實(shí)驗(yàn)2子網(wǎng)劃分設(shè)計實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、湖南科技學(xué)院計算機(jī)與信息科學(xué)系實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)名稱：子網(wǎng)劃分與設(shè)計 實(shí)驗(yàn)課程：一實(shí)驗(yàn)類別： 一 主講教師:張彬?qū)嶒?yàn)室：司新網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室20年3月一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆兆泳W(wǎng)劃分的方法和子網(wǎng)掩碼的設(shè)置.理解IP協(xié)議與MAC地址的關(guān)系.根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)需求設(shè)計合理的子網(wǎng)劃分方案二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境共5組，每組8臺雙網(wǎng)卡PC機(jī)，4臺路由器，2臺二層交換機(jī)，2臺三層交換機(jī)三、實(shí)驗(yàn)原理隨著互連網(wǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，原先的IPv4的弊端也逐漸暴露出來，即網(wǎng)絡(luò)號占位太多，而主機(jī)號位太少，所以其能提供的主機(jī)地址也越來越稀缺，目前除了使用NAT在企業(yè)內(nèi)部利用保留地址自行分配以外，通常都對一個高類別的IP地址進(jìn)行再劃分，以形成多個子網(wǎng)，提

2、供給不同規(guī)模的用戶群使用。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生通過掌握子網(wǎng)劃分的方法和子網(wǎng)掩碼的設(shè)置的方法，具有根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)需求設(shè) 計合理的子網(wǎng)劃分方案的創(chuàng)新能力。1X為什么要劃分子網(wǎng)在20世紀(jì)70年代初期，建立I nternet的工程師們并未意識到計算機(jī)和通信在未來的迅猛發(fā) 展。局域 網(wǎng)和個人電腦的發(fā)明對未來的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了巨大的沖擊。開發(fā)者們依據(jù)他們當(dāng)時的環(huán)境，并根據(jù)那時對網(wǎng)絡(luò)的理解建立了邏輯地址分配策略。他們知道要有一個邏輯地址管理策略，并認(rèn)為32位的地址已足夠使用。為了給不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)提供必要的靈活性，IP地址的設(shè)計者將IP地址空間劃分為五個不同的地址類別，如下表所示，其中A, B,C三類最為常用：A 類 0

3、 127 08 位 24 位B 類 128- 19110 16 位 16位C 類 192223110 24位8位D 類 224- 2391110組播地址E 類 240- 255從當(dāng)時的情況來看，32位的地址空間確實(shí)足夠大，能夠提供232 （ 4,294,967,296,約為43億）個獨(dú)立的地址。這樣的地址空間在因特網(wǎng)早期看來幾乎是無限的，于是便將IP地址根據(jù)申請而按類別分配給某個組織或公司，而很少考慮是否真的需要這么多個地址空間，考慮沒有到IPv4地址空間最終會被用盡。但是在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，它們并不利于有效地分配有 限的地址空間。對于A、B類地址，很少有這么大規(guī)模的公司能夠使用，而C類地址所容

4、納的主機(jī)數(shù)又相對太少。所以有類別的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空間，不適用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。2、如何劃分子網(wǎng)為了提高IP地址的使用效率，引入了子網(wǎng)的概念。將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為子網(wǎng)：采用借位的方式，從主機(jī)位最高位開始借位變?yōu)樾碌淖泳W(wǎng)位，所剩余的部分則仍為主機(jī)位。這使得IP地址的結(jié)構(gòu)分為三級地址結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)位、子網(wǎng)位和主機(jī)位。這種層次結(jié)構(gòu)便于IP地址分配和管理。它的使用關(guān)鍵在于選擇合適的層次結(jié)構(gòu)-如何既能適應(yīng)各種現(xiàn)實(shí)的物理網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，又能充分地利用IP地址空間（即：從何處分隔子網(wǎng)號和主機(jī)號）。3、子網(wǎng)掩碼的作用簡單地來說，掩碼用于說明子網(wǎng)域在一個IP地址中的位置。子網(wǎng)掩碼主要用于說明如何進(jìn)行子網(wǎng)的劃分。

5、掩碼是由32位組成的，很像IP地址。對于三類IP地址來說，有一些自然的或缺省的固定掩碼。4、如何來確定子網(wǎng)地址如果此時有一個I P地址和子網(wǎng)掩碼，就能夠確定設(shè)備所在的子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼和IP地址一樣K ,/ IJ 3, j 二JZU 久,/二二口 P 1 H J 1 P /vj /二 ALrTJ ,n/J、 l-L npyjp 9 nuI H JL-q/L *17 ZXJ /J-L H J J o q、J J J 吧 y面非0部分為網(wǎng)絡(luò)號基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1:1 ）兩人一組，設(shè)置兩臺主機(jī)的IP地址與子網(wǎng)掩碼：A: 10.2.2.210. 2. 3.3 ）兩臺主機(jī)均不設(shè)置缺省網(wǎng)關(guān)。3）用arp-d命令清除兩臺

