基于B类IP地址的可变长子网掩码网络设计
摘要:提出了一种基于B类地址的变长子网掩码划分方案,在介绍子网划分及路由协议原理特性的基础上,给出了网络配置过程以及整体的设计过程,并用思科模拟软件Packet Tracer 4.1对整个规划好的网络进行模拟,进行相应的网络测试和结果分析。
关键词:变长子网掩码划分PPP协议EIGRP协议
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1007-3973(2010) 08-073-02
1引言
随着互联网应用的不断普及,计算机和网络设备的数量都在快速增加。由于32位的IP地址可利用的空间较小,对子网的进行划分已成为一种网络设计常用的方法。采用选定一个子网掩码划分(即定长子网掩码规划)的方法划定的每个子网的规模是一样的,该方法不支持不同规模的子网,由此浪费了实际可配置的主机数量??。为解决定长子网掩码规划带来的问题,可以使用变长子网掩码(Variable Length Subnet Mask,简称VLSM))规划??。本文将进行基于B类IP地址的变长子网掩码规划,通过进行相关网络协议配置和模拟组网的测试,得到一个合理的划分方案。因此,对变长子网掩码的正确划分,可以有效地解决这IP地址分配的问题。
2规划过程
给定一个B类IP地址150.4.0.0,在此基础上需要划分若干个子网,其中路由器不少于6台,PC主机不少于12台,可适当填加其他终端设备。若根据简洁性原则,一般的方法是采用定长子网掩码来划分。由于本次实验的网络拓扑结构采用网状结构,因此每两台路由器之间必须建立一个子网,而且其他子网内的主机个数可能会很大,因此若按照定长子网掩码划分的原则,就会造成IP地址的浪费。
可以把一个IP基地址划分为若干个长度不同的子网,所得到的各自的子网掩码各不相同。进行变长子网掩码划分的原则是从最大需求的子网开始划分,则划分好大规模子网后再使用其中的某个子网地址再进行一次子网划分,以适应小规模子网的IP地址需求,从而达到IP地址合理有效利用的目的??。
本文的子网划分分为两种规模:一种是根据局域网的主机规模来确定划分子网所要借的位数;另一种则是在已划分好局域网的基础上再次进行子网划分,这部份是给路由器使用的。按照实验要求,B类地址规划时最少借10位,则每个子网的主机个数最多为2的6次方减2台,即62台,而由于每两台路由器划一个子网,故在已借10位的基础上再借4位来为路由器划分子网,则每个子网的主机容量正好是2台。
3模拟组网
实验是在CISCO System的Packet Tracer v4.1环境下进行,所有步骤均采用软件模拟,同时使用子网掩码计算工具作为辅助??。实验中所使用到的设备主要有2621XM路由器(4串口),2950-24通用交换机,终端PC机若干,以及普通服务器一台。以太网口用直通铜线连接,路由器间串口用Serial DTE相连。
具体网络拓扑图如图1所示,其中,网络拓扑采用网状结构,ROUTER1-6分别连接子网(局域网)1-6,即各路由器的快速以太网口直接和相应的交换机连接。
图1网络拓扑图
4网络设备配置
实验组网要求广域网采用认证的PPP协议,而路由间协议则采用EIGRP协议。将子网1-6的IP地址范围内的地址分别配给实验中的6个局域网,图1中以交换机的名称来区分。各主机的网关地址就是该局域网内路由器以太网口的IP。实验的网络拓扑的网状结构一共有12条链路,故将链路L1-L12子网地址分别配给各路由器的各串口,注意直接相连接的路由器要处在同一子网中。由于采用了变长子网掩码划分方法所以网络地址空间得到了有效利用,用于分配路由器的子网地址容量正好为两个。这里以Router1的配置为例,具体配置如下:
4.1配置PPP协议
PPP提供了同步和异步电路上的路由器到路由器,主机到网络的连接。PPP是目前使用的最为广泛的广域网协议[5]。PPP会话的建立过程一般包括以下四个阶段:链路的建立和配置协商、链路质量检测、网络层协议的配置协商以及链路终止。
