子網

IP地址的划分

IP地址是一個32位編碼的地址表示，格式形如a.b.c.d，其中a,b,c,d為十進制數，范圍為0-255，因此IP地址又稱為點分十進制表示，每個部分為8位，一共長度為32位。因此，IP地址理論上一共有2^32個IP地址（大約有40億個），現在這些IP地址已經不夠用了，所以在開發IPv6。

子網

子網的建設在於便於網絡管理，例如一台IP地址為172.16.1.1的路由器連接着3台主機，IP地址分別為172.16.1.2、172.16.1.3、172.16.1.4。是不是想起了校園網的IP地址，那個172.16.1.1就是網關，那三個IP地址就是上網時用的內網IP。同理，172.16.1.1也可以看作某一個子網的內網IP，如此逐漸往上層走，直到公網IP，也就是那40億個IP之一。而172.16.1.2、172.16.1.3、172.16.1.4，這些不直接相連的內網主機就形成雲，和路由器的172.16.1.1接口一起形成一個子網。

是不是很熟悉，這就是校園網管理，一個路由器會管理它內網中的所有IP地址。可以看出，內網中的IP地址172.16.1.2、172.16.1.3、172.16.1.4有相同的前綴，即172.16.1.*，也就是32位IP地址中的前24位是相同的，因此，該內網中所有的IP地址表示為172.16.1.0/24。172.16.1.0/24表示了所有172.16.1.*形式的IP地址都在其子網內。

注：主機和路由器接口相連形成子網，這里的主機可以是另一個路由器的接口，也可以是主機

子網分配

有了子網的表示，那么接下來就是子網的分配，路由器接口的IP地址有限，分配的方式也就有限，需要根據子網的需求以及規模合理地分配IP地址。

網絡地址的分配策略稱為無類別域間路由選擇(CIDR)。也就是前面所說的172.16.1.0/24，一般化表示為a.b.c.d/x，其中IP地址a.b.c.d最高的x位構成網絡ID，其余的32-x位構成主機ID。網絡ID可以通過IP地址與子網掩碼進行與運算獲得，因此相同網絡ID的網絡設備都在一個子網內（和之前一個意思，只是換了網絡ID的說法而已）。這種組織方式也稱為地址聚合。我們常用的子網掩碼與IP地址進行與運算，可以得到子網的網絡ID。

x的不同被分為不同類別的IP地址，x取值為8,16,24分別被稱為A，B，C類IP地址。

子網通信

具有相同網絡ID的計算機可以直接通信，而具有不相同網絡ID的計算機需要經過一層或者多層路由，在路由轉發的時候，也只關心網絡ID，進而大大減少了轉發的長度。在通信時，使用地址的最長前綴匹配，即路由器會通知與目的地址擁有最長前綴匹配的IP。

源主機和目標主機通信時，由於其不知道目標主機的子網掩碼，只知道IP地址，因此，源主機會將IP地址與自己的子網掩碼進行與運算得到網絡ID，進而判斷是否在一個網段內，即網絡ID是否相同。

例如，A主機的IP地址為192.168.1.100/24，B主機的IP地址為192.168.2.100/16。A主機的網絡ID為192.168.1.0（子網掩碼255.255.255.0），B主機的網絡ID為192.168.0.0（子網掩碼255.255.0.0）。

A主機將B主機的192.168.2.100與255.255.255.0進行與運算后得到網絡ID為192.168.2.0，與A不在同一個網段，因此，主機A認為主機B不可達，將包發給路由器。

B主機將A主機的192.168.1.100與255.255.0.0進行與運算得到網絡ID為192.168.0.0，與B在同一個網段，因此，主機B認為主機A可達。

因此在內網中，B發出的包A可以收到，A發出的包B收不到。

子網主機數

子網設備個數可以通過網絡ID進行計算，例如172.16.1.0/24構成的子網，由於前24位構成的網絡ID是相同的，也就是子網中所有設備的IP地址前24位相同，因此，只有8位主機ID可以用來分配子網的設備，因此網絡中的設備數量為$2^8-2=254$台，這里2預留的有特殊用途的主機IP。因此，需要根據子網的規模以及需求合理地分配IP地址。

划分子網

當大的網絡a.b.c.d/x，要進行子網划分時，x位網絡ID要向32-x位的主機ID借位，即網絡ID位變多，主機ID位變少，減少了可用的IP。同理，合並子網時，主機ID向網絡ID借位。

公式總結：

1. 主機數=2^主機ID位-2
2. 網絡數=2^可變的網絡ID位
3. 網絡ID=IP和netmask 相與
4. 划分子網數=2^網絡ID向主機ID借的位數
5. 划分子網損失IP數=2*（划分子網數-1）（因為每段子網中的第一個IP地址用來表示網絡位，而最后一個IP地址都被用來表示本網段中的廣播。）

舉個栗子

（1）172.17.0.100/26

網絡ID的位數為26，主機ID的位數為6

1. 主機數=2^6-2=62
2. 子網掩碼為26個1，即11111111.11111111.11111111.11000000，轉為十進制為255.255.255.192。
3. 網絡ID為172.17.0.01（000000），即172.17.0.64

（2）110.110.244.100/22

1. 子網掩碼為22個1,11111111.11111111.11111100.00000000，即255.255.252.0
2. 主機數為：2^(32-22)-2=1022個
3. 網絡ID的值為：110.110.244.0

（3）10.100.222.100（子網掩碼：255.255.248.0）

1. CIDR表示：10.100.222.100/21
2. 主機個數為：2^*(32-21)-2=2046個
3. 網絡ID為：10.100.216.0，即10.100.222.100與子網掩碼做與運算

（4）172.200.249.200/22，划分16個子網

划分16個子網，網絡ID要向主機ID借4位（因為2^4=16）

1. 每個子網的子網掩碼為26個1，即11111111.11111111.11111111.11000000,255.255.255.192
2. 子網的主機數為：2^(32-26)-2=62
3. 子網最小的網絡ID為（即借來的網絡ID位置處的子網掩碼全為0）：11111111.11111111.11111100.00000000，即為172.200.248.0/26
4. 最大的子網IP范圍為，即借來的網絡ID位置處的子網掩碼全為1，子網掩碼為11111111.11111111.11111111.11000000，網絡ID為172.200.249.192/26，對應的IP范圍為172.200.249.193-172.200.249.254，注意開頭的IP地址為193開始，最終到254。

（5）10.0.0.0/8 划分32子網，對第10個子網划分64個子網

對10.0.0.0/8划分32個子網，需要8位網絡ID借5位，即網絡ID為13位。由於第10個子網為10.72.0.0/13。（這里的72，即為借來的5位從00000開始依次加一加10次得到的01001，即IP地址第二段為01001000）。

因此，該問題等價於對10.72.0.0/13划分64個子網，即13位網絡位再向主機位借6位主機位。

1. 子網掩碼為19個1，即11111111.11111111.11100000.00000000，即255.255.224.0
2. 每個子網的主機數為：2^(32-19)-2=8190
3. 最小的子網ID為：子網掩碼中借來的6位全為0，即11111111.11111000.00000000.00000000，該子網掩碼與10.72.0.0做與運算得到最小的網絡ID嗎，即為10.72.0.0
4. 最大的IP地址范圍為，借來的網絡為的子網掩碼全為1，即11111111.11111111.11100000.00000000，最后一個子網的網絡ID為10.72.224.0/19，因此，IP地址范圍為10.72.224.1-10.72.255.254(注意可用IP的范圍)。