计算机网络：思科实验【5-IPv4地址——分类地址与划分子网】

实验目的

1 验证分类IP地址的作用

2 初步了解路由器的功能

3 学习划分子网的方法

4 验证子网掩码的作用

实验环境

Cisco Packet Tracer模拟器

实验内容

IPv4地址——分类地址

（1）第一步：构建网络拓扑：在逻辑工作空间上，拖动两台终端设备并使用连接线将设备连接起来。如图1所示

图1 构建网络拓扑

（2）第二步：设置设备IP地址：鼠标左键单击设置的设备，选择桌面，选择IP设置，分别将两台主机IP地址设置为“192.168.0.1”、“192.168.0.2”。如图2所示。我们由IP地址：”192.168.0.1”的”192”可知这是一个C类网络，”192.168.0”是该网络的网络号，最后一位”1”是该网络的主机号，主机号的范围为0-255，其中，”192.168.0.0”是该网络的网络号，”192.168.0.255”是该网络的广播地址，所以主机号的有效范围是1-254。由于我们为第一台主机配置的IP号为”192.168.0.1”，所以为了使主机1与主机2之间可以直接进行通信，必须使它们的网络号一致，这里选择为主机2配置为”192.168.0.2”。

图2 设置IP地址

（3）第三步：验证主机之间是否可以进行通信。点击主机1，选择桌面，选择命令提示符，如图3所示。输入”ping 192.168.0.2”，结果如图4所示。得到回复代表主机之间的通信正常。

图3 进入命令提示符界面

图4 测试主机之间的连通性

（4）第四步：修改主机2的网络号。点击主机2，点击桌面，选择IP配置，如图5所示。将IP号修改为”172.16.0.1”，由”172”可知，这是一个B类网络，其网络号为”172.16”，其主机号为”0.1”。如图6所示。

图5 进入IP配置界面

图6 配置IP地址

（5）第五步：再次验证主机1、2之间是否可以进行通信。点击主机1，选择桌面，选择命令提示符，输入”ping 172.16.0.1”，结果如图7所示。请求超时表示主机1、2之间不可以直接进行通信。这是因为主机不在同一个网络中。

图7 测试主机之间的连通性

（6）第六步：改变网络拓扑。鼠标点击删除，将主机1、2的连接线删除，如图8所示。拖动一个路由器，将它与主机之间连接，如图9所示。

图8 删除元素

图9 重新构建网络拓扑

（7）第七步：配置路由器接口的IP地址。鼠标选择路由器，选择配置，选择连接主机1的接口GigabitEthernet0/0，将接口状态设置为开并为其配置IP地址为192.168.0.254，注意：此IP地址需要与主机1的网络号一致。如图11所示。选择连接主机2的接口GigabitEthernet0/1，将接口状态设置为开并为其配置IP地址为172.16.0.254，注意：此IP地址需要与主机2的网络号保持一致。如图12所示。

图10 配置路由器接口

图12 配置路由器接口

（8）第八步：验证主机之间是否可以进行通信。点击主机1，选择桌面，选择命令提示符，输入”ping 172.16.0.1”，结果如图13所示。结果超时代表主机之间通信失败。这是因为主机1在给主机2发送询问报文之前会判断主机2是否与主机在同一个网络内，当判断不是后主机1会选择将报文交付给路由器，但是此时主机1并不知道要交付给哪一个路由器，所以此时通信失败。

图13 测试主机之间的连通性

（9）第九步：为主机制定默认网关。鼠标点击主机1，选择桌面，选择IP配置，将默认网关设置为此前我们为路由器端口配置的IP号”192.169.0.254”，如图14所示。对于主机2也采取类似的措施，修改默认网关IP号为此前为路由器端口配置的IP号”172.16.0.254”，如图15所示。此时，主机会将目的IP地址的网络号不与自己的网络号匹配的报文转发给默认网关，由路由器转发。

图14 配置主机的默认网关

图15 配置主机的默认网关

（10）第十步：验证主机之间是否可以进行通信。点击主机1，选择桌面，选择命令提示符，输入”ping 172.16.0.1”，结果如图16所示。收到回复表示主机的通信成功。

图16 测试主机之间的连通性

IPV4——划分子网

（1）第一步：构建网络拓扑。在逻辑工作空间上，拖动四个终端设备和2个交换机，用连接线把设备连接起来。如图17所示。

图17 网络拓扑

（2）第二步：设置IP地址。鼠标左键单击要设置的设备，选择桌面，选择IP设置，如图18所示。主机1、2、3、4分别配置为”192.168.0.1”、”192.168.0.2”、”192.168.0.65”、”192.168.0.64”，其子网掩码均为”255.255.255.0”。

从4台主机的IP地址”192”可以看着它们都是C类网络，而从四台主机的IP前三位均为”192.168.0”判定4台主机在同一个网络中。”255.255.255.0”是C类网路默认的子网掩码，说明4台主机没有划分子网。

