C1任务02扩展+自测及网络知识学习笔记_网状拓扑结构中节点间路径多,碰撞和阻塞少,”局部故障不影响网络运行-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/luck_gid/article/details/115917869

C1任务02扩展+自测及网络知识学习笔记

2-1.2、IP地址由网络和主机两部分标识组成

2-2、网络地址分类

三、任务解决方案

3-1、给出子网掩码及每个不同子网的最大和最小IP地址

4-4、ARP和RARP的主要作用分别是什么？

4-5、C类IP地址预留了多少位的网络号和主机号？

4-6、要将B类IP地址168.195.0.0划分成8个子网，子网掩码是什么？

4-7、回环地址属于哪一类IP地址？访问环回地址数据包流向网络吗？

五、推荐学习资源

六、总结

一、任务描述

使用子网掩码将一组C类IP地址（范围为192.168.99.0~192.168.99.255）划分为四个子网。

二、任务知识储备

2-1、IP组网技术

在使用TCP/IP通信时，用IP地址识别主机和路由器。为了保证正常通信，有必要为每个设备配置正确的IP地址。

2-1.1、IP地址的定义

IP地址由32位正整数来表示，TCP/IP通信要求将这样的IP地址分配给每一个参与通信的主机。IP地址在计算机内部以二进制方式被处理。然而，由于人类社会并不习惯于采用二进制方式，需要采用一种特殊的标记方式。那就是将32位的IP地址以8位为一组，分为4组，每组以"."隔开，再将每组数转换为十进制数。

例如：

$2^{8}$ $2^{8}$ $2^{8}$ $2^{8}$

10101100 00010100 00000001 00000001 （2进制）

10101100. 00010100. 00000001. 00000001 （2进制）

172. 20. 1. 1 (10进制)

将表示为IP地址的数字整体计算，会得出如下数值：

$2^{32}=4294 967 296$

从这个结果来看，最多可允许43亿台计算机连接网络。然而实际上，IP地址并非根据主机台数来配置的，而是每一台主机上的每一块网卡（NIC）都得设置IP地址。通常一块网卡只设置一个IP地址，当然也可以设置多个IP地址。此外，一台路由器通常都会配置两个以上的网卡，因此可以设置两个以上的IP地址。

因此，让43亿台计算机全部连网其实是不可能的，当然世界人口也已经远超43亿了。

2-1.2、IP地址由网络和主机两部分标识组成

IP地址由"网络标识"和"主机标识"两部分组成。

2-2、网络地址分类

IP地址分为5个级别，分别是A类、B类、C类、D类、E类。他根据IP地址中从第1位到第四位的比特列对其网络标识和主机标识进行区分。

三、任务解决方案

3-1、给出子网掩码及每个不同子网的最大和最小IP地址

首先计算子网掩码：

192.168.99.0~192.168.99.255共256个IP地址

将256/4=64，主机块大小64， $2^{6}$ =64，那么子网掩码就是255.255.255.192

根据主机数量计算出掩码的最后一个字节为11000000，用十进制表示掩码为255.255.255.192

由于主机地址全为0只有在表示对应的网络地址或IP地址不可获知的情况下使用；主机地址全为1通常作为为广播地址，此两者都是不允许用作主机IP地址的。

因此，4个子网分为：

子网	子网掩码	网络号	广播地址	最小可用IP	最大可用IP
子网1	255.255.255.192	192.168.99.192	192.168.99.255	192.168.99.1	192.168.99.62
子网2	255.255.255.192	192.168.99.128	192.168.99.191	192.168.99.65	192.168.99.126
子网3	255.255.255.192	192.168.99.64	192.168.99.127	192.168.99.129	192.168.99.190
子网4	255.255.255.192	192.168.99.0	192.168.99.63	192.168.99.193	192.168.99.254

3-2、用思科模拟器完成任务

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
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
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
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。

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
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
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
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
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
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
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
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
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

四、自测内容

4-1、说出四种网络拓扑协议

| 总线型结构：

网络上的所有计算机都通过一条电缆相互连接起来

特点：其中不需要插入任何其他的连接设备。网络中任何一台计算机发送的信号都沿一条共

同的总线传播，而且能被其他所有计算机接收。有时又称这种网络结构为点对点拓朴结构。

优点：连接简单、易于维护、成本费用低

缺点：

1. 传送数据的速度缓慢：共享一条电缆，只能有其中一台计算机发送信息，其他接收。

2. 可靠性较差：只要有一条线路出问题会影响网络上其他计算机工作

|| 环型结构：

每台计算机都与相邻的两台计算机相连，从而构成一个封闭的环状，整个网络结构既没有起点也没有终点

环型拓扑的优点

(1)电缆长度短。环型拓扑网络所需的电缆长度和总线拓扑网络相似，但比星形拓扑网络要短得多。

(2)增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作。

(3)可使用光纤。光纤的传输速率很高，十分适合于环型拓扑的单方向传输。

环型拓扑的缺点

(1)节点的故障会引起全网故障。这是因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个节点,一旦环中某一节点发生故障就会引起全网的故障。

