1、IP地址和子網划分

十進制和二進制的轉換表

IP地址分類

特殊IP地址

一些特殊的IP地址：

• IP地址127.0.0.1：本地回環（loopback）測試地址
• 廣播地址：255.255.255.255
• IP地址0.0.0.0：代表任何網絡
• 節點號全為1：代表該網段的所有主機

私有IP地址

私有IP就是在本地局域網上的IP 與之對應的是公有IP（在互聯網上的IP）
隨着私有IP網絡的發展，為節省可分配的注冊IP地址，有一組IP地址被拿出來專門用於私有IP網絡，稱為私有IP地址。

地址按用途分為私有地址和公有地址兩種。所謂私有地址就是在A、B、C三類IP地址中保留下來為企業內部網絡分配地址時所使用的IP地址。

　　私有地址主要用於在局域網中進行分配，在 Internet上是無效的。這樣可以很好地隔離局域網和 Internet。私有地址在公網上是不能被識別的，必須通過NAT將內部IP地址轉換成公網上可用的IP地址，從而實現內部IP地址與外部公網的通信。公有地址是在廣域網內使用的地址，但在局域網中同樣也可以使用，除了私有地址以外的地址都是公有地址。

私有ip屬於非注冊地址，專門為組織機構內部使用。RFC1918定義了私有IP地址范圍：

A: 10.0.0.0~10.255.255.255 即 10.0.0.0/8
B:172.16.0.0~172.31.255.255 即 172.16.0.0/12
C:192.168.0.0~192.168.255.255 即 192.168.0.0/16

這些地址是不會被Internet分配的，它們在Internet上也不會被路由，雖然它們不能直接和Internet網連接，但通過技術手段仍舊可以和 Internet通訊（NAT技術）。我們可以根據需要來選擇適當的地址類，在內部局域網中將這些地址像公用IP地址一樣地使用。在Internet上，有些不需要與 Internet通訊的設備，如打印機、可管理集線器等也可以使用這些地址，以節省IP地址資源。

2^n-2台，其中n是沒被借用的主機位的位數。-2是因為，主機位全為0的部分是這個子網的網段號（Net_id），全為1的部分是這個網段的廣播地址。

子網划分

子網划分的好處

• 縮減網絡流量
• 優化網路性能
• 簡化管理
• 更為靈活地形成大覆蓋的網絡

子網划分的核心思想：“借用”主機位“制造”新的“網絡”

划分后的子網地址

通過和運算即可算出該IP的網絡

172.16.2.160 即：10101100 00010000 00000010 10100000
255.255.255.196 即：11111111 11111111 11111111 11000000

10101100 00010000 00000010 10100000
11111111 11111111 11111111 11000000

1乘1得1,1乘0得0，對應每一位進行運算，結果為：101011100 00010000 00000010 10000000，轉為十進制（網絡地址即網絡號）：172.16.2.128

划分子網方法

• 你所選擇的子網掩碼將會產生多少個子網？：2得x次方（x代表划分的子網掩碼位數）

• 每個子網能有多少台主機？：2得y次方-2（y代表剩下的主機位數）

• 有效子網是？： 有效子網號=256-10進制的子網掩碼（結果叫做block size或base number）也就是子網的步長增量，將上面的255.255.255.196來做例子，第17位到24位子網掩碼的有效子網即步長增量值為256-255=1，所以子網為172.16.0.0 、172.16.1.0 、172.16.2.0 ……，第25位到32位子網掩碼的有效子網步長增量值為256-196=64，所以子網為172.16.0.0 、172.16.0.64 、172.16.0.128、172.16.0.192

• 每個子網的廣播地址為？：計算子網時，將主機位全部為1，再轉換為10進制，比如將255.255.255.196來做例子，子網為172.16.0.0即 10101100 00010000 0000000 00000000，將主機位全部為1,10101100 00010000 00000000 00111111即廣播地址172.16.0.63，或者等於下個子網號-1

• 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，主機位全0即表示該網段，比如子網172.16.1.0即10101100 00010000 00000001 00000000和子網172.16.1.64即10101100 00010000 00000001 01000000。

