实验三子网掩码与划分子网

一、实验目的

(1)掌握子网掩码的算法

(2)掌握用子网掩码划分子网以及动手搭建子网的方法

(3)熟悉模拟软件Packet Tracert5.3的使用

二、实验仪器设备及软件

计算机一台和Packet Tracert5.3模拟软件

三、实验方案

了解子网掩码的算法，熟悉Packet Tracert5.3模拟软件的使用

四、实验步骤

首先了解实验原理：

1、子网掩码的概念及作用：子网掩码是一个应用于TCP/IP网络的32位二进制值，它可以屏蔽掉ip地址中的一部分，从而分离出ip地址中的网络部分与主机部分，基于子网掩码，管理员可以将网络进一步划分为若干子网。

2、为什么需要使用子网掩码：在使用TCP/IP协议的两台计算机之间进行通信时，我们通过将本机的子网掩码与接受方主机的ip地址进行'与'运算，即可得到目标主机所在的网络号，又由于每台主机在配置TCP/IP协议时都设置了一个本机ip地址与子网掩码，所以可以知道本机所在的网络号。 通过比较这两个网络号，就可以知道接受方主机是否在本网络上。如果网络号相同，表明接受方在本网络上，那么可以通过相关的协议把数据包直接发送到目标主机；如果网络号不同，表明目标主机在远程网络上，那么数据包将会发送给本网络上的路由器，由路由器将数据包发送到其他网络，直至到达目的地。所以从这个过程可以看到，子网掩码是不可或缺的。

3、如何用子网掩码得到网络/主机地址： 1.将ip地址与子网掩码转换成二进制； 2.将二进制形式的ip地址与子网掩码做‘与’运算，将答案化为十进制便得到网络地址； 3.将二进制形式的子网掩码取‘反’； 4.将取‘反’后的子网掩码与ip地址做‘与’运算，将答案化为十进制便得到主机地址。 假设有一个I P 地址：192.168.0.1 子网掩码为：255.255.255.0 化为二进制为：

I P 地址11000000.10101000.00000000.00000001

子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000

将两者做'与'运算得：11000000.10101000.00000000.00000000 将其化为十进制得：192.168.0.0 这便是上面ip的网络地址，主机地址可安上述方法等到。

4、为什么要划分子网：子网划分将会有助于以下问题的解决： (1)、巨大的网络地址管理耗费：如果你是一个A类网络的管理员，你一定会为管理数量庞大的主机而头痛的； (2)路由器中的选路表的急剧膨胀：当路由器与其他路由器交换选路表时，互联网的负载是很高的，所需的计算量也很高；(3)IP地址空间有限并终将枯竭：这是一个至关重要的问题，高速发展的internet,使原来的编址方法不能适应，而一些ip地址却不能被充分的利用，造成了浪费。 因此，在配置局域网或其他网络时，根据需要划分子网是很重要的，有时也是必要的。现在，子网编址技术已经被绝大多数局域网所使用。

注：划分子网方法总结

首先要熟记2的幂:2的0次方到9次方的值分别为:1,2,4,8,16,32,64,128,256和512.

A类地址的默认子网掩码是255.0.0.0

B类地址的默认子网掩码是255.255.0.0

C类地址的默认子网掩码是255.255.255.0

还有要明白的是:子网划分是借助于取走主机位,把这个取走的部分作为子网位.因此这个意味划分越多的子网,主机将越少。

利用网数来计算

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。

1)将子网数目转化为二进制来表示

2)取得该二进制的位数，为 N

3)取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N位置 1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：

1)27=11011

2)该二进制为五位数，N = 5

3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1，得到255.255.248.0，即为划分成 27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

利用主机数来计算

1)将主机数目转化为二进制来表示

2)如果主机数小于或等于254(注意去掉保留的两个IP地址)，则取得该主机的二进制位数，为 N，这里肯定 N<8。如果大于254，则 N>8，这就是说主机地址将占据不止8位。

3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为 0，即为子网掩码值。

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台(17)：

1) 700=1010111100

2)该二进制为十位数，N = 10(1001)

3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置 1，得到255.255.255.255，然后再从后向前将后10位置0，即为：11111111.11111111.11111100.00000000，即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

划分子网的几个捷径:

1.你所选择的子网掩码将会产生多少个子网?:2的x次方-2(x代表掩码位,即2进制为1的部分)

2.每个子网能有多少主机?: 2的y次方-2(y代表主机位,即2进制为0的部分)

3.有效子网是?:有效子网号=256-[十进制的子网掩码](结果叫做block size或base number)

4.每个子网的广播地址是?:广播地址=下个子网号-1

5.每个子网的有效主机分别是?:忽略子网内全为0和全为1的地址剩下的就是有效主机地址.最后有效1个主机地址=下个子网号-2(即广播地址-1)

CIDR斜线后数目：最大/32.

