片MF為1表示后面還有分片MF為0表示最后一個(gè)分片片偏移(FragmentOffset)7指明了每個(gè)分片相對(duì)于原始報(bào)文開(kāi)頭的偏移量,以8字節(jié)作單位片偏移(13)分片1分片2分片3存活時(shí)間(TTL)8避免報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中永遠(yuǎn)存在。TTL(8)最大的生存期為255秒?yún)f(xié)議(Protocol)9定義了該報(bào)文數(shù)據(jù)區(qū)使用的協(xié)議協(xié)議(8)協(xié)議字段值協(xié)議類(lèi)型1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF校驗(yàn)和(HeaderChecksum)10只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)的首部部分(報(bào)頭區(qū)),不包括數(shù)據(jù)部分(數(shù)據(jù)區(qū))校驗(yàn)和(16)數(shù)據(jù)區(qū)的錯(cuò)誤留待上層協(xié)議處理源、目的IP地址11源IP地址是報(bào)文的發(fā)送端的地址,

目的IP地址是報(bào)文接收端的地址。源IP地址(32)目的IP地址(32)源IP發(fā)送端接收端目的IP源、目的IP地址12選項(xiàng)字段用來(lái)支持排錯(cuò)、測(cè)量以及安全等措施,內(nèi)容很豐富。選項(xiàng)(0or32ifany)數(shù)據(jù)(Data)13數(shù)據(jù)字段內(nèi)容是上層所封裝的完整數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)4.MAC地址N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents理解MAC地址基礎(chǔ)知識(shí)掌握MAC地址的結(jié)構(gòu)掌握MAC地址傳輸方式學(xué)習(xí)目標(biāo)1MAC地址基礎(chǔ)知識(shí)2MAC地址結(jié)構(gòu)3MAC地址傳輸方式MAC地址概述數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路子層(LLC)和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層(MAC),其中MAC的一個(gè)重要功能就是完成局域網(wǎng)中的物理尋址。局域網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)之間的通信主要是通過(guò)MAC地址完成尋址的。MAC地址又稱(chēng)為物理地址或硬件地址,在以太網(wǎng)中,MAC地址又稱(chēng)以太網(wǎng)地址。網(wǎng)卡的MAC地址一般會(huì)被燒入到ROM中,因此,理論上講任何一個(gè)網(wǎng)卡的MAC地址都是唯一的,在全世界都不會(huì)有重復(fù)。局域網(wǎng)中MAC地址使用方式MAC地址:28-29-02-11-11-01主機(jī)AMAC地址:28-29-02-11-33-03主機(jī)CMAC地址:28-29-02-11-22-02主機(jī)BMAC地址:28-29-02-11-44-04主機(jī)D

注:在總線或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中,主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)給主機(jī)C,網(wǎng)絡(luò)中所有主機(jī)都將會(huì)收到數(shù)據(jù),然后根據(jù)自己MAC與數(shù)據(jù)包中的目的MAC進(jìn)行匹配,如果匹配上就接收,匹配不上就丟棄。數(shù)據(jù)幀希望到主機(jī)C,目的MAC為28-29-02-11-33-03丟棄該幀丟棄該幀接收該幀局域網(wǎng)中MAC地址使用方式MAC地址:28-29-02-11-11-01MAC地址:28-29-02-11-33-03主機(jī)BMAC地址:28-29-02-11-44-04主機(jī)D