變長子網掩碼（VLSM）

變長子網掩碼（Variable-Length Subnet Masks，VLSM）的出現是打破傳統的以類（class）為標准的地址划分方法，是為了緩解IP地址緊缺而產生的。

作用：節約IP地址空間；減少路由表大小。
注意事項：使用VLSM時，所采用的路
由協議必須能夠支持它，這些路由協議包括RIPv2，OSPF，EIGRP和BGP。

無類域間路由（CIDR）

CIDR的概念：忽略A、B、C類網絡的規則，定義前綴相同網路為一個塊，即一條路由條目（如：199.0.0.0/8）

CIDR概述及其地址塊計算

CIDR中文全稱是無分類域間路由選擇，英文全稱是Classless Inter-Domain Routing，在平常，大家多稱之為無分類編址，它也是構成超網的一種技術實現。CIDR在一定程度上解決了路由表項目過多過大的問題。CIDR之所以稱為無分類編址，就是因為CIDR完全放棄了之前的分類IP地址表示法，它真正消除了傳統的A類、B類、C類地址以及划分子網的概念，它使用如下的IP地址表示法：

IP地址 ::= {<網絡前綴>， <主機號>} / 網絡前綴所占位數

CIDR僅將IP地址划分為網絡前綴和主機號兩個部分，可以說又回到了二級IP地址的表示，不過大家要注意，最后面用“/”斜線分隔，在其后寫上了網絡前綴所占的位數，這樣就不需要告知路由器地址掩碼，僅需要通過網絡前綴所占的位數就可以得到地址掩碼，為了統一，CIDR中的地址掩碼依然稱為子網掩碼。

CIDR表示法給出任何一個IP地址，就相當於給出了一個CIDR地址塊，這是由連續的IP地址組成的，所以CIDR表示法構成了超網，實現了路由聚合，即從一個IP地址就可以得知一個CIDR地址塊。例如：已知一個IP地址是：128.14.35.7/20，那么這個已知條件告訴大家的並不僅僅是一個IP地址這么簡單，我們來分析一下。

128.14.35.7/20 = 10000000 00001110 00100011 00000111

即前20位是網絡前綴，后12位是主機號，那么我們通過令主機號分別為全0和全1就可以得到一個CIDR地址塊的最小地址和最大地址，即

最小地址是：128.14.32.0 = 10000000 00001110 00100000 00000000
最大地址是：128.14.47.255 = 10000000 00001110 00101111 11111111
子網掩碼是：255.255.240.0 = 11111111 11111111 11110000 00000000

因此就可以看出來，這個CIDR地址塊可以指派(47-32+1)*256=4096個地址，這里沒有把全0和全1除外。

CIDR子網划分

在CIDR表示法中也可以進行進一步的子網划分，和前面的子網划分類似，我們只需要從主機號中借走一定的位數即可，這里與前面的基本子網划分不同，借走2位時可以划分成4個子網，不用減2，其他位數類似。下面通過一個例子來講解CIDR中的子網划分。

例：某個機構擁有一個大的CIDR地址塊，即206.0.64.0/18，現在某個高校需要申請一個較大的CIDR地址塊以供學校使用，學校內部又分為4個系，由於每個系的人數不一樣，所以要給人數較多的系分配較多的IP地址，人數較少的系分配較少的IP地址，現在采用以下的分配方案：

機構分配給該高校一個CIDR地址塊：206.0.68.0/22，然后該高校內部的分配方案如下：

一系：206.0.68.0/23，一系內部又分為206.0.68.0/25、206.0.68.128/25、206.0.69.0/25和206.0.69.128/25四個子網。
二系：206.0.70.0/24，二系內部又分為206.0.70.0/26、206.0.70.64/26、206.0.70.128/26和206.0.70.192/26四個子網。
三系：206.0.71.0/25，三系內部又分為206.0.71.0/26和206.0.71.64/26兩個子網。
四系：206.0.71.128/25，四系內部又分為206.0.71.128/26和206.0.71.192/26兩個子網。

