- 作者简介：一名99年软件运维应届毕业生，正在自学云计算课程。
- 宣言：人生就是B（birth）和D（death）之间的C（choise），做好每一个选择。
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文章目录
前言
上一篇文章学习了连接不同交换机的主机之间的通信，在工作环境中如果需要实现不同网段之间的通信，这个时候需要路由器才可以做到，本篇文章将具体学习IP和子网掩码的作用，最后实现本篇文章的目标，实现不同网段主机之间的通信。
IP地址
简介
IP地址（Internet Protocol Address）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址。
IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。
组成：32位2进制数，4组十进制表示，IP地址每八位为一组，用“.”分割，用十进制标识，192.168.0.1。
分类：
A类（1~126） 127：回环地址：本机
B类（128~191）
C类（192~233）
D类（224~239）组播
E类（240~255）科研
私有IP分类：
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
子网掩码
作用：32位2进制数，运算出IP地址的网络部分
分类：
A类：255.0.0.0
B类：255.255.0.0
C类：255.255.255.0
方法：子网掩码中为1的部分，对应IP地址的网络位，IP地址和子网掩码，逻辑与运算。
网络地址
网络地址（Network address）则是互联网上的节点在网络中具有的逻辑地址，可对节点进行寻址。IP地址是在互联网上给主机编址的方式，为每个计算机分配一个逻辑地址，这样不但能够对计算机进行识别，还能进行信息共享。
通过IP地址得出网络地址
IP地址分为四组十进制，每组8位2进制，十进制转换2进制可以用一个巧妙的方法，我们以IP地址为192.168.1.2为例转换成2进制。
十进制转换二进制可以用一种减法来转换：
128 64 32 16 8 4 2 1
这些数字是用来被减的，使用十进制从128开始减如果够减则在128下写上1如果不够则写0.余数减64原理一样够减则在64下方写1，不够则写0，余数以此类推，IP地址的二进制为下表中的红色部分。
| 192 | 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 168 | 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 2 | 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1.IP地址转换成二进制：192.168.1.2的二进制表示为11000000.10101000.00000001.00000010。
2.子网掩码转换成二进制表示：同理255.255.255.0二进制为11111111.11111111.11111111.00000000.
3.IP地址和子网掩码逻辑与运算
二进制逻辑与：遇0得0。
1 1 0 0 0 0 0 0 . 1 0 1 0 1 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0
-----------------------------------------------------------------------
1 1 0 0 0 0 0 0 . 1 0 1 0 1 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0
所以发现，IP地址的前三部分与子网掩码做逻辑与运算还是IP地址本身，后面一个部分是0
4.得出网络地址
将11000000.10101000.00000001.00000000，转换成10进制后的出192.168.1.2的网络地址为192.168.1.0
所以得出C类IP地址的前三组代表了网络位。
网络位相同，IP地址是同一个网段。
网络位不相同，IP地址是不同一个网段。
上篇文章不同主机连接在不同交换机用的IP地址都是同一网段的，接下来将介绍不同网段主机之间的通信。
路由器工作原理
路由表
路由器中维护的路由条目的集合
路由器根据路由表做路径选择路由表的形成：
直连网段：配置IP地址，端口UDP
非直连网段：对于费直连网段，需要静态路由或动态路由，将网段添加到路由表中
工作原理
1）1.1主机要给1.2主机发送数据，因为地址不在同一个网段，1.1主机会将数据包发送给本网段的网关路由R1的G0/1接口，
2）R1路由器接收到数据包，查看数据包IP头部中目的地址是2.100，再查询自己路由表，发现到达192.168.2.0/24网段需要从S0接口出去，于是R1路由器将数据包发送到S0接口，并由此接口将数据发出去到达R2路由器。
3）R2路由器收到一个来自R1的数据包，同样查看IP首部包中的目的地址是2.100，再查询自己路由表。发现192.168.2.0/24网段在E0接口下，R2路由器将数据包再转发到E0接口，并由此接口发送到4.1设备上，到此路由工作过程结束。
实战
通过配置，达到不同网段也能通信的效果，分别对直连网段和非直连网段进行测试。
非直连路由：通过路由协议从别的路由器学到的路由称为非直连路由。分为静态路由和动态路由
直连网段
直连路由：路由器物理接口所连接的子网的路由方式称为直连路由；
