前言

 上一篇文章学习了连接不同交换机的主机之间的通信，在工作环境中如果需要实现不同网段之间的通信，这个时候需要路由器才可以做到，本篇文章将具体学习IP和子网掩码的作用，最后实现本篇文章的目标，实现不同网段主机之间的通信。

IP地址

简介

  IP地址（Internet Protocol Address）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。

       IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

       组成：32位2进制数，4组十进制表示，IP地址每八位为一组，用“.”分割，用十进制标识，192.168.0.1。

       分类：

       A类（1~126）       127：回环地址：本机

       B类（128~191）

       C类（192~233）

       D类（224~239）组播

       E类（240~255）科研

私有IP分类：

       A类：10.0.0.0~10.255.255.255

       B类：172.16.0.0~172.31.255.255

       C类：192.168.0.0~192.168.255.255

子网掩码

作用：32位2进制数，运算出IP地址的网络部分

分类：

       A类：255.0.0.0

       B类：255.255.0.0

       C类：255.255.255.0

方法：子网掩码中为1的部分，对应IP地址的网络位，IP地址和子网掩码，逻辑与运算。

网络地址

网络地址（Network address）则是互联网上的节点在网络中具有的逻辑地址，可对节点进行寻址。IP地址是在互联网上给主机编址的方式，为每个计算机分配一个逻辑地址，这样不但能够对计算机进行识别，还能进行信息共享。

通过IP地址得出网络地址

IP地址分为四组十进制，每组8位2进制，十进制转换2进制可以用一个巧妙的方法，我们以IP地址为192.168.1.2为例转换成2进制。

十进制转换二进制可以用一种减法来转换：

128     64     32    16     8     4    2    1

这些数字是用来被减的，使用十进制从128开始减如果够减则在128下写上1如果不够则写0.余数减64原理一样够减则在64下方写1，不够则写0，余数以此类推，IP地址的二进制为下表中的红色部分。

1.IP地址转换成二进制：192.168.1.2的二进制表示为11000000.10101000.00000001.00000010。

2.子网掩码转换成二进制表示：同理255.255.255.0二进制为11111111.11111111.11111111.00000000.

3.IP地址和子网掩码逻辑与运算

二进制逻辑与：遇0得0。

1 1 0 0 0 0 0 0 . 1 0 1 0 1 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 1 0

1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0

-----------------------------------------------------------------------

1 1 0 0 0 0 0 0 . 1 0 1 0 1 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0

所以发现，IP地址的前三部分与子网掩码做逻辑与运算还是IP地址本身，后面一个部分是0

4.得出网络地址

将11000000.10101000.00000001.00000000，转换成10进制后的出192.168.1.2的网络地址为192.168.1.0

所以得出C类IP地址的前三组代表了网络位。

网络位相同，IP地址是同一个网段。

网络位不相同，IP地址是不同一个网段。

上篇文章不同主机连接在不同交换机用的IP地址都是同一网段的，接下来将介绍不同网段主机之间的通信。

路由器工作原理

路由表

路由器中维护的路由条目的集合

路由器根据路由表做路径选择

路由表的形成：

       直连网段：配置IP地址，端口UDP

       非直连网段：对于费直连网段，需要静态路由或动态路由，将网段添加到路由表中

工作原理

1）1.1主机要给1.2主机发送数据，因为地址不在同一个网段，1.1主机会将数据包发送给本网段的网关路由R1的G0/1接口，

2）R1路由器接收到数据包，查看数据包IP头部中目的地址是2.100，再查询自己路由表，发现到达192.168.2.0/24网段需要从S0接口出去，于是R1路由器将数据包发送到S0接口，并由此接口将数据发出去到达R2路由器。

3）R2路由器收到一个来自R1的数据包，同样查看IP首部包中的目的地址是2.100，再查询自己路由表。发现192.168.2.0/24网段在E0接口下，R2路由器将数据包再转发到E0接口，并由此接口发送到4.1设备上，到此路由工作过程结束。

实战

通过配置，达到不同网段也能通信的效果，分别对直连网段和非直连网段进行测试。

非直连路由：通过路由协议从别的路由器学到的路由称为非直连路由。分为静态路由和动态路由

直连网段

 直连路由：路由器物理接口所连接的子网的路由方式称为直连路由；

  直连路由是由链路层协议发现的，一般指去往路由器的物理接口地址所在网段的路径，该路径信息不需要网络管理员维护，也不需要路由器通过某种算法进行计算获得，只要该接口处于活动状态(Active)，路由器就会把通向该网段的路由信息填写到路由表中去，直连路由无法使路由器获取与其不直接相连的路由信息。  

