单元2 任务2 配置 TCP／IP 协议（课件）-《计算机网络应用基础》（高教版）【上好课】

计算机网络应用基础 高等教育出版社2021版 任务2 | 2课时 单元2 组建局域网 任务2 配置 TCP/IP 协议 说出 IP 地址的组成、五类地址与特殊地址，说出子网掩码的作用与默认值 能计算网络地址与广播地址，能完成基本子网划分并配置 IP 与测试 养成按规划配置网络的规范意识与排障思维 知识目标 能力目标 素养目标 01 01 01 学习目标 教学导入：宿舍局域网为什么还不通？ 情 境 宿舍局域网硬件 已连接成功， 电脑还是无法互访 问 题 为什么连上了，却 ping 不通？ 任 务 规划并配置每台计算机的 IP 地址，实现网络互通 第一部分 认识IP地址与子网掩码 知识讲授 知识讲授：IP 地址的表示方法 目前常用的是 IP 协议开发过程中的第 4 个修订版本，即 IPv4，它规定了 IP 地址由 32 位二进制数表示，由点号分隔成 4 组，每组 8 位，对应一个字节。 ▍二进制表示：如某一台主机的 IP 地址为11001010.10101000.00000001.00000010。 ▍十进制表示：为了方便记忆，也可以表示成由点号分隔成 4 组的十进制数，每组对应的取值范围为 0~255，则上例记为 202.168.1.2。 知识导入：什么是 IP 地址 IP（Internet Protocol）地址，也称为网际地址、互联网地址，是给 Internet 上每一台主机（或路由器）的每一个接口分配的唯一逻辑地址。 它是计算机在网络中的“身份证”，用于定位和寻址。 知识讲授：IP 地址分类 为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP 地址空间划分为 5 个不同的地址类别，分别以 A、B、C、D、E 来表示。 ▍A、B、C 类：最常用；A 类适合大型网络，B 类适合中等规模网络，C 类适合小型网络。 ▍D 类：为多播地址。 ▍E 类：为保留地址。 知识讲授：IP 地址分类 知识讲授：IP 地址结构 为了区别不同的网络及网络中的每台计算机的标识，每个地址由网络号（net-id）和主机号（host-id）两部分组成。 ▍网络号：也称网络地址，用于识别主机所在的网络，由 IANA（互联网数字分配机构）分配。 ▍主机号：也称主机地址，用于识别该网络中的一台主机，由各个网络的管理员统一分配。 ▍规则：同一个物理网络上的所有主机共用同一个网络号；网络上的一台主机（服务器、工作站、路由器）有唯一确定的主机号与之对应。 知识讲授：各类 IP 地址特点 类型 首字节最高位 首字节地址范围 地址结构 支持网络数 支持主机数 适合范围 A 类 0 1~126 网。主. 主。主 126(27−2) 16777214(224−2) 大型网络 B 类 10 128~191 网。网. 主。主 16383(214−1) 65534(216−2) 中等规模网络 C 类 110 192~223 网。网. 网。主 2097151(221−1) 254(28−2) 小型网络 D 类 1110 224~239 多播地址 E 类 1111 240~255 保留地址 知识讲授：特殊的 IP 地址 除了常见的 IP 地址以外，还有一些特殊的地址被赋予特殊的作用。 目前IP地址又分为公网IP地址和私有IP地址，公网IP地址是在Internet中使用的IP地址。而私有IP地址则是在局域网中使用的IP地址，无法在Internet中使用。 网络号 主机号 地址类型 举例 用途 全 0 全 0 本机地址 0.0.0.0 启动时使用 任意 全 0 网络号 11.0.0.0 标记一个网络 任意 全 1 直接广播地址 190.26.255.255 在特定网上广播 全 1 全 1 限制广播地址 255.255.255.255 在本网段上广播 第一段为 127 任意 回送地址 127.0.0.1 测试地址 A 类私有地址 10.0.0.0~10.255.255.255 保留的内部地址 B 类私有地址 172.16.0.0~172.31.255.255 保留的内部地址 C 类私有地址 192.168.0.0~192.168.255.255 保留的内部地址 保留地址 169.254.0.1~169.254.255.254 DHCP 无法分配时自动给出 知识讲授：认识子网掩码 子网掩码又称网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，是用来指明一个 IP 地址的哪些位标记的是主机所在的子网，以及哪些位标记的是主机。子网掩码不能单独存在，必须结合 IP 地址一起使用，其作用就是将某个 IP 地址划分成网络地址和主机地址两部分。 ▍结构：子网掩码的长度是一个 32 位的二进制数，由一串连续 1 和紧随的一串 0 组成；1 对应于 IP 地址中的网络号，0 对应于 IP 地址中的主机号。 ▍示例：如子网掩码 11111111.11111111.11111111.11000000（255.255.255.192），表明对应 IP 地址前 26 位为网络号，后 6 位为主机号。 知识讲授：默认子网掩码与 CIDR A 类、B 类、C 类 IP 地址的默认子网掩码： A 类 255.0.0.0；B 类 255.255.0.0；C 类 255.255.255.0。 ▍CIDR 表示法：IP 地址和子网掩码可用“IP 地址/子网掩码中连续 1 的位数”缩写表示，这就是无类别域间路由选择（CIDR）网络地址表示法。 ▍示例：如“202.119.115.78/24”就表示 IP 地址为 202.119.115.78，子网掩码为 24 位连续的二进制 1，转换为十进制即 255.255.255.0。 知识讲授：计算网络地址和广播地址 假设某主机已经设置了 C 类私有 IP 地址 192.168.100.5，子网掩码为 255.255.255.0，那么与这台主机处在相同网络内的其他主机的 IP 地址范围，就可以计算出来。 ▍转换进制：IP地址和子网掩码转换为二进制，子网掩码连续全1对应的是IP地址中的网络号，后面对应的是IP地址中的主机号，用虚线隔开。 192.168.100.5 11000000.10101000.01100100.00000101 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 ▍与运算：IP 地址和子网掩码，进行与运算，结果是网络地址。 结果为 192.168.100.0 11000000.10101000.01100100.00000000 课堂问答 1. IP 地址由哪两部分组成？ 2. 子网掩码中二进制 1 和 0 分别对应什么？ 3. C 类默认子网掩码是多少？ 4. /24 表示什么含义？ 解析： 1. 网络号（net-id）和主机号（host-id）。 2. 1 对应网络号，0 对应主机号。 3. 255.255.255.0。 4. 子网掩码有 24 位连续的二进制 1。 点击显示答案 知识讲授：计算网络地址和广播地址 ▍广播地址：网络地址部分不变，主机地址变为全 1，结果就是广播地址。 网络地址：192.168.100.5 11000000.10101000.01100100.00000000 主机地址变为全1 广播地址：192.168.100.255 11000000.10101000.01100100.11111111 ▍主机范围 ：其他主机地址范围就是网络地址 +1 至广播地址 −1。 本例中的IP地址范围是192.168.100.1~192.168.100.254。 例题分析 主机 IP 地址为 192.168.100.5、子网掩码为 255.255.255.0，求网络地址、广播地址与主机地址范围。 解析：与运算得网络地址 192.168.100.0；主机位全 1 得广播地址 192.168.100.255；主机范围 192.168.100.1~192.168.100.254。 点击显示答案 课堂练习 1.（填空）每个 IP 地址由____和____组成。 2.（填空）B 类默认子网掩码是____。 3.（判断）127.0.0.1 是回送地址。（ ） 4.（单选）下列属于 B 类地址的是____。 A. 61.139.2.69 B. 192.68.1.1 C. 221.234.3.5 D. 172.168.6.45 解析：1. 网络号；主机号 2. 255.255.0.0 3. √ 4. D 首字节在 128~191 的地址 点击显示答案 第二部分 配置TCP/IP与子网划分 知识讲授 知识导入：IP 地址规划 小明所在宿舍与隔壁宿舍各有三台计算机，都属于小型局域网，大家一致同意采用 C 类私有地址。 规划 IP 地址后，两台宿舍的主机才能相互连通。 知识讲授：配置 IP 地址 根据规划好的 IP 地址进行配置（以 PC1 为例，其他计算机配置方法相同）。 ▍步骤 1 打开 PC1 上的“网络和共享中心”，单击“更改适配器设置”，打开 PC1 上的“网络连接”。 ▍步骤 2 右击“本地连接”，选择“属性”命令，双击“Internet 协议版本 4”。 ▍步骤 3 选中“使用下面的 IP 地址”单选框，输入规划好的 IP 地址、子网掩码等信息，连续两次单击“确定”按钮，设置完毕。 知识讲授：测试连通性 测试 PC1（192.168.0.1）到 PC2（192.168.0.2）的连通性，在 PC1 上打开命令提示符窗口，输入“ping 192.168.0.2”后按回车键。 ▍提示 1 命令提示符下如果出现“目标主机无法访问”，则需要检查主机的 IP 地址是否正确。 ▍提示 2 如果出现“请求超时”，则需要检查主机的防火墙是否关闭。 知识讲授：IPv6 地址 IPv6（Internet Protocol version 6）是用于替代现行版本 IP 协议（IPv4）的下一代 IP 协议，用以解决 IPv4 地址不足的问题。IPv6 地址长度为 128 位，采用十六进制表示。如下所示是一个用二进制表示IPv6地址： 0010000000000001 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0000100001011011 0011110001010001 1111010111111111 1111111111011011 由于128位二进制表示不方便记忆和阅读,通常会采用下述3种表示方法。 ▍冒分十六进制表示法：格式为 X:X:X:X:X:X:X:X，其中每个X表示地址中的 16 位，以十六进制表示，上例可表示为2001:0000:0000:0000:085b:3c51:f5ff:ffdb。 