实验五 子网规划与划分

实验五 子网规划与划分

一、实验目的

1. 使学生掌握子网规划的方法

2. 使学生掌握在内部局域网上划分逻辑子网并应用和测试的方法 3．理解IP协议与MAC地址的关系

4．熟悉ARP命令的使用：arp [–d], [-a]

二、实验内容

1. 在内部局域网上划分逻辑子网 2. 应用和测试

三、实验步骤

（一）子网编址的方法

在IP互联网中，A类、B类、C类IP地址是经常使用的IP地址。由于经过网络号和主机号的层次划分，它们能适应于不同的网络规模。使用A类IP地址的网络可以容纳1600万台主机，而使用C类IP地址的网络仅仅可以容纳254台主机。但是，随着计算机的发展和网络技术的进步，个人计算机应用迅速普及，小型网络（特别的小型局域网）越来越多。这些网络多则拥有几十台主机，少则拥有两三台主机，对于这样一些小规模网络即使采用一个C类地址仍然的一种浪费（可以容纳254台主机），因而在实际应用中，人们开始寻找新的解决方案以克服IP地址的浪费现象，其中子网编址就是方案之一。

IP地址具有层次结构，标准的IP地址分为网络号和主机号两层。为了避免IP地址的浪费，子网编址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分，如图5.1所示

图5.1子网编址的层次结构

为了创建一个子网地址，网络管理员从标准IP地址的主机号部分“借”位并把它们指定为子网号部分。只要主机号部分能够剩余两位，子网地址可以借用主机号部分的任何位数（但至少应借用2位）。因为B类网络的主机号部分只有两个字节。故而最多只能借用14位创建子网。而在C类网络中，由于主机号部分只有一个字节，故最多只能借用6位去创建子网。

128.168.0.0是一个B类IP地址。它的主机号部分有两个字节。在图5.2中，借用了其中的一个字节作为子网号。

图5.2 借用B类IP地址的一个字节作为子网号

当然，如果从IP地址的主机号部分借用来创建子网，相应子网中的主机数目就会减少。例如一个C类网络，它用一个字节表示主机号，可以容纳的主机数为254台。当利用这个C

类网络创建子网时，如果借用2位子网号，那么可以剩下的6位表示子网号的主机，可以容纳的主机数为62台；如果借用3位作为子网号，那么仅可以使用剩下的5位来表示子网中的主机，可以容纳的主机数也可以减少到30台。

（二）子网的规划方法

子网规划,就是根据子网个数要求及每一个子网的有效主机地址个数要求，确定借几位主机号作为子网号，然后写出借位后的子网个数、每一个子网的有效主机地址个数、每一个子网的子网地址、子网掩码和每一个子网的有效主机地址。子网规划和IP地址分配在网络规划中占有重要地位。在确定借几位主机号作为子网号时应使子网号部分产生足够的子网，而剩余的主机号部分能容纳足够的主机。例如，一个网络被分配了一个C类地址211.87.40.0。如果该网络有10个子网组成，每个子网包含10台主机，那么应该怎样规划和使用IP地址呢？

表5.1 C类网络子网划分对应关系表 子网号位数 2 3 4 5 6 子网数 2 6 14 30 62 主机数 62 30 14 6 2 子网掩码 255.255.255.192 255.255.255.224 255.255.255.240 255.255.255.248 255.255.255.252 在C 类子网中，子网位数、子网掩码、容纳的子网数和主机数的对应关系如表4.1所示，从表5.1中可以看出，子网位数为4位，子网掩码为255.255.255.240，可以产生14个子网，每个子网容纳14台主机，满足例子中10个子网，每个子网10台主机的要求，因此可以采取这种规划方案；如果存在多种可选方案，可以在其中选出最佳方案（方法是在为将来的扩展留有余地的同时尽量提高IP地址的利用率）。211.87.40.0在掩码为255.255.255.240时的地址分配情况请看表5.2。

表5.2 211.87.40.0在掩码为255.255.255.240时的地址分配表 子网 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 子网号 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 子网地址 211.87.40.16 211.87.40.32 211.87.40.48 211.87.40.64 211.87.40.80 211.87.40.96 211.87.40.112 211.87.40.128 211.87.40.144 211.87.40.160 211.87.40.176 211.87.40.192 211.87.40.208 每一个子网的有效主机地址范围 211.87.40.17~.30 211.87.40.33~.46 211.87.40.49~.62 211.87.40.65~.78 211.87.40.81~.94 211.87.40.97~.110 211.87.40.113~.126 211.87.40.129~.142 211.87.40.145~.158 211.87.40.161~.174 211.87.40.177~.190 211.87.40.193~.206 211.87.40.209~.222 子网掩码 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 255.255.255.240 14 1110 211.87.40.224 211.87.40.225~.238 255.255.255.240 与标准的IP地址相同，子网编址也为子网网络和子网广播保留了地址编号。在子网编址中以二进制全“0”结尾的IP地址是子网地址，用来表示子网；而以二进制全“1”结尾的IP地址则是子网直接广播地址，为子网广播所保留。 由于这个C类地址最后一个字节的4位用作划分子网，因此子网中的主机号只能用剩下的4位来表达。在这4位中，全部为“0”的表示该子网网络，全部为“1”的表示子网广播，其余的可以分配给子网中的主机。

为了与标准的IP编址保持一致，二进制全“0”或全“1”的子网号不能分配给实际的子网。在上面的例子中，除“0”和“15”外（二进制“0000”和“1111”），其他的子网号都可进行分配。

