《計算機網路微課堂》實驗9 劃分子網

peterjxl發表於2024-06-02

下面我們來進行一個模擬實驗,本模擬實驗的目的在於學習劃分子網的方法以及驗證子網掩碼的作用。

我們首先來構建一個這樣的網路拓撲,我們需要 4 臺主機,2 臺交換機,我們選擇自動連線的型別讓他們互聯起來,為了使指示燈從橙色的快速變成綠色,我們快速切換右下角的實時和切換按鈕,接下來需要給這 4 個主機分別設定 1 個 IP 地址和子網掩碼,我已經將每臺主機的 IP 地址和子網掩碼標註在了他們旁邊,我們按照標註的值進行設定即可,我們依次來進行設定,192.168.0.1,子網掩碼是三個 255 一個 0,這是他預設的子網掩碼

下面這臺主機 192.168.0.2 多少掩碼,也就三個 255 一個 0。右上方的這臺主機,192.168.0.65,子網掩碼三個 255 一個 0,最後這臺主機 192.168.0.66,子網掩碼三個 252 一個 0,現在這 4 臺主機之間可以相互通訊嗎?答案是這 4 臺主機可以相互通訊,因為透過給定的 IP 地址和子網掩碼,我們可以知道這四臺主機是在同一個網路上的,具體分析如下,我們透過給定的 IP 地址的第一個數,第一個 10 進位制數也就是 192,我們就可以看出這是一個 C 類的 IP 地址,而給定的子網掩碼是三個 255 一個 0,這是 C 類的預設子網掩碼,相當於沒有劃分子網,因此在給定的 IP 地址中,前三個位元組就是網路號部分,最後一個位元組就是主機部分,而我們看到這 4 臺主機的 IP 地址的前三個位元組,也就是前三個數都相等,也就是 192.168.0 。因此我們可以判定這 4 個主機他們在同 1 個網路上。

也可以這樣來判斷,將每個主機的 IP 地址和它自己的子網掩碼相與,我們會得到網路號部分以及被清零的主機號部分,其實得到的結果就是主機所在的網路的網路號。同理其他的主機都是這麼操作,我們會得到 4 個網路號,如果這 4 個網路號相同,那就證明這 4 臺主機在同 1 個網路上,那麼他們之間就可以相互通訊。

我們可以看一下上面這臺主機 192.168.0.1 和 255.255.255.0,相遇的結果是 192.168.0.0。同理下面這臺主機它的 IP 地址和子網掩碼相餘,結果也是 192.168.0.0,右邊這兩臺也是同樣的結果,這就表明了他們就在同一個網路上,他們是可以直接相互通訊的。

下面我們就來驗證一下這 4 臺主機之間可以相互通訊,我們用左下角的這臺主機分別去 ping 一下它上面的這臺,還有它右邊這兩臺主機,它是否可以 ping 通。我們到命令提示符。我們現在是下面這臺主機的命令列,我們來 ping 一下上面這臺主機,也就是 ping 192.168.0.1。我們看到一次收到響應回來了,有 4 個響應回來,下面這一臺可以 ping 通它上面這一臺,
我們再 ping 一下它右上方的這一臺,也就是 192.18.0.65。我們看到也接收到響應了。

那麼我們最後再 ping 一下它右下角的這一臺 192.168.0.66。這樣我們可以看到這 4 臺主機應該是可以互相通訊的。


下面我們將各個主機的子網掩碼更改一下,假如說我們給它更改成三個 255,然後最後一個數值是 192,我這裡先把它標註上了。下面我們就來實際的改一下左上這臺主機 IP 地址這個地方改成 192,我們把它複製一下,下面這臺主機 IP 配置,然後把這地方貼上一下。右上方的主機把它的子網掩碼也給它改掉。最後右下方這臺主機。

現在請您思考一下,這 4 臺主機之間是否還能進行相互通訊?答案是左邊這兩臺主機之間可以相互通訊,右邊這兩個主機之間可以相互通訊,但是左邊和右邊它們不能相互通訊,這是因為左邊這兩臺主機被劃分到了一個子網,而右邊這兩臺主機被劃分到了另一個子網,我們可以將這 4 臺主機的 IP 地址與他們自己的子網掩碼進行相與,然後得到網路號,我們會發現左邊這兩臺主機,他們會得到相同的網路號,也就是 192.168.0.0,說明這兩臺主機在同一個網路上,而右邊這兩臺主機也可以得到一個相同的網路號,這個網路號是 192.168.0.64,這表明右邊這兩個主機也在一個同樣的網路上,這個網路就是 192.168.0.64,這樣左邊和右邊他們就不在同一個網路。

