C站能力认证任务关卡1-2 员工宿舍组网

矫情吗；* 2022-11-17 03:25 106阅读 0赞

#### C站能力认证任务关卡1-2 ####

##### 员工宿舍组网 #####

##### 住在一起的同事之间经常会联机打一些局域网的游戏，例如王者、吃鸡之类的。现在公司买了TP-LINK无线路由器，但是小王不知道怎么样才能让大家都在一个局域网中打游戏，你能帮他这个忙吗？ #####

##### 内容： #####

##### 规划一个C类IP地址，例如使用子网掩码将IP地址192.168.99.0～192.168.99.255划分成四个子网（可以从8位主机号中借几位作为子网号），并使之能互联互通。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

##### 涉及知识： #####

##### IPv4地址相关内容，二进制与十进制的转换，子网划分，子网掩码。 #####

##### 备注： #####

##### 因为计算机网络是一个体系课程，这里我们只针对任务做一些简单知识介绍，不深入列解。涉及更多的基础知识，如OSI模型，TCP/IP协议，设备MAC地址，IPv4，IPv6，位运算，网络应用，无线网络，网络安全等等，请大家自己寻找相关资料或书籍学习。 #####

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##### 以下是个人学习和理解的相关知识，如有错误，请指正，谢谢。 #####

###### 参考内容： ######

###### · 高等教育自学教材《计算机网络原理》（2018年版） 李全龙编 [点击这里][Link 1] ######

###### · 博客园： [点击这里][Link 2] ######

##### 一、IPv4地址： #####

##### · 根据TCP/IP协议，连接在Internet上的每个设备都必须有一个IP地址，这是一个32位二进制数，也可以用十进制数或者十六进制数表示，每8位1组，因为8位二进制的最小和最大分别是00000000和11111111，转换为十进制数字，大小范围就是0 ~ 255，每组用“·”分隔，例如：192.168.0.1。 #####

##### · IP地址由2个部分组成，网络号（Net ID）和主机号（Host ID），也可以叫网络位和主机位，或者前缀和后缀。 #####

##### · 分类地址，IPv4地址被定义分为5类，A、B、C、D、E类，规定A、B、C三类可以分配给主机或路由器使用，D类地址作为组播地址，E类地址保留。这5类地址的网络号和主机号分类，就是从高位逐步向低位二分，如下： #####

###### 注意：任务中明确是C类地址，我们以C类为主展开。 ######

##### · 特殊地址 #####

###### 1. 本地主机地址：0.0.0.0 ######

###### 2. 有限广播地址：255.255.255.255，用于向所在网络中的所有设备发送数据报，只限于发送数据报的主机所在的子网范围。 ######

###### 3. 回送地址：127.0.0.0，主要用于本地测试。 ######

###### 以上地址不用于主机或路由器。 ######

###### 除此之外，在5类地址范围中，会有一部分地址保留用于内部网络，称为私有IP地址。如下： ######

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>私有地址类别</th> 
   <th>保留范围</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>A</td> 
   <td>10.0.0.0 ~ 10.255.255.255</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>B</td> 
   <td>172.16.0.0 ~ 172.31.255.255</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>C</td> 
   <td>192.168.0.0 ~ 192.168.255.255</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###### 我们常用的路由器内部地址池就是C类的私有地址。 ######

##### 二、子网掩码 #####

##### 子网掩码是一个32位2进制数，对应的网络号位置都为1，对应的主机号位置都为0。由此得知，A、B、C类地址对应的默认子网掩码如下： #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类</th> 
   <th>默认子网掩码（10进制）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>A</td> 
   <td>255.0.0.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>B</td> 
   <td>255.255.0.0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>C</td> 
   <td>255.255.255.0</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###### 可以根据子网掩码和IP地址，按照位运算中的逻辑“与”运算，得到IP地址的网络号。（位运算包括：与、或、异或、取反、左移、右移等，是二进制计算的一种方法） ######

##### 三、子网划分 #####

##### · 为了缓解地址空间不足，提高IP地址空间利用率，将一个较大的子网划分为多个较小的子网，可以将较小的子网分配给不同的组织或网络，避免IP的浪费。 #####

##### · 子网划分是通过借用IP地址的若干位主机位来充当子网地址。如下： #####

###### 原网络地址 ######

###### 划分后地址 ######

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;网络位 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</th> 
   <th>子网地址位</th> 
   <th>主机位</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody></tbody> 
</table>

##### · 子网划分的一般方法，对于一个C类地址，利用主机位中的部分划分子网，因为C类地址的32位中，前24位是网络位，后8位是主机位，假设划分的子网位数为r，那么可以划分的位数是8-r。（以下划分是等长子网划分，不等长划分请自行搜索学习） #####

###### 一个C类网络里主机位是8位，那么地址数量就有 2 8 = 256 2^8=256 28=256子网掩码为11111111 11111111 11111111 00000000 ######

###### 10进制表示为255.255.255.0 ######

###### 借用1位主机位，产生2个子网，剩下主机位7位，每个子网地址数量有 2 7 = 128 2^7=128 27=128子网掩码为11111111 11111111 11111111 10000000 ######

###### 10进制表示为255.255.255.128（注意最后8位主机位变化） ######

###### 继续推理可得，借用r位主机位，产生子网数量为 2 r 2^r 2r每个子网地址数量为 2 8 − r 2^\{8-r\} 28−r由于特殊地址不能分配给主机和路由器，掐头去尾（主机地址和广播地址）减去2个，可分配的IP地址数量有 2 8 − r − 2 2^\{8-r\}-2 28−r−2子网掩码根据最后8位主机位借用的数量推出。 ######

