子网划分

   Internet组织机构定义了五种I P地址 ，用于主机的有A、B、C三类地址。其中A类网络有126个，每个A类网络可能有16，777，214台主机，它们处于同一广播域。而在同一广播域中有这么多结点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16，777，214个地址大部分没有分配出去，形成了浪费。而另一方面，随着互连网应用的不断扩大，IP地址资源越来越少。为了实现更小的广播域并更好地利用主机地址中的每一位，可以把基于类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址 ,子网地址是借用基于类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。 　

　1. 子网掩码 　　

   RFC 950定义了子网掩码的使用，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类网络的缺省的子网掩码是255.0.0.0，B类网络的缺省的子网掩码是255.255.0.0，C类网络的缺省的子网掩码是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。子网掩码常用点分十进制表示，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。

   子网掩码告知路由器 ，地址的哪一部分是网络地址，哪一部分是主机地址，使路由器正确判断任意IP地址是否是本网段的 ，从而正确地进行路由。例如，有两台主机，主机一的IP地址为222.21.160.6，子网掩码为255.255.255.192，主机二的IP地址为222.21.160.73，子网掩码为255.255.255.192。现在主机一要给主机二发送数据，先要判断两个主机是否在同一网段。 　　

主机一 　　222.21.160.6即：11011110.00010101.10100000.00000110 　　

                255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000 　　

按位逻辑与运算 结果为： 11011110.00010101.10100000.00000000 　　

主机二 　　222.21.160.73 即：11011110.00010101.10100000.01001001 　　

                255.255.255.192即：11111111.11111111.11111111.11000000 　　

按位逻辑与运算结果为：11011110.00010101.10100000.01000000 　　

两个结果不同 ，也就是说，两台主机不在同一网络 ，数据需先发送给默认网关 ，然后再发送给主机二所在网络 。那么，假如主机二的子网掩码误设为 255.255.255.128，会发生什么情况呢？ 让我们将主机二的IP地址与错误的子网掩码相“与”：

222.21.160.73 即：11011110.00010101.10100000.01001001 　　

255.255.255.128即：11111111.11111111.11111111.10000000 　　

结果为 11011110.00010101.10100000.00000000 　　这个结果与主机的网络地址相同，主机一与主机二将被认为处于同一网络中，数据不再发送给默认网关 ，而是直接在本网内传送。由于两台主机实际并不在同一网络中，数据包将在本子网内循环，直到超时并抛弃 。数据不能正确到达目的机，导致网络传输错误。 反过来，如果两台主机的子网掩码原来都是255.255.255.128，误将主机二的设为255.255.255.192，主机一向主机二发送数据时，由于IP地址与错误的子网掩码相与，误认两台主机处于不同网络，则会将本来属于同一子网内的机器之间的通信当作是跨网传输，数据包都交给缺省网关处理，这样势必增加缺省网关的负担，造成网络效率下降 。所以，子网掩码不能任意设置 ，子网掩码的设置关系到子网的划分。 　　

2. 子网划分与掩码的设置 　

　子网划分是通过借用IP地址的若干位主机位 来充当子网地址 从而将原网络划分为若干子网而实现的。划分子网时，随着子网地址借用主机位数的增多，子网的数目随之增加，而每个子网中的可用主机数逐渐减少 。以C类网络为例，原有8位主机位，2的8次方即256个主机地址，默认子网掩码 255.255.255.0。借用1位主机位，产生2个子网，每个子网有126个主机地址；借用2位主机位，产生4个子网，每个子网有62个主机地址…… 每个网中，第一个IP地址（即主机部分全部为0的IP ）和最后一个IP（即主机部分全部为1的IP ）不能分配给主机使用 ，所以每个子网的可用IP地址数为总IP地址数量减2 ；根据子网ID借用的主机位数，我们可以计算出划分的子网数、掩码、每个子网主机数，列表如下： 　　

① 划分子网数 　　② 子网位数 　　③ 子网掩码（二进制） 　　                         ④ 子网掩码（十进制） 　　    ⑤ 每个子网主机数 　　

