子網劃分

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更新時間: 2013-08-29

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子網劃分定義:Internet組織機構定義了五種IP地址,有A、B、C三類地址。A類網路有126個,每個A類網路可能有16777214台主機,它們處於同一廣播域。而在同一廣播域中有這麼多結點是不可能的,網路會因為廣播通信而飽和,結果造成16777214個地址大部分沒有分配出去。可以把基於類的IP網路進一步分成更小的網路,每個子網由路由器界定並分配一個新的子網網路地址,子網地址是借用基於類的網路地址的主機部分創建的。劃分子網后,通過使用掩碼,把子網隱藏起來,使得從外部看網路沒有變化,這就是子網掩碼。

子網劃分 -子網掩碼

RFC 950定義了子網掩碼的使用,子網掩碼是一個32位的2進位數,其對應網路地址的所有位置都為1,對應於主機地址的所有位都置為0。
由此可知,A類網路的默認子網掩碼是255.0.0.0,B類網路的默認子網掩碼是255.255.0.0,C類網路的默認子網掩碼是255.255.255.0。將子網掩碼和IP地址按位進行邏輯「與」運算,得到IP地址的網路地址,剩下的部分就是主機地址,從而區分出任意IP地址中的網路地址和主機地址。
子網掩碼常用點分十進位表示,我們還可以用CIDR的網路前綴法表示掩碼,即「/<;網路地址位數>;」。如138.96.0.0/16表示B類網路138.96.0.0的子網掩碼為255.255.0.0。
子網劃分 -路由器判斷IP

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子網掩碼告知路由器,IP地址的前多少位是網路地址,后多少位(剩餘位)是主機地址,使路由器正確判斷任意IP地址是否是本網段的,從而正確地進行路由。
例如,有兩台主機,主機一的IP地址為222.21.160.6,子網掩碼為255.255.255.192,主機二的IP地址為222.21.160.73,子網掩碼為255.255.255.192。現在主機一要給主機二發送數據,先要判斷兩個主機是否在同一網段。
主機一
222.21.160.6即:11011110.00010101.10100000.00000110
255.255.255.192即:11111111.11111111.11111111.11000000
按位邏輯與運算結果為:11011110.00010101.10100000.00000000
十進位形式為(網路地址):222.21.160.0
主機二
222.21.160.73 即:11011110.00010101.10100000.01001001
255.255.255.192即:11111111.11111111.11111111.11000000
按位邏輯與運算結果為:11011110.00010101.10100000.01000000
十進位形式為(網路地址):222.21.160.64
兩個結果不同,也就是說,兩台主機不在同一網路,數據需先發送給默認網關,然後再發送給主機二所在網路。(路由器路由選擇方式可參考另外文獻)
子網劃分 -設置

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子網劃分是通過借用IP地址的若干位主機位來充當子網地址從而將原網路劃分為若干子網而實現的。
劃分子網時,隨著子網地址借用主機位數的增多,子網的數目隨之增加,而每個子網中的可用主機數逐漸減少。以C類網路為例,原有8位主機位,2的8次方即256個主機地址,默認子網掩碼255.255.255.0。借用1位主機位,產生2個子網,每個子網有126個主機地址;借用2位主機位,產生4個子網,每個子網有62個主機地址……每個網中,第一個IP地址(即主機部分全部為0的IP)和最後一個IP(即主機部分全部為1的IP)不能分配給主機使用,所以每個子網的可用IP地址數為總IP地址數量減2;根據子網ID借用的主機位數,我們可以計算出劃分的子網數、掩碼、每個子網主機數,列表如下:
① 劃分子網數 ② 子網位數 ③ 子網掩碼(二進位) ④ 子網掩碼(十進位) ⑤ 每個子網主機數
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類網路中,若子網佔用7位主機位時,主機位只剩一位,無論設為0還是1,都意味著主機位是全0或全1。由於主機位全0表示本網路,全1留作廣播地址,這時子網實際沒有可用主機地址,所以主機位至少應保留2位。
子網劃分 -計算步驟

