第三章 规划网络地址 《计算机网络技术》（北京理工大学出版社）同步教学 课件

计算机网络技术 项目 3 规划网络地址 学 习 内 容 1 2 3 4 修改MAC地址 规划IPv4地址 认识IPv6地址 项目实战：子网设计与实现 3.1 任务1：修改MAC地址 3.1.1 MAC 地址结构 网络中每台设备都有一个唯一的网络标识，这个地址叫MAC地址或网卡地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。 1. 查看MAC地址 2. 修改MAC 地址的作用 MAC地址固化在网卡中的BIOS，可以通过DOS命令获得，在Windows 2000/XP中，依次单击“开始”→“运行”→输入“cmd” →回车→输入“ipconfig /all” →“回车” ，即可看到MAC地址 。 MAC地址相当于网络标识，在局域网里，管理人员常常将网络端口与客户机的MAC地址绑定，方便管理，如果网卡坏了，换一张网卡必须向管理人员申请更改绑定的MAC地址，比较麻烦。如果这时又急于使用MAC以便上网。这时候，就直接在操作系统里更改一下MAC，就可以跳过重新申请这一步，减少了很多麻烦。 3.1.2 任务实战：修改 MAC 地址 任务目的：熟悉MAC地址的结构，掌握MAC地址的查看、修改方法。 任务内容：修改计算机系统的MAC地址。 任务环境：Windows 7。 步骤1：在Windows 7中，在桌面上“我的电脑”图标上单击右键，选“管理”，出现“计算机管理”窗 步骤2：在“计算机管理”左边窗口中选择“设备管理器”，在右边列表中选择“网卡适配器”，在“网卡适配器”中选择“本机网卡” 3.1 任务1：修改MAC地址 步骤3：双击“网卡”，出现“网络适配器属性”窗口，在高级选项中，选择网络地址，在左边输入新值：00−01−6C−55−3D−2F，单击“确定”按钮。 步骤4：查看修改后的值 。 3.1 任务1：修改MAC地址 步骤5：要想还原原来的网卡值，在“网络适配器属性”窗口高级选项中，选择网络地址，在左边选择“不存在”选项 。 3.1 任务1：修改MAC地址 3.2 任务2：规划IPv4地址 IP地址和MAC地址的相同点是它们都是唯一的，不同的特点主要有： （1）对于网络上的某一设备，如一台计算机或一台路由器，其IP地址可变（但 必须唯一），而MAC地址不可变。 （2）长度不同。IP地址为32位，MAC地址为48位 。 （3）分配依据不同。IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于 制造商。 （4）寻址协议层不同。IP地址应用于OSI第三层，即网络层，而MAC地 址应用在OSI第二层，即数据链路层。 3.2.1 IPv4 结构 据TCP/IP协议规定，IP地址是由32位二进制数组成，而且在Internet范围内是唯一的。 一个IP地址在一个网络中是唯一的，一台计算机可以有2个或多个IP地址，但是不允许一个IP地址由两台计算机共用。 3.2 任务2：规划IPv4地址 按照网络规模的大小，把IP地址分为5类 A类地址：主要用于拥有大量主机的网络编址。 B类地址：主要用于中等规模的网络编址。 C类地址：主要用于小型局域网编址。 D类地址：提供网络组播服务或作为网络测试之用。 E类地址：它是一个实验地址，保留给未来扩充使用。 3.2 任务2：规划IPv4地址 3.2.2 子网规划 1. 特殊地址 （1）环回测试地址 127.0.0.1用于测试主机自己的IP进程是否工作正常。比如可以用ping 127.0.0.1来测试自己计算机的TCP/IP是否正确安装。 公有地址指在Internet上可被路由器路由的IP地址。 （2）公有地址和 私有地址 私有地址不可以在Internet上被路由，仅能用于局域网资源共享。 私有地址包含三段 ： 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 3.2 任务2：规划IPv4地址 （3）网络地址 主机标识全部为“0”的地址从不分配给单个主机，而是作为网络本身的标识。 (4）直接广播地址 主机标识位为“1”的地址从不分配给单个主机，而是作为同网络的广播地址。 （5）有限广播地址 32位全部为“1”的IP地址是直接广播地址，是局域网广播地址。 （6）默认路由地址 32位全部为“0”的IP地址是默认路由地址，主要用于路由器配置默认路由的使用。 3.2 任务2：规划IPv4地址 2. 子网设计注意问题 P地址在规划时，一般遵守以下原则： ①唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。 ②简单性：地址分配应简单易于管理，降低网络扩展的复杂性，简化路由 表的表项。 ③连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路由总结（Route Summarization），大大缩减路由表，提高路由算法的效率。 ④可扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩展时能 保证地址总结所需的连续性。 ⑤灵活性：地址分配应具有灵活性，可借助可变长子网掩码（VLSM）技术， 以满足多种路由策略的优化，充分利用地址空间。 3.2 任务2：规划IPv4地址 3. 子网划分 （1）子网划分前 IP地址采用两级结构 （2）子网划分后 IP地址采用三级结构，把原来的主机号划分为子网号和主机号两部分 在动手划分之前，一定要考虑网络目前的需求和将来的需求计划。划分子网主要从以下方面考虑：①确定划分的子网数量（子网全“0”和“1”保留）。②确定每个子网的主机数量（主机全“0”和“1”保留） 3.2 任务2：规划IPv4地址 3.2.3 任务实战：子网掩码配置训练 任务目的：1. 理解子网掩码的格式和作用； 2. 