我們來驗證一下是不是這樣的情況。我們先用左下面這臺主機去 ping 一下上面這臺主機,PING 192.168.0.1,我們可以看到可以 ping 通,這是因為他們在同一個子網當中,我們再用下面這臺主機去 ping 一下右上角的主機 192.168.0.65。PING192.168.0.65 第一次請求超時,第二次請求超時,第三次也超時了了,第 4 次也超時了。

同理我們用現在左下角這臺主機去 ping 一下右下角這臺主機,因為他們不在同一個子網裡面,應該也是 ping 不通的。現在我們用右邊的上面這臺主機,也就是我們用右側上方的這臺主機,我們用它來 ping 一下,和它屬於同一個子網的下面這臺主機應該是能夠 ping 通的,我們看一看是不是這樣子。

ping 192.168.0.66,我們可以看到收到 4 個響應,這是 ping 得通的,這樣就證明了我們剛才的分析,也就是說左邊兩個主機是同一個子網,它們之間可以通訊,右邊兩個主機是同一個子網,它們兩個可以加相互通訊,但是左右兩邊他們不能通訊,為了使左右兩個網路能夠相互通訊,我們就需要用到第三層的網路互聯裝置,也就是路由器。


我們拖動一臺普通的路由器到邏輯工作空間,然後將之前兩個交換機之間的連線給它們斷開,我們選擇這裡的刪除。然後把滑鼠狀態切換回選擇狀態,然後我們在這裡選擇自動連線型別,將兩個交換機分別連線到這個路由器上,我們可以看到此時路由器的介面以及交換機的介面都是紅色指示燈,這是由於路由器的這兩個埠還沒開啟,我們先將它們開啟,然後再選擇它的埠 1 把它開啟。這個時候這兒就變成了綠色指示燈,但是這樣還是橙色的,我們切換幾下實時和模擬按鈕,這個狀態指示燈全部變成了綠色,現在需要為路由器的埠 0 和埠 1 各設定一個 IP 地址和子網掩碼。

由於埠 0 與它左邊的這兩臺主機屬於同一個網路,因此它們應該有相同的子網掩碼以及相同的網路號,只有主機號部分是不同的。同理,路由器的埠 1 和它右側的這兩臺主機,它們是同一個網路裡面的,所以他們的子網掩碼應該相等,並且網路號也應該相等,而主機號應該不相等。我們在理論課程中曾經介紹過分類網快速劃分子網的方法,現在我們在這裡再次的使用一下這種方法,我們透過子網掩碼,最後的 10 進位制數 192 我們就可以看到第 4 次增長的增量,也就是第 4 個 10 進位制數的增量應該用 256-192=64,這樣的話我們就可以立刻得出子網地址,因為這是一個 C 類網化分子網,所以它前三個位元組的都是不動的,也就是 192.168.0 就是固定不動的,那麼它從 0 開始增長,每次增長步長為 64,也就是增量為 64,那麼第一個子網是 192.168.0.0。

第二個也就是在它基礎上增加 64,那麼也就是 192.168.0.64,以此類推,一直到這個增長到 192。這樣我們就把透過子網掩碼,我們可以看出來就畫成了 4 個子網,每一列就是 1 個子網。那麼這是每個子網的子網號,那麼在每個子網裡面最小可分配給主機的 IP 地址是比它子網號,也就是比子網地址大一的地址。那麼第一個值也就是 192.168.0.0,這個值往上的最小可分配給主機的 IP 地址就是 192.168.0.1,那它的第一個子網的廣播地址應該比它後面子網小一,後面子網的網路地址是 192.168.0.64,因此第一個子網它的廣播地址就是 192.168.0.63,另外在子網上面最大的主機,它的地址應該比它的廣播地址再小一,所以應該就是 192.168.0.62。

後面的大家可以依次按這個規律去分析出來,這就是一個使用這樣的一個子網掩碼,對 C 網 192.168.0 這樣的一個 C 類網進行劃分子網的具體的細節。我們在這裡看到我們左側的兩個主機,其實他們根據他們的 IP 地址,我們在這兒可以找到,他們是被劃分到 192.168.0.0 子網裡面去了,並且上面主機它的 IP 地址是最小可分配的 IP,也就是 192.168.0.1,而下面的這個是他隨後緊接著他後面的那個地址就是 0.2,那麼我們現在就可以給路由器它的介面分配一個 IP 地址,假如說我們就分配,因為它現在也屬於子網 192.168.0.0 上面,所以我們給他分配一個其實是可以隨意分的,1、2 這兩個不能分,一直到 62,那麼我們就取 62 這個值分給他。那就是 192.168.0.62,那子網掩碼這裡它會預設給你一個,但是實際上我們現在的子網掩碼是 3 個 25,然後 192,所以把這裡改為 192。