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1、確定要劃分的子網數
2、 求齣子網數目對應二進位數的位數N及主機數目對應二進位數的位數M。
3、對該IP地址的原子網掩碼,將其主機地址部分的前N位置取1或后M位置取0 即得出該IP地址劃分子網后的子網掩碼。
例如,對B類網路135.41.0.0/16需要劃分為20個能容納200台主機的網路(即:子網)。因為16<20<32,即:2的4次方<20<2的5次方,所以,子網位只須佔用5位主機位就可劃分成32個子網,可以滿足劃分成20個子網的要求。B類網路的默認子網掩碼是255.255.0.0,轉換為二進位為11111111.11111111.00000000.00000000。現在子網又佔用了5位主機位,根據子網掩碼的定義,劃分子網后的子網掩碼應該為11111111.11111111.11111000.00000000,轉換為十進位應該為255.255.248.0。現在我們再來看一看每個子網的主機數。子網中可用主機位還有11位,2的11次方=2048,去掉主機位全0和全1的情況,還有2046個主機ID可以分配,而子網能容納200台主機就能滿足需求,按照上述方式劃分子網,每個子網能容納的主機數目遠大於需求的主機數目,造成了IP地址資源的浪費。為了更有效地利用資源,我們也可以根據子網所需主機數來劃分子網。還以上例來說,128<200<256,即2^7<200<2^8,也就是說,在B類網路的16位主機位中,保留8位主機位,其它的16-8=8位當成子網位,可以將B類網路138. 96.0.0劃分成256(2^8)個能容納256-1-1=254台(去掉全0全1情況)主機的子網。此時的子網掩碼為11111111.11111111.11111111.00000000,轉換為十進位為255.255.255.0。
在上例中,我們分別根據子網數和主機數劃分了子網,得到了兩種不同的結果,都能滿足要求,實際上,子網佔用5~8位主機位時所得到的子網都能滿足上述要求,那麼,在實際工作中,應按照什麼原則來決定佔用幾位主機位呢?
子網劃分 -劃分時注意事項

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在劃分子網時,不僅要考慮目前需要,還應了解將來需要多少子網和主機。對子網掩碼使用必須要更多的子網位,可以得到更多的子網,節約了IP地址資源,若將來需要更多子網時,不用再重新分配IP地址,但每個子網的主機數量有限;反之,子網掩碼使用較少的子網位,每個子網的主機數量允許有更大的增長,但可用子網數量有限。一般來說,一個網路中的節點數太多,網路會因為廣播通信而飽和,所以,網路中的主機數量的增長是有限的,也就是說,在條件允許的情況下,會將更多的主機位用於子網位。
綜上所述,子網掩碼的設置關係到子網的劃分。子網掩碼設置的不同,所得到的子網不同,每個子網能容納的主機數目不同。若設置錯誤,可能導致數據傳輸錯誤。
子網劃分 -優點


1.減少網路流量
2.提高網路性能
3.簡化管理
4.易於擴大地理範圍
子網劃分 -如何劃分子網

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首先要熟記2的冪:2的0次方到9次方的值分別為:1,2,4,8,16,32,64,128,256和512.還有要明白的是:子網劃分是藉助於取走主機位,把這個取走的部分作為子網位.因此這個意味劃分越多的子網,每個子網容納的主機將越少.
Subnet Masks
子網掩碼用於辨別IP地址中哪部分為網路地址,哪部分為主機地址,有1和0組成,長32位,全為1的位代表網路號.不是所有的網路都需要子網,因此就引入1個概念:默認子網掩碼(default subnet mask).A類IP地址的默認子網掩碼為255.0.0.0;B類的為255.255.0.0;C類的為255.255.255.0
classless Inter-Domain Routing(CIDR)
CIDR叫做無分類域間路由,ISP常用這樣的方法給客戶分配地址,ISP提供給客戶1個塊(block size),類似這樣:192.168.10.32/28,這排數字告訴你你的子網掩碼是多少,/28代表多少位為1,最大/32.但是你必須知道的1點是:不管是A類還是B類還是其他類地址,最大可用的只能為30/,即保留2位給主機位
CIDR值:
1.掩碼255.0.0.0:/8(A類地址默認掩碼)
2.掩碼255.128.0.0:/9
3.掩碼255.192.0.0:/10
4.掩碼255.224.0.0:/11
5.掩碼255.240.0.0:/12
6.掩碼255.248.0.0:/13
7.掩碼255.252.0.0:/14
8.掩碼255.254.0.0:/15
9.掩碼255.255.0.0:/16(B類地址默認掩碼)
10.掩碼255.255.128.0:/17
11.掩碼255.255.192.0:/18
12.掩碼255.255.224.0:/19
13.掩碼255.255.240.0:/20
14.掩碼255.255.248.0:/21
15.掩碼255.255.252.0:/22
16.掩碼255.255.254.0:/23
17.掩碼255.255.255.0:/24(C類地址默認掩碼)
18.掩碼255.255.255.128:/25
19.掩碼255.255.255.192:/26
20.掩碼255.255.255.224:/27
21.掩碼255.255.255.240:/28
22.掩碼255.255.255.248:/29
23.掩碼255.255.255.252:/30
Subnetting Class A,B&C Address
子網劃分 -劃分捷徑