(不管是A类还是B类还是其他类地址,最大可用的只能为30/,即保留2位给主机位)

根据上述捷径划分子网的具体实例:

C类地址例子:网络地址192.168.10.0;子网掩码255.255.255.192(/26)

1.子网数=2的二次方-2=4-2=2

2.主机数=2的六次方-2=62

3.有效子网?:block size=256-192=64;所以第一个子网为192.168.10.64,第二个为192.168.10.128

4.广播地址:下个子网-1.所以2个子网的广播地址分别是192.168.10.127和192.168.10.191

5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是192.168.10.65到192.168.10.126;第二个是192.168.10.129到192.168.10.190

B类地址例子1:

网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.192.0(/18)

1.子网数=2的二次方-2=2

2.主机数=2的14次方-2=16382

3.有效子网?:block size=256-192=64;所以第一个子网为172.16.64.0,最后1个为172.16.128.0

4.广播地址:下个子网-1.所以2个子网的广播地址分别是172.16.127.255和172.16.191.255

5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是172.16.64.1到172.16.127.254;第二个是172.16.128.1到172.16.191.254

B类地址例子2:网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.255.224(/27)

1.子网数=2的11次方-2=2046(因为B类地址默认掩码是255.255.0.0,所以网络位为8+3=11)

2.主机数=2的5次方-2=30

3.有效子网?:block size=256-224=32;所以第一个子网为172.16.0.32

最后1个为172.16.255.192

4.广播地址:下个子网-1.所以第一个子网和最后1个子网的广播地址分别是172.16.0.63和172.16.255.223

5.有效主机范围是:第一个子网的主机地址是172.16.0.33到172.16.0.62;最后1个是172.16.255.193到

172.16.255.223

Variable Length Subnet Masks(VLSM)

变长子网掩码(VLSM)的作用:节约IP地址空间;减少路由表大小.使用VLSM时,所采用的路由协议必须能够支

持它,这些路由协议包括RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP

其次了解实验内容：

(1)单位分配到的网络地址是217.14.8.0 掩码是255.255.255.224。单位管理员将本单位的网络又分成了4个子网，请你替单位管理员计算出每个子网的网号和子网的IP地址范围。并在网络实验室进行验证。

(2)单位分配到一个C类IP地址是192.168.1.0，该单位有100台左右的计算机，并且分布在两个不同的地点，每个地点的计算机数大致相同，试给每一个地点分配一个子网号码，并写出每个地点计算机的最大IP地址和最小IP地址。并在网络实验室进行验证。

(3)对于B类地址，假如主机数小于或等于254，与C类地址算法相同，对于主机数大于254的，如需主机700台，又应该怎么划分子网呢？例如,其网络地址为192.168.0.0,请计算出第一个子网的最大IP地址和最小IP地址，并在网络实验室进行验证。

(4)某单位分配到一个C类IP地址，其网络地址为：192.168.10.0，该单位需要划分28个子网，请计算出子网掩码和每个子网有多少个IP地址，并在网络实验室进行验证。

最后根据实验内容进行演算并用模拟软件构建网络：

实验内容第(1)题：

1．计算四个子网的IP地址范围:

网络地址是217.14.8.0 ，掩码是255.255.255.224→224→ 11100000

网络的IP地址范围为：217.14.8.0——217.14.8.31，即将此地址范围再分为四个子网。

⑴将要划分的子网数目转换为2的m次方，分成4个子网：4=2 ²

取2 ²的幂，m=2

⑵ 确定子网掩码：

将m按高序占用主机地址m位后转换为十进制。m=2, 最后一段为224→11100000→11111000→248 子网掩码为：255.255.255.248

⑶ 确定四个子网号

00→000000000→0 → 217.14.8.0

01→000001000→8 → 217.14.8.8

10→000010000→16 → 217.14.8.16

11→000011000→24 →217.14.8.24

⑷ 确定四个子网的IP地址范围

子网ID 子网开始地址 子网最后地址

子网1 217.14.8.0 217.14.8.1 217.14.8.6

子网2 217.14.8.8 217.14.8.9 217.14.8.14

子网3 217.14.8.16 217.14.8.17 217.14.8.22

子网4 217.14.8.24 217.14.8.25 217.14.8.30

2.网络的构建

用Packet Tracer 5.3网络搭建，并设置每台计算机的IP地址和子网掩码。

3.网络的验证

用Ipconfig 、PING命令验证，主机A与主机C通，主机B与主机D通；主机A与主机B、D不通，主机B与主机A、C不通，反之亦然。子网1到子网4任选其中两个子网都可以作此实验。

五、实验结果及分析

(1)主机A与C可以ping连接，与主机B和D则连接超时。网络构建及连接情况截图如下：

(2)同第(1)小题，设每个子网最大主机数不超过60台，25<60<26,子网掩码最后一段为01000000→192→子网掩码:255.255.255.192，则子网和ip地址范围为：

子网ID 子网最小地址 子网最大地址

子网1 192.168.1.0 192.168.1.1 192.168.1.62

子网2 192.168.1.64 192.168.1.65 192.168.1.126

网络构建及连接情况截图如下：

(3)同理，将B类IP地址192.168.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台：

1)29<700=1010111100<210；

2) 子网掩码最后两段为11111100.00000000→255.255.252.0，即该欲划分成主机为700台的B类IP地址为192.168.0.0的子网掩码。

可划分64个子网，每个子网可有1022台主机。

(4)同第(1)小题,求子网掩码：24<28<25→11111000→248，又由第(1)小题计算过程，可知每个子网有6个ip地址。

六、实验结果及体会

通过这次实验，了解了子网掩码的算法和子网掩码划分子网，学会了运用模拟软件Packet Tracert5.3以及动手搭建子网的方法，提高了计算能力和实践操作能力。

七、教师评语