实验2子网划分设计实验指导书.pdf

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1、湖南科技学院计算机与信息科学系实验指导书实验室：创新网络实验室彬2011年3月实验名称：子网划分与设计实验课程：计算机网络实验类别：设计性主讲教师：张一、实验目的1.掌握子网划分的方法和子网掩码的设置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，目前除了使用利用保留地址自行分配以外，通常都对一个高类别的提供给不同规模的用户群使用。本实验要

2、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。NAT在企业内部IP地址进行再划分，以形成多个子网，1、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。境，并根据那时对网络的理解建立了逻辑地址分配策略。开发者们依据他们当时的环他们知道要有一个逻辑地址管理策略，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，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IP地址的A,B,C三类最为常用：A

3、类0127 0B类128191C类1922238位24位10 16位位16110 24位D类2242398位1110组播地址E类240255保留试验使从当时的情况来看，111132位的地址空间确实足够大，能够提供232（4,294,967,296，约为43IP地址根没有亿）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

4、以有类别的于网络规划。IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适用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。这种层次结构便于管理。它的使用关键在于选择合适的层次结构IP地IP地址分配和-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行子网的划分。掩码是由的或缺省的固定掩码。IP地址中的位置。子网掩码主要用于说明如

5、何进32位组成的，很像IP地址。对于三类IP地址来说，有一些自然4、如何来确定子网地址如果此时有一个I P地址和子网掩码，就能够确定设备所在的子网。子网掩码和长，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，IP地址一样0表示在IP地址中的主机号对应的比特。将子网掩码与面非0部分为网络号IP地址逐位相“与”，得全0部分为主机号，前基础实验1：1）两人一组，设置两台主机的A:10.2.2.2IP地址与子网掩码：10.2.3.3）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

6、。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21）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pingB,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。提示：A将目标设备的IP地址（掩码（）相与得，和自己不在同一网段（A所在网段为：），则A必须将该IP分组首先发向

7、缺省网关。基础实验310.2.3.3）和自己的子网1）按照实验2的配置，接着在B上pingA，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。提示：B将目标设备的IP地址（掩码（）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，并可以正确地向发送Echo Request报文。但由于A不能向B正确地发回Echo Reply报文，故B上显示ping的结果为请求超时。在该实验操作中，通过观察AA与B的ARP表的变化，可以验证：在一次ARP的请求与响应过程中，通信双方就可以获知对方的表中。MAC地

8、址与IP地址的对应关系，并保存在各自的ARP四、设计实验要求：一个小的公司中，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2 0台，c部门3 0台，d部门15台，e部门2 0台，然后总的网段192.给你，作为admin,你的任务是为每个部门划分单独的网段cio分配了一个示范方案（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,就是要确定每一个子网能容纳的最多的

9、主机数，即0的个一个子网的掩码规划，换句话说数，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，那么我们在操作中可以套用这样一个经典公式：c部门有30台主机,2 n-2=hostsA2 n-2=30An=5n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be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；0与0、0与1、

10、1与0的结果均为0。已知：当前的ip地址的最后一位是最后一位是224，二进制表示为。0，二进制表示为00000000；而我们已经算出的掩码的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。00000000（十进制：0）（十进制：3 2）这样就得到了a部门的网络id为，依此类推，根据主机数最多为依此类推,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i d从3 2开始、并且主机数为3 0的时候，似乎b部门的i d应该是从6 2开始才对，为什么b部门的1 d为6 4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00100000。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。