同理我們可以看到右邊這兩個主機,其實我們是把它劃歸在了第二個子網上,也就是 192.168.0.64 這個子網上,而右上角的主機剛好我們用的是子網上的最小的可分配給主機的 IP 地址,然後下面這臺是緊隨其後就 66,那麼同理我們需要給路由器的埠 1 的分配,一個在 192.168.0.64 這個子網上的一個可用的 IP,那麼這裡面我們選用最大的 IP,也就是 192.168.0.126,那麼它會自動給你一個子網掩碼、這次給的是對的,我們就無需修改了

最後不要忘記了,給每一臺主機都要設定一個預設閘道器,那麼左邊這兩臺主機給它設定預設閘道器,其實它們的預設閘道器就是路由器,右邊這兩個主機的預設閘道器也是路由器,只不過作為左邊這兩臺主機,應該給他指定的預設閘道器的 IP 地址是路由器的埠 0 的 IP,而右邊這兩臺主機的預設閘道器,它的 IP 地址應該設定路由器的埠 1 的 IP。那麼我們就來設定一下,我們剛才說了路由器的埠 0,它的 IP 地址是 192.168.0.62,也就是子網 0 上的 192.168.0.0,子網上面的最大的 IP 地址,就是這樣的,192.168.0.62,好我們把它複製一下,這樣的話下面這臺主機他的預設閘道器也是這個地址。

那麼我們再來給右邊兩臺主機設定一下預設閘道器,那麼我們剛才說了右面這兩臺主機,包括路由器的埠 1,它們都屬於子網 192.168.0.64 這個子網上的,那麼並且我們剛才給埠 1 分配了子網 192.168.0.64,上面的最大主機 IP 地址也就 126,192.168.0.126,所以我們這裡面要給這兩臺主機指定的一個預設閘道器,就是這個 IP 地址,192.168.0.126,我們複製一下,下面這個主機也同樣的這樣給它配置上。

那麼按道理來說,現在這 4 臺主機可以左右相互通訊了,之前沒有路由器的時候,如果配置這樣的子網掩碼只能左側兩個之間通訊,右側兩個之間通訊,左右不能通。現在我們相當於用路由器把左右兩個網路給它互聯起來了,並且左右的這些主機都分別設定了預設的閘道器。他們現在應該可以通訊了,我們來驗證一下,我們用左邊這臺主機來 ping 一下,先 ping 在下面,就是沒有這個路由器存在,按道理也應該 ping 得通,我們來看一下 PING 然後 192.168.0.2,確實可以 ping通,那麼我們現在再用左上方主機來 ping 一下它右側的 192.168.0.65 的這臺主機,我們看一下能不能 ping 通。我們現在開始 ping 第一次請求超時了,第 2 次就 ping 通了,然後第 3 次第 4 次都是 ping 通的,那說明他們是可以通訊的。為什麼第一次存在這樣的一個超時,這裡面有多次使用 ARP 廣播請求的這樣的一個過程在裡面,所以第一次是會超時的,之後的話就不會再發動這個 ARP 廣播請求了,因此 ping 應用程式就不會覺得超時了。

這樣的話我們就驗證了左上方的和右邊的右上方的可以通自然和它下面這個也能通:

C:\>ping 192.168.0.66

Pinging 192.168.0.66 with 32 bytes of data:

Request timed out.
Reply from 192.168.0.66: bytes=32 time<1ms TTL=127
Reply from 192.168.0.66: bytes=32 time=5ms TTL=127
Reply from 192.168.0.66: bytes=32 time<1ms TTL=127

Ping statistics for 192.168.0.66:
    Packets: Sent = 4, Received = 3, Lost = 1 (25% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 5ms, Average = 1ms

我們來試一下。66,那麼仍然可以看到第一次 ping 的時候會有一個超時,就是我們剛才說的 ARP 的事情。之後連續 3 次都是沒有超時的通了,那麼我們現在再重新 ping 一次,他應該很快的這 4 次的都不會超時。

本次實驗就進行到這裡。下面給您佈置一個練習,我們將左邊這兩臺主機以及路由器的埠 0 劃歸到這個網上面,也就是 192.168.0.128,將右邊這兩臺主機和路由器的埠 1 給它劃歸到這樣的一個子網上面,也就是 192.168.0.192 這個子網上,請您給這 4 個主機以及路由器的 2 個埠重新分配 IP 地址,以及設定子網掩碼,那麼目的是使得他們之間這 4 個主機之間可以相互通訊,請您特別需要注意的時候,配置完了以後,不要忘記給每個主機指定他的預設閘道器。

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