直连路由是由链路层协议发现的，一般指去往路由器的物理接口地址所在网段的路径，该路径信息不需要网络管理员维护，也不需要路由器通过某种算法进行计算获得，只要该接口处于活动状态(Active)，路由器就会把通向该网段的路由信息填写到路由表中去，直连路由无法使路由器获取与其不直接相连的路由信息。
1.搭建网络
和前几章一样拖拽需要的设备，给主机配置IP。
和之前不同的是这次是连接路由器，并且两台主机的IP不是同一个网段的，配置好主机的IP后，发现线缆还是红点并没有连通，还需要接下来一步给路由器接口设置IP，也就是主机的网关，设置主机通过哪个接口传输数据。
2.设置网段的网关
配置路由器接口的IP也就是一个网段的网关，注意对应接口的IP决定了这条网段的网络位不可以配置错误。
注意网关的IP一般设置1或254，这里1已经被占用了，我就设置192.168.1.254，一定要注意接口号，看清主机是和哪个接口连接的要在对应的路由器接口设置。
通电后会发现左边那条线绿了。
同样的方法给路由器的f0/1也配置好IP，这里我配置的是192.168.2.254。
3.给主机配置网关
之前配置的时候我们都没有给主机配置网关，这里我们已经给网段设置好网关了，只需要给主机配置好对应的网关即可，注意这里要和对应的网关一样，表示这台主机的数据要冲这个接口发送出。
同理给PC1的网关配置为192.168.2.254。
4.测试通信
在PC0上pingPC1的IP来测试通信。
测试的时候可以通过如下图所示位置抓包查看实时数据传输动态。
测试发现数据可以到达PC1主机。
非直连网段
非直连路由：通过路由协议从别的路由器学到的路由称为非直连路由。分为静态路由和动态路由；
静态路由(Static Routing)：
静态路是人为手工写死，固定路由走向。是由网络规划者根据网络拓扑，使用命令在路由器上配置的路由信息，这些静态路由信息指导报文发送，静态路由方式也不需要路由器进行计算，但是它完全依赖于网络规划者，当网络规模较大或网络拓扑经常发生改变时，网络管理员需要做的工作将会非常复杂并且容易产生错误。
接下来就来测试非直连网段配置静态路由。
1.搭建网络，配置主机IP和对应的路由器接口IP
和上面直连网段一样的操作。
注意：看好对应的路由器的接口，Router1的F0/0接口和PC2是12.168.3.0这个网段的，Router1的F0/1和Router2的F0/1是192.168.5.0网段的，Router的F/1和PC3是192.168.4.0网段的，三个网段不能搞错了。
可能遇到的问题
配置好以后可能发现线没有通，可能的原因是路由器接口没有通电。
记得要勾选如下图所示位置，依次将路由器的接口通电即可。
2.测试每个网段的连通性
使用ping命令测试每个网段的通信。
192.168.3.0网段
测试192.168.5.0网段，这里是路由器之间的通信，出现！！！则表明通信成功。
测试192.168.4.0网段
这里注意一下，在工作环境中，搭建完以后也是要测试一下每个网段的通信是否通。
3.配置静态路由
配置完网关以及IP后非直连网段的两台主机依然无法通信的，需要借助路由来完成通信。
命令：ip route 目标网段 子网掩码 发出接口
这个命令必须在全局配置模式下输入。
如下图配置router1的静态理由，因为PC2在192.168.3.0网段，需要传送数据到192.168.4.0网段，并且是通过router的f0/1接口发出的。
Router>en //进入特权模式
Router#config t //进去全局配置模式
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#ip route 192.168.4.0 255.255.255.0 f0/1 //配置静态路由
返回到特权模式查看路由表show ip route
通信是需要对方反馈的是双向的所以还需要在router2配置一个返回的静态路由，从192.168.4.0网段发往192.168.3.0网段的并且是通过router2的f0/1接口发出的。
Router>en
Router#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 f0/1
Router(config)#exit
Router#
Router#show ip route
Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
* - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
P - periodic downloaded static route
Gateway of last resort is not set
S 192.168.3.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1
C 192.168.4.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0
C 192.168.5.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1
4.测试通信
通过PC3来ping 192.168.4.1
5.删除指定的静态路由
当设置错了路由的时候我们通过在全局配置模式下使用命令：
no ip route 目标网段 子网掩码 发出接口
删除之后再查看路由表没有这个静态路由了。
总结
通过本篇文章了解学习IP地址以及实现两台不同IP主机之间的通信。