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子网掩码与子网划分

网络协议 大步 1938浏览 0评论

Ps:这篇文章算是讲的精简又明了的,比很多书写的好多了。

来源自网络,我自己有根据网上的一些有利理解的图片都贴上去了,进行了添加和删减了。建议先看

《IP地址分类》

目录 :

一、摘要

二、子网掩码的概念及作用

三、为什么需要使用子网掩码

四、如何用子网掩码得到网络/主机地址

五、子网掩码的分类

六、子网编址技术

七、如何划分子网及确定子网掩码

八、相关判断方法

 

二、子网掩码的概念及作用

子网掩码是一个应用于TCP/IP网络的32位二进制值,它可以屏蔽掉ip地址中的一部分,从而分离出ip地址中的网络部分与主机部分,基于子网掩码,管理员可以将网络进一步划分为若干子网。

 

三、为什么需要使用子网掩码

虽然我们说子网掩码可以分离出ip地址中的网络部分与主机部分,可大家还是会有疑问,比如为什么要区分网络地址与主机地址?区分以后又怎样呢?那么好,让我们再详细的讲一下吧!

在使用TCP/IP协议的两台计算机之间进行通信时,我们通过将本机的子网掩码与接受方主机的ip地址进行'与'运算,即可得到目标主机所在的网络号,又由于每台主机在配置TCP/IP协议时都设置了一个本机ip地址与子网掩码,所以可以知道本机所在的网络号。

通过比较这两个网络号,就可以知道接受方主机是否在本网络上。如果网络号相同,表明接受方在本网络上,那么可以通过相关的协议把数据包直接发送到目标主机;如果网络号不同,表明目标主机在远程网络上,那么数据包将会发送给本网络上的路由器,由路由器将数据包发送到其他网络,直至到达目的地。在这个过程中你可以看到,子网掩码是不可或缺的!

 

四、如何用子网掩码得到网络/主机地址

既然子网掩码这么重要,那么它是如何分离出ip地址中的网络地址和主机地址的呢?

过程如下:

1.将ip地址与子网掩码转换成二进制;

2.将二进制形式的ip地址与子网掩码做'与'运算,将答案化为十进制便得到网络地址;

3.将二进制形式的子网掩码取'反';

4.将取'反'后的子网掩码与ip地址做'与'运算,将答案化为十进制便得到主机地址。

 

下面我们用一个例子给大家演示:

假设有一个I P 地址:192.168.0.1

子网掩码为:255.255.255.0

化为二进制为:I P 地址11000000.10101000.00000000.00000001

子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000

将两者做'与'运算得:11000000.10101000.00000000.00000000

将其化为十进制得:192.168.0.0

这便是上面ip的网络地址,主机地址以此类推。

 

小技巧:由于观察到上面的子网掩码为C类地址的默认子网掩码(即未划分子网),便可直接看出网络地址为ip地址的前三部分,即前三个字节。

解惑:

什么?你还是不懂?问我为什么要做'与'运算而不是别的?其实你仔细观察一下上面的例子就应该能明白。

'1'在做'与'运算时,不影响结果,'0'在做'与'运算时,将得到0,利用'与'的这个特性,当管理员设置子网掩码时,即将子网掩码上与网络地址所对应的位都设为'1',其他位都设为'0',那么当作'与'时,ip地址中的网络号将被保留到结果中,而主机号将被置0,这样就解析出了网络号,解析主机号也一样,只需先把子网掩码取'反',在做'与'。

 

五、子网掩码的分类

1)缺省子网掩码:

即未划分子网,对应的网络号的位都置1,主机号都置0。

A类网络缺省子网掩码:255.0.0.0

B类网络缺省子网掩码:255.255.0.0

C类网络缺省子网掩码:255.255.255.0

 

2)自定义子网掩码:

将一个网络划分为几个子网,需要每一段使用不同的网络号或子网号,实际上我们可以认为是将主机号分为两个部分:子网号、子网主机号。 形式如下:

未做子网划分的ip地址:网络号+主机号

做子网划分后的ip地址:网络号+子网号+子网主机号

也就是说ip地址在化分子网后,以前的主机号位置的一部分给了子网号,余下的是子网主机号。

 

六、子网编址技术

前面几点介绍了子网掩码的一些知识,下面我们来看看子网划分,不要认为子网划分与子网掩码没有关系哟,子网划分也是靠子网掩码来实现的。

子网是指一个ip地址上生成的逻辑网络,它可以让一个网络地址跨越多个物理网络,即一个网络地址代表多个网络(很明显这样做可以节省ip地址)。呵呵,听起来是不是很蹊跷?一个网络就这样被莫名其妙的划分成了许多子网?那么这样做有什么用呢?