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#### 任务步骤： ####

##### 一、先明确划分子网后的地址分配范围，子网掩码和网关。 #####

##### IP地址范围为192.168.99.0 ~ 192.168.99.255，我们要划分4个子网，我们默认等长子网划分，那么根据公式 2 r = 4 2^r=4 2r=4得出 r = 2 r=2 r=2就是需要借用2个主机位。同时根据公式 2 8 − r = 2 8 − 2 = 2 6 = 64 2^\{8-r\}=2^\{8-2\}=2^6=64 28−r=28−2=26=64得出每个子网有64个地址。 #####

##### 子网掩码为11111111 11111111 11111111 11000000 #####

##### 10进制表示为255.255.255.192 #####

##### 4个子网的划分如下：（网关可以指定为子网的可分配IP范围内的任一地址） #####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>子网范围</th> 
   <th>可分配IP范围</th> 
   <th>子网掩码</th> 
   <th>网关</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>192.168.99.0 ~ 192.168.99.63</td> 
   <td>192.168.99.1 ~ 192.168.99.62</td> 
   <td>255.255.255.192</td> 
   <td>192.168.99.2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>192.168.99.64 ~ 192.168.99.127</td> 
   <td>192.168.99.65 ~ 192.168.99.126</td> 
   <td>255.255.255.192</td> 
   <td>192.168.99 66</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>192.168.99.128 ~ 192.168.99.191</td> 
   <td>192.168.99.129 ~ 192.168.99.190</td> 
   <td>255.255.255.192</td> 
   <td>192.168.99.130</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>192.168.99.192 ~ 192.168.99.255</td> 
   <td>192.168.99.193 ~ 192.168.99.254</td> 
   <td>255.255.255.192</td> 
   <td>192.168.99.194</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

###### 英文对照 ######

###### 主机 Host | 路由 Router | 子网掩码 Subnet Mask | 网关 Gateway ######

##### 二、使用思科模拟器模拟组网 #####

##### 教程及下载地址： [点击这里][Link 3] #####

##### 1. 进入模拟器，我们主要用到图中红圈标注的三种设备设施，分别是网络设备（Network Devices），终端设备（End Devices），连接线（Connections），其中网络设备涉及路由器（Routers）和交换机（Switches）两种，终端设备涉及台式机和笔记本两种，交换机的使用是为了让更多的设备连入所在的子网，终端设备可随意选择。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

##### 2. 先建立一个宿舍的子网，使用1台路由器，1台交换机，2台终端设备，首先，拉取一个路由器，我们选择这个位置的路由器，点击路由，看到在Physical选项卡下，设备的接口为Serial串口和FastEthernet端口，串口负责子网间连接，端口负责子网内连接。因为我们是4个子网，所以有4台路由，必须有3个串口，这里还少一个，我们需要添加模块，首先关闭电源。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

##### 3. 在左侧模块中选择串口模块，拉到右侧设备空缺处，完成模块添加，然后开启电源。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

##### 4. 选择Config选项卡，这里主要填写4个接口的信息，涉及1个端口，3个串口，定义FastEthernet0/0端口信息填写为本子网的网关，填写完接口信息，勾选on，开启端口。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

##### 5. 三个串口自定义为Serial2/0为横向路由的连接，Serial3/0为纵向路由的连接，Serial6/0为对角路由的连接，3个串口填写好相应的信息，不要忘记勾选on。![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5] #####

##### 6. 拉取2台终端设备和1台交换机，同时连接各个设备，注意，与交换机连接的路由器接口必须是之前填写信息的FastEthernet0/0端口。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

##### 7. 设定子网内终端设备的信息，这里点击终端设备，选择Desktop选项卡，再点击IP Configuration。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

##### 8. 填写设备信息，IP地址选择第1个子网可分配IP地址范围内除去网关地址外的任一地址，这里选择192.168.99.4，另外填写子网掩码和网关。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

##### 9. 同样我们设定好另外一台终端设备的信息，完成后通过右侧边栏中的备注，我们把子网的2台终端设备和1台路由器标注出它们的地址，然后点击Command Prompt。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]

##### 10. 进入命令提示符后，我们ping下子网内的另外一台设备和路由网关，发现能够ping通，第1个子网组网成功。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]

##### 11. 重复以上步骤，组建好另外3个子网。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]

##### 12. 四个子网互联，注意之前的串口定义，Serial2/0为横向连接，Serial3/0为纵向连接，Serial6/0为对角连接。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 12]

##### 13. 各个子网的设备互ping，都能ping通，至此，4个子网组网成功。 #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hdmljaGV1bmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 13]

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[Link 1]: https://www.haolizi.net/example/view_101788.html
[Link 2]: https://www.cnblogs.com/wj-1314/p/8302473.html
[Link 3]: https://blog.csdn.net/qq_43212483/article/details/115015386?spm=1001.2014.3001.5501
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