知识讲授：IPv6 地址 ▍压缩格式表示法： ①省略前导0。可以省去任意组的前导零来压缩IPv6地址,085b可以化简为85b,连续0可简化为0,上例可压缩为2001:0:0:0:85b：3c51:f5ff：ffdb。 ②双冒号。可以把连续的一段0压缩为“：：”，但为保证地址解析的唯一性，地址中“：：”只能出现一次，上例可压缩为2001：:85b:3c51:f5ff:ffdb。 3. 内嵌 IPv4 地址表示法 格式为X:X:X:X:X:X:d.d.d.d,前96位采用冒分十六进制表示，而最后32位地址则使用IPv4的点分十进制表示，例如，：:FFFF：192.168.0.1。在前96位中，压缩0位的方法依旧适用。 知识讲授：子网划分原理 为了提高 IP 地址的使用效率，一个网络可以划分为多个子网：采用借位的方式，从主机号最高位开始借位变为新的子网号，剩余部分仍为主机号。这使得 IP 地址的结构分为 3 部分：网络号、子网号和主机号。 ▍示例 某单位申请到 B 类网络地址， 10000010 01011111 00000000 00000000(130.95.0.0), 假设借用主机号前 2 位作为子网号，则子网号与原来的网络号合起来形成新的网络号，共 18 位，用来识别子网。 知识讲授：子网划分方法 根据子网个数要求及每一个子网的有效主机地址个数要求，确定借几位主机号作为子网号，然后写出借位后的子网个数、每一个子网的有效主机地址个数、每一个子网的子网地址、子网掩码和每一个子网的有效主机地址。 ▍子网数 RFC950 标准：子网数 = 2子网号位数 − 2（全 0 或全 1 不能使用）；支持 CIDR：子网数 = 2子网号位数（全 0 或全 1 不能使用）。 ▍可分配子网块大小 256 − 变化的子网掩码。 ▍有效主机数 2主机号位数 − 2。 ▍有效主机地址范围 网络地址 +1 ~ 广播地址 −1。 课堂问答 1. 压缩格式表示法分为哪两种？ 2. 子网划分后 IP 地址分哪三部分？ 3. “::”在 IPv6 地址中最多出现几次？ 4. 出现“请求超时”应检查什么？ 解析：1.省略前导0，双冒号。 2. 网络号、子网号、主机号。 3. 只能出现一次。 4. 检查主机防火墙是否关闭。 点击显示答案 例题分析 某培训机构现建 2 个机房，每个房间 50 台机器，给定一个网络地址 192.168.1.0，需要划分 2 个子网。如果每个子网间用路由器（路由软件不支持 CIDR域间路由）相连，应如何划分子网和分配IP地址？ 例题分析 解析： (1) 根据RFC950标准划分法 分析：192.168.1.0是一个C类IP地址，默认子网掩码为255.255.255.0。需要划分为2个 子网,因为不支持全0和全1的子网号,则必须向最后8位的主机号至少借2位,才能产生2²-2=2个可用的子网。每个子网内有效主机数为26-2=62,大于50,满足要求。 即可能的子网为： 11000000.10101000.00000001.00000000=192.168.1.0(不能用) 11000000.10101000.00000001.01000000=192.168.1.64 11000000.10101000.00000001.10000000=192.168.1.128 11000000.10101000.00000001.11000000=192.168.1.192(不能用) 能用的子网见表2-8。 子网网络号 子网掩码 广播地址 主机地址范围 192.168.1.64 255.255.255.192 192.168.1.127 192.168.1.65~192.168.1.126 192.168.1.128 255.255.255.192 192.168.1.191 192.168.1.129~192.168.1.190 例题分析 (2)支持无类别域间路由(CIDR)划分法 分析：192.168.1.0是一个C类IP地址，默认子网掩码为255.255.255.0。需要划分为2个子网，因为支持全0和全1的子网号，则必须向最后8位的主机号至少借1位,所以有2¹=2个子网。每个子网内有效主机数为27-2=126,大于50,满足要求。 能用的子网见表2-9。 子网网络号 子网掩码 广播地址 主机地址范围 192.168.1.0 255.255.255.128 192.168.1.127 192.168.1.1~192.168.1.126 192.168.1.128 255.255.255.128 192.168.1.255 192.168.1.129~192.168.1.254 课堂练习 1.（填空）子网掩码 255.255.255.192 用 CIDR 表示为____。 2.（判断）网络地址的最后一个 8 位组总是偶数。（ ） 3.（填空）C 类网络默认支持主机数____。 4.（判断）IP 地址可修改，MAC 地址全球唯一。（ ） 解析：1. /26 2. √ 3. 254 4. √ 点击显示答案 课堂小结：知识地图 地址 → 子网掩码 → 配置 → 应用 课后任务： 基础 完成练习原卷 实践 配置两台主机 IP 并 ping 测试连通 提升 计算 192.168.0.100/25 的网络地址与广播地址 依据 提交：子网划分表 2-10 / 分析记录表 2-11（教材第63页） 谢谢观看 THANKS $