子網划分和路由聚合
子網
為了確定網絡區域，分開主機和路由器的每個接口，從而產生了若干個分離的網絡島，接口端連接了這些獨立網絡的端點。這些獨立的網絡島叫做子網(subnet)。
IP地址是以網絡號和主機號來表示網絡上的主機的，只有在一個網絡號下的計算機之間才能“直接”互通，不同網絡號的計算機要通過網關（Gateway）才能互通。但這樣的划分在某些情況下顯得並不十分靈活。為此IP網絡還允許划分成更小的網絡，稱為子網（Subnet）。
IP地址
IP地址被用來給Internet上的電腦一個編號，即標識一台主機。
IP地址是一個32位的二進制數，通常被分割為4個“8位二進制數”（也就是4個字節）。IP地址通常用“點分十進制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之間的十進制整數。例：點分十進IP地址（100.4.5.6），實際上是32位二進制數（01100100.00000100.00000101.00000110）。
IP地址包括兩部分：網絡號與主機號，即 IP地址=網絡號-主機號
子網掩碼
子網掩碼(subnet mask)又叫網絡掩碼、地址掩碼、子網絡遮罩，它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網，以及哪些位標識的是主機的位掩碼，即將某個IP地址划分成網絡地址和主機地址兩部分。
- 子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一起使用，子網掩碼32位都與IP地址32位對應，如果某位是網絡地址，則子網掩碼為1，否則為0；
- 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；
- 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。
有類網絡與無類網絡
有類網絡
有類網絡就是指把IP地址能歸結到A類、B類、C類IP。
| 類型 | 特征 | 子網掩碼 |
|---|---|---|
| A類 | 網絡號有8位，‘0’+7位 | 255.0.0.0/8 |
| B類 | 網絡號有16位，‘10’+6位+8位 | 255.255.0.0/16 |
| C類 | 網絡號有24位，‘110’+5位+8位+8位 | 255.255.255.0/24 |
無類網絡
網絡號可能不是固定的8、16、24位，而可能是變長的。無類網絡IP地址的掩碼是變長的。在有類網絡的基礎上，拿出一部分主機ID作為子網ID。
它的出現的因為，有類網絡會指定特定的掩碼位數，但有時不需要那么多位主機號，但其他子網又不能使用該子網中的IP，因此會出現大量浪費。
我們可以利用可變長子網掩碼(VLSM)來划分本地子網，也就是說在它的主機號中再划分出網絡號來：
未做子網划分的ip地址：網絡地址＋主機地址
做子網划分后的ip地址：網絡地址＋（子網網絡地址＋子網主機地址）
網關
網關(Gateway)又稱網間連接器、協議轉換器。默認網關在網絡層上以實現網絡互連，是最復雜的網絡互連設備，僅用於兩個高層協議不同的網絡互連。網關的結構也和路由器類似，不同的是互連層。網關既可以用於廣域網互連，也可以用於局域網互連。
網關實質上是一個網絡通向其他網絡的IP地址。
在不同子網內的主機是不能直接通信的，必須經過網關。如果網絡A中的主機發現數據包的目的主機不在本地網絡中，就把數據包轉發給它自己的網關，再由網關轉發給網絡B的網關，網絡B的網關再轉發給網絡B的某個主機。
網關的IP通常是具有路由功能的設備的IP地址，具有路由功能的設備有
- 路由器；
- 啟用了路由協議的服務器（實質上相當於一台路由器）；
- 代理服務器（也相當於一台路由器）。
子網划分詳解
- 廣播地址(Broadcast Address)：是專門用於同時向網絡中所有工作站進行發送的一個地址，網絡號不變，主機號全為1；
- 網絡地址：標識該子網的地址，網絡號不變，主機號全為0。IP地址和子網掩碼進行與運算，結果是網絡地址；
- 主機數：主機號位n位，則該子網內可用的主機數為 2n - 2，減掉的2為廣播地址和網絡地址。
例題
題一
１．假定給你分配的網絡塊為200.35.1.0/24，請你指定一個子網中可以至少容納２０台主機的擴展網絡前綴＿＿＿．
２．這些子網中每個子網可以最多容納多少台機器？
３．在這個／２４下最多可以定義多少個子網（大小容納２０台主機）
４．給出200.35.1.0/24的所有子網的二進制形式和點分十進制表示＿＿＿＿．
５．列出可以分配給＃６（200.35.1.192/27）的主機地址范圍
６．子網200.35.1.192/27 的廣播地址是什么？
解答
1、20台主機，子網地址+1 網絡號+1 廣播地址+1，16<23<32，主機號需要5位，則子網號為32-24-5 = 3位，則該子網掩碼為 11111111.11111111.11111111.11100000/27，即為255.255.255.224；
2、每個子網最多可容納，32-2 = 30 台機器
3、子網號有3位，因此最多可定義 23 = 8 個子網
4、三位子網號從 000 ~ 111 ：
11111111.11111111.11111111.000 00000
11111111.11111111.11111111.001 00000
...