也可以将主机的IP地址与子网掩码相与，得到的结果就是主机的网络号。结果如下表所示。网路号相同说明主机在同一个网络上。

图18 设置IP地址

（3）第三步：标注IP地址与子网掩码。鼠标选中”注释”，如图所示。将主机的IP地址与子网掩码全部标注，如图19所示。

图19 添加注释

（4）第四步：验证主机之间可以进行通信。鼠标点击主机2，选择桌面，选择命令提示符，分别输入”ping 192.168.0.1”、”ping 192.168.0.65”、”ping 192.168.0.65”、”ping 192.168.0.64”。其结果分别如图20、21、22所示。收到回复表示主机之间确实可以进行通信。

图20 测试主机之间的连通性

图21 测试主机之间的连通性

图22 测试主机之间的连通性

（5）第五步：修改主机的子网掩码。点击主机1，选择桌面，选择配置，将主机1的子网掩码修改为”192.168.0.192”，如图23所示。对于主机2、3、4也进行一致的处理。接着将注释中的子网掩码也进行相应的修改，如图24所示。

图23 修改主机的IP地址

图24 构建新的网络拓扑

（6）第六步：验证主机之间是否可以进行通信。鼠标点击主机2，选择桌面，选择命令提示符，分别输入”ping 192.168.0.1”，结果如图25所示。收到回复表示主机1、2之间可以进行通信。再次输入”192.168.0.65s”，结果如图26所示。请求超时说明主机2、3之间不可以进行通信。这是因为主机1、2在同一个子网中，但是主机2、3不在同一个子网中。

图25 测试主机之间的连通性

图26 测试主机之间的连通性

（7）第七步：验证不同子网的主机是否可以进行通信。鼠标点击主机3，选择桌面，选择命令提示符，输入”ping 192.168.0.66”，结果如图27所示。收到回复表示主机3、4之间可以进行通信。再次输入”ping 192.168.0.1”，结果如图28所示。请求超时表示主机3、1之间不可以进行通信。

图27 测试主机之间的连通性

图28 测试主机之间的连通性

（8）第八步：改变网络拓扑。增加一个路由器，如图29所示。

图29 改变网络拓扑

（9）配置路由器端口IP地址。此时主机的子网掩码为255.255.255.192，第四字节上的增量为256-192=64。按照这个增量，我们可以将192.168.0.0这个网络划分为如下的子网。

对于主机1、2，其IP地址分别为192.168.0.1、192.168.0.2，属于子网192.168.0.0，则路由器的第一个端口应该配置属于该子网的IP地址，我们选择192.168.0.62。鼠标点击路由器，选择配置，选择GigabitEthernet0/0，设置IP地址为192.168.0.62，设置子网掩码为255.255.255.192，将端口状态设置为开。如图30所示。

图30 配置路由器IP地址

对于主机3、4，其IP地址分别为192.168.0.65、192.168.0.66，属于子网192.168.0.64，则路由器的第二个端口的IP地址应该配置为属于该子网的IP，我们选择为192.168.0.126。鼠标点击路由器，选择配置，选择GigabitEthernet0/1，设置IP地址为192.168.0.126，设置子网掩码为255.255.255.192，将端口状态设置为开。如图31所示。

图31 配置路由器的端口IP地址

此时，网络拓扑相互连通，如图32所示。

图32 检查网络拓扑状态

（10）第十步：设置主机的默认网关。鼠标点击主机1，选择桌面，选择IP配置，设置默认网关为192.168.0.62，设置子网掩码为255.255.255.192如图33所示。对于主机2进行同样的设置。鼠标点击主机3，选择桌面，选择IP配置，设置默认网关为192.168.0.126，设置子网掩码为255.255.255.192。如图34所示。对于主机4进行同样的设置。

图33 配置主机IP地址

图34 配置主机IP地址

（11）第十一步：验证主机之间是否可以进行通信。鼠标点击主机1，选择桌面，选择命令提示符，输入”ping 192.168.0.2”，结果如图35所示。收到回复表示主机1、2之间可以进行通信。再次输入”ping 192.168.0.65”，结果如图36所示。收到回复表示主机1、3之间可以进行通信。注意第一次请求是超时的，这是因为路由器收到目的IP地址为192.168.0.65的请求时，会广播发送一个ARP请求以得到目的主机的MAC地址，这一过程耗时较长导致主机1认为请求超时。而之后因为已经有了主机3的MAC地址，所以不会再次超时。

图35 测试主机之间的连通性

图36 测试主机之间的连通性

实验体会

1 IPv4地址分为A、B、C三类，可以根据IP地址的第一位判断网络类别。此种分类方式容易照成IP地址的浪费。

2 子网的划分能有效提升IPv4地址的利用率。为机构（公司、学校与相关部门）的网络管理提供了极大的便利

总结

无边的丝线，网罗天地间， 信息律动，编织着未来的领域。

电子雄心，携手共舞， 万象交融，数码之花灿烂。

时空交错，虚实相连， 网络之舞，激荡心弦。

无言的交流，电波悠扬， 互联的奇迹，在指尖绽放。

计算的魔力，解锁智慧之门， 网络如诗，奏响科技的赞歌。

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