6、主機(jī)上的ARP表，然后在A與B上分另U用p i ng命令與對方通信，觀察并記錄結(jié)果，并分析原因。4）在兩臺PC上分別執(zhí)行arp-a命令，觀察并記錄結(jié)果，并分析原因。提示：由于主機(jī)將各自通信目標(biāo)的IP地址與自己的子網(wǎng)掩碼相”與“后，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)主機(jī)與自己均位于同一網(wǎng)段（1022.0），因此通過ARP協(xié)議獲得對方的MAC地址，從而實(shí)現(xiàn)在同一網(wǎng)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的雙向通信。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)2.1）將A的子網(wǎng)掩碼改為：，其他設(shè)置保持不變。2）在兩臺PC上分別執(zhí)行arp -d命令清除兩臺主機(jī)上的ARP表。然后在A上“ping”B，觀察并記錄結(jié)果。3）在兩臺PC上分別執(zhí)行arp -a命令，觀察并記錄結(jié)果，并分析原因。提示

7、：入將目標(biāo)設(shè)備的IP地址（10. 2. 3.3）和自己的子網(wǎng)掩碼0相“與“得，和自己不在同一網(wǎng)段（A所在網(wǎng)段為：）則A必須將該IP分組首先發(fā)向缺省網(wǎng)關(guān)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)3并分析原因。10. 2. 2.2）和自己的子網(wǎng)地址，并可以正確地向A1）按照實(shí)驗(yàn)2的配置，接著在B 上ping-A，觀察并記錄結(jié)果，2）在B上執(zhí)行arp -a命令，觀察并記錄結(jié)果，并分析原因。提示：B將目標(biāo)設(shè)備的IP地址（掩碼0相”與”，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)主機(jī)自己均位于同一網(wǎng)段（），因此，B通過ARP協(xié)議獲得A的MAC發(fā)送Echo Request報文。但由于A不能向B正確地發(fā)回Echo Reply報文，故B上顯示pi ngARP的請求與響應(yīng)在該

8、實(shí)驗(yàn)操作中，通過觀察A與B的ARP表的變化，可以驗(yàn)證：在一次四、設(shè)計實(shí)驗(yàn)要求：個小的公司中，目前有5個部門a至e,其中：a部門有10臺pc （host，主機(jī)），b部門2。臺，c部門3。臺，d部門15臺，e部門2 0臺，然后cio分配了一個總的網(wǎng)段192,給你，作為admin,你的任務(wù)是為每個部門劃分單獨(dú)的網(wǎng)段示范方案（實(shí)驗(yàn)步驟）：其中，是一個C類網(wǎng)段，24是表示子網(wǎng)掩碼中1的個數(shù)是 24個，這是的另外一種表示方法，每一個255表示一個二進(jìn)制的8個1 ,最后一個0表示二進(jìn)制的8個0,在計算機(jī)語言中以二進(jìn)制表示為00000000,0表示可容納的主機(jī)的個數(shù)。要劃分子網(wǎng)，必須制定每一個子網(wǎng)的掩碼規(guī)劃，

9、換句話說，就是要確定每一個子網(wǎng)能容納的最多的主機(jī)數(shù)，即。的個數(shù)，顯然，應(yīng)該以這幾個部門中擁有主機(jī)數(shù)量最多的為準(zhǔn)，在本例中，c部門有30臺主機(jī)，那么我們在操作中可以套用這樣一個經(jīng)典公式：2*-2 二 hosts 2An-2=30.n-5n代表掩碼中0的個數(shù)，5個零則意味著二進(jìn)制掩碼為，即十進(jìn)制的224,加上前面24個1, 1的總數(shù)為27個。該掩碼十進(jìn)制表示為：；確定掩碼規(guī)則以后，就要確認(rèn)每一個子網(wǎng)的具體地址段。我們從a部門開始，其余b- e部門的操作可參照進(jìn)行。第一步：確定a部門的網(wǎng)絡(luò)id網(wǎng)絡(luò)id,即本部門所在的網(wǎng)段，是由ip地址與掩碼作“與運(yùn)算”的結(jié)果?！芭c運(yùn)算”是一種邏輯算法，其規(guī)則是：1與

10、1為11與0的結(jié)果均為0o已知：當(dāng)前的ip地址的最后一位是0,二進(jìn)制表示為00000000;而我們已經(jīng)算出的掩碼的最后一位是224,二進(jìn)制表示為。I、面讓我們來做個與運(yùn)算。要江忘、，由丁丁電碼口的后五位刀 U，刀p么 甲土戚HLK有前三位參 加運(yùn)算，而后 五位僅僅列出，不參加運(yùn)算。0 0 0 0 0 0 0 0 I ALLFPJ -（十進(jìn)制：3 2）這樣就得到了 a部門的網(wǎng)絡(luò)id為，依此類推，根據(jù)主機(jī)數(shù)最多為30個的原則，b部門為，c部門為等等。第二步，確定a部門的地址范圍。如果a部門的網(wǎng)絡(luò)i d從3 2開始、并且主機(jī)數(shù)為3 0的時候，似乎b部門的i d應(yīng)該是從6 2開始才對，為什么b部門的1d為6 4呢這是因?yàn)椋鶕?jù)局域網(wǎng)規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)中必須要有兩個保留地址作為網(wǎng)絡(luò)專用，一個叫網(wǎng)絡(luò)回環(huán)地址，代表網(wǎng)絡(luò)本身，其地址全為