① 1～2 　　        ② 1 　　          ③ 11111111.11111111.11111111.10000000 　　④ 255.255.255.128 　　          ⑤ 126 　

① 3～4 　　       ② 2 　　           ③ 11111111.11111111.11111111.11000000 　　 ④ 255.255.255.192 　　           ⑤ 62 　　

① 5～8 　　      ② 3 　　            ③ 11111111.11111111.11111111.11100000 　　  ④ 255.255.255.224 　　            ⑤ 30 　　

① 9～16 　　    ② 4 　　              ③ 11111111.11111111.11111111.11110000 　　  ④ 255.255.255.240 　　           ⑤ 14 　　

① 17～32 　　  ② 5 　　              ③ 11111111.11111111.11111111.11111000 　　  ④ 255.255.255.248 　　            ⑤ 6 　　

① 33～64 　　  ② 6 　　              ③ 11111111.11111111.11111111.11111100 　　   ④ 255.255.255.252 　　            ⑤ 2 　　

如上表所示的C类网络中，若子网占用7位主机位时，主机位只剩一位，无论设为0还是1，都意味着主机位是全0或全1。由于主机位全0表示本网络，全1 留作广播地址，这时子网实际没有可用主机地址，所以主机位至少应保留2位 。

 

从上表可总结出子网划分的步骤或者说子网掩码的计算步骤： 　　

2.1 确定 要划分的子网数目 以及每个子网的主机数目 。 　　

2.2 求出子网数目对应二进制数 的位数N及主机数目对应二进制数的位数M。 　

2.3 对该IP地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前N位置 1或后M位置0 即得出该IP地址划分子网后的子网掩码。 　　

例如，对B类网络135.41.0.0/16需要划分为20个能容纳200台主机的网络。因为16＜20＜32，即20＜24＜25，所以，子网位只须占用5位主机位就可划分成32个子网，可以满足划分成20个子网的要求。B类网络的默认子网掩码是255.255.0.0，转换为二进制为 11111111.11111111.00000000.00000000。现在子网又占用了5位主机位，根据子网掩码的定义，划分子网后的子网掩码应该为11111111.11111111.11111 000.00000000，转换为十进制应该为255.255.248.0。现在我们再来看一看每个子网的主机数。子网中可用主机位还有11位，2的11次方＝2048，去掉主机位全0和全1的情况 ，还有2046个主机ID可以分配，而子网能容纳200台主机就能满足需求，按照上述方式划分子网，每个子网能容纳的主机数目远大于需求的主机数目，造成了IP地址资源的浪费。为了更有效地利用资源，我们也可以根据子网所需主机数来划分子网 。还以上例来说，128＜200＜256，即2^7＜200＜2^8，也就是说，在B类网络的16位主机位中,保留8位主机位，其它的16－8＝8位当成子网位，可以将B类网络138. 96.0.0划分成256(2^8)个能容纳256－1－1－1 =253台（去掉全0全1情况和留给路由器的地址 ）主机的子网。此时的子网掩码为 11111111.11111111.11111111 .00000000，转换为十进制为255.255.255.0。 　　在上例中，我们分别根据子网数和主机数划分了子网 ，得到了两种不同的结果 ，都能满足要求，实际上，子网占用5~8位主机位时所得到的子网都能满足上述要求 ，那么，在实际工作中，应按照什么原则来决定占用几位主机位呢？ 在划分子网时，不仅要考虑目前需要，还应了解将来需要多少子网和主机 。对子网掩码占用比实际需要的位 更多的主机位 ，可以得到更多的子网 ，节约了IP地址资源，若将来需要更多子网时，不用再重新分配IP地址 ，但每个子网的主机数量有限 ；反之，子网掩码占用较少的主机位 ，每个子网的主机数量允许有更大的增长 ，但可用子网数量有限 。一般来说，一个网络中的节点数太多，网络会因为广播通信而饱和 ，所以，网络中的主机数量的增长是有限的，也就是说，在条件允许的情况下，会将更多的主机位用于子网位 。 　

　 综上所述,子网掩码的设置关系到子网的划分。子网掩码设置的不同，所得到的子网不同，每个子网能容纳的主机数目不同。若设置错误，可能导致数据传输错误。 　

    补充: 子网划分(subnetting)的优点: 　

　1.减少网络流量 　　2.提高网络性能 　　3.简化管理 　　4.易于扩大地理范围 　　

How to Creat Subnets 如何划分子网?

