子網(wǎng)劃分和構(gòu)造超網(wǎng)

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗指導(dǎo)-11 實驗十二 子網(wǎng)劃分和超網(wǎng)構(gòu)建實驗?zāi)康囊笳莆帐褂米泳W(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)和構(gòu)建超網(wǎng)的方法。二實驗內(nèi)容1劃分子網(wǎng)。2構(gòu)建超網(wǎng)。三實驗設(shè)備四臺安裝有Windows操作系統(tǒng)并只配置了 TCP/IP協(xié)議的計算機(jī)，一臺交換機(jī)。四實驗拓樸按以下拓樸連接實驗設(shè)備。PC_APC_BPC_CPC_D圖12.1實驗拓樸五實驗步驟1連通性測試 啟動每臺計算機(jī)，配置PC_A、PC_B、PC_C、PC_D的IP地址分別為192.168.1.1、 192.168.1.2、192.168.1.5、192.168.1.6，子網(wǎng)掩碼均為 255.255.255.0。在PC_A上，運行PING命令，測試是否 P

2、ING通其它三臺計算機(jī)。2改變子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng) 保持PC_A、PC_B、PC_C、PC_D四臺計算機(jī)的IP地址不變，將四臺計算機(jī)劃 分為兩個子網(wǎng)，計算其子網(wǎng)掩碼，并分別為四臺計算機(jī)設(shè)置子網(wǎng)掩碼。在PC_A上，運行PING命令，測試是否 PING通其它三臺計算機(jī)。3改變子網(wǎng)掩碼和IP地址劃分子網(wǎng) 保持PC_A、PC_B的IP地址不變，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192，將PC_A、PC_B、 PC_C、PC_D劃分為兩個子網(wǎng)，計算 PC_C、PC_D的IP地址范圍，并為 PC_C、PC_D 設(shè)置IP地址。在PC_A上，運行PING命令，測試是否 PING通其它三臺計算機(jī)。4改變IP地址，使

3、其處于不同的子網(wǎng)內(nèi) 保持PC_A、PC_B的IP地址不變，PC_C、PC_D的IP地址設(shè)置為192.168 25、 192.168 26，子網(wǎng)掩碼均為 255.255.255.0。在PC_A上，運行PING命令，測試是否 PING通其它三臺計算機(jī)。5改變子網(wǎng)掩碼，將不同子網(wǎng)構(gòu)建為超網(wǎng) 保持PC_A、PC_B、PC_C、PC_D四臺計算機(jī)的IP地址不變，使這四臺計算機(jī) 處在一個超網(wǎng)內(nèi)，計算其最大的子網(wǎng)掩碼，并分別為PC_A、PC_B、PC_C、PC_D四臺計算機(jī)設(shè)置子網(wǎng)掩碼。在PC_A上，運行PING命令，測試是否 PING通其它三臺計算機(jī)。六實驗報告1討論劃分子網(wǎng)和構(gòu)建超網(wǎng)的方法和原理。2寫出

4、劃分子網(wǎng)和構(gòu)建超網(wǎng)的實驗過程。3寫出實驗的結(jié)論和體會。七相關(guān)知識1子網(wǎng)IP地址等級的設(shè)計雖然有許多好處，但有一個缺點，便是彈性不足。假設(shè)某單位分 配到Class B的IP地址，若將六萬多部計算機(jī)連接在同一個網(wǎng)絡(luò)中，勢必造成網(wǎng)絡(luò)效率 的低落，因此在實際上不可行。但是，若在Class B網(wǎng)絡(luò)中只連接幾十部計算機(jī)，就會浪費掉許多IP地址。解決這個問題的方法，便是將網(wǎng)絡(luò)分割為子網(wǎng)(Sub net)。例如：某單位將分配到的Class B網(wǎng)絡(luò)分割成規(guī)模較小的子網(wǎng)，再分配給多個實體網(wǎng)絡(luò)。子網(wǎng)分割的原理分割子網(wǎng)的重點便是讓每個子網(wǎng)擁有一個獨一無二的子網(wǎng)地址(Sub net Address)，以此識別子網(wǎng)。由于

5、企業(yè)分配到的網(wǎng)絡(luò)地址是無法變動的，因此，如果要分割子網(wǎng)的話，必須從主 機(jī)地址“借用”前面幾個Bit作為子網(wǎng)地址。原先的網(wǎng)絡(luò)地址加上子網(wǎng)地址便可用來識別特定的子網(wǎng)。這樣IP地址就由二級變?yōu)槿?，即：IP地址：=網(wǎng)絡(luò)號 ，子網(wǎng)號 , 主機(jī)號這樣從其它網(wǎng)絡(luò)發(fā)給本單位某個主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報的目的網(wǎng)絡(luò)號找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。但此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報后，再按目的網(wǎng)絡(luò)145.13.7.34145.13.7.56折會且的地址為145.13.kx的分殂 均到達(dá)此咯由醤孑網(wǎng) 145.13 J0于網(wǎng) 145.1321 0145.13.7JO?145.133.1 145133101F1

