实验2子网划分设计实验指导书Word格式.docx
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2.理解IP协议与MAC地址的关系
3.根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案
二、实验环境
共5组,每组8台双网卡PC机,4台路由器,2台二层交换机,2台三层交换机
三、实验原理
随着互连网应用的不断扩大,原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来,即网络号占位太多,
而主机号位太少,所以其能提供的主机地址也越来越稀缺,目前除了使用NAT在企业内部
利用保留地址自行分配以外,通常都对一个高类别的IP地址进行再划分,以形成多个子网,
提供给不同规模的用户群使用。
本实验要求学生通过掌握子网划分的方法和子网掩码的设置的方法,具有根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案的创新能力。
1X为什么要划分子网
在20世纪70年代初期,建立Internet的工程师们并未意识到计算机和通信在未来的迅猛发展。
局域网和个人电脑的发明对未来的网络产生了巨大的冲击。
开发者们依据他们当时的环
境,并根据那时对网络的理解建立了逻辑地址分配策略。
他们知道要有一个逻辑地址管理策
A,B,C三类最为常用:
略,并认为32位的地址已足够使用。
为了给不同规模的网络提供必要的灵活性,IP地址的
设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别,如下表所示,其中
A类0—1270
8位24位
B类128-191
1016位16
位
C类192—223
11024位8位
D类224-239
1110组播地址
E类240-255
从当时的情况来看,
32位的地址空间确实足够大,能够提供232(4,294,967,296,约为43
亿)个独立的地址。
这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的,于是便将
IP地址根
没有
据申请而按类别分配给某个组织或公司,而很少考虑是否真的需要这么多个地址空间,考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。
但是在实际网络规划中,它们并不利于有效地分配有限的地址空间。
对于A、B类地址,很少有这么大规模的公司能够使用,而C类地址所容纳
的主机数又相对太少。
所以有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间,不适用
于网络规划。
2、如何划分子网
为了提高IP地址的使用效率,引入了子网的概念。
将一个网络划分为子网:
采用借位的方
式,从主机位最高位开始借位变为新的子网位,所剩余的部分则仍为主机位。
这使得IP地
址的结构分为三级地址结构:
网络位、子网位和主机位。
这种层次结构便于IP地址分配和
管理。
它的使用关键在于选择合适的层次结构--如何既能适应各种现实的物理网络规模,又
能充分地利用IP地址空间(即:
从何处分隔子网号和主机号)。
3、子网掩码的作用
简单地来说,掩码用于说明子网域在一个IP地址中的位置。
子网掩码主要用于说明如何进
行子网的划分。
掩码是由32位组成的,很像IP地址。
对于三类IP地址来说,有一些自然
的或缺省的固定掩码。
4、如何来确定子网地址
如果此时有一个IP地址和子网掩码,就能够确定设备所在的子网。
子网掩码和IP地址一样
长,用32bit组成,其中的1表示在IP地址中对应的网络号和子网号对应比特,0表示在IP
地址中的主机号对应的比特。
将子网掩码与IP地址逐位相“与”,得全0部分为主机号,前
面非0部分为网络号
基础实验1:
1)两人一组,设置两台主机的IP地址与子网掩码:
A:
10.2.2.210.2.3.3)两台主机均不设置缺省网关。
3)用arp-d命令清除两台主机上的ARP表,然后在A与B上分另U用ping命令与对方通信,
观察并记录结果,并分析原因。
4)在两台PC上分别执行arp-a命令,观察并记录结果,并分析原因。
提示:
由于主机将各自通信目标的IP地址与自己的子网掩码相”与“后,发现目标主机与自
己均位于同一网段(1022.0),因此通过ARP协议获得对方的MAC地址,从而实现在同一
网段内网络设备间的双向通信。
基础实验2.
1)将A的子网掩码改为:
其他设置保持不变。
2)在两台PC上分别执行arp-d命令清除两台主机上的ARP表。
然后在A上“ping”B,观察
并记录结果。
3)在两台PC上分别执行
arp-a命令,观察并记录结果,并分析原因。
A将目标设备的掩码0相
IP地址(
“与“得,和自己不在同
10.2.3.3)和自己的子网
一网段(A所在网段为:
)
则A必须将该IP分组首先发向缺省网关。
基础实验3
1)按照实验2的配置,接着在B上"
ping-A,观察并记录结果,
并分析原因。
2)在B上执行arp-a命令,观察并记录结果,并分析原因。
B将目标设备的掩码0相
”与”,发现目标主机与
10.2.2.2)和自己的子网
自己均位于同一网段()
因此,B通过ARP协议获得A的MAC
地址,并可以正确地向A
发送EchoRequest报文。
但由于A不能向B正确地发回EchoReply报文,故B上显示ping
的结果为”请求超时”。
ARP的请求与响应
在该实验操作中,通过观察A与B的ARP表的变化,可以验证:
在一次
表中。
四、设计实验要求:
—个小的公司中,目前有5个部门a至e,其中:
a部门有10台pc(host,主
机),b部门20台,c部门30台,d部门15台,e部门20台,然后cio分配了一个
总的网段192.给你,作为admin,你的任务是为每个部门划分单独的网段
示范方案(实验步骤):
其中,是一个C类网段,24是表示子网掩码中1的个数是24个,这是的另外一种表示
方法,每一个255表示一个二进制的8个1,最后一个0表示二进制的8个0,在计算机语言中以二进制表示为00000000,0表示可容纳的主机的个数。
要划分子网,必须制定每
一个子网的掩码规划,换句话说,就是要确定每一个子网能容纳的最多的主机数,即0的个数,显然,应该以这几个部门中拥有主机数量最多的为准,在本例中,c部门有30台主机,
那么我们在操作中可以套用这样一个经典公式:
2*-2二hosts2An-2=30
n代表掩码中0的个数,5个零则意味着二进制掩码为,即十进制的224.加上前面24个1,1的总数为27个。
该掩码十进制表示为:
;
确定掩码规则以后,就要确认每一个子网的具体地址段。
我们从a部门开始,其余b-e部门的操作可参照进行。
第一步:
确定a部门的网络id
网络id,即本部门所在的网段,
是由ip地址与掩码作“与运算”的结果。
“与运算”是一种
逻辑算法,其规则是:
1与1为1
1与0的结果均为0o
已知:
当前的ip地址的最后一位是0,二进制表示为00000000;
而我们已经算出的掩码的
最后一位是224,二进制表示为。
下面让我们来做一个与运算。
要注意,由于掩码的后五位为0,那么ip地址只有前三位参加运算,而后五位仅仅列出,不参加运算。
(1)
00000000
(十进制:
0)
32)
这样就得到了a部门的网络id为,依此类推,,根据主机数最多为30个的原则,b部门为,
c部门为等等。
第二步,确定a部门的地址范围。
如果a部门的网络id从32开始、并且主机数为30的时候,似乎b部门的id应
该是从62开始才对,为什么b部门的1d为64呢这是因为,根据局域网规范,网络中必
须要有两个保留地址作为网络专用,一个叫网络回环地址,代表网络本身,其地址全为0;
一个叫广播地址,专用于主机进行数据广播。
其地址全为1,这两个地址是不得被主机占用
或分配的,在本例中,a部门网络地址全为。
时(只是后面5位!
),二进制表示为00100000c
学生通过该实验的训练,可以掌握子网划分的方法和子网掩码的设置的方法,从而具有根据实际的网络需求设计合理的子网划分方案的能力,用很强的实用价值。
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