11111111.11111111.11111111.111 00000
5、200.35.1.192/27 為 200.35.1.110 00000/27
即主機地址范圍為：200.35.1.110 00001/27~200.35.1.110 11110/27
200.35.1.193 ~ 200.35.1.222
6、200.35.1.192/27 即 200.35.1.110 00000，廣播地址為主機號全為1，即最后八位變為110 11111，答案為，200.35.1.110 11111，200.35.1.223。
題二
一個單位有一個C類網絡200.1.1。考慮到共有四個部門，准備划分子網。這四個部門內的主機數目分別是：A—72台， B—35台， C—20台， D—18台； 即共有145台主機。
（a） 給出一種可能的子網掩碼安排來完成划分任務
（b） 如果部門D的主機數目增長到34台，那么該單位又該怎么做？
解答
（a）
直接划分：
A：64 < 72+3 < 128，主機號需要7位，最后八位的最高位為0
即子網掩碼為 255.255.255.0 0000000，255.255.255.0/25
B：32 < 35+3 < 64，主機號需要6位，最后八位最高兩位為10
即子網掩碼為 255.255.255.10 000000，255.255.255.128/26
C：16 < 20+3 < 32，主機號需要5位，最后八位最高三位為110
即子網掩碼為 255.255.255.110 00000，255.255.255.192/27
D：16 < 18+3 < 32，主機號需要5位，最后八位最高三位為111
即子網掩碼為 255.255.255.111 00000，255.255.255.224/27
（b）
部門D主機漲到34台，則部門D需要6位主機號，但若使用之前的編碼方案，只是將D改成六位主機號，發現不可以，因為A已經使用了 1 作為最后八位最高位，且B使用了 10 作為最后八位最高位，所以 D 就只能使用 11 作為最后八位最高位，但這樣C主機就沒法分配了。（實際上是由於A冗余太多，導致無法分配這么多IP地址給主機）
一種方案：解決A冗余太多的問題
A：64 < 72+3 < 64+32，使用 兩位網絡號01+三位網絡號001
即子網掩碼為 255.255.255.01 00000，255.255.255.001 00000
B不變
C：16 < 20+3 < 32，主機號需要5位，最后八位最高三位為000
即子網掩碼為 255.255.255.000 00000
D：32 < 34+3 < 64，主機號需要6位，最后八位最高三位為11 000000
即子網掩碼為 255.255.255.11 000000
路由聚合
超網
超網(supernetting)是與子網類似的概念——IP地址根據子網掩碼被分為獨立的網絡地址和主機地址。但是，與子網把大網絡分成若干小網絡相反，它是把一些小網絡組合成一個大網絡——超網。
- 超網的功能是將多個連續的C類的網絡地址聚合起來映射到一個物理網絡上。這樣，這個物理網絡就可以使用這個聚合起來的C類地址的共同地址前綴作為其網絡號。
- 超網創建用來解決路由列表超出現有軟件和管理人力的問題以及提供B類網絡地址空間耗盡的解決辦法。超網允許一個路由列表入口表示一個網絡集合，就如一個區域代碼表示一個區域的電話號碼的集合一樣。
- 超網（路由聚合）技術是為了解決路由表的內容冗余問題，使用路由聚合能夠縮小路由表的規模，減少路由表的內存。
子網划分是為了讓我們擁有更小的網絡，每個網絡的主機數可以放得少一些。超網則是讓我們把這些單塊兒的小網絡聚合，讓一個網段兒能放更多的主機數。
例題
假設下面有4個網絡:
172.18.129.0/24
172.18.130.0/24
172.18.132.0/24
172.18.133.0/24
如果這四個進行路由匯聚,能覆蓋這四個網絡的匯總地址是多少？
解答：
1）將各子網地址的網段以二進制寫出。
129的二進制代碼是10000001
130的二進制代碼是10000010
132的二進制代碼是10000100
133的二進制代碼是10000101
2）比較，從第1位比特開始進行比較，將從開始不相同的比特到末尾位填充為0。由此得到的地址為匯總后的網段的網絡地址，其網絡位為連續的相同的比特的位數。
3) 這四個數的前五位相同都是10000，所以加上前面的172.18這兩部分相同的位數，網絡號就是10000000,而10000000的十進制數是128，所以，路由匯聚的Ip地址就是172.18.128.0。所以最終答案就是172.18.128.0/21。
參考