主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C交換機(jī)工作原理在交換機(jī)中,維護(hù)著一張MAC地址表,表中存放著主機(jī)的MAC地址與交換機(jī)端口的映射關(guān)系。交換機(jī)可以通過(guò)識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息,然后根據(jù)MAC地址查詢MAC地址表進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。例題:分析主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程。MAC:000A-1200-1111MAC:000A-1200-2222MAC:000A-1200-4444MAC:000A-1200-3333E1E2E3E4交換機(jī)主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)D主機(jī)C地址表端口物理地址E1000A-1200-1111E2000A-1200-2222…………集線器和交換機(jī)MAC地址結(jié)構(gòu)MAC地址長(zhǎng)度為48位,即6個(gè)字節(jié),通常表示為12個(gè)16進(jìn)制數(shù)。如:28-29-02-D1-2A-19,MAC地址格式:MM:MM:MM:SS:SS:SS或者M(jìn)M-MM-MM-SS-SS-SS123242548組織唯一標(biāo)識(shí)符廠商對(duì)網(wǎng)卡的唯一編碼第1位:?jiǎn)尾サ刂罚?)/多播地址(1)第2位:全局地址(0)/本地地址(1)第3~24位:組織唯一標(biāo)識(shí)符第25~48位:廠商對(duì)網(wǎng)卡的唯一編碼MAC地址共有3類(lèi):?jiǎn)尾?、多播和組播。在單播地址中,第1位為0;在多播地址中,第1位為1;而廣播地址則是48個(gè)1。MAC地址傳輸方式01:02:XX:XX:XX:XX傳輸方式十六進(jìn)制MAC地址用二進(jìn)制表示10000000000000010000000100000010……網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的比特序列MAC地址在傳輸時(shí)是逐字節(jié)從左到右發(fā)送的,但是對(duì)于每一個(gè)字節(jié)來(lái)說(shuō),最先發(fā)送的是最低位,最后發(fā)送的是最高位5.IPv6協(xié)議N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents了解IPv6出現(xiàn)背景了解IPv6協(xié)議特點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1IPv6出現(xiàn)的背景2IPv6的特點(diǎn)1.IPv6出現(xiàn)的背景IPv4地址出現(xiàn)短缺IPv4電信網(wǎng)絡(luò)電視網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)03NAT02CIDR01子網(wǎng)劃分IPv62.IPv6的特點(diǎn)1巨大的地址空間IPv6的地址長(zhǎng)度為128位3支持即插即用功能沒(méi)有DHCP服務(wù)器也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分配IP地址5多播、MobileIP成為擴(kuò)展功能2性能提升簡(jiǎn)化首部結(jié)構(gòu),減輕路由器負(fù)荷4采用認(rèn)證與加密功能集成了IPSec用于網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密IPv6協(xié)議報(bào)文格式N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents理解IPv6報(bào)文格式理解IPv6報(bào)文各字段含義學(xué)習(xí)目標(biāo)1IPv6報(bào)文格式2IPv6報(bào)文各字段含義版本(4)版本(version)1表示該數(shù)據(jù)報(bào)所使用的IP協(xié)議版本號(hào)0110IPv6流量類(lèi)別2長(zhǎng)度為8位相當(dāng)于IPv4中的TOS主要用以標(biāo)識(shí)IPv6分組的類(lèi)別和優(yōu)先級(jí)流量類(lèi)別(8)流標(biāo)簽3流:?jiǎn)尾セ蚪M播分組流標(biāo)簽(20)屬于同一個(gè)流的數(shù)據(jù)分組都具有相同的流標(biāo)簽有效載荷長(zhǎng)度4長(zhǎng)度為16位,表示IPv6數(shù)據(jù)報(bào)除基本頭部以外的字節(jié)數(shù)。最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)的有效載荷,如果超過(guò)這個(gè)值,該字段會(huì)置零。有效載荷長(zhǎng)度(16)下一個(gè)首部5相當(dāng)于IPv4中的協(xié)議字段或可選字段表示后面第一個(gè)擴(kuò)展首部的協(xié)議類(lèi)型下一個(gè)首部(8)跳數(shù)限制6相當(dāng)于IPv4中的生存時(shí)間跳數(shù)限制(8)分組每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器,該字段值遞減1。當(dāng)跳限制降為0時(shí),分組將會(huì)被丟棄。源地址與目的地址7長(zhǎng)度為128位,用以標(biāo)識(shí)發(fā)送分組的源主機(jī)和接收分組的目標(biāo)主機(jī)的IPv6地址。IPv6源地址(128)IPv6目的地址(128)IPv6擴(kuò)展首部8IPv6首部中沒(méi)有標(biāo)識(shí)以及標(biāo)記字段,在需要對(duì)IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分片時(shí),就可以使用擴(kuò)展首部IPv6擴(kuò)展首部下一個(gè)首部擴(kuò)展首部長(zhǎng)度……下一個(gè)協(xié)議類(lèi)型IPv6首部擴(kuò)展首部1擴(kuò)展首部2擴(kuò)展首部n載荷數(shù)據(jù)……IPv6上層首部與數(shù)據(jù)9IPv6上層首部與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字段內(nèi)容是上層所封裝的完整數(shù)據(jù)。IPv6地址N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents掌握IPv6地址表示方法理解IPv6地址分類(lèi)學(xué)習(xí)目標(biāo)1IPV6地址表示方法2IPV6地址分類(lèi)3IPV6特殊地址1.IPV6地址表示方法2.冒號(hào)分十六進(jìn)制:16位一組,用十六進(jìn)制表示,中間用冒號(hào)隔開(kāi)1.IPv6地址共128位108A:0:0:0:8:800:200C:417A包含長(zhǎng)串0位的地址1108A:0:0:0:8:800:200C:417A108A::8:800:200C:417AIPv4和IPv6混合表示2108A:0:0:8:0:0:0:417A108A::8:0:0:0:417A108A:0:0:8::417A108A::8::417A×√√x:x:x:x:x:x:D.D.D.D0:0:0:0:0:0:123.1.68.3::123.1.68.3URL表示方法3URL格式表示為:

::13.1.68.3全局單播地址1它是互聯(lián)網(wǎng)中唯一的一個(gè)地址,不需要正式分配IP地址。全局路由前綴子網(wǎng)ID接口ID48位64位16位廣域網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)接口標(biāo)識(shí)符網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)接口ID可以由設(shè)備隨機(jī)生成或手動(dòng)配置。唯一本地地址2不與互聯(lián)網(wǎng)直接接入的私有網(wǎng)絡(luò),可以使用區(qū)域唯一本地地址。1111110L全局ID子網(wǎng)ID接口ID7位64位40位1位16位唯一本地地址固定前綴為FC00::/7,即前7位為"1111110"L表示地址的范圍,取值為1表示本地范圍,0則保留全局ID全球唯一前綴子網(wǎng)ID在劃分子網(wǎng)時(shí)使用鏈路本地地址3在同一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行通信時(shí),可以使用鏈路本地地址。11111110100接口ID10位64位54位鏈路本地地址使用特定的前綴FE80::/64,接口ID為地址的低64位在IPv6鄰居節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議中廣泛使用了該地址,如鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議等。使用方式比較4Internet(基于全局單播地址通信)基于鏈路本地單播地址進(jìn)行通信基于區(qū)域唯一單播地址進(jìn)行通信基于全局單播地址通信同一單位內(nèi)可以基于區(qū)域唯一本地地址進(jìn)行通信單位A任播地址022.IPV6地址分類(lèi)1.用來(lái)標(biāo)識(shí)一組接口(通常這組接口屬于不同的節(jié)點(diǎn)),類(lèi)似于IPv4的組播地址。2.任播會(huì)有一組接收節(jié)點(diǎn)的地址欄表,只會(huì)發(fā)送給距離最近或發(fā)送成本最低的其中一個(gè)接收地址多播地址032.IPV6地址分類(lèi)1.多播地址也稱(chēng)組播地址,用來(lái)標(biāo)識(shí)一組接口2.

IPv6中沒(méi)有廣播地址,廣播地址的功能通過(guò)組播地址來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.IPV6特殊地址類(lèi)型二進(jìn)制表示方式十六進(jìn)制表示方式未定義0000……0000(128位)::/128環(huán)回地址0000……0001(128位)::1/128唯一本地地址1111110FCOO::/7鏈路本地地址1111111010FE80::/10多播地址11111111FFOO::/8IPv4到IPv6過(guò)渡技術(shù)N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents了解IPv4到IPv6過(guò)渡技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1雙協(xié)議棧2隧道技術(shù)3協(xié)議轉(zhuǎn)換1.雙協(xié)議棧雙協(xié)議棧是一種最直接的過(guò)渡機(jī)制。該機(jī)制在主機(jī)或路由器上同時(shí)實(shí)現(xiàn)IPv4和IPv6兩種協(xié)議,由此在通過(guò)IPv4協(xié)議與現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡(luò)通信的同時(shí),可以通過(guò)IPv6協(xié)議與新建的IPv6網(wǎng)絡(luò)通信。原有應(yīng)用TCPTCPIPv4IPv6網(wǎng)絡(luò)接口層新應(yīng)用TCPTCPIPv4IPv6網(wǎng)絡(luò)接口層雙協(xié)議棧由于需要同時(shí)支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議2.隧道技術(shù)保證IPv6報(bào)文能夠從一個(gè)IPv6網(wǎng)絡(luò)出發(fā),穿過(guò)IPv4互聯(lián)網(wǎng),到達(dá)目的端的IPv6網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)TCP首部IPv6首部IP首部IPv6網(wǎng)絡(luò)AIPv4網(wǎng)絡(luò)BIPv6網(wǎng)絡(luò)CIPv6OverIPv4隧道通過(guò)隧道封裝的IPv6首部3.協(xié)議轉(zhuǎn)換協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)就是一種利用協(xié)議轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)純IPv6網(wǎng)絡(luò)和純IPv4網(wǎng)絡(luò)之間互通的方法。IPv4IPv6主機(jī)A主機(jī)B路由器NAT-PT網(wǎng)關(guān)IPv4數(shù)據(jù)IPv4首部IPv6數(shù)據(jù)IPv6首部6.什么是路由N網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)目錄Contents了解路由的作用了解路由表中包含的信息理解路由轉(zhuǎn)發(fā)方式學(xué)習(xí)目標(biāo)1路由的含義2路由表的作用3路由轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程1.路由的含義路由是指數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)路徑選擇的過(guò)程。我想去主機(jī)A那里應(yīng)該往哪里發(fā)送呢根據(jù)路由信息將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的端路由器??網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2一個(gè)數(shù)據(jù)包之所以能夠到達(dá)目標(biāo)地址,全靠路由控制,它主要根據(jù)數(shù)據(jù)包中的目的IP地址進(jìn)行尋址。126

2.路由表的作用路由器電話簿張三83987654李四83456789王

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