1 实验目的及要求
认识IP地址的种类，掌握通过子网掩码来划分子网的方法。
2 实验计划学时
本实验2学时完成。
3 实验器材
普通交换机1台，PC机2~3台，直通线若干。
4 实验内容
4.1 了解IP地址的分类
4.1.1 A类IP地址
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围1.0.0.1-126.255.255.254（二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001-01111110 11111111 11111111 11111110）。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳16777214个主机。
4.1.2 B类IP地址
一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围128.0.0.1-191.255.255.254（二进制表示为：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110）。可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机 。
B类地址的私有地址和保留地址
172.16.0.0到172.31.255.255是私有地址
169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器，这时你将会从169.254.0.0到169.254.255.255中临得获得一个IP地址。
4.1.3 C类IP地址
一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围192.0.0.1-223.255.255.254（二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110）。其中192.168.0.0~192.168.255.255 私有IP地址，C类网络可达2097150个，每个网络能容纳254个主机。
4.1.4 D类IP地址
用于多点广播（Multicast）。
D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。
地址范围224.0.0.1-239.255.255.254
4.1.5 E类IP地址
以“1111”开始，为将来使用保留。
E类地址保留，仅作实验和开发用。
全零（“0.0.0.0”）地址指任意网络。全“1”的IP地址（“255.255.255.255”）是当前子网的广播地址。
4.2 认识子网掩码
子网掩码是一个32位的2进制数，其对应网络地址的所有位都置为1，对应于主机地址的所有位都置为0。由此可知，A类网络的默认子网掩码是255.0.0.0，B类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，C类网络的默认子网掩码是255.255.255.0。将子网掩码和IP地址按位进行逻辑“与”运算，得到IP地址的网络地址，剩下的部分就是主机地址，从而区分出任意IP地址中的网络地址和主机地址。
子网掩码常用十进制表示，我们还可以用网络前缀法表示子网掩码，即“/<网络地址位数>”。如138.96.0.0/16表示B类网络138.96.0.0的子网掩码为255.255.0.0。
4.3 子网划分
将一个大的网络划分为若干子网，可以通过硬件设备，如专用的交换机、路由器等，也可以通过为每台计算机配置不同的子网掩码，从而将一个大的网络分割成若干子网。通过后者，操作简单，经济实用。
【经典案例模拟】
某公司从上级总公司的网络部门获得一段IP地址，其网络号为192.168.0.0/24。该IP将用于组建自己的网络。
目前该公司有5个部门需要组建自己的网络：
部门1：100台计算机
部门2：60台计算机
部门3：25台计算机
部门4：10台计算机
部门5：10台计算机
请为每个部门规划自己的网络。
【操作1】
（1）列出C类网络子网数目与子网掩码对照表，表8-1。
表8-1 子网数目与子网掩码对照表
子网数目 | 子网掩码 | 每个子网 主机容量 |
1 | 255.255.255.0 | 256-2 |
2 | 255.255.255.128 | 128-2 |
4 | 255.255.255.192 | 64-2 |
8 | 255.255.255.224 | 32-2 |
16 | 255.255.255.240 | 16-2 |
32 | 255.255.255.248 | 8-2 |
64 | 255.255.255.252 | 4-2 |
（2）先根据最大主机数需求，划分子网。
部门1有100台计算机，先满足该部门需求。将整个网络一分为二，其中每个有126台主机的容量。于是，给部门1分配的IP地址范围为192.168.0.1-192.168.0.126，子网掩码为255.255.255.128。
（3）再根据次大主机需求数，划分剩余的网络。
部门2有60台计算机的容量需求，因此，需要将剩余的子网再一分为二，选取其中62个IP分给该部门。部门2的IP地址范围为192.168.0.129-192.168.0.190，子网掩码为255.255.255.192。
（4）部门3有25台的容量。目前还剩余62个IP暂未使用。将这62个IP再一分为二，选取其中30个IP分给部门3。部门3的IP范围是192.168.0.193-192.168.0.222，子网掩码为255.255.255.224。
（5）部门4和5需求量最少，可将剩余的IP地址再等分为两份，分别配置给部门4和5。因此，部门4的IP范围可设置为192.168.0.225-192.168.0.238，子网掩码为255.255.255.240。部门5的IP范围可设置为192.168.0.241-192.168.0.254，子网掩码为255.255.255.240。
（6）综合汇总，各部门IP配置情况见表
表8-2 各部门IP地址分配情况表
部门 | 起始IP | 终止IP | 子网 容量 | 子网掩码 | 网络号 | 广播地址 |
部门1 | 192.168.0.1 | 192.168.0.126 | 126 | 255.255.255.128 | 192.168.0.0 | 192.168.0.127 |
部门2 | 192.168.0.129 | 192.168.0.190 | 62 | 255.255.255.192 | 192.168.0.128 | 192.168.0.191 |
部门3 | 192.168.0.193 | 192.168.0.222 | 30 | 255.255.255.224 | 192.168.0.192 | 192.168.0.223 |
部门4 | 192.168.0.225 | 192.168.0.238 | 14 | 255.255.255.240 | 192.168.0.224 | 192.168.0.239 |
部门5 | 192.168.0.241 | 192.168.0.254 | 14 | 255.255.255.240 | 192.168.0.240 | 192.168.0.255 |
各部门所属IP地址分布见图8-1。
注：图中数字为十进制IP的最后一字节，按顺时针方向旋转
4.4 子网测试
【操作2】
（1）将PC1~PC4接在交换机普通口上。
（2）将PC1和PC2配置为部门1的IP，分别为192.168.0.2和192.168.0.3，子网掩码为255.255.255.128。
（3）将PC3配置为部门2的IP，设置为192.168.0.130，子网掩码为255.255.255.192。
（4）将PC4配置为部门4的IP，设置为192.168.0.225，子网掩码为255.255.255.240。
（5）在PC1和PC2上分别打开命令提示符窗口，相互ping对方的IP，发现可以ping通。通过网上邻居可以相互发现对方。说明PC1和PC2在同一个子网。
（6）在PC1的命令提示符窗口中，ping PC3的IP，图8-2，无法ping通，说明PC1和PC3不在同一个子网。
（7）在PC3的命令提示符窗口中，ping其他3台计算机的IP，发现均无法ping通，而且亦无法通过网上邻居发现其他计算机。说明PC3独自在一个子网。
（8）在PC4上执行PC3同样的命令，结果亦相同。说明PC4独自在一个子网。
（1）表8-1中，最后一列的子网主机容量为什么要减2？
（2）使用子网掩码划分子网的优点和缺点分别是什么？
（1）IP地址的分为哪几类？各自范围是什么？
（2）私有IP地址的范围是什么？
（3）如何通过配置子网掩码进行子网划分？