(2)故障检测困难。这与总线拓扑相似,因为不是集中控制,故障检测需在网上各个节点进行,因此就不很容易。

(3)环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式,在负载很轻时,信道利用率相对来说就比较低。

||| 星型结构：

每个节点都由一个单独的通信线路连接到中心节点上。中心节点控制全网的通信，任何两个节点的相互通信,都必须经过中心节点。因些中心节点是网络的瓶颈，这种拓朴结构又称为集中控制式网络结构

星型拓扑结构的优点

（1）结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。

（2）网络延迟时间较小，传输误差低。

（3）在同一网段内支持多种传输介质，除非中央节点故障，否则网络不会轻易瘫痪。

（4）每个节点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离，可以很方便地排除有故障的节点。

因此，星型网络拓扑结构是应用最广泛的一种网络拓扑结构。

星型拓扑结构的缺点

（1）安装和维护的费用较高

（2）共享资源的能力较差

（3）一条通信线路只被该线路上的中央节点和边缘节点使用，通信线路利用率不高

（4）对中央节点要求相当高，一旦中央节点出现故障，则整个网络将瘫痪。

|||| 网状结构：

这种结构在广域网中得到了广泛的应用，它的优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于节点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，从而绕过失效的部件或过忙的节点。这种结构虽然比较复杂，成本也比较高，提供上述功能的网络协议也较复杂，但由于它的可靠性高，仍然受到用户的欢迎。

网型拓扑的优点

(1)节点间路径多，碰撞和阻塞减少。

(2)局部故障不影响整个网络，可靠性高。

网型拓扑的缺点

(1)网络关系复杂，建网较难，不易扩充。

(2)网络控制机制复杂，必须采用路由算法和流量控制机制。

4-2、OSI应用层协议支持哪些协议

应用层协议有：FTP，WWW，Telnet，NFS，SMTP，Gateway，SNMP

补充：

分层	支持协议
应用层	FTP，WWW，Telnet，NFS，SMTP，Gateway，SNMP
表示层	TIFF，GIF，JPEG，PICT，ASCII，EBCDIC，encryption
会话层	RPC，SQL，NFS，NetBIOS，names，AppleTalk
传输层	TCP，UDP，SPX
网络层	IP，IPX，AppleTalk DDP
数据链路层	Frame Relay，HDLC，PPP， IEEE 802.3/802.2
物理层	EIA/TIA-232， EIA/TIA-499，V.35， V.24，RJ45， Ethernet， 802.3

4-3、DNS的作用是什么？

DNS是解析域名的，也就是把域名翻译成IP再进行连接。

4-4、ARP和RARP的主要作用分别是什么？

ARP：

ARP是一种解决地址问题的协议，以目标地址为线索，用来定位下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址。如果目标主机不在同一链路上时，可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址。不过ARP只适用于IPv4协议，不能用于IPv6.IPv6中可用ICMPv6替代ARP发送邻居探索消息。

RARP：

RARP是将ARP反过来，从MAC地址定位IP地址的一种协议。平常我们可以通过个人电脑设置IP地址，也可以通过DHCP自动分配获取IP地址。然而，对于使用嵌入式设备时，会遇到没有任何输入接口或无法通过DHCP动态获取IP地址的情况。

4-5、C类IP地址预留了多少位的网络号和主机号？

C类IP地址预留2080800位网络号和254位主机号

4-6、要将B类IP地址168.195.0.0划分成8个子网，子网掩码是什么？

168.195.0.0~168.195.255.255共65536个地址

将65536/8=8192，主机块大小8192， $2^{13}= 8192$ ，那么子网掩码就是255.255.224.0

4-7、回环地址属于哪一类IP地址？访问环回地址数据包流向网络吗？

127.0.0.1：回环地址，不属于任意一类IP地址，是特殊地址。

该地址指电脑本身，主要预留测试本机的TCP/IP协议是否正常。只要使用这个地址发送数据，则数据包不会出现在网络传输过程中。所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。

五、推荐学习资源

《图解TCP/IP》

《图解HTTP》

《程序员修炼之道》

《程序员的职业素养》

六、总结

关于网络知识的学习其内容特别繁杂，涉及的概念和协议特别的多，基本上每一个协议都要有所了解才能把整个网络传输过程理解。比如发送一个邮件或者通过QQ发送聊天信息，其背后正是基于这些大量的网络协议和基础设备才让小小的交流应用得以实现。这也说明了，基础设施建设的重要性，这也是美国制裁华为的原因，它不在上层搞应用，反而跑过来参与制定各种基础设施的协议标准。吾辈当常常以此为警醒！