IP协议规定，将与IP地址的网络号和子网号部分相对应的位用“1”、与IP地址的主机号部分相对应的位用“0”表示后，就得出了该IP地址对应的子网掩码。将IP地址和它的子网掩码相结合，就可以判断出IP地址中哪些位表示网络和子网，哪些位表示主机。

32位全为“1”的IP地址（255.255.255.255）为有限广播地址，如果在子网中使用该广播地址，广播将被限制在本子网内。

需要注意的是，进行子网互连的路由器也需要占用有效的IP地址，因此，在计算机网络中（或子网中）需要使用的IP数时，不要忘记连接该网络（或子网）的路由器。在图5.3中 ，尽管子网3只有2台主机，但由于两个路由器分别有一条连接与该网相连。因此，该子网需要4个有效的IP地址。

图5.3路由器的每个一条连接要占用1个有效的IP地址

(三) 在内部局域网上划分逻辑子网

尽管子网编址的初衷是为了避免小型或微型网络浪费IP地址，但是，有时候将一个大规模的物理网络划分成几个小规模的子网还有其他的好处：由于各个子网在逻辑上是独立的，因此没有路由器的转发，子网之间的主机不可能相互通信，尽管这些主机处于同一个物理网络中。

在实验一中，我们已经组装了一个以太网。在本次实验中，我们以4台计算机为一组，将组装好的以太网在逻辑上划分成若干个子网，4台计算机有2台属于同一个子网，另2台属于另一个子网，以便相互验证测试。分配给该网络的网络地址我们使用保留用于私有网络地址分配的C类网络地址192.168.1.0 to 192.168.254.0，第一组可以使用192.168.1.0，第二组可以使用192.168.1.0，依此类推。

如果要求划分成多个子网的网络有5个子网组成，每个子网包含15台主机，那么应该怎样在逻辑上划分子网呢？我们以第一组为例，分配给该组的网络地址是192.168.1.0。从表5.1中可以看出，子网位数为3位，子网掩码为255.255.255.224，可以产生6个子网，每个子网容纳30台主机，满足子网5个，每个子网15台主机的要求，因此可以采取这种规划方案。这样，子网掩码为255.255.255.224，子网号可在1到6之间选择，而每个子网中的主机号从1开始直到30。表5.3给出了这个C类网在掩码为255.255.255.240时的地址分配表，图5.4给出了按照这种方案进行子网划分的具体例子。

表5.3 192.168.1.0在掩码为255.255.255.224时的地址分配表 子网 1 2 3 子网号 001 010 011 子网地址 192.168.1.32 192.168.1.64 192.168.1.96 每一个子网的有效主机地址范围 192.168.1.33~.62 192.168.1.65~.94 192.168.1.97~.126 子网掩码 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 4 5 6 100 101 110 192.168.1.128 192.168.1.160 192.168.1.192 192.168.1.129~.158 192.168.1.161~.190 192.168.1.193~.222 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 图5.4将一个以太网在逻辑上划分成若干个子网

(四) 应用和测试

在子网划分方案定好之后，就可以动手修改计算机的配置了。配置方法如下：

1．启动Windows 2000 Server,通过“开始”?“设置”?“控制面板” ?“网络拨号连接”?“本地连接”?“属性”进入“本地连接属性”对话框，如图5.5所示；

图5.5 “本地连接属性”对话框

2．选中“此连接使用下列选定的组件”列表中的“Internet协议（TCP/IP）”，单

图5.6 “Internet协议（TCP/IP）属性”对话框

图5.7 配置“IP地址”和“子网掩码”

击“属性”安钮，出现“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框，如图5.6所示；

3．按照图5.4给出的IP地址分配方案，修改计算机原有的IP地址配置，将正确的IP地址和子网掩码分别填入“IP地址”和“子网掩码”文本框，如图5.7所示。单击“确定”，返回“本地连接属性”界面；

4．通过单击“本地连接属性”界面中的“确定”按，完成IP地址的修改和配置。 利用ipconfig命令可以获得主机的当前配置信息，而ipconfig命令显示的某些信息是不可能通过Window图形界面得到的。在配置完成后，可以使用ipconfig命令去查看网络IP地

址。子网掩码等配置情况，如图5.8所示。

Ping命令依然是测试子网的划分、IP分配和计算机配置是否正确的重要工具。用一台计算机去Ping与自己处于同一子网的另一台计算机（如利用IP地址为192.168.1.33的计算机去ping IP地址为192.168.1.34的计算机），观察ping命令输出是结果，然后，再用这台计算机去ping与自己处于不同子网的计算机（如IP地址为192.168.1.162的计算机），观察ping命令的输出结果有何变化。

图5.8利用ipconfig命令获得主机的当前配置信息

实验1：

1） 两人一组，设置两台主机的IP地址与子网掩码： A: 10.2.2.2 255.255.254.0 B: 10.2.3.3 255.255.254.0 2）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上分别用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（10.2.2.0），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。

实验2．

1）将A的子网掩码改为：255.255.255.0，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\，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（10.2.3.3）和自己的子网掩码（255.255.255.0）相\与\得10.2.3.0，和自己不在同一网段（A所在网段为：10.2.2.0），则A必须将该IP分组首先发向缺省网关。

实验3

1）按照实验2 的配置，接着在B上\，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（10.2.2.2）和自己的子网掩码（255.255.254.0）相\与\，发现目标主机与自己均位于同一网段（10.2.2.0），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A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MAC地址与IP地址的对应关系，并保存在各自的ARP表中。 实验报告

1．分别叙述各实验的记录结果并分析其原因。 2．请画出C类地址的子网划分选择表。

3．在B类网络中，能使用掩码255.255.255.139吗？为什么？ 4．说出地址和子网掩码的不同？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bcc8.html