請分析以上方案划分的具體細節。

答：這是一個CIDR子網划分中比較復雜的例子，分析如下：

第一，這個機構擁有的地址塊是206.0.64.0/18 =206.0.0100 0000.0000 0000/18，網絡前綴是18位，所以其

最小地址是：206.0.64.0/18 = 206.0.0100 0000.0000 0000/18
最大地址是：206.0.127.255/18 = 206.0.0111 1111.1111 1111/18
子網掩碼是：255.255.192.0/18 = 1111 1111.1111 1111.1100 0000.0000 0000/18
擁有的地址數：(127-64+1)*(255-0+1)=16384

然后，我們來看一下這個機構給該高校分配的CIDR地址塊，即206.0.68.0/22，由此可以看出來網絡前綴由18增加到了22，所以該機構相當於將其CIDR地址塊划分成了16個子塊即子網，然后給該高校了第二個子網，即206.0.0100 0100.0/22，黑色加粗的部分是原來的網絡前綴，后面紅色部分類似於前面介紹的子網號，由於是4位，所以可以從0000~1111，共16個子網，0001自然就是第二個子網。

第二，既然高校擁有了機構的第二個子網的CIDR地址塊206.0.68.0/22 = 206.0.0100 0100.0/22，其網絡前綴是22位，所以其

最小地址是：206.0.68.0/22 = 206.0.0100 0100.0000 0000/22
最大地址是：206.0.71.255/22 = 206.0.0100 0111.1111 1111/22
子網掩碼是：255.255.252.0/22 = 1111 1111.1111 1111.1111 1100.0000 0000/22
擁有的地址數：(71-68+1)*(255-0+1)=1024
然后該高校內部又對這個CIDR地址塊進行了划分，進一步得到了高校內部的子網，緊接着我們來看看一系的CIDR地址塊是怎么得到的。

第三，一系的CIDR地址塊是206.0.68.0/23，可以看出來其網絡前綴相對於高校的CIDR地址塊來說增加了1位，說明高校首先將其CIDR地址塊划分成了2個子網，其中一個給了一系。那么這兩個子網分別是：一系的：206.0.68.0/23 = 206.0.0100 0100.0/23和剩余的（記為余1）：206.0.70.0/23 =206.0.0100 0110.0/23，注意其中的紅色部分就是新增的這一位，用來標志兩個子網。

那么，一系的
最小地址是：206.0.68.0/23 = 206.0.0100 0100.0000 0000/23
最大地址是：206.0.69.255/23 = 206.0.0100 0101.1111 1111/23
子網掩碼是：255.255.254.0/23 = 1111 1111.1111 1111.1111 1110.0000 0000/23
擁有的地址數：(69-68+1)*(255-0+1)=512

余1的
最小地址是：206.0.70.0/23 = 206.0.0100 0110.0000 0000/23
最大地址是：206.0.71.255/23 = 206.0.0100 0111.1111 1111/23
子網掩碼是：255.255.254.0/23 = 1111 1111.1111 1111.1111 1110.0000 0000/23
擁有的地址數：(71-70+1)*(255-0+1)=512
現在，一系的CIDR地址塊已經很明確，然后一系內部又進行了划分，即又分為206.0.68.0/25、206.0.68.128/25、206.0.69.0/25和206.0.69.128/25四個子網，網絡前綴從23位變成了25位，相當於占用了主機號兩位，所以可以划分為4個子網，分別對應00、01、10、11這四個子網，這四個子網的最小地址、最大地址以及子網掩碼和擁有的地址數按照上述的方法就可以得到，這個比較簡單，建議大家可以自己手動計算一下，正好看看自己掌握了多少，這里就不再給出這四個子網的細節。