我举个例子来跟你说吧:比如你是某个学校的网管,你的学校有四个处于不同物理位置的网络教室,每个网络教室25台机器,你的任务是给这些机器配置ip地址和子网掩码。你可能会觉得这再简单不过了,申请4个C类地址,每个教室一个,然后在一一配置不就搞定了。嗯,这样做理论上没错,但你有没有想到这样做很浪费,你一共浪费了(254-25)*4=916个ip地址,如果所有的网管都像你这样做,那么internet上的ip地址将会在极短的时间内枯竭,显然,你是不能这样做,你应该做子网划分。

 

子网划分说白了是这样一个事情:因为在划分了子网后,ip地址的网络号是不变的,因此在局域网外部看来,这里仍然只存在一个网络,即网络号所代表的那个网络;但在网络内部却是另外一个景象,因为我们每个子网的子网号是不同的,当用化分子网后的ip地址与子网掩码(注意,这里指的子网掩码已经不是缺省子网掩码了,而是自定义子网掩码,是管理员在经过计算后得出的)做'与'运算时,每个子网将得到不同的子网地址,从而实现了对网络的划分(得到了不同的地址,当然就能区别出各个子网了,有趣吧)。

 

子网编址技术,即子网划分将会有助于以下问题的解决:

1)巨大的网络地址管理耗费:如果你是一个A类网络的管理员,你一定会为管理数量庞大的主机而头痛的;

2)路由器中的选路表的急剧膨胀:当路由器与其他路由器交换选路表时,互联网的负载是很高的,所需的计算量也很高;

3)IP地址空间有限并终将枯竭:这是一个至关重要的问题,高速发展的internet,使原来的编址方法不能适应,而一些ip地址却不能被充分的利用,造成了浪费。

因此,在配置局域网或其他网络时,根据需要划分子网是很重要的,有时也是必要的。现在,子网编址技术已经被绝大多数局域网所使用。

 

七、如何划分子网及确定子网掩码

在动手划分之前,一定要考虑网络目前的需求和将来的需求计划。

划分子网主要从以下方面考虑:

1.网络中物理段的数量(即要划分的子网数量)

2.每个物理段的主机的数量

确定子网掩码的步骤,需要进行子网规划一般两种情况:
一、  给定一个网络(即已经知道了主网络地址),整网络地址可知,需要将其划分为若干个小的子网
二、  全新网络,自由设计,需要自己指定整网络地址
后者多了一个根据主机数目确定主网络地址的过程,其他一样。:

 

先分析第一种情况:

例:学院新建4个机房,每个房间有25台机器,给定一个网络地址空间:192.168.10.0,现在需要将其划分为4个子网。

第一步:确定物理网段的数量,并将其转换为二进制数,并确定位数n。如:你需要6个子网,6的二进制值为110,共3位,即n=3,即向主机位借三位;

第二步:按照你ip地址的类型写出其缺省子网掩码。如192.168.10.0就是个C类,则缺省子网掩码为11111111.11111111.11111111.00000000;

第三步:将子网掩码中与主机号的前n位对应的位置置1,其余位置置0。若n=3且为C类地址:

则得到子网掩码为11111111.11111111.11111111.11100000化为十进制得到255.255.255.224

如下图(C类地址):

子网掩码-子网划分

这六个可用子网地址从二进制换算成十进制,如下:

11000000 10101000 00001010 00100000 = 192.168.10.32
11000000 10101000 00001010 01000000 = 192.168.10.64
11000000 10101000 00001010 01100000 = 192.168.10.96
11000000 10101000 00001010 10000000 = 192.168.10.128
11000000 10101000 00001010 10100000 = 192.168.10.160
11000000 10101000 00001010 11000000 = 192.168.10.192

这就得出了所有子网的网络地址,那个子网的主机地址呢?
注意在一个网络中主机地址全为0IP是网络地址,全为1IP是网络广播地址,不可用
所以我们的子网地址和子网主机地址如下:

子网1 192.168.10.32 掩码: 255.255.255.224
主机IP192.168.10.33—62

子网2 192.168.10.64 掩码: 255.255.255.224
主机IP192.168.10.65—94

子网3 192.168.10.96 掩码: 255.255.255.224
主机IP192.168.10.97—126

子网4 192.168.10.128 掩码: 255.255.255.224
主机IP192.168.10.129—158

子网5 192.168.10.160 掩码: 255.255.255.224
主机IP192.168.10.161—190

子网6 192.168.10.192 掩码: 255.255.255.224
主机IP192.168.10.193—222

B类地址:则得到子网掩码为11111111.11111111.11100000.00000000化为十进制得到255.255.224.0

A类地址:则得到子网掩码为11111111.11100000.00000000.00000000化为十进制得到255.224.0.0

 

另:由于网络被划分为6个子网,占用了主机号的前3位,若是C类地址,则主机号只能用5位来表示主机号,因此每个子网内的主机数量=(2的5次方)-2=30,6个子网总共所能标识的主机数将小于254,这点请大家注意!

解惑:

1.你可能有这样的疑问,比如在上面的例子里,6的二进制值为110,那么为什么要将子网掩码中与主机号的前n位对应的位置都置1,而不是用6的二进制110去替代前n位呢?

呵呵,这个问题提的很好,答案是这样的:我们计算子网掩码的目的是什么?就是希望它在做'与'的时候能够解析出网络号,也就是说它与网络号所对应的位置都应该是1(当然包括与子网号所对应的位置),那么很显然,你写上110是不对的,如果你这么写,那么它的意义是主机号的前两位作为子网号,那么这样将最多划分2个子网(不明白没关系,下面有计算子网数量的方法),与我们当初所要划分的6个子网显然是不一致的。这样解释你能明白马?