1.搭建网络

和前几章一样拖拽需要的设备，给主机配置IP。

和之前不同的是这次是连接路由器，并且两台主机的IP不是同一个网段的，配置好主机的IP后，发现线缆还是红点并没有连通，还需要接下来一步给路由器接口设置IP，也就是主机的网关，设置主机通过哪个接口传输数据。

2.设置网段的网关

配置路由器接口的IP也就是一个网段的网关，注意对应接口的IP决定了这条网段的网络位不可以配置错误。

注意网关的IP一般设置1或254，这里1已经被占用了，我就设置192.168.1.254，一定要注意接口号，看清主机是和哪个接口连接的要在对应的路由器接口设置。

通电后会发现左边那条线绿了。

同样的方法给路由器的f0/1也配置好IP，这里我配置的是192.168.2.254。

3.给主机配置网关

之前配置的时候我们都没有给主机配置网关，这里我们已经给网段设置好网关了，只需要给主机配置好对应的网关即可，注意这里要和对应的网关一样，表示这台主机的数据要冲这个接口发送出。

同理给PC1的网关配置为192.168.2.254。

4.测试通信

在PC0上pingPC1的IP来测试通信。

测试的时候可以通过如下图所示位置抓包查看实时数据传输动态。

测试发现数据可以到达PC1主机。

非直连网段

非直连路由：通过路由协议从别的路由器学到的路由称为非直连路由。分为静态路由和动态路由；

静态路由(Static Routing)：

   静态路是人为手工写死，固定路由走向。是由网络规划者根据网络拓扑，使用命令在路由器上配置的路由信息，这些静态路由信息指导报文发送，静态路由方式也不需要路由器进行计算，但是它完全依赖于网络规划者，当网络规模较大或网络拓扑经常发生改变时，网络管理员需要做的工作将会非常复杂并且容易产生错误。

接下来就来测试非直连网段配置静态路由。

1.搭建网络，配置主机IP和对应的路由器接口IP

和上面直连网段一样的操作。

注意：看好对应的路由器的接口，Router1的F0/0接口和PC2是12.168.3.0这个网段的，Router1的F0/1和Router2的F0/1是192.168.5.0网段的，Router的F/1和PC3是192.168.4.0网段的，三个网段不能搞错了。

可能遇到的问题

配置好以后可能发现线没有通，可能的原因是路由器接口没有通电。

记得要勾选如下图所示位置，依次将路由器的接口通电即可。

2.测试每个网段的连通性

使用ping命令测试每个网段的通信。

192.168.3.0网段

测试192.168.5.0网段，这里是路由器之间的通信，出现！！！则表明通信成功。

测试192.168.4.0网段

这里注意一下，在工作环境中，搭建完以后也是要测试一下每个网段的通信是否通。

3.配置静态路由

配置完网关以及IP后非直连网段的两台主机依然无法通信的，需要借助路由来完成通信。

命令：ip route 目标网段  子网掩码   发出接口

这个命令必须在全局配置模式下输入。

如下图配置router1的静态理由，因为PC2在192.168.3.0网段，需要传送数据到192.168.4.0网段，并且是通过router的f0/1接口发出的。

Router>en              //进入特权模式
Router#config t            //进去全局配置模式
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 f0/1    //配置静态路由

通信是需要对方反馈的是双向的所以还需要在router2配置一个返回的静态路由，从192.168.4.0网段发往192.168.3.0网段的并且是通过router2的f0/1接口发出的。

Router>en
Router#config t
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 f0/1
Router(config)#exit
Router#
Router#show ip route
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
       D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
       N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
       E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
       i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
       * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
       P - periodic downloaded static route
Gateway of last resort is not set
S    192.168.3.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1
C    192.168.4.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0
C    192.168.5.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1

4.测试通信

通过PC3来ping 192.168.4.1

5.删除指定的静态路由

当设置错了路由的时候我们通过在全局配置模式下使用命令：

no ip route 目标网段   子网掩码   发出接口

删除之后再查看路由表没有这个静态路由了。

总结

通过本篇文章了解学习IP地址以及实现两台不同IP主机之间的通信。