熟悉IP地址的结构和类型； 3. 熟悉ARP命令的原理和使用方法。 任务内容：通过 arp 命令和ping命令检测网络的连通情况。 任务环境：计算机两台，Windows xp /7操作系统 3.2 任务2：规划IPv4地址 任务步骤： 步骤1：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。两台主机均不设置缺省网关。 步骤2：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。 步骤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：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。 步骤4：将A的子网掩码改为：255.255.255.0，其他设置保持不变。 步骤5：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 ping B计算机，观察并记录结果。 步骤6：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。 步骤7：在B上ping A计算机，观察并记录结果，并分析原因。 步骤8：在B上执行arp −a命令，观察并记录结果，并分析原因 3.2 任务2：规划IPv4地址 3.3 任务3：认识IPv6地址 3.3.1 IPv6 结构 IPv6的地址长度是128位。将这128位的地址按每16位划分为一个段，将每个段转换成十六进制数字，并用冒号隔开，称为冒号十六进制法。这就就形成了IPv6地址。例如：2000：0000：0000：0000：0001：2345：6789：ABC0 IPv6取消了IPv4的网络号、主机号和子网掩码，以前缀、接口标识符、前缀长度；IPv6不再有IPv4地址中A类、B类、C类等地址分类的概念。 (1）前缀：前缀的作用与IPv4地址中的网络部分相类似，用于标识这个地址属于哪个网络（2）接口标识符：与IPv4地址中的主机部分类似，用于标识这个网络中的具体位置。 （3）前缀长度：类似于IPv4地址中的子网掩码，用于确定地址中哪一部分是前缀，哪一部分是接口标识符。 3.3.2 IPv6 地址类型 IPv6按照传输类型分为单播地址、任播地址和多播地址。 （1）单播地址：用来标识唯一一个接口，类似于IPv4的单播地址。 （2）组播地址：用来标识一组接口，类似于IPv4的组播地址。 （3）任播地址：任播地址也是用来标识一组接口。 3.3 任务3：认识IPv6地址 3.3.3 特殊 IPv6 地址 (1）未指定地址：这是一个“全0”地址，当没有有效地址时，可采用该地址。 （2）环回地址：在IPv4中，回返地址定义为127.0 .0 .1。 （3）链路本地地址：用于链路本地节点之间的通信。 （4）站点本地地址：与IPv4中的私有地址类似。 （5）全球单播地址：与IPv4中的共有地址类似。全球单播地址由IANA负责进行统一分配。 （6）组播地址：地址标识为FF00：：/8。 （7）任播地址：任播地址与单播地址没什么区别，是单播地址空间中分配的。 3.3 任务3：认识IPv6地址 3.3.4 任务实战：IPv6 地址配置 任务目的：熟悉IPv6地址格式，掌握路由器IPv6的配置方法。 任务内容：配置PC机、路由器端口IPv6地址，测试PC机之间连通性。 任务环境：模拟软件Cisco Packet Tracer6.0。 步骤1：单击设备管理器中的“路由器”，选择“2811”将该设备添加到工作区域 3.3 任务3：认识IPv6地址 步骤2：单击设备管理器中的“终端设备”，选择“Generic”将该设备（三台PC）添加到工作区域。步骤3：单击设备管理器中的“线缆”，选择“交叉线”，指向PC1（PC2、PC3操作相同）单击选择FastEthernet端口，指向路由器选择FastEthernet0/1。 3.3 任务3：认识IPv6地址 步骤4：打开PC“配置”选项卡，单击“FastEthernet”选项，为PC1、PC2、PC3设置IPv6地址及网关。 步骤5：在路由器上配置与PC1、PC2、PC3直连的端口IPv6地址。 Router（config）#interface fastEthernet 0/1 Router（config-if）#ipv6 enable Router（config-if）#ipv6 address 2001：：2/64 Router（config）#interface fastEthernet 0/0 Router（config-if）#ipv6 enable Router（config-if）#ipv6 address 2002：：2/64 Router（config）#interface fastEthernet 1/0 Router（config-if）#ipv6 enable Router（config-if）#ipv6 address 2003：：2/64 3.3 任务3：认识IPv6地址 步骤6：路由器配置完成后使用PC1和PC3进行连通性测试。 3.3 任务3：认识IPv6地址 3.4 项目实战：子网设计与实现 项目环境：在Cisco Packet Tracer上绘制以下网络拓扑图 项目要求：某公司销售部有计算机15台，市场部有计算机20台，技术部有计算机25台，公司现拥有一个C类地址192.168.3.0，子网掩码采用默认的255.255.255.0，现需为各个部门创建不同的子网并给所有设备分配IP地址，最终实现全网互通。 习 题 （1）简述IP v4地址结构和类型。 （2）IPv4地址的子网怎样划分？ （3）子网掩码有什么作用？ （4）IPv6与IPv4相比有什么特点和优点？ （5）IPv6地址有哪些表示格式？各有什么特点？ 3.4 项目实战：子网设计与实现 $$