对于一个PPP会话来讲,身份验证功能是可选的。在链路已经建立并且身份验证协议被选择以后,对等的两端可以相互鉴别。身份验证功能需要呼叫的发起方输入验证信息,这个信息用来确定用户拥有网络管理员赋予的呼叫许可。质询握手验证协议(Challenge Handshake Authentication Protocol,简称CHAP)使用三次握手机制来启动一条链路和周期性的验证远程结点??。对等的路由器之间相互交换身份验证信息,配置PPP验证时可以选择PAP或者是CHAP。一般来说CHAP是首选。
4.2配置EIGRP协议
增强的内部网关路由选择协议(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol,EIGRP)是增强版的内部网关路由选择协议(IGRP 协议)??。IGRP 是思科公司提出的一种用于 TCP/IP 和 OSI 因特网的内部网关路由选择协议。它被视为是一种内部网关协议,但作为一种用于域间路由选择的外部网关协议,它也得到了广泛的应用。
EIGRP 与其它路由选择协议之间主要区别包括:快速收敛、支持变长子网掩码、局部更新和多网络层协议。运行 EIGRP 的路由器存储了所有其相邻路由器的路由表,以便于它能快速选择路径。如果没有合适路径,EIGRP 查询其邻居以获取所需路径。直到找到合适路径,EIGRP 查询才会终止,否则一直持续下去。EIGRP 协议对所有的 EIGRP 路由进行任意掩码长度的路由聚合,从而减少路由信息传输,节省带宽。另外 EIGRP 协议 通过配置,可以在任意接口的位边界上支持路由聚合。
本实验由于采用了可变长子网掩码划分,思科公司的EIGRP无疑是最好的选择。我们可以看到实际上EIGRP路由协议的配置十分简单,只需将互联的几台路由器的IP加入到同一个自治域中就可以了,最后再把自动路由汇总关闭,其余5台路由器配置方法类似。
5实验结果及分析
由于配置了广域网协议和路由协议,因此实验网络中的任意两台主机都可以进行实时通信了。配置好EIGRP协议后,我们可以在仿真菜单栏上的Event List Filters选项里选择EIGRP协议来进行任意两台路由器之间的路由信息交换工作,然后再将协议数据单元(PDU)添加到源主机中,最后单击Auto Capture/Play就可以实现数据发送和反馈的自动模拟了。如图2所示,给出了局域网4里的PC6给局域网1的PC3发送Internet控制信息协议(ICMP)数据包的过程,我们在视图(VIEW)窗口里可以看到整个过程的详细信息。其他任何子网间的主机通信都类似。
图2网络配置结果图
本实验结果显示子网内和子网间任意两台主机都可以实现ICMP,RIP ,ARP,TCP等协议的通信,这就证明了实验的理论分析和具体配置是基本无误的。由于已经配置好EIGRP的路由协议,因此我们可以通过输入命令行来查看相关路由信息。点击各路由器就可以在命令输入窗口里输入命令行。实际操作显示,结果显示的各项信息均与网络连接配置相吻合。至此,一个小规模的基于B类地址的可变长子网掩码组网方案实施成功。
6结束语
本文实现了基于B类地址VLSM网络的组网方法和设备配置,提出了一种变长子网掩码划分方案,并给出了网络配置过程以及整体的设计过程。采用思科模拟软件Packet Tracer 4.1对整个规划好的网络进行模拟,并进行相应的网络测试和实验结果分析,结果显示,进行合适的变长子网划分,可以使IP地址资源得到更有效的利用。
注释:
①Gary Heap, Lynn Maynes. CCNA Practical Studies(CCNA实验指南).袁爱平译[M].北京:人民邮电出版社, 2002.
②吴功宜. 计算机网络[M]. 北京: 清华大学出版社, 2003.
③高晗.网络互联技术[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2006.
④Cisco Systems公司, 李莉. 网络互连技术手册[M]. 北京:人民邮电出版社, 2004:32-94.
⑤孙建华. 网络互连技术教程[M]. 北京:人民邮电出版社,2005:89-110.
⑥沈海娟. 网络互连技术-广域网[M]. 浙江: 浙江大学出版社, 2006:1-32.