6、45133 10£1145.13.21J23. 145.131914513.21.8號和子網(wǎng)號找到目的子網(wǎng)，將IP數(shù)據(jù)報交付給目的主機(jī)。145 13 0.0 /圖12.2劃分子網(wǎng)后的路由示意假設(shè)某單位申請到 Class B的IP地址如下:10010001 00001101 00000000 00000000 (145.13.0.0)按照原先等級式IP的規(guī)劃，前面16Bits是網(wǎng)絡(luò)地址，后面 16Bits則是主機(jī)地址。 若要分割子網(wǎng)，必須借用主機(jī)地址前面的幾個Bit作為子網(wǎng)地址。假設(shè)我們現(xiàn)在使用主機(jī)地址的前3Bits作為子網(wǎng)地址。子網(wǎng)地址與原先的網(wǎng)絡(luò)地址合起來共19Bits，可視為是新

7、的網(wǎng)絡(luò)地址，用來識別該子網(wǎng)。原先16Bits的網(wǎng)絡(luò)地址當(dāng)然不可更動，但是子網(wǎng)地址卻是可以自行分配。 若子網(wǎng)地址使用了 3Bits，則產(chǎn)生了 23=8個子網(wǎng)：000000000000000000100000000000000100000000000000011000000000000010000000000000001010000000000000110 00000 00000000111 00000 0000000010010001 0000110110010001 0000110110010001 0000110110010001 0000110110010001 0000110110010

8、001 0000110110010001 0000110110010001 00001101換言之，從主機(jī)地址借用了3Bits之后，便可以分割出 8個子網(wǎng)。當(dāng)然，相對地主機(jī)地址長度變短后，所擁有的IP地址數(shù)量也減少了。以上例而言，原先Class B可以有216=65536個可用的主機(jī)地址；而新建立的子網(wǎng)，每個子網(wǎng)僅有213-2=8190個可用的主機(jī)地址。由于子網(wǎng)地址必須取自于主機(jī)地址，每“借用”n個主機(jī)地址的位，便會產(chǎn)生 2n個子網(wǎng)，同時子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)據(jù)也將減少，變?yōu)樵瓉碜泳W(wǎng)的1/2n，劃分子網(wǎng)只是將IP地下的本地部分進(jìn)行再劃分，而不改變IP地址的因特網(wǎng)部分。分割子網(wǎng)時，子網(wǎng)的數(shù)目必然是2的次

9、方，也就是22、23、24、25等數(shù)目，對于B類網(wǎng)絡(luò)，可借用的主機(jī)位數(shù)目為1到14,因為不能使主機(jī)地址只剩下1Bit，若只剩下1Bit主機(jī)位，每個子網(wǎng)只能有2個主機(jī)地址，扣掉全為 0或1的主機(jī)地址，就沒有可用的主機(jī)地址了。下表列出了Class B網(wǎng)絡(luò)可能分割子網(wǎng)的方式。子網(wǎng)地址位數(shù)形成的子網(wǎng)數(shù)目每個子網(wǎng)可用的主機(jī)地址01655361232768241638438819241640965322048664102471285128256256951212810102464112048321240961613819281416384415327682上表只是表示使用多少個位作為子網(wǎng)地址時，可產(chǎn)生的子

10、網(wǎng)與可分配主機(jī)地址的數(shù)目。但在實際應(yīng)用上，必須記得主機(jī)地址不得全為0或1的原則。子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)不僅是簡單地將IP地址加以分割，其關(guān)鍵在于分割后的子網(wǎng)必須能夠正常地與 其他網(wǎng)絡(luò)相互連接，也就是在路由過程中仍然能識別這些子網(wǎng)。此時，便產(chǎn)生了一個問 題：無法再利用IP地址的前導(dǎo)位，來判斷網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址有多少個位。以上述A企業(yè)最后所分配到的網(wǎng)絡(luò)地址為例，雖然其前導(dǎo)位仍然為 10,但是經(jīng)過子網(wǎng)分割后，網(wǎng)絡(luò)地址長度并非Class B的16Bits，而是17、18個以上的位。因此，勢必要利用其他方法來判斷IP地址中哪幾個位為網(wǎng)絡(luò)地址，哪幾個位為主機(jī)地址。子網(wǎng)掩碼(Sub net Mask)正是由此而生。以

