子網掩碼及子網划分

目錄

• 子網掩碼
  • 什么是子網掩碼？
  • 子網掩碼的作用
  • 子網掩碼的組成
  • 子網掩碼的表示方法
  • 子網掩碼的分類
• 子網划分
  • 子網划分的定義
  • 子網划分后子網掩碼的計算

子網掩碼

什么是子網掩碼？

1. 子網掩碼是一個32位的2進制數， 其對應網絡地址的所有位都置為1，對應於主機地址的所有位都置為0。
2. 子網掩碼一定是配合IP地址來使用的。
3. 子網掩碼可以通過與IP地址“與”計算，分離出IP地址中的網絡地址和主機地址，用於判斷該IP地址是在局域網上，還是在廣域網上。
4. 子網掩碼一般用於將網絡進一步划分為若干子網，以避免主機過多而擁堵或過少而IP浪費。

子網掩碼的作用

它的主要作用有兩個，一是用於屏蔽IP地址的一部分以區別網絡標識和主機標識，並說明該IP地址是在局域網上，還是在遠程網上。二是用於將一個大的IP網絡划分為若干小的子網絡。

子網掩碼的組成

1. 同IP地址一樣，子網掩碼是由長度為32位二進制數組成的一個地址。
2. 子網掩碼32位與IP地址32位相對應，IP地址如果某位是網絡地址，則子網掩碼為1，否則為0。
3. 舉個栗子：如：11111111.11111111.11111111.00000000

子網掩碼的表示方法

1. 點分十進制表示法
   二進制轉換十進制，每8位用點號隔開
   例如：子網掩碼二進制11111111.11111111.11111111.00000000，表示為255.255.255.0

2. CIDR斜線記法
   IP地址/n
   例1：192.168.1.100/24，其子網掩碼表示為255.255.255.0，二進制表示為11111111.11111111.11111111.00000000
   例2：172.16.198.12/20，其子網掩碼表示為255.255.240.0，二進制表示為11111111.11111111.11110000.00000000
   不難發現，例1中共有24個１，例2中共有20個１，所以n是這么來的。運營商ISP常用這樣的方法給客戶分配IP地址。

子網掩碼的分類

1. 缺省子網掩碼
   缺省子網掩碼即未划分子網，對應的網絡號的位都置1，主機號都置0。
   A類網絡缺省子網掩碼：255.0.0.0
   B類網絡缺省子網掩碼：255.255.0.0
   C類網絡缺省子網掩碼：255.255.255.0
2. 自定義子網掩碼
   自定義子網掩碼是將一個網絡划分為幾個子網，需要每一段使用不同的網絡號或子網號，實際上我們可以認為是將主機號分為兩個部分：子網號、子網主機號。

形式如下：
未做子網划分的IP地址：網絡號+主機號
做子網划分后的IP地址：網絡號+子網號+子網主機號

也就是說IP地址在划分子網后，以前的主機號位置的一部分給了子網號，余下的是子網主機號。子網掩碼是32位二進制數，它的子網主機標識用部分為全“0”。利用子網掩碼可以判斷兩台主機是否在同一子網中。若兩台主機的IP地址分別與它們的子網掩碼相“與”后的結果相同，則說明這兩台主機在同一子網中。

子網划分

子網划分的定義

子網划分是通過借用IP地址中若干位主機地址來充當子網的網絡地址，從而將原網絡划分為若干子網。
划分子網時，隨着子網地址借用主機位數的增多，子網的數目隨之增加，但每個子網中的可用主機數逐漸減少。

比如一個C類網絡，未划分子網時，子網掩碼為255.255.255.0，二進制表示 11111111.11111111.11111111.00000000
借用2位主機位，產生2^{2個子網，可用子網數為2}2-2個，每個子網有2^{6個主機地址，可用主機地址為2}6-2個。
借用3位主機位，產生2^{3個子網，可用子網數位2}3-2個，每個子網有2^{5個主機地址,可用主機地址為2}5-2個
……
根據子網ID借用的主機位數，我們可以計算出划分的子網數、掩碼、每個子網主機數，列表如下：

為什么子網數和主機數要減2？

子網位全0，代表的是網絡號；子網位全1，代表的是廣播地址。

既然隨着子網的不斷划分，每個子網的可用主機數不斷減少，那子網划分的意義何在？

每個子網划分后，都要留出在該子網下全0和全1的IP地址，這些地址是要作為廣播地址或其他用途的，主機不能用。所以看上去浪費了一些地址。
但這種浪費是值得的。最明顯的一個特征是，和虛擬局域網一樣，子網划分避免了廣播風暴。廣播只在各自子網內進行，不會影響到其他子網。另外一個是有效避免通信擁堵，好比一條路上我們為什么要划分機動車道和人行道。機動車道和人行道間還有隔離帶，隔離帶不是浪費和占用馬路空間嗎？

子網划分后子網掩碼的計算

1. 根據子網數來計算
在求子網掩碼之前必須先搞清楚要划分的子網數目，以及每個子網內的所需主機數目。

1. 將子網數目轉化為二進制來表示
2. 取得該二進制的位數，為 N
3. 取得該IP地址的類子網掩碼，將其主機地址部分的前N位置1 即得出該IP地址划分子網的子網掩碼。

如欲將B類IP地址168.195.0.0划分成27個子網：
1)27=11011
2)該二進制為五位數，N = 5
3)將B類地址的子網掩碼255.255.0.0的主機地址前5位置1（B類地址的主機位包括后兩個字節，所以這里要把第三個字節的前5位置1），得到 255.255.248.0
即為划分成27個子網的B類IP地址 168.195.0.0的子網掩碼（實際上是划成了32-2=30個子網，只不過我們用其中的27個）。

2.根據主機數計算
1)將主機數目轉化為二進制來表示
2)如果主機數小於或等於254（注意去掉保留的兩個IP地址），則取得該主機的二進制位數，為 N，這里肯定N<8。如果大於254，則 N>8，這就是說主機地址將占據不止8位。
3)使用255.255.255.255來將該類IP地址的主機地址位數全部置1，然后從后向前的將N位全部置為 0，即為子網掩碼值。

如欲將B類IP地址168.195.0.0划分成若干子網，每個子網內有主機700台：

1. 700=1010111100
   2)該二進制為十位數，N = 10
   3)將該B類地址的子網掩碼255.255.0.0的主機地址全部置1，得到255.255.255.255
   然后再從后向前將后10位置0，即為： 11111111.11111111.11111100.00000000
   即255.255.252.0。這就是該欲划分成主機為700台的B類IP地址168.195.0.0的子網掩碼。