计算机网络实验八：路由器IP地点配置及直连网络

计算机网络实验：路由器接口 IP 配置与直连网络

这实验用 Cisco Packet Tracer 搭一个最简的两网段互联拓扑，目的是理解三件事：IP 地址到底代表什么、路由器端口怎么配 IP、以及什么叫"直连网络"。做完你会明白为什么路由器一激活接口，路由表里就自动多出几条路。

一、实验目的

• 理解 IP 地址在网络层的含义
• 掌握路由器端口 IP 地址的配置方法
• 理解路由器的直连网络

二、实验环境

一台装了 Cisco Packet Tracer 的 Windows 机器，设备清单：两台二层交换机（Switch0、Switch1）、一台路由器（R0）、四台 PC（PC0、PC1、PC2、PC3）。拓扑连接关系是 PC0/PC1 接到交换机 0，PC2/PC3 接到交换机 1，两台交换机再分别连到路由器的两个接口。

三、实验原理

1. IP 地址标识的是接口

IP 地址工作在网络层。不管底层是以太网、串口还是别的什么，在网络层看来，它只是一个可以用 IP 地址表示的接口。网络层依靠 IP 地址和路由协议把数据报送到目的主机。

关键点是：一个 IP 地址只能代表一个接口，否则地址就会有二义性；而一个接口可以配置多个 IP 地址，这并不产生二义性。这两句对理解后面配端口很重要。

2. 直连网络的含义

路由器是互联网的核心设备，工作在 IP 网络之间转发数据报。每个接口都连着一个或几个网络，而两个接口不能代表同一个网络（除非做了桥接或子接口）。

路由器某个接口所连的网络，就是该接口的直连网络。对直连网络，路由器不需要额外写路由：接口 no shutdown 激活之后，路由器会自动把这条直连网段加进路由表。这也是"直连路由"名字的由来。

3. 从 IP 到 MAC 的一跳

互联网常被解释为"网络的网络"：把各种网络统一到一个体系里，用统一的 IP 地址，在路由协议作用下互联。但互联网是按 IP 网络来路由的，而被它连起来的以太网内部，实际是用 MAC 地址寻址的。数据报到以太网网段时，必须先通过 ARP 拿到目的 IP 对应的 MAC 地址，才能真正送出去。

四、实验步骤

• Step1 搭拓扑：拖一台路由器、两台 2960 交换机、四台 PC，按上面关系连线。连好之后端口和线序处会变绿，说明物理层通了。
• Step2 配四台 PC 的 IP：PC0 用 192.168.1.1，PC1 用 192.168.1.2（这两个属于 192.168.1.0/24），PC2 用 192.168.2.1，PC3 用 192.168.2.2（属于 192.168.2.0/24）。
• Step3 配路由器端口 IP：给 R0 的两个接口分别配上两个网段的网关地址，比如 192.168.1.254 和 192.168.2.254。
• Step4 不激活端口看路由表：这时候路由表里几乎是空的，因为接口还 shutdown 着，两条直连网段都没被识别。
• Step5 激活端口：对两个接口执行 no shutdown，再次查看路由表，应该能看到两条 C（connected）开头的直连路由。
• Step6 查看端口信息：用 show ip interface brief 确认两个接口是 up/up，并且拿到了刚配的 IP。
• Step7 验证连通性：从 PC0 ping PC2，第一次没通，检查发现是因为 PC 上没配网关——PC0 不认识 192.168.2.0/24 在哪，数据包发不出去。补上默认网关（填 R0 那个接口地址）之后再 ping，通了。

局域网内部（PC0 到 PC1）不需要网关也能通，因为它们在同一网段，ARP 直接解析 MAC；跨网段（PC0 到 PC2）必须靠网关转发，这就是网关存在的意义。

五、实验结论

• 一个 IP 地址只能代表一个接口，一个接口可以配多个 IP 地址。
• 路由器的每个接口连一个或多个网络，两个接口不能代表同一个网络。
• 路由器的直连网络靠接口自动入表，不需要人工写静态路由；跨网段通信必须经由网关。
• IP 在网络层路由，落到以太网帧里仍要靠 MAC 地址逐跳送达。

这个实验虽然只有两台交换机两个网段，但已经把"IP 三层、MAC 二层"的分工讲清楚了。下一步可以在此基础上加一条静态路由，让一个只有单接口通路的环境也能跨网段互通，再复杂一点就上 RIP、OSPF 看动态路由怎么自动填表。

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