   首先要熟记2的幂:2的0次方到9次方的值分别为:1,2,4,8,16,32,64,128, 256和512.还有要明白的是:子网划分是借助于取走主机位 , 把这个取走的部分作为子网位.因此这个意味划分越多的子网,主机将越少。 　　

Subnet Masks子网掩码

   用于辨别IP地址中哪部分为网络地址,哪部分为主机地址 ,有1和0组成,长32位,全为1的位代表网络号.不是所有的网络都需要子网,因此就引入1个概念:默认子网掩码 (default subnet mask).A类IP地址的默认子网掩码为255.0.0.0;B类的为255.255.0.0;C类的为255.255.255.0

Classless Inter-Domain Routing(CIDR) 　

  CIDR叫做无类域间路由,ISP常用这样的方法给客户分配地址,ISP提供给客户1个块(block size),类似这样:192.168.10.32/28,这排数字告诉你你的子网掩码是多少,28代表多少位为1,最大32.但是你必须知道的1点是:不管是A类还是B类还是其他类地址,子网掩码位数最大可用的只能为30 ,即保留2位给主机位 。 CIDR值:  1.掩码255.0.0.0:/8(A类地址默认掩码) 　　2.掩码255.128.0.0:/9 　3.掩码255.192.0.0:/10 　4.掩码255.224.0.0:/11 5.掩码255.240.0.0:/12 　　6.掩码255.248.0.0:/13 　　7.掩码255.252.0.0:/14 　　8.掩码255.254.0.0:/15 　　9.掩码255.255.0.0:/16(B类地址默认掩码) 　　10.掩码255.255.128.0:/17 　　11.掩码255.255.192.0:/18 　　12.掩码255.255.224.0:/19 　　13.掩码255.255.240.0:/20 　　14.掩码255.255.248.0:/21 　　15.掩码255.255.252.0:/22 　　16.掩码255.255.254.0:/23 　　17.掩码255.255.255.0:/24(C类地址默认掩码) 　　18.掩码255.255.255.128:/25 　　19.掩码255.255.255.192:/26 　　20.掩码255.255.255.224:/27 　　21.掩码255.255.255.240:/28 　　22.掩码255.255.255.248:/29 　　23.掩码255.255.255.252:/30 　　Subnetting Class A,B&C Address 　

　划分子网的几个捷径: 　　

1.你所选择的子网掩码将会产生多少个子网?

   2的x次方 -2 (x代表主机位中充当掩码的位数,即2进制为1的部分，现在的网络中，已经不需要-2 ，已经可以全部使用，不过需要加上相应的配置命令 ，例如CISCO路由器需要加上ip subnet zero命令就可以全部使用了。) 　

2.每个子网能有多少主机?

   2的y次方-2 (y代表主机位,即2进制为0的部分) 　　

3.有效子网是?

  子网间隔= 256-主机位中充当掩码位对应的 10进制 (结果叫做block size或base number)，子网间隔也等于每个子网的主机地址数(包含不可用的) 。

  除了第一个和最后一个子网号，其他子网为有效子网号。

4.每个子网的广播地址是?

   广播地址 =下个子网号-1 　　

5.每个子网的有效主机分别是?