11、下說明子網(wǎng)掩碼的特性：z子網(wǎng)掩碼長度為32Bits，與IP地址的長度相同。z子網(wǎng)掩碼必須是由一串連續(xù)的1,再跟上一串連續(xù)的 0所組成。為了方便閱讀，子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的十進(jìn)制來表示。例如：255.255.255.0。 子網(wǎng)掩碼必須與IP地址配對使用才有意義。單獨的子網(wǎng)掩碼不具任何意義。當(dāng)子網(wǎng)掩碼與IP地址一起使用時，子網(wǎng)掩碼的1對映至IP地址便是代表網(wǎng)絡(luò)地址位，0對映至IP地址便是代表主機(jī)地址位。例如：255.255.248.0代表此IP地址的前21Bits為網(wǎng)絡(luò)地址，后IIBits為主機(jī)地址。路由過程中，便是 據(jù)此來判斷IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址的長度，以便能將 IP信息包正確地轉(zhuǎn)送至目的網(wǎng)

12、絡(luò)。而 這也是子網(wǎng)掩碼最主要的目的。上述IP地址與子網(wǎng)掩碼的組合也可寫成：168.95.192.1/21“/”前面是正常的IP表示法，“/”后面的數(shù)字21則代表子網(wǎng)掩碼中1的數(shù)目。 原有等級式的網(wǎng)絡(luò)地址仍然可繼續(xù)使用。以Class C的IP為例：IP 地址：11001011 01001010 11001101 01101111若不執(zhí)行子網(wǎng)分割，則其子網(wǎng)掩碼為：11111111 11111111 11111111 00000000換言之，原先使用 A、B、C三種等級的網(wǎng)絡(luò)仍然可繼續(xù)使用，只是必須額外設(shè)置對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼。Class A、B、C對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼如下:Class A： 111111110

13、00000000000000000000000Class B： 11111111Class C： 11111111子網(wǎng)分割實例子網(wǎng)分割是相當(dāng)常見的應(yīng)用，假設(shè)某單位申請到如下的IP 地址：11001011 01001010 110011010000000子網(wǎng)掩碼：111111111111111100000000111111110000000000000000(255.0.0.0)(255.255.0.0)(255.255.255.0)Class C IP 地址:(203.74.205.0)11111111 11111111 11111111 00000000( 255.255.255.0)由于業(yè)

14、務(wù)需求，內(nèi)部必須分成A1、A2、A3、A4等4個獨立的網(wǎng)絡(luò)。此時便需要利用子網(wǎng)分割的方式，建立數(shù)個子網(wǎng)，以便分配給這4個獨立的網(wǎng)絡(luò)。建立 4個子網(wǎng)需要借用2位主機(jī)地址。決定了子網(wǎng)地址的長度后，便可以知道新的子網(wǎng)掩碼，以及主機(jī)地址的長度。由于 使用了 2Bits作為子網(wǎng)地址，網(wǎng)絡(luò)地址變成24 + 2 = 26Bits。因此，新的子網(wǎng)掩碼為:11111111 11111111 11111111 11000000(255.255.255.192)而原先的主機(jī)地址有 8Bits，但是子網(wǎng)地址借用了2Bits，主機(jī)地址只能使用剩下的6Bits。因此，每個子網(wǎng)可以有26=64個可用的主機(jī)地址。不過，主機(jī)地

15、址不得全為0或1，所以實際上每個子網(wǎng)可分配的IP地址為62個。子網(wǎng)可再進(jìn)一步分割成更小的子網(wǎng)。承上例，例如：網(wǎng)管人員可以再將A1網(wǎng)絡(luò)分割成更小的子網(wǎng)。方法仍舊是從主機(jī)地址借用幾個位來作為子網(wǎng)地址。子網(wǎng)分割時所作的設(shè)置，都是在企業(yè)內(nèi)部。換言之，遠(yuǎn)端的網(wǎng)絡(luò)或路由器并不必知道A企業(yè)內(nèi)部是如何分割子網(wǎng)。因此，可保持互聯(lián)網(wǎng)上路由結(jié)構(gòu)的簡單性。2無等級的IP地址(超網(wǎng))當(dāng)初在設(shè)計IP地址的等級時，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要是由大型主機(jī)所組成，主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的總數(shù)都相當(dāng)有限。但隨著個人計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速普及，對于IP地址的需求也迅速增加。3種等級的IP地址分配方式，很快便產(chǎn)生了一些問題。其中最嚴(yán)重的便是Class B的I