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1.你所選擇的子網掩碼將會產生多少個子網


2的x次方-2(x代表網路位借用主機的位數,即2進位為1的部分,現在的網路中,已經不需要-2,已經可以全部使用,不過需要加上相應的配置命令,例如CISCO路由器需要加上ip subnet zero命令就可以全部使用了。)
2.每個子網能有多少主機


2的y次方-2(y代表主機位,即2進位為0的部分)
3.有效子網是


有效子網號=256-10進位的子網掩碼(結果叫做block size或base number)
4.每個子網的廣播地址是


廣播地址=下個子網號-1
5.每個子網的有效主機分別是


忽略子網內全為0和全為1的地址剩下的就是有效主機地址.最後1個有效主機地址=下個子網號-2(即廣播地址-1)
子網劃分 -根據上述捷徑劃分子網的具體實例


C類地址例子:網路地址192.168.10.0;子網掩碼255.255.255.192(/26)
1.子網數=2*2=4(ip subnet zero命令啟用)
2.主機數=2的6次方-2=62
3.有效子網?:block size=256-192=64;所以第一個子網為192.168.10.0,第二個為192.168.10.64,第三個為192.168.10.128,第四個為192.168.10.192。
4.廣播地址:下個子網-1.所以第一和第二個子網的廣播地址分別是192.168.10.63和192.168.10.127
5.有效主機範圍是:第一個子網的主機地址是192.168.10.1到192.168.10.62;第二個是192.168.10.65到192.168.10.126
B類地址例子1:網路地址:172.16.0.0;子網掩碼255.255.192.0(/18)
1.子網數=2*2=4(ip subnet zero命令啟用)
2.主機數=2的14次方-2=16382
3.有效子網:block size=256-192=64;所以第一個子網為172.16.0.0,第二個子網為172.16.64.0,第三個子網為172.16.128.0,最後1個為172.16.192.0
4.廣播地址:下個子網-1.所以前2個子網的廣播地址分別是172.16.63.255和172.16.127.255。
5.有效主機範圍是:第一個子網的主機地址是172.16.0.1到172.16.63.254;第二個是172.16.64.1到172.16.127.254
B類地址例子2:網路地址:172.16.0.0;子網掩碼255.255.255.224(/27)
1.子網數=2的11次方=2048(因為B類地址默認掩碼是255.255.0.0,所以網路位為8+3=11)(ip subnet zero命令啟用)
2.主機數=2的5次方-2=30
3.有效子網?:block size=256-224=32;所以第一個子網為172.16.0.0,最後1個為172.16.255.224
4.廣播地址:下個子網-1.所以第一個子網和最後1個子網的廣播地址分別是172.16.0.31和172.16.255.255
5.有效主機範圍是:第一個子網的主機地址是172.16.0.1到172.16.0.30;最後1個是172.16.255.225到172.16.255.254 Variable Length Subnet Masks(VLSM)
子網劃分 -三類主要的網路地址


我們知道,從LAN到WAN,不同種類網路規模相差很大,必須區別對待。因此按網路規模大小,將網路地址分為主要的三類,如下:
A類:0 1 2 3 8 16 24 3 1 0網路號主機號
B類:1 0網路號主機號
C類:1 1 0網路號主機號
A類地址用於少量的網路(最多127個)主機數大於2^16的大型網,每個A類網路可容納最多2^24台主機;
B類地址用於主機數介於2^8~2^16之間數量不多不少的中型網,B類網路最多2^14個;
C類地址用於每個網路只能容納2^8台主機的大量小型網,C類網路最多2^21個。
除了以上A、B、C三個主類地址外,還有另外兩類地址,如下:
D類:1 1 1 0多目地址
E類:1 1 1 1 0留待後用 其中多目地址(multicast address)是比廣播地址稍弱的多點傳送地址,用於支持多目傳輸技術。E類地址用於將來的擴展之用。
子網劃分 -可變長子網掩碼的作用


可變長子網掩碼(VLSM)的作用:節約IP地址空間;減少路由表大小.使用VLSM時,所採用的路由協議必須能夠支持它,這些路由協議包括RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP. 關於更多的VLSM知識,可以去進行搜索
子網劃分 -子網劃分可用的工具


學習子網劃分主要便於理解和掌握網路原理,在實際工作中手動劃分和計算還是比較繁瑣,可以有一些諸如子網劃分器之類的自動化輔助工具可以便於計算和列出劃分結果提高工作效率。

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