忽略子网内全为0和全为1的地址剩下的就是有效主机地址。,第一个有效地址 =子网掩码加1 ，最后1个有效主机地址 =下个子网号-2(即广播地址-1) 　

 

根据上述捷径划分子网的具体实例: C类地址例子:网络地址192.168.10.0;子网掩码255.255.255.192(/26) 　　

1.子网数=2*2-2=2 　　

2.主机数=2的6次方-2=62 　

3.有效子网?

  block size= 256-192=64;所以第一个子网为192.168.10.0,第二个子网为192.168.10.64 ,第三个子网为192.168.10.128 ,第四个子网为192.168.10.192 ,都是block size的倍数 ，最大不超过掩码 。

  有效子网为192.168.10.64 和192.168.10.128。

4.广播地址=下个子网号-1

  子网192.168.10.64的广播地址是192.168.10.(64+64-1 )即192.168.10.127；子网192.168.10.128的广播地址是192.168.10.(128+64-1 )即192.168.10.191.

5.有效主机范围？

  子网192.168.10.64的主机地址是192.168.10.65(不是0) 到192.168.10.126 。

  子网192.168.10.128的主机地址是 192.168.10.129 到 192.168.10.190。 　

 

B类地址例子1:网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.192.0(/18) 　

1.子网数=2*2-2=2 　　

2.主机数=2的14次方-2=16382 　　

3.有效子网?

  block size=256-192=64;所以第一个子网为172.16.64 .0(2的14次方=01000000 00000000=64.0)；第二个子网为172.16.128 .0 　

4.广播地址=下个子网号-1

  子网172.16.64.0的广播地址是172.16.127 .255 ；子网为172.16.128.0的广播地址是172.16.191 .255 　

5.有效主机范围？

   子网172.16.64.0的主机地址是172.16.64.1 到172.16.127.254 ;

   子网172.16.128.0主机地址是172.16.128.1 到 172.16.191.254 　

 

B类地址例子2:网络地址:172.16.0.0;子网掩码255.255.255.224(/27)

1.子网数=2的11次方-2=2046(因为B类地址默认掩码是255.255.0.0,所以网络位为8+3=11) 　

2.主机数=2的5次方-2=30 　　

3.有效子网?

   block size=256-224=32;第一个子网为172.16.0.32, 最后一个子网为172.16.255.192 　　

4.广播地址=下个子网-1

  子网172.16.0.32的广播地址是172.16.0.63 ;最后一个子网172.16.255.192的广播地址是172.16.255.223 　　

5.有效主机范围？

 子网172.16.0.32的主机地址是172.16.0.33 到172.16.0.62 ;

最后一个子网172.16.255.192的主机地址是172.16.255.193 到 172.16.255.222 　

 

A类地址范围 0 .0.0.0-127 .255.255.255(0-127相隔2^7-1)

B类地址范围 128 .0.0.0-191 .255.255.255(128-191相隔2^6-1)

C类地址范围 192 .0.0.0-223 .255.255.255(192-223相隔2^5-1)

D类地址范围 224 .0.0.0-239 .255.255.255(224-239相隔2^4-1)

E类地址范围 240 .0.0-255 .255.255.255

 

Variable Length Subnet Masks(VLSM) 　　

可变长子网掩码(VLSM)的作用:节约IP地址空间;减少路由表大小.使用VLSM时,所采用的路由协议必须能够支持它,这些路由协议包括 RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP. 关于更多的VLSM知识,可以去Google.com进行搜索。

 

P地址规划时子网和掩码的计算

   一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224，要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址。

常规办法：把这个主机地址 和子网掩码 都换算成二进制数 ，两者进行逻辑与运算 后即可得到网络地址 。

另一个方法：255.255.255.224的掩码所容纳的IP地址 (block size)有256－224＝32个（包括网络地址和广播地址），那么具有这种掩码的网络地址一定是32 的倍数 。而网络地址是子网IP地址的开始，广播地址是结束，可使用的主机地址在这个范围内，因此略小于137而又是32的倍数的只有128，所以得出网络地址是202.112.14.128。而广播地址就是下一个网络的网络地址减1。而下一个32的倍数是160，因此可以得到广播地址为 202.112.14.159。

根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网就需要10＋1 ＋1＋1＝13个IP地址。（注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址 ，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址 ）13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为 255.255.255.240。

　　如果一个子网有14台主机，不少同学常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为 14＋1＋1＋1＝17 ，大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224。