第四，一系明確以后，就要考慮其他系的划分，可以看到二系分配到的CIDR地址塊是206.0.70.0/24，可以看出來其網絡前綴相對於余1的CIDR地址塊來說增加了1位，說明余1的CIDR地址塊被划分成了2個子網，其中一個給了二系。那么這兩個子網分別是：二系的：206.0.70.0/24 = 206.0.0100 0110.0/24和剩余的（記為余2）：206.0.71.0/24 =206.0.0100 0111.0/24，注意其中的紅色部分就是新增的這一位，用來標志兩個子網。

那么
最小地址是：206.0.70.0/24 = 206.0.0100 0100.0000 0000/24
最大地址是：206.0.70.255/24 = 206.0.0100 0100.1111 1111/24
子網掩碼是：255.255.255.0/24 = 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000/24
擁有的地址數：(70-70+1)*(255-0+1)=256

余2的
最小地址是：206.0.71.0/24 = 206.0.0100 0111.0000 0000/24
最大地址是：206.0.71.255/24 = 206.0.0100 0111.1111 1111/24
子網掩碼是：255.255.255.0/24 = 1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000/24
擁有的地址數：(70-70+1)*(255-0+1)=256
現在，二系的CIDR地址塊已經很明確，然后二系內部又進行了划分，即又分為206.0.70.0/26、206.0.70.64/26、206.0.70.128/26和206.0.70.192/26四個子網，網絡前綴從24位變成了26位，相當於占用了主機號兩位，所以可以划分為4個子網，分別對應00、01、10、11這四個子網，這四個子網的最小地址、最大地址以及子網掩碼和擁有的地址數按照上述的方法就可以得到，這個比較簡單，建議大家可以自己手動計算一下，正好看看自己掌握了多少，這里就不再給出這四個子網的細節。

第五，二系明確以后，就要考慮其他系的划分，可以看到三系分配到的CIDR地址塊是206.0.71.0/25，而四系分配到的CIDR地址塊是206.0.71.128/25，可以看出來其網絡前綴相對於余2的CIDR地址塊來說增加了1位，說明余2的CIDR地址塊被划分成了2個子網，其中一個給了三系，另外一個給了四系。那么這兩個子網分別是：三系的：206.0.71.0/25 = 206.0.71.0000 0000/25和四系的：206.0.71.128/25 = 206.0.71.1000 0000/25，注意其中的紅色部分就是新增的這一位，用來標志兩個子網。

那么，三系的
最小地址是：206.0.71.0/25 = 206.0.0100 0100.0000 0000/25
最大地址是：206.0.71.127/25 = 206.0.0100 0100.0111 1111/25
子網掩碼是：255.255.255.128/25 = 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000/25
擁有的地址數：(71-71+1)*(127-0+1)=128

​
四系的
最小地址是：206.0.71.128/25 = 206.0.0100 0100.1000 0000/25
最大地址是：206.0.71.255/25 = 206.0.0100 0100.1111 1111/25
子網掩碼是：255.255.255.128/25 = 1111 1111.1111 1111.1111 1111.1000 0000/25
擁有的地址數：(71-71+1)*(255-128+1)=128

現在，三系和四系的CIDR地址塊已經很明確，到目前為止，該高校已經將所有的CIDR地址塊分配給了四個系，一系有512個地址，二系有256個地址，三系和四系各有128個地址。然后三系內部又進行了划分，即又分為206.0.71.0/26和206.0.71.64/26兩個子網，網絡前綴從25位變成了26位，相當於占用了主機號一位，所以可以划分為2個子網，分別對應0、1這兩個子網，同時，四系內部也又進行了划分，即又分為206.0.71.128/26和206.0.71.192/26兩個子網，網絡前綴從25位變成了26位，相當於占用了主機號一位，所以可以划分為2個子網，分別對應0、1這兩個子網，三系和四系各自的兩個子網的最小地址、最大地址以及子網掩碼和擁有的地址數按照上述的方法就可以得到，這個比較簡單，建議大家可以自己手動計算一下，正好看看自己掌握了多少，這里就不再給出這些子網的細節。

CIDR的優點

• 減少網絡數目，縮小了路由選擇表
• 從網絡流量、cpu和內存方法說，開銷更低
• 對網絡進行編址時，靈活性更大