 

2.细心的人可能会发现,划分4个子网,5个子网和6个子网的子网掩码是一样的,同为255.255.255.224,是不是错了呢?三个子网掩码应该不同呀?呵呵,是这样的,因为4,5,6的二进制值都是3为,因此在子网掩码中这三位都置1,划分是没有问题的,只是你的理解上有一点小小的问题,划分为4个子网,其实可以理解为划分为6个子网,但你只使用了其中的4个。比如你想划分8个子网,与划分14个子网所得到的子网掩码是一样的,都占用了4位作为子网号。

 

子网划分的第二种情况:

全新的网络,需要自己来指定整网络地址,这就需要先考虑选择A类、B类或C类IP的问题,就像上例中的网络地址空间:192.168.10.0不给定,任由自己选择,那,有的同学可能会说,直接选择A类地址,有24位的主机位来随便借位。
当然可以,但那就会浪费N多的地址了,在局域网内当然可以随便你设置,但在广域网里可没有这么大的地址来给你分配,所以从开始就要养成个好的习惯。

那如何选择呢?

和划分子网的时候一样,通过公式计算(2n-2),我们知道划分的子网越多浪费的地址就越多
还记得上面我们每个子网里面都有两个IP不能用吗?(主机位全为0或全为1)
每次划分子网一般都有两个子网的地址要浪费掉(子网部分全为0或全为1)

所以,如果我们需要建设一个拥有4个子网,每个子网内有25台主机的网络,那我们一共需要有(4+2)*(25+2)个IP数的网络来划分。

(4+2)*(25+2)=162

一个C类地址的网络可以拥有254的主机地址,所以我们选择C类的地址来作为整个网络的网络号。

如果现在我们有6个机房,每个机房里有50台主机呢?
(6+2)*(50+2)=416
显然,需要用到B类地址的网络了。
后面划分子网的步骤就和上面一样了,不多说。

下面贴上A,B,C类地址的子网划分图:

C类ip地址子网划分

B类IP地址子网划分

A类IP地址子网划分

八、相关判断方法

1)如何判断是否做了子网划分?

这个问题很简单,如果它使用了缺省子网掩码,那么表示没有作子网划分;反之,则一定作了子网划分。

 

2)如何计算子网地址?

还是老办法,将ip地址与子网掩码的二进制形式做'与',得到的结果即为子网地址。

 

3)如何计算主机地址?

这个也不用说了吧,先将子网掩码的二进制取'反',再与ip地址做'与'。

 

4)如何计算子网数量?

这个问题大家会常常提到,还是从子网掩码入手,主要有两个步骤:

 

1.观察子网掩码的二进制形式,确定作为子网号的位数n;

2.子网数量为2的n次方-2。(为什么减2,呵呵,往下看)

举个例子来说,比如有这样一个子网掩码:255.255.255.224其二进制为:

 

11111111.11111111.11111111.11100000可见n=3,   2的3次方为8,说明子网地址可能有

 

如下8种情况:

000、001、010、011、100 、101、110、111 。

但其中代表网络自身的000;代表广播地址的111是被保留的,所以要减2,明白了吗?

 

5)如何计算总主机数量,子网内主机数量?

总主机数量=子网数量×子网内主机数量

再用一个例子给大家说明,比如子网掩码为255.255.255.224

上面的讨论知道它最多可以划分6个子网,那么每个子网内最多有多少个主机呢?其实上面我已经给大家算过了,由于网络被划分为6个子网,占用了主机号的前3位,且是C类地址,则主机号只能用5位来表示主机号,因此子网内的主机数量=(2的5次方)-2=30.

因此通过这个子网掩码我们可以算出这个网络最多可以标识6*30=180个主机(可见,在化分子网后,整个网络所能标识的主机数量将减少)。

 

6)计算ip地址范围

通过一个自定义子网掩码,我们可以得到这个网络所有可能的ip地址范围。

具体步骤:

1.写出二进制子网地址;

2.将子网地址化为十进制;

3.计算子网所能容纳主机数;

4.得出ip范围(起始地址:子网地址+1;终止地址:子网地址+主机数)

假设一个子网掩码为:255.255.255.224,可知其最多可以划分6个子网,子网内主机数为30,那么所有可能的ip地址及计算流程如下:

 

子网--子网地址(二进制)--------子网地址-----实际ip范围

1号-11001010.01110000.00001010.00100000-202.112.10.32-202.112.10.33-202.112.10.62

2号-11001010.01110000.00001010.01000000-202.112.10.64-202.112.10.65-202.112.10.94

3号-11001010.01110000.00001010.01100000-202.112.10.96-202.112.10.97-202.112.10.126

4号-11001010.01110000.00001010.10000000-202.112.10.128-202.112.10.129-202.112.10.158

5号-11001010.01110000.00001010.10100000-202.112.10.160-202.112.10.161-202.112.10.190

6号-11001010.01110000.00001010.11000000-202.112.10.192-202.112.10.193-202.112.10.222

 

 

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