16、P地址面臨緊缺；但是相對地，Class C使用的數(shù)量則僅是緩慢成長。為了解決這個問題，便產(chǎn)生了Classless Inter Domain Routing (CIDR),即無等級(Classless)的IP地址劃分方式。CIDR消除了傳統(tǒng)的 A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間，并且可以在新的IPv6使用之前容許因特網(wǎng)的規(guī)模繼續(xù)增長。CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成“CIDR地址塊”CIDR原理假設(shè)某單位需要1500個IP地址，由于 Class C地址只能提供256個IP地址，因此 必須分配Class B的網(wǎng)絡(luò)地址給這個單位。因為 Cla

17、ss B實際可提供65536個IP地址， 遠(yuǎn)超過該單位的需求， 這些多出來的IP地址無法再分配給其他單位使用， 因此實際上都 浪費掉了。既然Class B嚴(yán)重不足，而 Class C還很充裕，更重要的是 Class B實際上有很多是 浪費掉了，那么要解決這些問題，自然地便會想到是否可以將數(shù)個Class C的IP地址“合并”起來，分配給原先需申請Class B的單位。以前例而言，我們只要分配6個Class C的IP地址給這個單位，便可符合其需求，因而節(jié)省下1個Class B的地址空間。如何才能合并數(shù)個 Class C的IP地址呢？答案便是與子網(wǎng)分割的原理相同，使用子 網(wǎng)掩碼來定義較具彈性的網(wǎng)絡(luò)地

18、址。利用子網(wǎng)掩碼重新定義“較短”的網(wǎng)絡(luò)地址，以便將現(xiàn)有2、4、8、16等2幕方數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，“合并”成為一個網(wǎng)絡(luò)。CIDR實例回到上述的例子，由于這個單位所需的1500個IP地址，數(shù)量介于Class B (可提供65535個IP地址)與Class C (可提供255個IP地址)的范圍之間。通過 CIDR的方式，我 們可以分配一個長度為21Bits的網(wǎng)絡(luò)地址給這個單位，那么這個單位可運用的主機(jī)地址將會有32-21 = 11Bits，總共可產(chǎn)生 211=2048個IP地址，與這個單位所需的1500個IP地址相近。與直接分配 Class B相比，節(jié)省下許多IP地址空間。上述方式其實是將 8個Class

19、C的IP地址合并，再分配給這個單位。由于合并是通 過變更網(wǎng)絡(luò)地址長度來進(jìn)行，因此會有以下的限制：z因此，這個單位實際上分配到的可能是如下的z 用來合并的Class C的網(wǎng)絡(luò)地址必然是連續(xù)的。 用來合并的Class C的網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)目必然是 2的次方。Class C地址空間:8個連續(xù)203.74.208.0(11001011010010101101000000000000203.74.209.0(11001011010010101101000100000000203.74.210.0(11001011010010101101001000000000203.74.211.0(110010110100

20、10101101001100000000203.74.212.0(11001011010010101101010000000000203.74.213.0203.74.214.0(11001011(11001011010010100100101011001101110011100000000000000000203.74.215.0(11001011010010101100111100000000這8個連續(xù)的Class C地址可以利用下列方式來表示：203.74.208.0/21利用子網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)地址的 3Bits當(dāng)成主機(jī)地址。雖然CIDR原先是為了合并 Class C地址所設(shè)計，但在實際操作上可

21、適用于任何的 IP地址范圍，例如：ISP可分配長度為30Bits的網(wǎng)絡(luò)地址給一些只有兩臺計算機(jī)的個人 公司。提示：CIDR仍遵守主機(jī)地址不得全為0或1的規(guī)則。因此，30Bits的網(wǎng)絡(luò)地址雖然 可以有單個主機(jī)地址，不過實際上可用的只有 2個主機(jī)地址。由于CIDR讓IP地址在分配時更具彈性與效率，因此，目前都是以CIDR的方式來20五0隔皿2206.0 6：0(24.71 12&25三系、2060.7064/26205.0.70.12&262aS070192,0Q32J6.0.206064.0/18囲特網(wǎng) v206.0.7.28066.0.7 .19206劃分IP地址范圍。下圖為某大學(xué)的IP地址分配的例子。2050犯一血5 =206,0 6E.12B/25 06.0.69.05 2O60S9 126/25單位地址塊二逹制義示覽址數(shù)EP205DJ640/1SL100UL0J0000000DE1+16334大孝206.0.68.0221100111000000000.010001*1024乘2J6J.63.O2311001110.00111000.